(57)【要約】  フィルタ（１００）は、積層コンデンサ（１１０）を複数含む。積層コンデンサ（１１０）は、信号ライン（１２０）を軸とする円柱側面上に、放射状に配置されている。また、積層コンデンサ（１１０）の内部電極および外部電極の電極面は、信号ライン（１２０）を流れる電流（１４０）により発生する磁力線と略平行となるように配置されている。
2009081663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号ライン（１２０）を流れる電流の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタであって、
前記信号ライン（１２０）を軸として放射状に配置されたメタマテリアル（１１０）を備え、
前記メタマテリアル（１１０）は、前記周波数成分における透磁率が負になるように配置されている帯域除去フィルタ。
【請求項２】
前記メタマテリアル（１１０）は、
各々が絶縁物を介して互いに対向する第１および第２電極からなる複数の電極対（１１２）と、
前記第１および第２電極を電気的に接続する接続体とを含み、
前記第１および第２電極の各電極面は、前記電流によって形成される磁力線に対して実質的に平行となるように配置されている、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項３】
前記接続体は、前記電流によって形成される磁力線が前記第１および第２電極で挟まれた空間を通過することを妨げないように配置されている、請求の範囲第２項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項４】
前記接続体は、平行に対向して形成された２つの外部電極（１１４ａ，１１４ｂ）からなり、
前記２つの外部電極（１１４ａ，１１４ｂ）の各電極面は、前記電流によって形成される磁力線に対し実質的に平行となるように配置されている、請求の範囲第３項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項５】
前記メタマテリアル（１１０）は、
絶縁物を介して互いに平行に配置された複数の平板電極（１１２）と、
前記複数の平板電極の偶数番目の平板電極と電気的に接続された第１接続電極（１１４ａ）と、
前記複数の平板電極の奇数番目の平板電極と電気的に接続された第２接続電極（１１４ｂ）とを含み、
前記第１および第２接続電極（１１４ａ，１１４ｂ）の各電極面は、前記複数の平板電極（１１２）の電極面に対して垂直に形成され、
前記複数の平板電極（１１２）の各電極面は、前記電流によって形成される磁力線に対して実質的に平行となるように配置されている、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項６】
前記信号ライン（１２０）に対し垂直に立設されたドーナツ板（２１０）をさらに備え、
前記メタマテリアル（１１０）は前記ドーナツ板（２１０）上に固定されている、請求の範囲第５項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項７】
前記メタマテリアル（１１０）は、
各々が互いに平行する複数の電極面を有する第１くし型電極（１１４ａ，１１２）および第２くし型電極（１１４ｂ，１１２）を含み、
前記第１くし型電極（１１４ａ，１１２）の最上層の電極面と前記第２くし型電極（１１４ｂ，１１２）の最上層の電極面とが所定の間隔をもって平行に対向するように形成され、かつ、前記第１くし型電極（１１４ａ，１１２）の最下層の電極面と前記第２くし型電極（１１４ｂ，１１２）の最下層の電極面とが所定の間隔をもって平行に対向するように形成され、
前記第１くし型電極（１１４ａ，１１２）および第２くし型電極（１１４ｂ，１１２）の各電極面は、前記電流によって形成される磁力線に対して実質的に平行となるように配置されている、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項８】
前記信号ライン（１２０）に対し垂直に立設されたドーナツ板（２１０）をさらに備え、
前記メタマテリアル（１１０）は前記ドーナツ板（２１０）上に固定されている、請求の範囲第７項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項９】
前記メタマテリアル（１１０）は、
前記信号ライン（１２０）を軸とし、互いに径が異なる円筒面である複数の円筒型電極（４２０）と、
前記複数の円筒型電極（４２０）の偶数番目の円筒型電極と電気的に接続された第１接続電極（４３０ａ）と、
