(57)【要約】  平面視で見込んだ際に、小さな面積で実装可能なＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供する。プリント基板と、お互いに実質的に平行になるようプリント基板に設けられた第一の導体プレーン及び第二の導体プレーンと、分割リング状の共振器とを備える。この分割リング状の共振器は、環状部と、この環状部が途切れた少なくとも一組の開放端対とを有しており、この一組の開放端対を構成する各々の開放端が近接している。第一の導体プレーン及び第二の導体プレーンに挟まれる領域に分割リング状の共振器の環状部の少なくとも一部が存在しており、第一の導体プレーン及び第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に平行でない向きに環状部が設けられている。
2013168377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、お互いに実質的に平行になるよう前記基板に設けられた第一及び第二の導体プレーンと、分割リング状の共振器とを備え、
前記分割リング状の共振器は、環状部と、前記環状部が途切れた少なくとも一組の開放端対とを有しており、前記一組の開放端対を構成する各々の開放端が近接しており、
前記第一及び第二の導体プレーンに挟まれる領域に前記分割リング状の共振器の前記環状部の少なくとも一部が存在しており、前記第一及び第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に平行でない向きに前記環状部が設けられていることを特徴とする、ＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項２】
前記分割リング状の共振器の前記環状部は、互いに平面視で重ならない位置に設けられた第一及び第二の導体ビアと、前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとの間を接続する第一の接続部と、前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとの間を接続する前記第一の接続部の上方または下方に設けられた第二の接続部とを有して構成され、
前記分割リング状の共振器の前記開放端対は、前記第一の接続部及び前記第二の接続部の少なくとも一方に空隙部が形成されて構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項３】
前記第一の接続部と前記第二の接続部に形成されている少なくとも一つの空隙部が、前記第一及び前記第二の接続部どうしが前記第一及び第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に垂直な方向で重なる部分を有することにより形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項４】
前記第一の接続部と前記第二の接続部に形成されている少なくとも一つの空隙部が、前記第一及び前記第二の接続部が前記第一及び前記第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に平行な面内で分断されることにより形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項５】
前記第一の接続部と前記第二の接続部の少なくとも一方は、前記第一の導体プレーン及び前記第二の導体プレーンと実質的に同一の面に配置され、
前記第一及び前記第二の導体プレーンの少なくとも一方には、前記第一の接続部及び第二の接続部と接触しないようにクリアランスホールが設けられていることを特徴とする、請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項６】
前記第一の接続部と前記第二の接続部の少なくとも一方が、前記第一及び前記第二の導体プレーンに挟まれる領域外に存在する部分を有し、
前記第一及び前記第二の導体プレーンの少なくとも一方には、前記分割リング状の共振器と接触しないようにクリアランスホールが設けられていることを特徴とする、請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項７】
前記分割リング状の共振器の前記開放端対を構成する各々の開放端の少なくとも一方に、補助導体を有しており、
前記補助導体が前記開放端対を構成する各々の開放端が近接する部分の面積を増加していることを特徴とする、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項８】
前記分割リング状の共振器が前記基板に複数配置されており、
一つの分割リング状の共振器の前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとを結ぶ、第一及び第二の導体プレーンと実質的に平行な面内にある第一の直線と、他の一つの分割リング状の共振器の前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとを結ぶ、第一及び第二の導体プレーンと実質的に平行な面内にある第二の直線とが有限の角度をなすことを特徴とする、請求項２乃至請求項７の何れか一項に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項９】
前記分割リング状の共振器が前記基板に複数配置されており、
複数配置された分割リング状の共振器のうち、構成要素を共有している分割リング共振器の組が少なくとも１組あることを特徴とする、請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【請求項１０】
前記分割リング状の共振器に近接して、所定距離だけ平行移動した位置にリング状の導体が配置されており、
前記リング状の導体は、前記分割リング状の共振器、もしくは前記分割リング状の共振器において開放端対の存在しない環状部のみにより構成される構造であることを特徴とする、請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路構造に関し、特にプリント基板内を伝搬する電磁ノイズを抑制する電磁バンドギャップ（ＥＢＧ）特性を備える導波路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の導体プレーンが存在する電子機器では、例えば、デジタル回路のスイッチング時に回路に流れ込む電流により磁場が誘起されたり、スイッチング時に生じる電圧変動により電場が誘起されたりして、電磁波が生じる。これは、導体プレーンを伝わる電磁ノイズとなる。この電磁ノイズは他の回路の動作を不安定にしたり、機器の無線性能を劣化させたりするなどの課題をもたらす。つまり、この電磁ノイズを抑える技術を確立することにより、回路の安定性や機器の無線性能を向上させることができる。【０００３】
このような電磁ノイズ対策の背景技術としては、デカップリングキャパシタを導体プレーン間に挿入する方法や、大きな島状導体プレーンを作成することを避ける方法等がある。しかし、背景技術の手法では、以下のような課題がある。デカップリングキャパシタを用いた手法では、キャパシタの不可避な寄生インダクタンスにより自己共振周波数を数ＧＨｚといった高周波にするのは困難である。そのため、通常デカップリングキャパシタを用いた手法は１ＧＨｚ程度までの周波数帯にしか適用できない。すなわち、近年無線通信で用いられているような高周波数帯、例えば２．４ＧＨｚ帯、には対応できない。大きな島状導体プレーンを作成することを避ける手法では、導体プレーンを小さくすることにより、意図しない共振周波を高周波数側に押し付けることを原理としている。しかし、同電位の導体プレーンはＤＣ的（直流的）に接続しておく必要がある。そして、その接続部を細くしすぎると接続部の自己インダクタンスが増加しスイッチング時の電流流入時の電圧降下が無視できなくなる。そのため、導体プレーンを小さくするにも実用的な限界がある。【０００４】
上記背景技術の課題を解決する手法として、特許文献１に挙げられた手法がある。特許文献１に記載の構造はＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂａｎｄｇａｐ）特性を有する構造であり、電源プレーン間の電磁波ノイズの伝搬の抑制を目的としている。図３６Ａは特許文献１で提案されているＥＢＧ特性を有する構造を示す斜視図であり、図３６ＢはこのＥＢＧ特性を有する構造の断面図であり、図３６ＢはこのＥＢＧ特性を有する構造の等価回路図である。図３６Ａや図３６Ｂに示すように、電源プレーン２０１、２０２間の層に導体パッチ２０３が周期的に配列され、各々の導体パッチ２０３が電源プレーン２０１と導体ロッド２０４で接続された構造となっている。この構造の等価回路は図３６Ｃに示すように、２枚の電源プレーンよりなる平行平板導波路を導体パッチのキャパシタンスＣと導体ロッドのインダクタンスＬよりなる直列共振部でシャントした構成となっている。この導体パッチのキャパシタンスＣと導体ロッドのインダクタンスＬよりなる直列回路部のインピーダンスがインダクタンスとして振る舞う周波数帯において、電磁ノイズ抑制効果を持つ。【０００５】
