(57)【要約】  共振器（１００）を構成する第１内部電極および第２内部電極の各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。それとともに、第１外部電極および第２外部電極の各電極面が、第１外部電極および第２外部電極の各電極面とは異なる面において、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。
2009081662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数成分を含む電流が流れる導体（１４）に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器（１００，２００）であって、
各々が絶縁物（６）を介して互いに対向する第１および第２電極（４，５）からなる複数の電極対と、
前記第１電極（４）の各々と電気的に接続される第３電極（２；２＃）と、
前記第２電極（５）の各々と電気的に接続される第４電極（３；３＃）とを備え、
前記共振器は、
前記第１および第２電極の各電極面が、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となり、かつ
前記第３および第４電極の各電極面が、前記第１および第２電極の各電極面とは異なる面において前記磁力線に対して実質的に平行となる、ように配置される、共振器。
【請求項２】
所定の周波数成分を含む電流が流れる導体（１４）に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器（１００，２００）であって、
平行に対向して形成された２つの外部電極（２，３；２＃，３＃）からなる外部電極対と、
前記外部電極対の一方と電気的に接続された複数の第１内部電極（４）と、前記外部電極対の他方と電気的に接続された複数の第２内部電極（５）とからなる内部電極群とを備え、
前記内部電極群の各電極面は、前記外部電極の電極面に対して垂直に形成され、
前記外部電極対の各電極面は、前記導体を流れる電流の伝搬方向に対する垂直面と平行に形成され、
１つの前記第１内部電極と当該第１内部電極に隣接する第２内部電極との間で形成される第１静電容量（Ｃ１）と、別の前記第１内部電極と当該第１内部電極に隣接する別の第２内部電極との間で形成される第２静電容量（Ｃ２）と、前記外部電極対とを含む電気的な循環経路が形成される、共振器。
【請求項３】
前記内部電極群の各電極と前記外部電極との接続面において、前記外部電極（２＃，３＃）の幅は前記内部電極群の各電極の幅より狭い、請求の範囲第２項に記載の共振器。
【請求項４】
所定の周波数成分を含む電流が流れる導体（１４）に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器（１００，２００）であって、
絶縁物（６）を介して互いに平行に配列された複数の平板電極（４，５）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（２；２＃）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（３；３＃）とを備え、
前記第１および第２接続電極の各電極面は、前記複数の平板電極の電極面に対して垂直に形成され、
前記複数の平板電極の各電極面は、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成される、共振器。
【請求項５】
前記導体（１４）としてストリップ状導体が前記複数の平板電極の最上面から所定距離だけ離れた位置に配置され、
前記複数の平板電極の最下面から所定距離だけ離れた位置にグランド電極（１６）がさらに配置される、請求の範囲第４項に記載の共振器。
【請求項６】
所定の周波数成分を含む電流が流れる導体（１４）に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器（１００，２００）であって、
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（４，５）を備え、
前記第１くし型電極の最上層の電極面と前記第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、かつ前記第１くし型電極の最下層の電極面と前記第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、
前記第１および第２くし型電極の各電極面は、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成される、共振器。
【請求項７】
前記共振器の前記導体に沿った長さは、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〜第６項のいずれか１項に記載の共振器。
【請求項８】
複数の請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載の共振器（１００，２００）と、
所定の周波数成分を含む電流が流れるストリップ状導体（１４）とを備え、
前記複数の共振器は、前記ストリップ状導体に沿って周期的に配置される、基板。
【請求項９】
導体（１４）に流れる電流の所定の周波数成分との間で共振を生じさせる方法であって、
前記導体に近接して共振器（１００，２００）を配置するステップを備え、
前記共振器は、
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（４，５）と、
前記第１電極の各々と電気的に接続される第３電極（２，２＃）と、
前記第２電極の各々と電気的に接続される第４電極（３，３＃）とを含み、
前記配置するステップは、
前記第１および第２電極の各電極面が、前記導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となるように配置するステップと、