前記複数の円筒型電極（４２０）の奇数番目の円筒型電極と電気的に接続された第２接続電極（４３０ｂ）とを含む、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項１０】
前記メタマテリアル（１１０）は、複数の基材（３１０）から成り、
前記基材（３１０）には、
各々が絶縁物を介して互いに対向する第１および第２電極（３１０，３２０）と、
前記第１および第２電極（３１０，３２０）を電気的に接続する接続体（３４０，３５０）とが形成されている、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項１１】
信号ライン（１２０）を流れる電流の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタであって、
前記信号ライン（１２０）を軸として放射状に配置されたメタマテリアル（１１０）を備え、
前記メタマテリアル（１１０）は、
複数の第１電極（１１２）と、
前記複数の第１電極（１１２）のそれぞれに対向する複数の第２電極（１１２）と、
前記複数の第１電極（１１２）と前記複数の第２電極（１１２）とをそれぞれ電気的に接続する接続体（１１４ａ，１１４ｂ）を含み、
各前記第１電極（１１２）および各前記第２電極（１１２）の電極面は、前記信号ライン（１２０）を軸として前記信号ライン（１２０）を取り囲むように配置されている、帯域除去フィルタ。
【請求項１２】
信号ライン（１２０）を流れる電流の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタであって、
前記信号ライン（１２０）を軸として放射状に配置されたメタマテリアル（１１０）を備え、
前記メタマテリアル（１１０）は、
複数の第１電極（１１２）と、
前記複数の第１電極（１１２）のそれぞれに対向する複数の第２電極（１１２）と、
前記複数の第１電極（１１２）と前記複数の第２電極（１１２）とをそれぞれ電気的に接続する接続体（１１４ａ，１１４ｂ）を含み、
各前記第１電極（１１２）および各前記第２電極（１１２）の電極面は、前記信号ライン（１２０）に直交するように配置されている、帯域除去フィルタ。
【請求項１３】
前記メタマテリアル（１１０）の前記信号ライン（１２０）に沿った長さは、前記所定の周波数成分に相当する１波長の１／４より短くなるように形成される、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【請求項１４】
請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタを内蔵する帯域除去フィルタ付きコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の周波数の電磁波を除去する帯域除去フィルタ技術に関し、特に、メタマテリアルを用いた帯域除去フィルタ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに、電気ケーブルを流れるノイズ電流を除去するための帯域除去フィルタや、帯域除去フィルタを実装したノイズ除去機能付きコネクタは、数多く提案されており、その一部はすでに製品化もされている。【０００３】
そのようなフィルタ技術の一例として、貫通コンデンサやフェライトにより高周波ノイズを落とすものがある。特開２０００−２２３８８１号公報（特許文献１）には、電波吸収材料からなる互いに平行な表・裏面を有する基板を含むコレクタ実装型ノイズフィルタが開示されている。基板には、該基板を貫通する複数のスルーホールが形成されている。
【特許文献１】特開２０００−２２３８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
貫通コンデンサやフェライトを用いたフィルタは、ノイズを除去することはできる。しかし、これらのフィルタによるノイズ成分の減衰カーブは緩く、目的の周波数の電磁波だけを急峻に落とすことはできない。【０００５】
また、これらのフィルタにより除去できる周波数帯には制限がある。例えば、フェライトはＧＨｚ帯以上の電磁波の除去はできないため、２．４ＧＨｚの電磁波を通過させて、５ＧＨｚの電磁波を除去するといった用途には使えない。【０００６】
