电磁场带隙结构的制作方法
【专利说明】电磁场带隙结构
[0001]关联申请的相互参照
[0002]本申请主张2013年5月30日申请的日本国特愿2013-114226号的优先权，作为引用引入本申请。
技术领域
[0003]本发明涉及一种EBG (Electromagnetic Band Gap:电磁场带隙)结构。
【背景技术】
[0004]理想导体中存在理想电导体(PEC:Perfect Electric Conductor)和理想磁导体(PMC:Perfect Magnetic Conductor)。对于PEC，反射波的相位反转，回波耗损(例如在作为天线用的接地面使用的情况下，由于无线频率与接收电路的频率之间的不匹配而导致接收功率降低)大。对于PMC，不存在因反射引起的相位变化，损耗小，但在自然界中并不存在。EBG结构被定义为“在特定的频带控制全部入射角和偏振波特性的电磁波的传输的人工介质”，其在特定的频带如PMC那样动作。即，EBG结构抑制或阻止特定的频带的电磁波的传输，因此例如被用作低剖面天线用的接地面。
[0005]EBG结构的代表形式是当时UCLA的博士课程的学生Sievenpiper提出的蘑燕(Mushroom)型(专利文献I)。该结构为，以规定的间隔二维地排列多个顶电极(方形状的金属片)，这些顶电极通过导通孔(短路销)与接地基板连接。在从顶电极经由导通孔、接地基板以及相邻的导通孔到相邻的顶电极的路径上形成电感。在相邻的顶电极的间隔形成电容。该电感和电容构成LC并联谐振电路。也就是说，包含电感分量L和电容分量C的单位单元相邻，由此形成LC并联谐振电路。多个顶电极二维地排列，因此LC并联谐振电路也二维地排列。LC并联谐振电路的排列结构在谐振频率下具有高阻抗特性，在EBG结构中形成带隙。
[0006]其后，尝试对蘑菇型EBG结构进行了各种改进。在专利文献2中记载了其中一种改进。该结构为，通过改变温度等外部环境条件，导通孔的长度变化而电感分量L变化。或者该结构为，接地基板的面积变化而电容分量C变化。由此，能够改变形成带隙的频带。
[0007]专利文献1:日本国特表2002-510886号公报
[0008]专利文献2:日本国特开2008-147763号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]然而，并不限于这些蘑菇型EBG结构，现有的EBG结构均为在GHz水平的频带具有带隙特性的结构。尚且不存在实现了大幅低频化(具体地说，MHz水平甚至KHz水平的频带)的结构。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]本发明所涉及的EBG结构是用于实现动作频率的大幅低频化的结构，其特征在于，具备:接地基板；介电层，其层叠在该接地基板上；以及导体图案，其层叠在该介电层上，具有一端和另一端，该一端与接地基板电连接。
[0013]另外，本发明所涉及的EBG结构的特征在于，具备:接地基板；第一介电层，其层叠在该接地基板上；第一导体图案，其层叠在该第一介电层上，具有外端和内端，该外端与上述接地基板电连接；第二介电层，其层叠在该第一导体图案上；以及第二导体图案，其层叠在该第二介电层上，具有中心部和外端，该中心部与第一导体图案的内端电连接。
[0014]在此，作为本发明所涉及的EBG结构的一个方式，能够设为第一导体图案形成为螺旋状。
[0015]另外，作为本发明所涉及的EBG结构的另一个方式，能够设为第二导体图案具备:从中心部放射状延伸的线状部；以及边部，其与该线状部的各个前端交叉，并构成外端。
[0016]在这种情况下，能够设为边部沿着第一导体图案的外周并且配置在第一导体图案的外侧。
[0017]另外，作为本发明所涉及的EBG结构的其它方式，能够设为多个第一导体图案配置为矩阵状，并且多个第二导体图案以相邻的第二导体图案的边部彼此相向的方式配置为矩阵状。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的一实施方式所涉及的EBG结构体的俯视图。
[0019]图2是该EBG结构体的一个单元的俯视图。
[0020]图3是该EBG结构体的一个单元的分解立体图。
[0021]图4A是图2的A-A线截面图。
[0022]图4B是图2的B-B线截面图。
[0023]图5A是该EBG结构体的带隙特性图。
[0024]图5B是设置有顶电极的情况和没有设置顶电极的情况下的各自的带隙特性图。
[0025]图6是本发明的另一实施方式所涉及的EBG结构体的俯视图。
[0026]图7是本发明的其它实施方式所涉及的EBG结构体的俯视图。
[0027]图8是本发明的另一其它实施方式所涉及的EBG结构体的俯视图。
【具体实施方式】
[0028]本实施方式所涉及的EBG结构是用于实现动作频率的大幅低频化的结构，其特征在于，具备:接地基板；介电层，其层叠在该接地基板上；以及导体图案，其层叠在该介电层上，具有一端和另一端，该一端与接地基板电连接。