特許文献１のＥＢＧ特性を有する構造によれば、ＧＨｚ帯に電磁ノイズ抑制効果を設けることができ、かつ導体プレーンを小さな島に分割する手法のように電源プレーンに細工をしていないため、背景技術として記載した導体プレーンを分離する手法のようにインダクタンスの増加を招く心配もない。【０００６】
また、上記背景技術の課題を解決する別のＥＢＧ特性を有する構造の別の形態として特許文献２に挙げられた手法がある。特許文献２に記載の構造は、特許文献３に背景技術として記載の構造の変形例となっているため、特許文献３に記載の図である図３８Ａ及び図３８Ｂを用いて簡単に原理を説明する。図３８Ａに示すように、特許文献３に背景技術として記載の導波路構造は、導体プレーンをスリットで分断し、スリットで分断されたことによりできる各導体パッチを細い接続部で接続した構造となっている。この構造の等価回路図は、図３８Ｂに示すように、平行平板導波路より生じる直列ブランチのインダクタンスＬｐ、並列ブランチのキャパシタンスＣｐに、スリット部のキャパシタンスＣｇ、スリット部を接続する接続部のインダクタンスＬｂよりなる並列共振回路を直列ブランチとして追加した構成となっている。このような等価回路で記述される導波路構造は、直列ブランチ部（平行平板導波路のインダクタンスＬｐ、スリット部のキャパシタンスＣｇ、スリット部を接続する接続部のインダクタンスＬｂよりなる箇所）がキャパシタンスとして振る舞う周波数帯において、電磁ノイズの抑制効果を持ち、背景技術に記載のデカップリングキャパシタを用いた手法では困難であった、ＧＨｚ帯といった高周波数においても電磁ノイズ抑制効果を実現することができる。【０００７】
特許文献２に記載の構造は、特許文献３に背景技術として記載のスリット部を接続する接続部を、スリットを設けた導体プレーンとは別の層を用いて実現した構造となっている。特許文献２に記載の導波路構造の断面図を図３７に示す。図３７から分かるように、第１ビア３０１、第２ビア３０２、接続パターン３０３を用いて、金属板３０４、３０５を接続する構成となっている。第１ビア３０１、第２ビア３０２、接続パターン３０３が特許文献３の背景技術の細い接続部に相当し、金属板３０４、３０５が特許文献３の背景技術のスリットで分断された導体プレーンに相当している。つまりは、特許文献３の背景技術の細い接続部を、ビアを用いることにより導体プレーン（特許文献２では、金属板３０４、３０５）とは異なる層を用いて形成している。このため、等価回路も特許文献３の背景技術に記載の構造と同一のものとなり、特許文献３の背景技術に記載の構造と同じ原理に基づき電磁ノイズ抑制効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，２１５，００７号
【特許文献２】特開２０１０−１０６４７号公報
【特許文献３】ＵＳ２００７／００９０３９８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３の背景技術の電磁ノイズ抑制技術であるＥＢＧ特性を有する構造には、以下の課題が存在する。【００１０】
まず、特許文献１の課題について記載する。その課題とは、所望の周波数帯においてＥＢＧ特性を実現するための構造の平面に占める面積が大きいことである。例えば、特許文献１では、２ＧＨｚから始まる電磁バンドギャップを実現するのに、平面視で一つの導体パッチ１０６の面積が２００ｍｍ×２００ｍｍを占めている。平面視での占有面積を小さくするには、導体パッチの面積を小さくする必要がある。しかし、単純に導体パッチを小さくしたのでは、導体パッチと導体プレーン間のキャパシタンス値が減少し、ＥＢＧ特性を持つ周波数帯が高周波化されてしまい、所望の周波数帯を外れてしまう。この高周波化を避けるには、キャパシタンスの減少分を導体ロッドのインダクタンスを増加させることにより補わなくてはならない。導体ロッドのインダクタンスを増加させるには、ロッドの径を小さくする、ロッドの長さを長くするなどの処方が必要である。しかし、前者は、製造可能条件により限界があり、後者は、ＥＢＧ特性を有する構造により基板の層間隔が制限を受けることになり実用上望ましくない。つまり、平面視での面積を小さくすることは原理上可能ではあるが、その場合新たな課題が浮上することになる。  【００１１】
特許文献２、特許文献３の背景技術の課題は、スリットで分断した導体プレーンを細い接続部で接続しているため、該当箇所のインダクタンス値が大きくなり、電圧降下を引き起こしてしまうことである。特許文献２、特許文献３の背景技術に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造は、分断された導体パッチをＤＣ的に接続していることから分かる通り、電源プレーンに用いることを想定している。しかし、特許文献２や特許文献３の背景技術に記載の構造では、電源プレーンとして想定している導体プレーン内に、細い接続部でしか接続されていない箇所が多数存在している。これでは、該当箇所に電流が流れた際に大きな電圧降下が起こり、実用的には電源プレーンとして使用することは困難である。【００１２】
したがって本発明は、上記課題を考慮し、電圧降下を引き起こさないために、導体プレーンに大きな細工をせず、かつ平面視で見込んだ際に小さな面積で実装可能なＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明に係るＥＢＧ特性を有する導波路構造は、基板と、お互いに実質的に平行になるよう上記基板に設けられた第一及び第二の導体プレーンと、分割リング状の共振器とを備え、上記分割リング状の共振器は、環状部と、上記環状部が途切れた少なくとも一組の開放端対とを有しており、上記一組の開放端対を構成する各々の開放端が近接しており、上記第一及び第二の導体プレーンに挟まれる領域に上記分割リング状の共振器の上記環状部の少なくとも一部が存在しており、上記第一及び第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に平行でない向きに上記環状部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、小さな面積で実装可能なＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の、ＥＢＧ特性を有する導波路構造を説明するための平面図である。
【図２】図１のI-I線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の導波路構造の別の例を説明するための、図１のI-I線に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の導波路構造のさらに別の例を説明するための、図１のI-I線に沿った断面図である。
【図５】分割リング状の共振器が複数配列されたプリント基板の平面図である。
【図６】本発明の実施形態の導波路構造の等価回路図である。
【図７】本発明の実施形態の導波路構造の等価回路図である。
【図８】１次元伝送線路モデルを示す回路図である。
【図９】本発明の第１実施形態の導波路構造の効果を説明するためのグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態の導波路構造を説明するための平面図である。
【図１１】図１０のII-II線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の導波路構造の別の例を説明するための、図１０のII-II線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の導波路構造を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態の導波路構造の別の例を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の導波路構造のさらに別の例を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態の導波路構造を説明するための平面図である。
【図１７】本発明の第４実施形態の導波路構造の別の例を説明するための平面図である。
【図１８】図２０のIII-III線に沿った断面図である。
【図１９】図２０のIV-IV線に沿った断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態の導波路構造のさらに別の例を説明するための断面図である。
【図２１】本発明の第５実施形態の導波路構造を説明するための平面図である。
【図２２】本発明の第６実施形態の導波路構造を説明するための平面図である。
【図２３】本発明の第６実施形態の導波路構造の別の例を説明するための平面図である。
【図２４】本発明の第７実施形態の導波路構造を説明するための平面図である。
【図２５】図２４のV-V線に沿った断面図である。
【図２６】図２４のVI-VI線に沿った断面図である。
【図２７】本発明の第７実施形態の導波路構造の効果を説明するためのグラフである。