そのような必要性がある場合は、基板の信号線路上にチップ型のフィルタを搭載する方法がとられる。しかし、搭載のための実装エリアがとられるという問題がある。【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、目的の周波数の電磁波を急峻に除去できる帯域除去フィルタおよび帯域除去フィルタ付きコネクタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの局面に係る本願発明は、信号ラインを流れる電流の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタであって、信号ラインを軸として放射状に配置されたメタマテリアルを備え、メタマテリアルは、周波数成分における透磁率が負になるように配置されている。【０００９】
好ましくは、メタマテリアルは、各々が絶縁物を介して互いに対向する第１および第２電極からなる複数の電極対と、第１および第２電極を電気的に接続する接続体とを含み、第１および第２電極の各電極面は、電流によって形成される磁力線に対して実質的に平行となるように配置されている。【００１０】
さらに好ましくは、接続体は、電流によって形成される磁力線が第１および第２電極で挟まれた空間を通過することを妨げないように配置されている。【００１１】
さらに好ましくは、接続体は、平行に対向して形成された２つの外部電極からなり、２つの外部電極の各電極面は、電流によって形成される磁力線に対し実質的に平行となるように配置されている。【００１２】
好ましくは、メタマテリアルは、絶縁物を介して互いに平行に配置された複数の平板電極と、複数の平板電極の偶数番目の平板電極と電気的に接続された第１接続電極と、複数の平板電極の奇数番目の平板電極と電気的に接続された第２接続電極とを含み、第１および第２接続電極の各電極面は、複数の平板電極の電極面に対して垂直に形成され、複数の平板電極の各電極面は、電流によって形成される磁力線に対して実質的に平行となるように配置されている。【００１３】
好ましくは、メタマテリアルは、各々が互いに平行する複数の電極面を有する第１および第２くし型電極を含み、第１くし型電極の最上層の電極面と第２くし型電極の最上層の電極面とが所定の間隔をもって平行に対向するように形成され、かつ、第１くし型電極の最下層の電極面と第２くし型電極の最下層の電極面とが所定の間隔をもって平行に対向するように形成され、第１および第２くし型電極の各電極面は、電流によって形成される磁力線に対して実質的に平行となるように配置されている。【００１４】
さらに好ましくは、信号ラインに対し垂直に立設されたドーナツ板をさらに備え、メタマテリアルはドーナツ板上に固定されている。【００１５】
好ましくは、メタマテリアルは、信号ラインを軸とし、互いに径が異なる円筒面である複数の円筒型電極と、複数の円筒型電極の偶数番目の円筒型電極と電気的に接続された第１接続電極と、複数の円筒型電極の奇数番目の円筒型電極と電気的に接続された第２接続電極とを含む。【００１６】
好ましくは、メタマテリアルは、複数の基材から成り、基材には、各々が絶縁物を介して互いに対向する第１および第２電極と、第１および第２電極を電気的に接続する接続体とが形成されている。【００１７】
他の局面に係る本願発明は、信号ラインを流れる電流の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタであって、信号ラインを軸として放射状に配置されたメタマテリアルを備え、メタマテリアルは、複数の第１電極と、複数の第１電極のそれぞれに対向する複数の第２電極と、複数の第１電極と複数の第２電極とを電気的に接続する接続体を含み、各前記第１電極および各前記第２電極の電極面は、信号ラインを軸として信号ラインを取り囲むように配置されている。【００１８】
さらに他の局面に係る本願発明は、信号ラインを流れる電流の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタであって、信号ラインを軸として放射状に配置されたメタマテリアルを備え、メタマテリアルは、複数の第１の内部電極のそれぞれに対向する複数の第２電極と、複数の第１電極と複数の第２の内部電極とを電気的に接続する接続体を含み、各前記第１電極および各前記第２電極の電極面は、信号ラインに直交するように配置されている。【００１９】
好ましくは、メタマテリアルの信号ラインに沿った長さは、所定の周波数成分に相当する１波長の１／４より短くなるように形成される。【００２０】
さらに他の局面に係る本願発明は、上述の帯域除去フィルタを内蔵する帯域除去フィルタ付きコネクタである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電線の周囲に配置されたメタマテリアルにより、電磁波の特定の周波数成分を急峻に減衰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】フィルタ１００の構成を示す図である。