前記第３および第４電極の各電極面が、前記第１および第２電極の各電極面とは異なる面において前記磁力線に対して実質的に平行となるように配置するステップとを含む、共振を生じさせる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流が流れる導体に近接させることで共振を生じ得る共振器およびそれを備える基板、ならびに共振を生じさせる方法に関し、特に負の透磁率を発現させて利用する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メタマテリアル（ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ）と称されるデバイスが注目されている。このメタマテリアルとは、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。【０００３】
図１０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表れる特性を示す４象限図である。自然界に存在する物質の大部分は、図１０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１０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１０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。【０００４】
このようなメタマテリアルの実現例として、“「左手系メタマテリアル」、日経エレクトロニクス１月２日号、日経ＢＰ社、２００６年１月２日、ｐ．７５−８１”には、マイクロ波向けのスプリット・リング共振器（ＳＲＲ：Ｓｐｌｉｔ  Ｒｉｎｇ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）が開示されている。このスプリット・リング共振器は、円周の一部を切り欠いた大小２つのリングパターンからなる単位セルを周期的に配置したものである。このスプリット・リング共振器では、特定の周波数領域において共振（共鳴）が生じて、μ＜０が発現する。このスプリット・リング共振器と金属棒（ε＜０）とを近接配置することでμ＜０かつε＜０が発現し、左手系媒質を実現できる。【０００５】
ところで、負の透磁率を発現させることで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。
【非特許文献１】「左手系メタマテリアル」、日経エレクトロニクス１月２日号、日経ＢＰ社、２００６年１月２日、ｐ．７５−８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の先行文献に開示されるようなスプリット・リング共振器では、平面的に導体が形成されているため、キャパシタンスを十分に大きくとることができず、所望の特性を実現するためには、比較的大型化するという課題があった。【０００７】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外部からの電磁波を受けて共振を生じることで負の透磁率を発現させることが可能な、より小型な共振器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従えば、所定の周波数成分を含む電流が流れる導体に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器を提供する。共振器は、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電極の各々と電気的に接続される第３電極と、第２電極の各々と電気的に接続される第４電極とを含む。第１および第２電極の各電極面は、導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成されるとともに、第３および第４電極の各電極面は、第１および第２電極の各電極面とは異なる面において磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成される。【０００９】
この発明の別の局面に従えば、所定の周波数成分を含む電流が流れる導体に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器を提供する。共振器は、平行に対向して形成された２つの外部電極からなる外部電極対と、外部電極対の一方と電気的に接続された複数の第１内部電極と、外部電極対の他方と電気的に接続された複数の第２内部電極とからなる内部電極群とを含む。内部電極群の各電極面は、外部電極の電極面に対して垂直に形成される。外部電極対の各電極面は、導体を流れる電流の伝搬方向に対する垂直面と平行に形成される。１つの第１内部電極と当該第１内部電極に隣接する第２内部電極との間で形成される第１静電容量と、別の第１内部電極と当該第１内部電極に隣接する別の第２内部電極との間で形成される第２静電容量と、外部電極対とを含む電気的な循環経路が形成される。【００１０】
好ましくは、内部電極群の各電極と外部電極との接続面において、外部電極の幅は内部電極群の各電極の幅より狭い。【００１１】
この発明のさらに別の局面に従えば、所定の周波数成分を含む電流が流れる導体に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器を提供する。共振器は、絶縁物を介して互いに平行に配列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接続電極とを含む。共振器は、第１および第２電極の各電極面が、導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となり、かつ第３および第４電極の各電極面が、第１および第２電極の各電極面とは異なる面において磁力線に対して実質的に平行となるように配置される。【００１２】
好ましくは、導体としてストリップ状導体が複数の平板電極の最上面から所定距離だけ離れた位置に配置され、複数の平板電極の最下面から所定距離だけ離れた位置にグランド電極がさらに配置される。【００１３】
この発明のさらに別の局面に従えば、所定の周波数成分を含む電流が流れる導体に近接して配置されることで、当該電流が発生する電磁波を受けて共振を生じる共振器を提供する。共振器は、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くし型電極を含む。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る。第１および第２くし型電極の各電極面は、導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となる配置を可能に構成される。【００１４】