[0029]根据该结构，在横向并排地配置至少两个具备导体图案的单位单元的情况下，在从导体图案的另一端经由一端、接地基板以及相邻的导体图案的一端到相邻的导体图案的另一端的路径上形成电感。另外，在这种情况下，在相邻的导体图案的间隔形成电容。该电感和电容构成LC并联谐振电路。或者，在配置一个具有导体图案的单位单元的情况下，在从导体图案的另一端经由一端到接地基板的路径上形成电感。在这种情况下，在导体图案的另一端与接地基板的间隔形成电容。该电感和电容构成LC并联谐振电路。
[0030]并且，形成电感的路径由于导体图案而不只具有与接地基板的主面垂直的分量，还具有与接地基板的主面平行的分量。因此，路径长度变得非常长，电感分量L极大。由此，能够实现动作频率的大幅低频化。
[0031]另外，本实施方式所涉及的EBG结构的特征在于，具备:接地基板；第一介电层，其层叠在该接地基板上；第一导体图案，其层叠在该第一介电层上，具有外端和内端，该外端与上述接地基板电连接；第二介电层，其层叠在该第一导体图案上；以及第二导体图案，其层叠在该第二介电层上，具有中心部和外端，该中心部与第一导体图案的内端电连接。
[0032]根据该结构，在横向并排地配置至少两个具有第一导体图案和第二导体图案的单位单元的情况下，在从第二导体图案的外端经由中心部、第一导体图案的内端、外端、接地基板以及相邻的第一导体图案的外端到相邻的第二导体图案的外端的路径上形成电感。另夕卜，在这种情况下，在相邻的第二导体图案的外端之间的间隔形成电容。该电感和电容构成LC并联谐振电路。或者，在配置一个具有第一导体图案和第二导体图案的单位单元的情况下，在从第二导体图案的外端经由中心部、第一导体图案的内端、外端到接地基板的路径上形成电感。在这种情况下，在第二导体图案的外端与接地基板的间隔形成电容。该电感和电容构成LC并联谐振电路。
[0033]并且，形成电感的路径由于第一导体图案而不只具有与接地基板的主面垂直的分量，还具有与接地基板的主面平行的分量。因此，路径长度变得非常长，电感分量L极大。由此，能够实现动作频率的大幅低频化。
[0034]在此，作为本实施方式所涉及的EBG结构的一个方式，能够设为使第一导体图案形成为螺旋状。
[0035]根据该结构，在有限的单位单元的空间能够有效地增大电感分量L。
[0036]另外，作为本实施方式所涉及的EBG结构的另一个方式，能够设为使第二导体图案具备:从中心部放射状延伸的线状部；以及边部，其与该线状部的各个前端交叉且构成外端。
[0037]根据该结构，在横向并排地配置至少两个具有第一导体图案和第二导体图案的单位单元且以相邻的第二导体图案的边部彼此相向的方式将单位单元配置为矩阵状的情况下，第二导体图案中形成电容的外端由于边部而变为宽幅。因此，电容分量C也变大。并且，第二导体图案中的与第一导体图案区域重叠的部分成为窄幅的线状部。因此，能够防止第一导体图案所形成的磁场的大小由于第二导体图案而减弱。由此，能够实现动作频率的进一步低频化。
[0038]在这种情况下，能够设为边部沿着第一导体图案的外周并且配置在第一导体图案的外侧。
[0039]根据该结构，边部对第一导体图案所形成的磁场的影响消除或减少，因此能够实现动作频率的进一步低频化。
[0040]另外，作为本实施方式所涉及的EBG结构的其它方式，能够设为多个第一导体图案配置为矩阵状，且多个第二导体图案以相邻的第二导体图案的边部彼此相向的方式配置为矩阵状。
[0041]根据该结构，能够起到横向并排地配置两个以上具有第一导体图案和第二导体图案的单位单元的情况下的上述各种作用效果。
[0042]如以上那样，根据本实施方式，在路径上设置导体图案，路径长度变得非常长，由此能够大幅增大电感分量L。由此，能够使动作频率大幅低频化。
[0043]以下，参考【附图说明】本发明所涉及的EBG结构的一个实施方式。图1是EBG结构体I的俯视图。EBG结构I是将图2所示的单位单元2配置为3行X3列的矩阵状的结构。此外，3行X3列只不过是示例。不言而喻，对于单位单元2的数量，包含只有一个的情况，也可以在构成EBG结构体的基础上在所需的范围内适当地选择。
[0044]如图2和图3所示，EBG结构体I的单位单元2是以下各部分的层叠结构:接地基板3 ;第一介电层4，其层叠在该接地基板3上；第一导体图案5，其层叠在第一介电层4上，具有外端50和内端51，该外端50与接地基板3电连接；第二介电层6，其层叠在该第一导体图案5上；第二导体图案7，其层叠在该第二介电层6上，具有中心部70和外端71，该中心部70与第一导体图案5的内端51电连接。
[0045]接地基板3是金属板等导体。接地基板3与其它单位单元2的接地基板3电连接。优选的是，接地基板3与其它单位单元2的接地基板3为一体。在本实施方式中，接地基板3是大小形成为EBG结构体I的大小的金属板。
[0046]第一介电层4是树脂板等绝缘体，以覆盖接地基板3的主面的方式层叠。第一介电层4与其它单位单元2的第一介电层4为一体。在本实施方式中，第一介电层4是大小形成为EBG结构体I的大小的树脂板，即是与接地基板3相同大小的树脂板。
[0047]第一导体图案5从外端50到内端51是长条状的金属带片等导体。第一导体图案5形成为螺旋状，