【図１Ｂ】積層コンデンサ１１０の構成を示す図である。
【図２】積層コンデンサ１１０の構成を示す図である。
【図３】信号ライン１２０を含む面を切断面とするフィルタ１００の断面図である。
【図４】積層コンデンサ１１０の他の配置例を説明するための図である。
【図５】信号ラインに対する積層コンデンサの配置と、積層コンデンサのフィルタ特性との関係を示した図である。
【図６】積層コンデンサの透磁率の実測値を示すグラフである。
【図７】フィルタ２００の構成を示す図である。
【図８】フィルタ３００の斜視図である。
【図９】フィルタ３００の断面図である。
【図１０】フィルタ４００の斜視図である。
【図１１】軸を含む平面を切断面とするフィルタ４００の断面図である。
【図１２】フィルタ４００の径方向の断面図である。
【図１３】フィルタ１００をコネクタ１３００に挿入する様子を示した図である。
【図１４】透磁率μおよび誘電率εの符号別に媒質への入射波に対して現れる特性を示す４象限図である。
【図１５】共振周波数において共振器で形成される共振回路を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  共振器、１１ａ，１１ｂ  外部電極、１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ  内部電極、１００  フィルタ、１１０  積層コンデンサ、１１２  内部電極、１１４ａ，１１４ｂ  外部電極、１２０  信号ライン、１３０  外装部、１４０  電流、２００  フィルタ、２１０  平板、２２０  筒、３００  フィルタ、３１０  基材、３２０  電極、３３０  電極、３４０  ビア、３５０  導体板、４００  フィルタ、４１０  円筒コンデンサ、４２０  内部電極、４３０ａ，４３０ｂ  外部電極、１３００  コネクタ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。【００２５】
［概要］
本発明は、メタマテリアルを利用して、電流の帯域除去を行なう帯域除去フィルタあるいは帯域除去フィルタ付きコネクタを提供するものである。【００２６】
メタマテリアル（ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ）とは、自然界に存在する物質が有さないような電磁気的あるいは光学的な特性をもつ人工物質である。このようなメタマテリアルの代表的な特性として、負の透磁率（μ＜０）、負の誘電率（ε＜０）、あるいは負の屈折率（透磁率および誘電率がいずれも負の場合）が挙げられる。なお、μ＜０かつε＞０の領域、またはμ＞０かつε＜０の領域は「エバネッセント解領域」とも称され、μ＜０かつε＜０の領域は「左手系領域」とも称される。【００２７】
図１４は、透磁率μおよび誘電率εの符号別に媒質への入射波に対して現れる特性を示す４象限図である。自然界に存在する物質の大部分は、図１４に示す第１象限に位置する右手系媒質に相当し、当該媒質に入射する波は、透磁率および誘電率によって定まる屈折率だけ屈折された後、入射方向に伝搬する。これに対して、図１４に示す第２象限および第４象限（エバネッセント解領域）では、入射波は伝播することができない。また、図１４に示す第３領域（左手系領域）では、屈折率が負となるため、当該媒質に入射した波は入射方向と逆方向に伝搬する。【００２８】
さて、メタマテリアルを利用すると、電子機器などから放射される不要な電磁波を抑制することができる。すなわち、負の透磁率が発現する媒質に磁束が入射すると、電子機器などから放射される不要な電磁波を反射あるいは抑制することができる。【００２９】
以下の各実施の形態では、メタマテリアルとして、互いに所定間隔だけ離れて配置された複数の電極を含むデバイス（代表的に、積層コンデンサ）を用いる。このようなデバイスでは、当該電極間に生じる静電容量（キャパシタンス）を主体とした共振回路が形成される。この共振回路は、導体に交流電流が流れることで発生する電磁波の特定の周波数成分に感受性をもち、この周波数成分の電磁波を受けて電気的な共振現象を生じ得る。この共振現象によって、共振回路に与えられた磁束と逆向きの磁束が発生し、この発生する磁束によって、導体を流れる電流によって生じる電界を打ち消す方向に電界が誘導される。その結果、全体的に見れば、導体から放射される電磁波が反射あるいは抑制される。以下では、上述のようなデバイスを共振器と呼ぶ。【００３０】
図１５は、共振周波数において共振器１０で形成される共振回路を説明するための図である。ここでは、共振器１０が積層コンデンサであるとして説明するが、他のデバイスに対しても共振回路の形成の仕組みは同様である。【００３１】