【図２８】本発明の第８実施形態の導波路構造を説明するための平面図である。
【図２９】図２８のVII-VII線に沿った断面図である。
【図３０】図２８のVIII-VIII線に沿った断面図である。
【図３１】本発明の第８実施形態の導波路構造の他の例を説明するための平面図である。
【図３２】図３１のIX-IX線に沿った断面図である。
【図３３】図３１のX-X線に沿った断面図である。
【図３４Ａ】本発明の実施形態の導波路構造の他の例を説明するための平面図である。
【図３４Ｂ】本発明の実施形態の導波路構造の他の例を説明するための平面図である。
【図３５】本発明の第２実施形態の導波路構造の別の例を説明するための導波路構造の断面図である。
【図３６Ａ】特許文献１で提案されているＥＢＧ特性を有する構造を説明するための斜視図である。
【図３６Ｂ】図３６ＡのＥＢＧ特性を有する構造の断面図である。
【図３６Ｃ】図３６ＡのＥＢＧ特性を有する構造の等価回路図である。
【図３７】特許文献２で提案されているＥＢＧ特性を有する構造の断面図である。
【図３８Ａ】特許文献３の背景技術に記載のＥＢＧ特性を有する構造の平面図である。
【図３８Ｂ】図３８ＡのＥＢＧ特性を有する構造の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好ましい実施形態について具体的に説明する前に、本発明のコンセプトについて説明する。
【００１７】
課題となる電磁波ノイズは、平行平板導体プレーン間を伝搬する電磁波である。本発明では、複数の導体プレーンよりなる平行平板導波路に、分割リング状の共振器が、平行平板導波路内を伝搬する電磁波の磁場成分がリングを貫くように配置された構造となっている。分割リング状の共振器は、環状部と、上記環状部が途切れた少なくとも一つの開放端対とを有しており、開放端対を構成する各々の開放端が近接して容量を形成している。つまり、分割リング状の共振器は、上記環状部の少なくとも１つの開放端対がキャパシタンスとして振る舞い、その他の上記環状部がインダクタンスとして振る舞うことにより、ＬＣ共振器を構成している。等価回路モデルで記述すると、上記平行平板導波路は、直列インピーダンス部であるインダクタンスと、並列アドミタンス部であるキャパシタンスで記述される。この平行平板導波路に分割リング状のＬＣ共振器が磁場で結合した構成が本発明の等価回路となる。この等価回路モデルは、上記平行平板導波路の等価回路モデルに並列ＬＣ共振器を直列インピーダンスとして付加した等価回路モデルとしてより簡略化して表現できる。この際、磁場による平行平板線路と分割リング状のＬＣ共振器の結合は、簡略化した並列ＬＣ共振器のインダクタンスＬとキャパシタンスＣの値に押し込まれる。このような等価回路中を伝搬する電磁波は、直列インピーダンス部がキャパシタンス性となる周波数帯において、進行するにつれて振幅が減衰していく。つまり、このような周波数帯においてＥＢＧ特性を有する。これにより、課題となる平行平板導体プレーン間を伝搬する電磁波は、上記分割リング状の共振器を配置することにより抑制することができる。これにより、本発明は、ＥＢＧ特性を持った導波路構造を提供できる。
【００１８】
特許文献１に記載のマッシュルーム型のＥＢＧ構造では、マッシュルーム型の構造物が導体プレーンとの間にキャパシタンスを形成しなければならないため、導体パッチの面積が容量値に直接影響する。ここで、導体ロッドのインダクタンスを増加させるには、ロッドの径を小さくする、ロッドの長さを長くするなどの処方が必要であり、これらが実用上困難であることを考えると、インダクタンス値を設計パラメータとして使用することは困難であり、導体パッチのサイズとＥＢＧ特性を持つ周波数帯は一対一に対応することとなる（ただし、導体パッチと導体プレーン間の間隔、材料の比誘電率を固定した場合）。つまり、ＥＢＧ特性を持つ周波数帯を定めると導体パッチのサイズ、つまりは平面視に占める面積が決定されてしまう。対して、本発明では分割リング状の共振器の一つの開放端対を構成する各々の開放端が近接してキャパシタンスを形成している。特許文献１に記載の構造とは異なり、導体プレーンとの間にキャパシタンスを形成しているわけではないため、キャパシタンスの形成方法に非常に大きな自由度があり、容量値は必ずしも平面視において分割リング状の共振器が占める面積と一対一に対応しない。加えて、分割リング状の共振器を構成する環状部は、環状部全体がインダクタンスとして振る舞う。特許文献１に記載の構造では、ロッド部のみがインダクタンスとして振る舞っていたが、本発明では環状部全体がインダクタンスとして振る舞うため、容易に大きなインダクタンス値を得ることが可能である。以上の理由から、本発明により、所望の周波数帯においてＥＢＧ特性を持つ導波路構造を、特許文献１に記載の構造よりも平面視に占める面積がより狭い領域で実現できる。
【００１９】
また、特許文献２に記載のＥＢＧ構造では、スリットで分断した導体プレーンを細い接続部で接続しているため、該当箇所のインダクタンス値が大きくなり、導体プレーンを電源プレーンとして用いた場合には、該当箇所において大きな電圧降下が起こってしまう。対して、本発明のＥＢＧ特性を有する導波路構造では、導体プレーンに細い接続部が存在するような加工を施さないため、こうした電圧降下は生じない。つまり、導体プレーンを電源プレーンとして用いても、大きな電圧降下の生じないＥＢＧ特性を持つ構造を提供できる。
【００２０】
また、導体プレーンにクリアランスホール、開口部、スリットや切り欠きなどを設け、分割リング状の共振器を、このようなクリアランスホール、スリットや切り欠きなどを利用して配置することもできる。こうした構成も合わせて用いることにより、層の構成に影響されることなく実装可能なＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。以下では、クリアランスホール、開口部、スリットや切り欠きなどを、クリアランスホールと総称して説明することとする。
【００２１】
〔第１実施形態〕
初めに、本発明の第１実施形態によるＥＢＧ特性を有する導波路構造について、説明する。図１は、本発明の第１実施形態の導波路構造を示す平面図である。図２は、図１のI-I線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態の導波路構造の別の例を示す、図１のI-I線に沿った断面図である。図４は、本発明の第１実施形態の導波路構造のさらに別の例を示す、図１のI-I線に沿った断面図である。図５は、図１の分割リング状の共振器が複数配列されたプリント基板の平面図である。
【００２２】
図１乃至図４は上記分割リング状の共振器が１つ配置された領域の周囲を示すものであり、図５は上記分割リング状の共振器がプリント基板に複数配列された状態を示している。図２乃至図４に示すように、ｘ、ｙ及びｚ軸を定義して説明することにする。
【００２３】
本実施形態によるＥＢＧ特性を有する導波路構造は、プリント基板１０１と、お互いに実質的に平行になるよう、プリント基板１０１の表層又は内層に設けられた第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３と、上記プリント基板１０１に設けられた分割リング状の共振器１１０とを備えている。図２では、分割リング状の共振器１１０は四角状の点線で囲った範囲で構成されている。第一の導体プレーン１０２と第二の導体プレーン１０３に挟まれる領域を第一の領域１０４としたときに、本実施形態の分割リング状の共振器１１０は、分割リング状の共振器の環状部の全体が第一の領域１０４に含まれるよう配置されている。以下、第一の領域１０４とは、お互いに対向する第一の導体プレーン１０２と第二の導体プレーン１０３とに挟まれる領域だけでなく、第一の導体プレーン１０２や第二の導体プレーン１０３が存在する面内の領域も含むものとする。図２の断面図では、上記分割リング状の共振器が長方形のものとなっている。
【００２４】
より細部について説明すると、分割リング状の共振器は、平面視で異なる位置に設けられる第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６、第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６との間を接続する第一の接続部１０７、第一の接続部１０７の上方または下方に設けられた、第一の導体ビア１０５に一端が接続され他端が第二の導体ビア１０６へと伸びている第二の接続部１０８ａ、及び第二の導体ビア１０６に一端が接続され他端が第一の導体ビア１０５へと伸びている第二の接続部１０８ｂにより構成される。
【００２５】
また、図２に示すように、導体ビアとして貫通ビアを用いる際には、第一の導体ビア１０５及び第二の導体ビア１０６が、第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３と電気的に接続しないで通過するよう、第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３に、それぞれ複数のクリアランスホールが形成される。クリアランスホールの平面的な形状は、図１に示すような四角形状でも、円形状でも楕円形状でもよい。そして、第二の接続部１０８ａと第二の接続部１０８ｂの他端間に空隙部１０９が形成されて、他端間が容量的に接続された構造となっている。第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂは、プリント基板１０１の表層又は内層の配線、又は異なる層間の配線を接続する導体ビアと表層又は内層の配線により構成されることが考えられる。