好ましくは、共振器の導体に沿った長さは、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。【００１５】
この発明のさらに別の局面に従う基板は、上述の共振器を複数個含む。さらに、基板は、所定の周波数成分を含む電流が流れるストリップ状導体を含み、複数の共振器は、ストリップ状導体に沿って周期的に配置される。【００１６】
この発明のさらに別の局面に従えば、導体に流れる電流の所定の周波数成分との間で共振を生じさせる方法を提供する。共振を生じさせる方法は、導体に近接して共振器を配置するステップを含む。共振器は、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電極の各々と電気的に接続される第３電極と、第２電極の各々と電気的に接続される第４電極とを含む。配置するステップは、第１および第２電極の各電極面が、導体に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となるように配置するステップと、第３および第４電極の各電極面が、第１および第２電極の各電極面とは異なる面において磁力線に対して実質的に平行となるように配置するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、外部からの電磁波を受けて共振を生じることで負の透磁率を発現させることが可能なより小型化した共振器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に従う共振器内蔵基板の概略の外観図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】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。
【図４】この発明の実施の形態１に従う共振器内蔵基板で生じる比透磁率の周波数特性の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に従う共振器で生じる比透磁率の周波数特性を積層コンデンサの配向別にシミュレーションした結果を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従う共振器内蔵基板の概略の外観図である。
【図７】この発明の実施の形態２に従う共振器内蔵基板において、導体を流れる電流の減衰量の周波数特性の一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に従う共振器の概略の外観図である。
【図９】この発明の実施の形態４に従う基板の概略の外観図である。
【図１０】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表れる特性を示す４象限図である。
【符号の説明】
【００１９】
２，２＃  第１外部電極、３，３＃  第２外部電極、４  第１内部電極、４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ  電極、５  第２内部電極、６  スペーサ、１２  外装部、１４  ストリップ状導体（導体）、１６  グランド電極、１００，２００  共振器、１１０，２１０  共振器内蔵基板、３１０，４１０  基板、Ｃ１，Ｃ２  キャパシタンス、Ｌ１〜Ｌ６  インダクタンス。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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返さない。【００２１】
［概要］
本発明に係る実施形態は、メタマテリアルに分類される共振器またはこの共振器を複数含む基板を提供する。具体的には、これらの共振器および基板では、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）を用いて、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、負の透磁率が発現し、導体から放射される電磁波を反射あるいは抑制することができる。【００２２】
ここで、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ため、すなわち共振を生じさせるためには、各共振器の電流の伝搬方向における長さが、対象とすべき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、各共振器の電流の伝搬方向における長さは、λ／２０以下であることが好ましい。【００２３】
以下の実施の形態１〜４では、複数の平板電極を絶縁物（誘電体）を積層して形成された積層コンデンサなどを用いることで、より容易に本発明に係る共振器あるいは基板を実現する構成について例示する。【００２４】
［実施の形態１］
この発明の実施の形態１では、一般的な積層コンデンサを用いて共振器を実現する構成について例示する。【００２５】
図１は、この発明の実施の形態１に従う共振器内蔵基板１１０の概略の外観図である。
図１を参照して、共振器内蔵基板１１０は、共振器１００と、共振器１００の周辺を覆う非磁性体である外装部１２とを含む。なお、外装部１２としては、テフロン（登録商標）などの樹脂材料が適している。この共振器１００は、所定の周波数成分を含む電流が流れるストリップ状導体１４（以下単に「導体１４」とも記す。）に近接して配置されることで、当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。また、共振器１００の導体１４に接する面とは反対側の面には、グランド電極１６（図示せず）が配置される。【００２６】
共振器１００内での共振によって、共振器１００の内部から外部に向けて磁束が発生し、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、導体１４では、共振器１００における共振周波数成分の交流電流の流れが妨げられ、共振器内蔵基板１１０は一種の帯域遮断フィルタのように機能する。【００２７】
なお、本実施の形態に従う共振器内蔵基板１１０は、外部電源などからの電気エネルギーを必要とせず、導体１４から放射される電磁波（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。すなわち、共振器１００は、ストリップ状導体１４やグランド電極１６に電気的に接続されておらず、浮いた状態となっている。そして、共振器１００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。【００２８】