図１５を参照して、その電極面が磁界の磁力線に対して実質的に平行となるように配置される第１内部電極１２ａ、１３ａおよび第２内部電極１２ｂ、１３ｂ、ならびに第１外部電極１１ａおよび第２外部電極１１ｂは、その経路長さに応じたコイル（インダクタ）として作用する。【００３２】
共振器１０では、第１内部電極のうち最上層の電極１２ａと、第１外部電極１１ａと、第１内部電極のうち最下層の電極１３ａとは互いに電気的に接続されており、これらを含む電流経路が形成される。同様に、第２内部電極のうち最上層の電極１２ｂと、第２外部電極１１ｂと、第２内部電極のうち最下層の電極１３ｂとも互いに電気的に接続されており、これらを含む電流経路が形成される。ここで、電極１２ａと電極１２ｂとの間の静電容量（キャパシタンスＣ１）と、電極１３ａと電極１３ｂとの間の静電容量（キャパシタンスＣ２）とを介して、両電流経路は互いに電気的に接続され、キャパシタンスＣ１，Ｃ２と各電極によって生じるインダクタンスＬ１〜Ｌ６とを含む共振回路が形成される。したがって、本実施の形態に従う共振器１０は、キャパシタンス（Ｃ１＋Ｃ２）と、インダクタンス（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６）とによって定まる共振周波数をもち、この共振周波数の電磁波が入射することで、透磁率共振が発現する。【００３３】
なお、積層コンデンサの場合、隣接する内部電極の間の各々で静電容量が発生するが、最上位の静電容量および最下位の静電容量を除いた他の静電容量は、この共振回路の形成への影響は小さい。これは、共振を起こす循環経路の最外層に電流が集中するためである。【００３４】
以下の各実施の形態では、上述のような共振器をメタマテリアルとして用いた帯域除去フィルタおよび帯域除去フィルタ付きコネクタについて例示する。【００３５】
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施の形態では、一般的な積層コンデンサをメタマテリアルとして用いた帯域除去フィルタの構成について例示する。【００３６】
第１の実施の形態に係る帯域除去フィルタ（以下、フィルタ１００という）の構成を図１を参照しつつ説明する。図１Ａは、フィルタ１００の構成を示す図である。【００３７】
フィルタ１００は、積層コンデンサ１１０を複数含む。積層コンデンサ１１０は、信号ライン１２０を軸とする円柱側面上に、放射状に配置されている。積層コンデンサ１１０は、非磁性体である外装部１３０によって固定されている。なお、外装部１３０としては、テフロン（登録商標）等の樹脂材料が適している。外装部１３０の外側側面にはグランド（図示しない）が配置されていてもよい。【００３８】
積層コンデンサ１１０の構成について図１Ｂおよび図２を用いて説明する。図１Ｂおよび図２は、それぞれ、積層コンデンサ１１０の構成を示す図である。図１Ｂおよび図２に示すように、積層コンデンサ１１０は、複数の内部電極１１２と、第１の外部電極１１４ａと、第２の外部電極１１４ｂとを含む。内部電極１１２は、第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂから交互に引き出されている。第１の外部電極１１４ａに接続されている内部電極１１２と、第２の外部電極１１４ｂに接続されている内部電極１１２とが、電極対を形成する。なお、図１Ａおよび図１Ｂにおいては、理解を容易にするために内部電極を意図的に見えるように描いている。【００３９】
積層コンデンサ１１０は、図１、および、フィルタ１００を信号ライン１２０を含む面で見た断面図である図３に示すように、内部電極１１２の電極面が、信号ライン１２０を流れる電流１４０により発生する磁力線１５０と略平行となるように配置されている。すなわち、内部電極１１２の電極面は、信号ライン１２０を軸として、信号ライン１２０を取り囲むように配置されている。また、第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂの電極面は、信号ライン１２０を流れる電流１４０により発生する磁力線１５０と略平行となるように配置されている。すなわち、第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂの電極面は、信号ライン１２０に直交するように配置されている。これらの外部電極は、信号ライン１２０やグランドに電気的に接続されていない。【００４０】
このように配置されているため、積層コンデンサ１１０は、負の透磁性を示す。すなわち、積層コンデンサ１１０の構造や配置により定まる共振周波数において、積層コンデンサ１１０は、負の透磁率を示す。このため、共振周波数の電磁場の伝播が阻害される。【００４１】