【００２６】
図２は、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂが、プリント基板１０１の内層の配線で構成された場合を示している。そして、図２では上述したように、プリント基板１０１に設けられた分割リング状の共振器１１０が図２の四角状の点線で囲った範囲の要素、すなわち、第一の導体ビア１０５、第二の導体ビア１０６、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂを含んで、構成されている。
【００２７】
図３は、第一の導体ビア１０５及び第二の導体ビア１０６と、上述した異なる層間の配線を接続する導体ビアと表層又は内層の配線により、分割リング状の共振器１１０を構成した場合を示している。第一の領域１０４の外側の領域において、一端が第一の導体ビア１０５に接続された第一の接続部１０７ａと、一端が第二の導体ビア１０６に接続された第一の接続部１０７ｂとが形成されている。この第一の接続部１０７ａと第一の接続部１０７ｂとは、お互いに異なる層に配置されており、第一の領域１０４の外側の領域において他端部同士が平面視で重なって、空隙部１０９が形成されている。さらに、第一の領域１０４には、一端が第一の導体ビア１０５に接続された第二の接続部１０８ａが配置されている。第一の領域１０４の外側の領域において、一端が第二の導体ビア１０６に接続された第二の接続部１０８ｂが配置されている。第一の領域１０４の外側の領域において、第二の接続部１０８ｂの他端は、同層に配置された第二の接続部１０８ｃの一端と空隙部１０９を介して容量的に結合しており、第二の接続部１０８ｃと第二の接続部１０８ａとの間は、第二の導体プレーン１０３に設けられたクリアランスホールを通過する導体ビアで接続されている。
【００２８】
そして、図３では上述したように、プリント基板１０１に設けられた分割リング状の共振器１１０が図３の四角状の点線で囲った範囲の要素、すなわち、第一の導体ビア１０５、第二の導体ビア１０６、第一の接続部１０７ａ、１０７ｂ、第二の接続部１０８ａ、第二の接続部１０８ｂ、第二の接続部１０８ｃ、第二の接続部１０８ａと第二の接続部１０８ｃとを接続する導体ビアを含んで、構成されている。図２では、上記分割リング状の共振器が長方形のものを示したが、他のどんな多角形の形状であっても、本発明の本質的な効果に何ら影響を与えるものではない。例えば、図３に示すような八角形の形状であってもよいし、また、全く別の形状でもよい。
【００２９】
図４は、図２の変形例であり、第二の接続部１０８ａ、第二の接続部１０８ｂが異なる層に配置された場合を示している。すなわち、上記第一の領域１０４において第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６との間を接続する第一の接続部１０７が、プリント基板１０１に設けられている。さらに、上記第一の領域１０４において、一端が第一の導体ビア１０５に接続された第二の接続部１０８ａと、一端が第二の導体ビア１０６に接続された第二の接続部１０８ｂとが形成されている。この第二の接続部１０８ａと第二の接続部１０８ｂとは、お互いに異なる層に配置されており、他端部同士が平面視で重なって、空隙部１０９が形成されている。
【００３０】
分割リング状の共振器１１０は、第一の導体ビア１０５と、第二の導体ビア１０６とを有しており、さらに第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６間を電気的に接続する或いは空隙部１０９を介して容量的に接続する複数の接続部とを備えて分割リング状の共振器を形成している。空隙部１０９は、配線を分断するようにスリットを設けて形成してもよいし、図３の第一の接続部１０７ａと第一の接続部１０７ｂとの間や、図４の第二の接続部１０８ａと第二の接続部１０８ｂとの間のように、異なる層に配設された配線同士が平面視で重なる部分を有することにより作成されてもよい。
【００３１】
図２や図３に示す、ＥＢＧ特性を有する導波路構造は、分割リング状の共振器が１次元、又は２次元的に１つ又は複数配置することにより構成される。本実施形態の分割リング状の共振器を２次元的に複数配置した場合を、図５を参照して説明する。本実施形態の導波路構造は、電源プレーン間を伝搬する電磁波ノイズの抑制の用途に用いることが想定される。つまり、プリント基板１０１には、ノイズ源となる集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）などの電子機器１１１が存在することが想定される。この周囲に、図１乃至図４に示すようなＥＢＧ特性を有する導波路構造の分割リング状の共振器を２次元的に複数配置したのが図５である。この際配置される分割リング状の共振器はおのおの同じ形状である必要はない。つまり、さまざまな形状を有する分割リング状の共振器を混合して配置しても本発明の本質的な効果に影響は与えない。
【００３２】
図６に本実施形態の導波路構造の等価回路図を示す。本実施形態の導波路構造は、プリント基板１０１に設けられた第一の導体プレーン１０２と第二の導体プレーン１０３とが平行平板導波路を形成する。また、上記分割リング状の共振器に存在する容量性で接続された空隙部１０９がキャパシタンスとして振る舞い、分割リング状の共振器のその他の構成要素部がインダクタンスとして振る舞うことによりＬＣ共振回路として機能する。このＬＣ共振回路が、磁場を介して平行板平板導波路と結合したのが本実施形態の等価回路図となる。つまり、本実施形態の等価回路図は、図６のように記述される。磁場による結合の効果、つまり平行平板線路と分割リング状の共振器の相互インダクタンスＭを考慮し図６の等価回路図を書き換えると、図６の等価回路図は図７のようにより単純な等価回路で表現することができる。つまり、図７でのＬ’ＳＲＲとＣ’ＳＲＲは、図６のＬＳＲＲとは、ＣＳＲＲとは異なる量を表現している。
【００３３】
また、図８の等価回路で記述される一次元伝送線路モデルの電磁波の電場成分の伝搬は、電磁波の進行方向をｘ軸方向とし、時間依存因子を除いて次式（１）で表される。
【００３４】
〔数１〕
2013168377.tif 000003
【００３５】
ここで、
Ｅ：一次元伝送線路の電磁波の電場成分
Ｅ０：一次元伝送線路の電磁波の電場成分の振幅
γ：一次元伝送線路中の伝搬定数
とする。図７と図８の等価回路図を比較することにより、次式の関係式が導かれる。
【００３６】
〔数２〕
2013168377.tif 000004
【００３７】
ここで、
ｊ：虚数単位
ω：角周波数
ＺＴＬ：一次元伝送線路の直列インピーダンス
ＹＴＬ：一次元伝送線路の並列アドミタンス
ＬＰＰＷ：平行平板導波路のインダクタンス
ＣＰＰＷ：平行平板導波路のキャパシタンス
ＬＳＲＲ：分割リング状の共振器のインダクタンス
ＣＳＲＲ：分割リング状の共振器のキャパシタンス
Ｌ’ＳＲＲ：図６の等価回路図を図７としたときの分割リング状の共振器より生じる実効的なインダクタンス
Ｃ’ＳＲＲ：図６の等価回路図を図７としたときの分割リング状の共振器より生じる実効的なキャパシタンス
である。
また、Ｌ’ＳＲＲ、Ｃ’ＳＲＲ、ＬＳＲＲ、ＣＳＲＲは、以下の関係式であらわされる。
【００３８】
〔数３〕
2013168377.tif 000005
【００３９】
ここで、
Ｍ：平行平板線路のインダクタンスと分割リング状の共振器のインダクタンスとの間の相互インダクタンス
である。
【００４０】
式（１）乃至式（４）より、式（３）がキャパシタンス性（Ｉｍ［Ｚ］＜０）となる周波数帯において式（１）はｘ軸正方向に伝搬するにつれて減衰する電磁波となり、本実施形態の導波路構造がＥＢＧ特性を持つことが分かる。これより、本発明は、式（３）がキャパシタンス性となる周波数帯において電磁波ノイズが伝搬しないＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できることが分かる。
【００４１】
図９に本実施形態の導波路構造と通常の平行平板導波路を電磁界解析により解析し、伝搬特性を比較したグラフを示す。グラフから分かるとおり、本発明の導波路構造は、特定周波数帯（式（３）がキャパシタンス性として振る舞う周波数帯に相当：図中影部）において伝搬量が減衰していることが分かる。図９では、ＥＢＧ特性が３．５ＧＨｚ付近に生じている。これにより、本導波路構造がＥＢＧ特性を有することが確認できる。
【００４２】