なお、共振器１００が負の透磁率を発現する、すなわちメタマテリアルとしての機能を発揮するためには、共振器１００の導体１４における電流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、共振器１００の長さｌは、λ／２０以下であることが好ましい。【００２９】
以下では、共振器１００の一例として、長さｌ’＝１．６ｍｍ、幅Ｗ＝０．８ｍｍ、高さＨ＝０．８ｍｍの８層の内部電極を有する積層コンデンサを用いる場合について例示する。なお、導体１４と積層コンデンサとの距離ｈ＝０．２ｍｍ、積層コンデンサとグランドの距離ｈ’＝０．２ｍｍとする。【００３０】
ここで、λ／４＝長さｌ’＝１．６ｍｍとすると、λ＝６．４ｍｍとなり、これは、空気中では周波数ｆｍａｘ＝４６．８７５ＧＨｚに相当する。従って、この共振器１００をλ／４以下のピッチで並べると、ギガヘルツ帯においてメタマテリアルとして用いることができる。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。【００３１】
次に、図１および図２を参照して、共振器１００の構造について説明する。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。【００３２】
図１を参照して、導体１４に電流が流れることによって、導体１４を中心とした円周方向に交流の磁界が発生する。すなわち、磁界の磁力線は、導体１４を中心とする同心円となる。また、導体１４には電流が流れる際に電位が発生するので、導体１４とグランド電極１６との間には交流の電界が発生する。【００３３】
図２を参照して、共振器１００は、各々が比誘電率の高い絶縁物であるスペーサ６を介して互いに対向する第１内部電極４および第２内部電極５をそれぞれ複数含む。複数の第１内部電極４は、第１外部電極２と電気的に接続されており、複数の第２内部電極５は、第２外部電極３と電気的に接続されている。このように、共振器１００では、平板状の複数の内部電極４と内部電極５とが交互に積層されている。隣接する第１内部電極４と第２内部電極５との間には、その電極の面積、電極間の距離、スペーサ６の比誘電率などによってその値が定まる静電容量（キャパシタンス）が生じる。【００３４】
特に、本実施の形態に従う共振器内蔵基板１１０では、積層コンデンサを構成する第１内部電極４および第２内部電極５の各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。それとともに、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面が、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面とは異なる面において、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。すなわち、図２に示すように、導体１４を流れる電流によって生じる磁界の磁力線が紙面前後方向に発生している場合において、共振器１００は、第１内部電極４および第２内部電極５の電極断面長手方向が紙面左右方向と一致し、かつ第１外部電極２および第２外部電極３の電極断面長手方向が紙面上下方向と一致するように配置される。【００３５】
共振器１００が図２に示すような位置関係を保って配置されることで、所定の周波数成分に対して図３に示すような共振回路が形成され、この共振回路によって、負の透磁率が発現する。【００３６】
図３は、共振周波数において共振器１００で形成される共振回路を説明するための図である。【００３７】
図３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４および第２内部電極５、ならびに第１外部電極２および第２外部電極３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。【００３８】
共振器１００では、第１内部電極のうち最上層の電極４ａと、第１外部電極２と、第１内部電極のうち最下層の電極４ｂ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５ａと、第２外部電極３と、第２内部電極のうち最下層の電極５ｂ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。ここで、電極４ａと電極５ａとの間の静電容量（キャパシタンスＣ１）と、電極４ｂと電極５ｂ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１００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。【００３９】
なお、積層コンデンサでは、隣接する内部電極の間の各々で静電容量が発生するが、最上層の静電容量および最下層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。【００４０】
図４は、この発明の実施の形態１に従う共振器内蔵基板１１０で生じる比透磁率の周波数特性の一例を示す図である。なお、図４に示す変化特性は、シミュレーションによって算出されたものである。ここで、比透磁率とは、真空の透磁率に対する透磁率の比を表す。【００４１】
図４を参照して、本実施の形態に従う共振器内蔵基板１１０は、その１つの共振周波数として約４．９ＧＨｚをもち、その前後で比透磁率が大きく変動していることが分かる。これによりインピーダンスも大きく変動して不整合がおこり、この周波数領域において導体１４を流れる電流に対して、帯域遮断フィルタとして機能する。【００４２】
上述の説明では、第１内部電極４および第２内部電極５、ならびに第１外部電極２および第２外部電極３の各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とことについて述べた。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に加えて、磁力線に対して所定角度をもつ状態をも含む。実用上は、共振器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。【００４３】