この積層コンデンサ１１０は、信号ライン１２０に電流１４０が流れると、該電流が発生する電磁波の特定の周波数成分（共振周波数）を受けて共振を生じる。積層コンデンサ１１０内での共振によって、積層コンデンサ１１０の内部に逆向きの磁束が発生し、この発生する磁束によって誘導される電界によって、当該電流が発生する電磁波が妨げられる。この結果、信号ライン１２０では、積層コンデンサ１１０における共振周波数成分の交流電流の流れが妨げられる。つまり、フィルタ１００は、積層コンデンサ１１０の共振周波数成分を遮断する帯域遮断フィルタとして機能する。【００４２】
ところで、積層コンデンサ１１０に負の透磁率を発現させるためには、積層コンデンサ１１０の信号ライン１２０中の電流１４０の伝搬方向における長さｌ’が、共振周波数における電磁波の波長λに対して、少なくともλ／４より短い必要がある。さらに、積層コンデンサ１１０の長さｌ’は、λ／２０以下であることが好ましい。【００４３】
例えば、長さｌ’＝１．６ｍｍ、幅Ｗ＝０．８ｍｍ、高さｈ＝０．８ｍｍの積層コンデンサ１１０を用いることを考える。この場合、λ／４＝長さｌ’とすると、λ＝６．４ｍｍとなる。これは、空気中では、周波数ｆｍａｘ＝４６．８７５ＧＨｚに相当する。したがって、この積層コンデンサ１１０を、λ／４以下のピッチで並べると、フェライトでは実現できないギガヘルツ帯のメタマテリアルとして機能することが分かる。当然のことながら、適用すべき周波数領域に応じて、共振器の長さｌを適宜設計することができる。【００４４】
なお、図１、図２に示したフィルタ１００あるいは積層コンデンサ１１０の構成は、適宜変更することができる。【００４５】
例えば、図２では、積層コンデンサ１１０は８層であるとしているが、層の数はこれに限られない。ただし、共振回路の形成のため、少なくとも２つの電極対は必要である。【００４６】
また、積層コンデンサ１１０の個数も図１に示したものに限られるわけではない。例えば、図１では、信号ライン１２０を中心に放射状に配置された積層コンデンサ群が３段にわたり配置されている例を示したが、この段数は適宜変更可能である。段数を増やすことによって減衰を大きくすることができる。このことは図６からも分かる。図６は、数種類のコンデンサの容量あるいは段数に対する、周波数と比透磁率との関係を示した図である。比透磁率とは、真空の透磁率に対する、透磁率の比を表わす。４７ｐＦの積層コンデンサを３段形成した場合よりも、５段形成したときのほうが比透磁率の変化が大きいことが分かる。また、図１では各積層コンデンサ群は、８つの積層コンデンサ１１０からなるとしたが、この個数も変更可能である。【００４７】
さらに、積層コンデンサの容量を変更することで共振周波数を変更することができる。実際、図６に示すように、４７ｐＦ、６８ｐＦ、１００ｐＦの積層コンデンサ１１０に対する共振周波数は、異なる。【００４８】
さらに、積層コンデンサ１１０の信号ライン１２０に対する配置の仕方は、図３のものに限られるわけではない。例えば、図４のように配置してもよい。図４は、積層コンデンサ１１０の他の配置例を説明するための図である。図４は、図３と同様に、フィルタ１００を、信号ライン１２０を含む面で見た断面図である。つまり、内部電極１１２の電極面を、信号ライン１２０と略直交する方向に配置し、第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂの電極面を、信号ライン１２０と平行な方向に配置してもよい。【００４９】
上述の説明では、内部電極１１２、ならびに第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂの各電極面が、信号ライン１２０を流れる電流によって発生する磁界の磁力線に対して平行となるように配置されることで、メタマテリアルとしての機能である負の透磁率を発現させることができることについて述べた。ただし、磁力線に対して、実質的に平行となるように配置されることでも、負の透磁率は発現する。ここで、「実質的に平行」とは、各電極面が磁界の磁力線と直交する状態を除外する意味であり、各電極面が磁界の磁力線とまったく平行である状態以外にも、磁力線に対して所定角度をもつ状態をも含む。実用上は、フィルタ１００で発現する負の透磁率の大きさが適用アプリケーションなどの要求を満足できる値であれば、「実質的に平行」とみなすことができる。【００５０】
実質的に平行な配置でも負の透磁率が発現することについて図５を用いて説明する。図５は、この発明の実施の形態１に従う積層コンデンサ１１０で生じる比透磁率の周波数特性を積層コンデンサ１０の配向別にシミュレーションした結果を示す図である。【００５１】