本実施形態の導波路構造によれば、通常の平行平板導波路に上記分割リング状の共振器を付加することによりＥＢＧ特性を有する導波路構造としている。分割リング状の共振器１１０の空隙部１０９がキャパシタンスとして振る舞い、またその他の部分がインダクタンスとして振る舞うことにより、ＬＣ共振器を構成している。空隙部１０９のキャパシタンスの実装方法には非常に大きな自由度が有り、容量値は必ずしも平面視において分割リング状の共振器が占める面積と一対一に対応しない。加えて、分割リング状の共振器の空隙部１０９以外の箇所は、全体がインダクタンスとして振る舞うため容易に大きなインダクタンス値を得ることが可能となる。以上の理由から本実施の形態の導波路構造により、小さな実装面積でＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【００４３】
なお、上述した導波路構造は、一例として次のような製造工程を経て形成できる。両側に銅箔が付いたコア材、コア材同士を接着する樹脂材料であるプリプレグを層状に重ねることにより、多層のプリント基板を作成する。次に、多層となったプリント基板にドリルで穴をあけ、その穴の内側に銅でメッキをすることにより、貫通ビア（上記実施形態では第一の導体ビア１０５や第二の導体ビア１０６）を形成する。貫通ビアにより層間をつなぎたくない箇所には、予めクリアランス（銅箔のない箇所）を作成しておき、ドリルの穴がクリアランスを通過するようにする。上記実施形態では、第一の導体プレーン１０２や第二の導体プレーン１０３にクリアランスホールを形成しておき、ドリルの穴がクリアランスホールを通過するようにする。
【００４４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態によるＥＢＧ特性を有する導波路構造について、説明する。図１０は、本発明の第２実施形態の導波路構造を示す平面図である。図１１は、図１０のII-II線に沿った断面図である。図１２は、本発明の第２実施形態の導波路構造の別の例を示す、図１０のII-II線に沿った断面図である。図１０乃至図１２は、分割リング状の共振器が１つ配置された領域の周囲を示すものである。第１実施形態と同様な構成については同じ参照番号を付けて、その詳細な説明は省略することにする。
【００４５】
本実施形態では、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂの少なくとも１つの接続部が、第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３と同一面内にあることを特徴とする。
【００４６】
本実施形態によるＥＢＧ特性を有する導波路構造は、プリント基板１０１と、お互いに実質的に平行になるよう、プリント基板１０１の表層又は内層に設けられた第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３と、少なくともその環状部の一部が上記第一の導体プレーン１０２と上記第二の導体プレーン１０３間に位置するよう、上記プリント基板１０１に設けられた分割リング状の共振器１１０とを備える。図１１では、分割リング状の共振器１１０は四角状の点線で囲った範囲で構成されている。第一の導体プレーン１０２と第二の導体プレーン１０３に挟まれる領域、及び第一の導体プレーン１０２と第二の導体プレーンが存在する面内の領域を第一の領域１０４としたときに、本実施形態の分割リング状の共振器１１０の環状部は第一の領域１０４に含まれるよう配置されている。図１１や図１２の断面図では、上記分割リング状の共振器が長方形のものとなっている。
【００４７】
より細部について説明すると、プリント基板１００に第一の導体ビア１０５、第二の導体ビア１０６が設けられ、第一の導体ビア１０５、第二の導体ビア１０６と電気的に接続しないよう、第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３にはクリアランスホールが形成されている。この際、第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６は平面視で異なる位置に設けられる。
【００４８】
さらに、第一の接続部１０７は第一の導体プレーン１０２のクリアランスホール内に配置される。すなわち第一の導体プレーン１０２と同じ層に、第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６との間を接続する第一の接続部１０７がプリント基板１０１に設けられている。さらに、第一の接続部１０７の上方又は下方には、第一の導体ビア１０５に一端が接続され他端が第二の導体ビア１０６へと伸びている第二の接続部１０８ａ及び第二の導体ビア１０６に一端が接続され他端が第一の導体ビア１０５へと伸びている第二の接続部１０８ｂがプリント基板１０１に設けられている。図１１では、この第二の接続部１０８ａと第二の接続部１０８ｂとは、お互いに異なる層に配置されており、他端部同士が平面視で重なって、空隙部１０９が形成されている。この第二の接続部１０８ａと第二の接続部１０８ｂとは、同じ層に設けられてもよい。
【００４９】
図１２は、空隙部１０９が、配線を分断するように接続部にスリットを設けて形成された場合を示している。さらに、図１２では、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂの双方が、第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３と同一面内にあることを特徴としている。すなわち、図１２では、第二の接続部１０ａ及び第二の接続部１０８ｂは、第二の導体プレーン１０３のクリアランスホール内に配置される。すなわち第二の導体プレーン１０３と同じ層に配置されている。
【００５０】
また、図１０から図１２では、分割リング状の共振器１１０と第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３がクリアランスホールにより電気的に接続されていない場合を示したが、必ずしも第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３と分割リング状の共振器１１０は電気的に分断されていなくてもよい。図３５は、図１１の変形例である。例えば、図３５に示すように、第一の導体プレーン１０２と同一の層に存在する第一の接続部１０７が電気的に接続されていてもよい。この場合は、第一の導体プレーンの一部が第一の接続部として振る舞うことになる。このような構成の場合にも分割リング状の共振器１１０は、第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３よりなる平行平板導波路と、磁場を介して結合することになる。つまり、図６の等価回路で記述でき、図３５の構成もＥＢＧ特性を有することになる。ただし、こうした構成とした場合、第一の接続部１０７の部分のインダクタンスの値が小さくなるため、ＥＢＧ特性の生じる周波数帯域は、高周波化してしまい、分割リング状の共振器の平面視で占める面積の拡大につながる。しかし、導体プレーンにクリアランスを設ける必要がないため、余計な電磁波の放射を抑える効果が期待できる。
【００５１】
本実施形態によれば、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂの少なくとも１つの接続部が、平行平板導波路を構成する第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３と同一面内に存在する。第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３と同一面内に存在する第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０ｂは、第一の導体プレーン１０２もしくは第二の導体プレーン１０３の製造工程において形成することができる。これにより、ＥＢＧ特性を有する導波路構造を、通常の平行平板導波路に対して、層の追加を少なく、又は層追加をすることなく提供できることが分かる。つまり、層の追加を少なく、又は層追加をすることなく実装可能なＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【００５２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態によるＥＢＧ特性を有する導波路構造について、説明する。図１３は、本発明の第３実施形態の導波路構造を示す断面図である。図１４は、本発明の第３実施形態の導波路構造の別の例を示す断面図である。図１５は、本発明の第３実施形態の導波路構造のさらに別の例を示す断面図である。図１３乃至図１５は、分割リング状の共振器が１つ配置された領域の周囲を示すものである。本実施形態は、第１実施形態の変形例であるので、第１実施形態と同様な構成については同じ参照番号を付けて、その詳細な説明は省略することにする。  
【００５３】
本実施形態では、分割リング状の共振器の環状部が、第一の領域１０４外に存在する部分を有することを特徴とする。例えば、図１３のように分割リング状の共振器を構成する第一の接続部１０７、第二の接続部１０８ａ及び第二の接続部１０８ｂの全体が第一の領域１０４の外側に位置している例が該当する。
【００５４】