図５を参照して、配置（ａ）および配置（ｂ）は、それぞれ図３、図４に示した配置に対応し、内部電極１１２、ならびに第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂの各電極面が磁界の磁力線に対して平行に配置された場合を示す。また、配置（ｃ）は、内部電極１１２の各電極面が磁界の磁力線に対して４５°の角度をもって配置された場合を示す。配置（ｄ）は、第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂの各電極面が磁界の磁力線に対して直交するように配置された場合を示し、配置（ｅ）は、内部電極１１２の各電極面が磁界の磁力線に対して直交するように配置された場合を示す。【００５２】
配置（ａ）および配置（ｂ）では、共振周波数に僅かな違いがあるものの、比透磁率の周波数特性が示すように、十分に大きな負の透磁率が発現していることがわかる。また、配置（ｃ）では、負の透磁率が発現しているものの、その大きさは配置（ａ）や配置（ｂ）において発現する負の透磁率の大きさに比較して小さくなっていることがわかる。【００５３】
一方、配置（ｄ）および配置（ｅ）では、比透磁率の周波数特性が示すように、共振も生じておらず、負の透磁率も発現していない。【００５４】
以上のように、内部電極１１２、ならびに第１の外部電極１１４ａおよび第２の外部電極１１４ｂのうち、いずれかの電極面が磁界の磁力線に対して直交して配置される場合には、負の透磁率が発現しないが、それ以外の配置であれば、各電極面が磁界の磁力線に対してまったくの平行でなくとも、負の透磁率が発現することが分かる。つまり、内部電極１１２で挟まれた空間を磁場が通過する配置であれば、積層コンデンサ１１０は、負の透磁率を発現することが分かる。【００５５】
以上説明してきたフィルタ１００は、共振周波数におけるメタマテリアルの透磁率が負であり、共振周波数の電磁波は、メタマテリアル中を伝播しないという現象を利用したものである。ここで、本実施の形態に従う積層コンデンサ１１０は、外部電源などからの電気エネルギーを必要とせず、電流１４０に伴って放射される電磁波（特に磁束）だけで共振を生じる、パッシブなデバイスである。そして、積層コンデンサ１１０は、このような共振を生じさせることによって、負の透磁率を発現させる。そのため、積層コンデンサ１１０は、伝送線路とＧＮＤとの間で電気的に浮いていてよい。よって、フィルタ１００は、伝送線路や周囲のＧＮＤに接続させることなく、伝送線路を囲うように配置するだけで、フィルタ機能を発揮する。【００５６】
また、例えば、貫通コンデンサを用いる場合は、伝送線路と周囲のＧＮＤとの間に容量を持たせて、ノイズを伝送線路からＧＮＤに落とすため、コンデンサは伝送線路とＧＮＤの間に正しく配置されている必要があるが、本発明に係るフィルタは、伝送線路やＧＮＤとの間の容量の有無に関わらず、フィルタとして機能する。したがって、挿入精度は必要ないため、後付けとしての利用が可能になる。減衰を調整するための増設も容易である。【００５７】
以上では、積層コンデンサを用いたメタマテリアルフィルタについて説明してきたが、積層コンデンサはメタマテリアルの一例である。例えば、積層コンデンサ１１０のかわりに、負の透磁率を発現するように配置したスプリットリング共振器型を用いることもできる。【００５８】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る帯域除去フィルタ（以下、フィルタ２００という）の構成を図７を参照しつつ説明する。図７は、フィルタ２００の構成を示す図である。【００５９】
フィルタ２００は、複数の積層コンデンサ１１０がその上に固定されたドーナツ状の平板２１０を複数有する。このような積層コンデンサ１１０は、例えば、接着剤により平板２１０に固定される。平板２１０は、樹脂基板等で作成される。さらに、フィルタ２００は、平板２１０を保持するための筒２２０を備えるものとする。ただし、筒２２０は必須ではない。【００６０】
ここでは、積層コンデンサ１１０の信号ライン１２０に対する配置は、図４に示した配置であるとした。ただし、第１の実施の形態で説明したように、配置の仕方はこれに限られるものではない。【００６１】
フィルタ２００の積層コンデンサ１１０の周囲の領域のうち平板２１０以外の部分は空気であるので、フィルタ２００全体の誘電率は、第１の実施の形態に係るフィルタ１００と比べると、小さい。【００６２】
この実施の形態に係るフィルタ２００のサイズは、複数の積層コンデンサ１１０と、平板２１０とからなるユニットの枚数を増減することで、容易に変更することができる。したがって、コネクタの挿入可能な奥行きに応じたサイズ変更が可能である。また、ユニット枚数の増減により、容易に減衰量を調整することができる。【００６３】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態に係る帯域除去フィルタ（以下、フィルタ３００という）の構成を図８および図９を参照しつつ説明する。【００６４】
図８は、フィルタ３００の斜視図である。図８に示すように、フィルタ３００は、３つの基材３１０からなる。ただし、基材３１０の個数はこれに限られるわけではない。基材３１０には、第１の電極３２０と、第２の電極３３０とが埋め込まれている。また、第１の電極３２０と第２の電極３３０は、樹脂基板中に形成されたビア３４０および導体板３５０により電気的に接続されている。【００６５】
図９は、フィルタ３００の断面図である。図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、第１の電極３２０が存在する面、第２の電極３３０が存在する面、第２の電極３３０と導体板３５０との間の面、導体板３５０が存在する面での断面図である。【００６６】
基材３１０は、セラミック多層基板や樹脂基板に通常のプリント基板工法を施すことで作れる。したがって、本実施の形態に係るフィルタ３００は、安価に製造できる。【００６７】
また、本形態によれば、ドーナツ状や扇形の電極が形成できるので、四角柱の共振器を並べるよりも空間を有効に使える。したがって、フィルタ効果を高めることができる。【００６８】
なお、ここでは、基材３１０として１対の電極のみが形成されている単板ユニットを利用する例を示した。この構成によれば、第２の実施の形態のように、必要な個数のユニットを用いることで、サイズの変更、減衰量の調整が容易になる。ただし、複数対の電極が形成された基材３１０を用いてもよい。【００６９】
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態に係る帯域除去フィルタ（以下、フィルタ４００という）の構成を図１０、図１１、図１２を参照しつつ説明する。【００７０】
図１０は、フィルタ４００の斜視図である。図１０に示すように、フィルタ４００は、互いに径が異なる同心円筒面である複数の円筒型電極が形成された円筒コンデンサ４１０を複数含む。【００７１】
図１１は、軸を含む平面を切断面とする円筒コンデンサ４１０の断面図である。円筒コンデンサ４１０は、第１の外部電極４３０ａと、第２の外部電極４３０ｂと、内部電極４２０とを含む。内部電極４２０のうち、図１１の外側から奇数番目の内部電極は、第１の外部電極４３０ａに接続され、偶数番目の内部電極は、第２の外部電極４３０ｂに接続されている。【００７２】
図１２は、円筒コンデンサ４１０の径方向の断面図である。ここでは、円筒コンデンサ４１０は、７枚の内部電極を有するものとする。ただし、この枚数は特にこれに限られない。【００７３】
［第５の実施の形態］
第１の実施の形態から第４の実施の形態で説明した帯域除去フィルタは、いずれも、コネクタに実装することができる。【００７４】
通常、コネクタ、ピン、誘電体で提供され、ユーザーが組み立てるＳＭＡコネクタの場合、ユーザが必要に応じて、既存の誘電体部を、同形状のメタマテリアルフィルタに取り替えるだけで、フィルタ機能を付加する事が可能になる。【００７５】
また、Ｎコネクタ、ＡＰＣ７ＭＭコネクタ、Ｋコネクタなどのように、誘電体を使わず空気層となっているコネクタの場合、コネクタ部にメタマテリアルフィルタを内蔵するだけで、フィルタ機能を持たせる事ができる。例えば、第１の実施の形態に係るフィルタ１００を、図１３に示すようにコネクタ１３００に挿入し、コネクタ１３００内にシリコン樹脂等で固定することで、帯域除去機能付きコネクタを製作することができる。【００７６】
コネクタには、Ｎ型コネクタから形態の基板に使われる超小型コネクタまで様々あるが、各実施の形態で説明したような積層コンデンサなどを用いるのであれば、かなりの小型コネクタに対応できる。【００７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月13日(2010.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記メタマテリアル（１１０）の前記信号ライン（１２０）に沿った長さは、前記特定の周波数成分に相当する１波長の１／４より短くなるように形成される、請求の範囲第１項に記載の帯域除去フィルタ。
【国際調査報告】
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