図１４のように、第一の接続部１０７と、第二の接続部１０８ｂ、第二の接続部１０８ｃが第一の領域１０４の外側に位置していてもよい。図１４では、第二の接続部１０８ａは第一の領域１０４に配置され、一端が第一の導体ビア１０５に接続されている。第二の接続部１０８ａの他端は、第二の導体プレーン１０３のクリアランスホールを通過する導体ビアで、第一の領域１０４の外側の第二の接続部１０８ｃに接続されている。第二の接続部１０８ｂと第二の接続部１０８ｃとは異なる層に配置され、平面視で重なる部分を有することにより空隙部１０９が形成されている。図１４では、分割リング状の共振器の環状部の内部に第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３を含まないように、第一の導体プレーン１０２及び第二の導体プレーン１０３にクリアランスホールが形成されている。
【００５５】
分割リング状の共振器内に位置する第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３は、図１３、図１４のようにクリアランスホールとなっていることが望ましいが、図１５のように第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３の一部が存在していてもよい。
【００５６】
本実施形態によれば、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８、１０８ａ、第二の接続部１０８ｂ、第二の接続部１０８ｃ、第一の導体ビア１０５、第二の導体ビア１０６よりなる分割リング状の共振器１１０の周の長さを長くとることができる、つまり分割リング状の共振器１１０のＬＣ共振のインダクタンス成分を大きくすることができる。式（３）、式（５）、式（６）によれば分割リング状の共振器中のインダクタンス成分を大きくすることは、ＥＢＧ特性が生じる周波数帯を低周波数化することにつながる。これは、より平面視で占める面積の小さい分割リング状の共振器を実現することになる。つまり、本実施形態により、平面視で占める面積のより小さい分割リング状の共振器を持つ、ＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【００５７】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態によるＥＢＧ特性を有する導波路構造について説明する。図１６及び図１７は、本実施形態による導波路構造を示す平面図である。図２０は、本実施形態の導波路構造のさらに別の例を説明するための断面図である。本実施形態は、第１実施形態の変形例であるので、第１実施形態と同様な構成については同じ参照番号を付けて、その詳細な説明は省略することにする。
【００５８】
本実施形態では、分割リング状の共振器１１０の容量的に接続された空隙部１０９に第一の補助導体１１２を有し、キャパシタンスを増加させていることを特徴とする。図１６は、第一の接続部１０７が１つの層内に存在する際に、第一の接続部１０７の空隙部１０９に長方形上の第一の補助導体１１２を第一の接続部１０７と同一の層に設けキャパシタンスを増加している例である。第一の補助導体１１２の形状は、図１６に示すように方形の形状でもよいし、図１７に示すようなインターデジタル状の形状でもよい。また、他の形状でもよい。
【００５９】
図１８、図１９、図２０の例では、第一の接続部１０７が異なる２層にわたって存在し、ある層に存在する第一の接続部１０７の一部と、別の層に存在する第一の接続部１０７の一部とが平面視で重なる部分を有することにより、容量的に接続された空隙部１０９を実現している。そして、空隙部１０９に補助導体１１２を有して、キャパシタンスを増加させている例である。図１８は図２０のIII-III線に沿った断面図であり、図１９は図２０のIV-IV線に沿った断面図である。図１８から分かるように、第二の導体ビア１０６に接続された第一の接続部１０７に補助導体１１２を設け、図１９から分かるように第一の導体ビア１０５に接続された第一の接続部に補助導体１１２を設け、空隙部１０９のキャパシタンスを増加している。図１８乃至図２０では、第一の補助導体１１２として方形のパッチを設けキャパシタンスの増加を行っているが、形状は、方形である必要はなく、例えば、円など、他の形状でもよい。また、補助導体１１２は、図面で記載したように一か所の空隙部１０９に設けられる必要はなく、複数の空隙部が存在する場合には、複数の空隙部１０９に複数組設けられてもよい。
【００６０】
本実施形態によれば、補助導体により分割リング状の共振器よりなるＬＣ共振器のキャパシタンス成分を大きくすることができる。式（３）、式（５）、式（６）によれば、ＬＣ共振器のキャパシタンス成分を大きくすることは、ＥＢＧ特性が生じる周波数帯を低周波数化することにつながる。これは、より小さい分割リング状の共振器を実現することになる。本実施形態によれば、サイズのより小さい分割リング状の共振器を持つ、ＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【００６１】
〔第５実施形態〕
次に本実施形態に係る導波路構造の第５実施形態について、図面を参照して説明する。図２１は、本発明の第５実施形態の導波路構造を示す平面図である。本実施形態は第１実施形態の変形例であるため、第１実施形態と同様の箇所についてはその詳細な説明は省略する。本実施形態は、ある分割リング状の共振器の上記第一の導体プレーン１０２と平行な面内にある直線であり、第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６とを結ぶ直線を考えた際に、その直線と、上記第一の導体プレーン１０２と平行な面内にある直線であり、別の分割リング状の共振器の第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６とを結ぶ直線が有限の角度を有するような、ある分割リング状の共振器１１０とは別の分割リング状の共振器１１０を持つことを特徴とする。この角度とは、図２１において「θ」と記載した箇所である。図２１では、一例としてθ＝９０度の場合を示したが、有限の角度であれば、本実施形態の効果を有するので、必ずしもθ＝９０度である必要はない。例えば、θ＝３０度、６０度でもよい。ただし、θの大きさは９０度に近い方が望ましい。
【００６２】
本発明のＥＢＧ特性を有する導波路構造は、分割リング状の共振器１１０の環状部を磁場が貫いて、分割リング状の共振器が構成するＬＣ共振器に電流が誘起されることにより動作する。配置された分割リング状の共振器間のθが、全て０度の場合、すなわち全ての分割リング状の共振器の上記直線が同一方向を向いている場合は、第一の導体プレーン１０２に対して平行に設けられた直線であり、第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６を結ぶ直線に対し、垂直な方向に進行する電磁波の磁場成分は分割リング状の共振器の環状部を貫かない。例えば、図２のｙ軸方向に進行する電磁波の磁場成分は分割リング状の共振器の環状部を貫かない。そのため、図２に記載した分割リング状の共振器を全て同じ向きに配置した場合には、ｙ軸方向に進行する電磁波に限っては本発明の効果が得られないことになる。そこで、本実施形態のようにθが有限の角度を持つように、分割リング状の共振器１１０を配置することにより、平行平板導波路内に伝搬する任意の進行方向を有する電磁波に対して、ＥＢＧ特性を有する導波路構を提供できる。
【００６３】
〔第６実施形態〕
次に本発明の第６実施形態に係る導波路構造について、図面を参照して説明する。本実施形態は第１実施形態の変形例であるため、第１実施形態と同様の箇所についてはその詳細な説明は省略する。図２２は、本発明の第６実施形態の導波路構造を示す平面図である。図２３は、本発明の第６実施形態の導波路構造の別の例を示す平面図である。
【００６４】
本実施形態は、ある分割リング状の共振器１１０と、ある分割リング状の共振器１１０と構成要素の一部を共有するような別の分割リング状の共振器を有することを特徴とする。例えば、図２２は導体ビア１０５、もしくは１０６を２つの分割リング状の共振器で共有している例であり、図２３は第一の接続部１０７か第二の接続部１０８の一部、もしくは第一の接続部１０７、第二の接続部１０８の双方の一部を２つの分割リング状の共振器で共有している例である。
【００６５】
図２２、図２３では、２つの分割リング状の共振器を有しており、それぞれの分割リング状の共振器は、第一の導体ビア、第二の導体ビア、第一の接続部、第二の接続部で構成されている。図２２では、ある分割リング状の共振器の導体ビアの１つと別の分割リング状の共振器の導体ビアの１つを共有し、二つの分割リング状の共振器が接続されている。図２２の例では、各々の分割リング状の共振器の上記直線どうしが９０度の角度をなしているため、平面視が「Ｌ」字型の構造となっている。この際、それぞれの分割リング状の共振器の第一の接続部、第二の接続部のそれぞれまたは両方には、少なくとも１つの空隙部が形成されており、それぞれの分割リング状の共振器は独立にＬＣ共振器として振る舞うように構成されている。図２３では、ある分割リング状の共振器と別の分割リングの共振器が接続部の一部を共有し、二つの分割リング状の共振器が接続されている。図２３の例では、接続部の中心付近を共有し、かつ各々の分割リング状の共振器の上記直線どうしが９０度の角度をなしているため、平面視が「＋」字型の構造となっている。この際、それぞれの分割リング状の共振器の第一の接続部、第二の接続部のそれぞれ、または両方には、少なくとも１つの空隙部が形成されており、それぞれの分割リング状の共振器は独立にＬＣ共振器として振る舞うように構成されている。図２３では、平面視が「＋」字形となっている。また、図２２、図２３では２つの分割リング状の共振器で分割リング状の共振器の一部を共有している場合を示したが、３つ又はそれ以上の数の分割リング状の共振器で分割リング状の共振器の一部を共有してもよい。
【００６６】
本実施形態によれば、分割リング状の共振器１１０の一部を他の分割リング状の共振器の一部と共有しているため、より密に数多くの分割リング状の共振器をプリント基板１０１内に配置できる。これは、電磁波の伝搬抑制効果をより強く得ることにつながる。つまり、本実施形態により電磁波の伝搬抑制効果をより強く得るＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【００６７】
〔第７実施形態〕
次に本発明の第７実施形態に係る導波路構造について、図面を参照して説明する。本実施形態は第１実施形態の変形例であるので、第１実施形態と同様の箇所についてはその詳細な説明は省略する。図２４は本実施形態による導波路構造の平面図である。図２５は、図２４のV-V線に沿った断面図である。図２６は、図２４のVI-VI線に沿った断面図である。
【００６８】
本実施形態の導波路構造は、分割リング状の共振器１１０に対し、距離ｄだけ平行移動した箇所に別の分割リング状の共振器１１４を備えていることを特徴とする。この際、距離ｄは小さい方が望ましく、伝搬を抑制したい電磁波の波長をλとしたとき、大きくてもλ／８以内であることが望ましい。なお、距離ｄだけ平行移動した別の分割リング状の共振器１１４は、必ずしも容量性で結合した空隙部１０９を有する必要はなく、例えば図２６のように空隙のない構造でもよい。
【００６９】
図２５に示す分割リング状の共振器は、第一の導体ビア１０５、第二の導体ビア１０６、第一の接続部１０７、第二の接続部１０８により構成され、第二の接続部１０８は第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６との間を接続しており、第一の接続部１０７は容量性で結合した空隙部１０９を介して、第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６との間を接続している。一方、図２６に示す距離ｄだけ平行移動した別の分割リング状の共振器１１４は空隙部１０９を有しておらず、第一の接続部１０７及び第二の接続部１０８は、ともに第一の導体ビア１０５と第二の導体ビア１０６との間を容量性で結合した空隙部１０９を介さず接続している。
【００７０】
本実施形態によれば、ある分割リング状の共振器１１０と、その分割リング状の共振器１１０を距離ｄだけ平行移動した別の分割リング状の共振器１１４とが伝送線路として振る舞うことにより、伝送線路長に依存した共振が起きる。つまり、分割リング状の共振器単体のＬＣ共振でなく、伝送線路長に依存した共振が起きる周波数帯でＥＢＧ特性を得ることができる。
【００７１】
例えば、図２７は、図９において使用している電磁界解析モデルにおいて、分割リング状の共振器を平行移動した別の分割リング状の共振器を追加し、本実施形態とした電磁界解析モデルにおける、伝搬特性の解析結果である。図９では３．５ＧＨｚ付近に生じていたＥＢＧ特性が、図２７では２．６ＧＨｚ付近に生じていることが確認できる。つまりこの例から、分割リング状の共振器の大きさを変えずに低周波化することができることが分かる。これは、より小さい分割リング状の共振器を実現することにつながる。つまり、本実施形態により、サイズのより小さい分割リング状の共振器を持つ、ＥＢＧ特性を有する導波路構造を提供できる。
【００７２】
〔第８実施形態〕
次に本発明の第８実施形態に係る導波路構造について、図面を参照して説明する。本実施形態は、第７実施形態の変形例であるので、第７実施形態と同様の箇所についてはその詳細な説明は省略する。図２８は本実施形態による導波路構造の平面図である。図２９は、図２８のVII-VII線に沿った断面図である。図３０は、図２８のVIII-VIII線に沿った断面図である。図３１は本実施形態による導波路構造の他の例の平面図である。図３２は、図３１のIX-IX線に沿った断面図である。図３３は、図３１のX-X線に沿った断面図である。
【００７３】
本実施形態は、第７実施形態に記載の、分割リング状の共振器１１０と、この分割リング状の共振器を距離ｄだけ平行移動した別の分割リング状の共振器１１４との間に第二の補助導体１１３が設けられ、分割リング状の共振器１１０と別の分割リング状の共振器１１４との間にキャパシタンスを形成していることを特徴とする。図２８では、分割リング状の共振器の第一の接続部１０７に接続された第二の補助導体１１３と、別の分割リング状の共振器１１４の第一の接続部１０７に接続された第二の補助導体１１３との間に、キャパシタンスが形成される。例えば、図２８のようにインターデジタル状の第二の補助導体１１３を用いて、キャパシタンスを増加させてもよいし、分割リング状の共振器１１０と、別の分割リング状の共振器１１４の一部が近接するように方形状の第二の補助導体１１３を設けて、キャパシタンスを増加させてもよい。
【００７４】
図３１は、分割リング状の共振器１１０、１１４の接続部１０７、１０８が存在する層とは異なる層を用いて、方形状の第二の補助導体１１３を形成し、キャパシタンスを増加させている例の一例である。図３３に示すように、分割リング状の共振器１１４の第一の接続部１０７に第二の補助導体１１３が接続されており、この第二の補助導体１１３は図３１や図３２に示すように分割リング状の共振器１１０の第一の接続部１０７と平面視で重なって、キャパシタンスを形成している。図３１では、方形状の第二の補助導体１１３を用いているが、方形状である必要はなく、円形、楕円等、他のどんな形状でもよい。また、第二の補助導体は、図面で記載したように一か所に設けられる必要はなく、複数の箇所に複数組設けられてもよい。
【００７５】
本実施形態によれば、第７実施形態に記載のとおり、ある分割リング状の共振器１１０と、この分割リング状の共振器１１０を距離ｄだけ平行移動した別の分割リング状の共振器１１４は、伝送線路として振る舞い、伝送線路長に依存した共振を起こすことによりＥＢＧ特性を得る。つまり、第７実施形態に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造の周波数特性は伝送線路長により決定されているため、実効的な伝送線路長を短くすればより小さい分割リング状の共振器を実現できることとなる。本実施形態は伝送線路となる、ある分割リング状の共振器１１０と、ある分割リング状の共振器１１０を距離ｄだけ平行移動した別の分割リング状の共振器１１４との間に第二の補助導体１１３を用いてキャパシタンスを形成することにより、これを実現したものである。つまり、本実施形態によれば、第７実施形態のＥＢＧ特性をより小さい分割リング状の共振器を用いて得ることができる。
【００７６】
以上実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。例えば、上述した実施形態では第一の導体プレーン１０２、第二の導体プレーン１０３にクリアランスホールが形成された場合で説明したが、図３４に示すようにクリアランスホールが形成されていなくてもよい。図３４Ａや図３４Ｂの第一の領域１０４に、分割リング状の共振器１１０の環状部の一部が配置されていればよい。図３４Ａは図２の変形例であり、図３４Ｂは図４の変形例である。
【００７７】
また、上述した実施形態では、分割リング状の共振器が通常のプリント基板の製造プロセスで製造可能であり、導波路構造内に一体形成された場合を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、分割リング状の共振器が形成された部品を用意して、プリント基板１０１にはその表面から上記第一の領域１０４に至る開口部を設け、分割リング状の共振器が形成された部品をこの開口部に挿入して、本発明の導波路構造とすることも考えられる。
【００７８】
以上、好ましい実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００７９】
この出願は、２０１２年５月１０日に出願された日本出願特願２０１２−１０８１９７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【００８０】
上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）基板と、お互いに実質的に平行になるよう前記基板に設けられた第一及び第二の導体プレーンと、分割リング状の共振器とを備え、前記分割リング状の共振器は、環状部と、前記環状部が途切れた少なくとも一組の開放端対とを有しており、前記一組の開放端対を構成する各々の開放端が近接しており、前記第一及び第二の導体プレーンに挟まれる領域に前記分割リング状の共振器の前記環状部の少なくとも一部が存在しており、前記第一及び第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に平行でない向きに前記環状部が設けられていることを特徴とする、ＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記２）前記分割リング状の共振器の前記環状部は、互いに平面視で重ならない位置に設けられた第一及び第二の導体ビアと、前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとの間を接続する第一の接続部と、前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとの間を接続する前記第一の接続部の上方または下方に設けられた第二の接続部とを有して構成され、前記分割リング状の共振器の前記開放端対は、前記第一の接続部及び前記第二の接続部の少なくとも一方に空隙部が形成されて構成されていることを特徴とする、付記１に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記３）前記第一の接続部と前記第二の接続部に形成されている少なくとも一つの空隙部が、前記第一及び前記第二の接続部どうしが前記第一及び第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に垂直な方向で重なる部分を有することにより形成されていることを特徴とする、付記２に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記４）前記第一の接続部と前記第二の接続部に形成されている少なくとも一つの空隙部が、前記第一及び前記第二の接続部が前記第一及び前記第二の導体プレーンの主表面に対し実質的に平行な面内で分断されることにより形成されていることを特徴とする、付記２に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記５）前記第一の接続部と前記第二の接続部の少なくとも一方は、前記第一の導体プレーン及び前記第二の導体プレーンと実質的に同一の面に配置され、前記第一及び前記第二の導体プレーンの少なくとも一方には、前記第一の接続部及び第二の接続部と接触しないようにクリアランスホールが設けられていることを特徴とする、付記２乃至付記４の何れか一つに記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記６）前記第一の接続部と前記第二の接続部の少なくとも一方が、前記第一及び前記第二の導体プレーンに挟まれる領域外に存在する部分を有し、前記第一及び前記第二の導体プレーンの少なくとも一方には、前記分割リング状の共振器と接触しないようにクリアランスホールが設けられていることを特徴とする、付記２乃至付記４の何れか一つに記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記７）前記分割リング状の共振器の前記環状部に囲まれる領域には、前記第一及び第二の導体プレーンが存在していないことを特徴とする、付記６に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記８）前記分割リング状の共振器の前記開放端対を構成する各々の開放端の少なくとも一方に、補助導体を有しており、前記補助導体が前記開放端対を構成する各々の開放端が近接する部分の面積を増加していることを特徴とする、付記１乃至付記７の何れか一つに記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記９）前記分割リング状の共振器が前記基板に複数配置されており、一つの分割リング状の共振器の前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとを結ぶ、第一及び第二の導体プレーンと実質的に平行な面内にある第一の直線と、他の一つの分割リング状の共振器の前記第一の導体ビアと前記第二の導体ビアとを結ぶ、第一及び第二の導体プレーンと実質的に平行な面内にある第二の直線とが有限の角度をなすことを特徴とする、付記２乃至付記８の何れか一つに記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記１０）第一の直線と第二の直線とが９０度の角度をなすことを特徴とする、付記９に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記１１）前記分割リング状の共振器が前記基板に複数配置されており、複数配置された分割リング状の共振器のうち、構成要素を共有している分割リング共振器の組が少なくとも１組あることを特徴とする、付記１乃至付記１０の何れか一つに記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記１２）前記分割リング状の共振器が前記基板に複数配置されており、複数の分割リング状の共振器のうち、ある一つの分割リング状の共振器の前記第一の導体ビア又は前記第二の導体ビアと、他の一つの分割リング状の共振器の前記第一の導体ビア又は前記第二の導体ビアとが共有されている分割リング状の共振器の組が少なくとも１組あることを特徴とする、付記１１に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記１３）前記分割リング状の共振器が前記基板に複数配置されており、複数の分割リング状の共振器のうち、ある一つの分割リング状の共振器の前記第一の接続部又は前記第二の接続部と、他の一つの分割リング状の共振器の前記第一の接続部又は前記第二の接続部とが接続されている分割リング状の共振器の組が少なくとも１組あることを特徴とする、付記１１に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記１４）前記分割リング状の共振器に近接して、所定距離だけ平行移動した位置にリング状の導体が配置されており、前記リング状の導体は、前記分割リング状の共振器、もしくは前記分割リング状の共振器において開放端対の存在しない環状部のみにより構成される構造であることを特徴とする、付記１乃至付記１３の何れか１つに記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
（付記１５）前記分割リング状の共振器、もしくは前記リング状の導体の少なくとも一方に第二の補助導体を有しており、前記第二の補助導体は前記分割リング状の共振器と前記リング状の共振器とが対向する部分の面積を増加していることを特徴とする、付記１４に記載のＥＢＧ特性を有する導波路構造。
【符号の説明】
【００８１】
１０１    プリント基板
１０２    第一の導体プレーン
１０３    第二の導体プレーン
１０４    第一の領域
１０５    第一の導体ビア
１０６    第二の導体ビア
１０７、１０７ａ、１０７ｂ    第一の接続部
１０８、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ    第二の接続部
１０９    空隙部
１１０    分割リング状の共振器（単位構造）
１１１    電子機器
１１２    第一の補助導体
１１３    第二の補助導体
１１４    共振器（単位構造）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013168377.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013168377.tif 000015
【図１１】
2013168377.tif 000016
【図１２】
2013168377.tif 000017
【図１３】
2013168377.tif 000018
【図１４】
2013168377.tif 000019
【図１５】
2013168377.tif 000020
【図１６】
2013168377.tif 000021
【図１７】
2013168377.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2013168377.tif 000025
【図２１】
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【図２２】
2013168377.tif 000027
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2013168377.tif 000033
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３７】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【国際調査報告】
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