図５は、この発明の実施の形態１に従う共振器１００で生じる比透磁率の周波数特性を積層コンデンサの配向別にシミュレーションした結果を示す図である。【００４４】
図５を参照して、配置（ａ）および配置（ｂ）は、第１内部電極４および第２内部電極５、ならびに第１外部電極２および第２外部電極３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、第１内部電極４および第２内部電極５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外部電極２および第２外部電極３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、第１内部電極４および第２内部電極５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。【００４５】
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。【００４６】
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。【００４７】
以上のように、第１内部電極４および第２内部電極５、ならびに第１外部電極２および第２外部電極３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わかる。【００４８】
なお、上述の説明では、導体１４と共振器１００との位置関係が予め定まっている共振器内蔵基板１１０の構成について例示したが、共振器１００を導体１４に対して所定の位置に配置することで、負の透磁率を発現させてもよい。【００４９】
この場合の手順としては、まず、第１内部電極４および第２内部電極５の各電極面が導体１４に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となるように配置する。具体的には、共振器１００の上下の電極面を導体１４の延伸方向に対して平行となるように配置する。次に、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面が、導体１４に電流が流れた場合に生じる磁力線に対して実質的に平行となるように配置する。具体的には、共振器１００の外部電極面が導体１４の延伸方向に対する垂直面と一致するように、共振器１００の向きを調整する。このような手順に従って共振器１００を配置することで、負の透磁率を発現させることができる。【００５０】
なお、上述の２つの手順は、その順序を入れ替えてもよい。
再度、図１〜図３を参照して、本実施の形態に従う共振器１００の構成については、以下のように表現することもできる。【００５１】
共振器１００は、平行に対向して形成された第１外部電極２および第２外部電極３からなる外部電極対と、この外部電極対の一方である第１外部電極２と電気的に接続された複数の第１内部電極４と、この外部電極対の他方である第２外部電極３と電気的に接続された複数の第２内部電極５とを含む。そして、第１内部電極４および第２内部電極５からなる内部電極群の各電極面は、第１外部電極２および第２外部電極３の電極面に対して垂直となるように形成されている。また、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面は、導体１４を流れる電流の伝搬方向に対する垂直面と一致するように形成される。さらに、第１内部電極のうち最上層の電極４ａと、電極４ａに隣接する第２内部電極のうち最上層の電極５ａとの間で形成される静電容量（キャパシタンスＣ１）と、第１内部電極のうち最下層の電極４ｂと、電極４ｂに隣接する第２内部電極のうち最下層の電極５ｂとの間で形成される静電容量（キャパシタンスＣ２）と、第１外部電極２および第２外部電極３とを含む電気的な循環経路が形成される。【００５２】
また、共振器１００は、絶縁物であるスペーサ６を介して互いに平行に配列された複数の平板電極である第１内部電極４および第２内部電極５と、複数の平板電極の偶数番目の第１内部電極４と電気的に接続された第１接続電極である第１外部電極２と、複数の平板電極の奇数番目の第２内部電極５と電気的に接続された第２接続電極である第２外部電極３とを含む。第１外部電極２および第２外部電極３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ている。また、複数の平板電極の電極面は、導体１４に電流が流れた場合に生じ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。【００５３】
また、共振器１００は、互いに平行する複数の第１内部電極４と第１外部電極２とからなる第１くし型電極と、互いに平行する複数の第２内部電極５と第２外部電極３とからなる第２くし型電極とを含む。第１くし型電極の最上層の電極４ａの電極面と、第２くし型電極の最上層の電極５ａ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る。これにより、両者の間には静電容量（キャパシタンスＣ１）が形成される。また、第１くし型電極の最下層の電極４ｂの電極面と、第２くし型電極の最下層の電極５ｂ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る。これにより、両者の間には静電容量（キャパシタンスＣ２）が形成される。そして、第１くし型電極および第２くし型電極の各電極面は、導体１４に電流が流れた場合に生じ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。【００５４】
この発明の実施の形態１によれば、積層された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を用いるので、共振回路に含まれるキャパシタンスを比較的大きくすることができる。そのため、スプリット・リング共振器のようにリングパターンを周期的に配置する構成に比較して、必要な共振特性を得るためのデバイスサイズを小さくできる。これによって、より小型化したデバイスで、負の誘電率を実現できる。【００５５】
また、この発明の実施の形態１によれば、市販の積層コンデンサを用いて、共振器を構成できるので、より容易に負の誘電率を実現できる。【００５６】
［実施の形態２］
上述の実施の形態１では、１つの共振器について説明したが、より大きな効果を得るためには、複数の共振器を用いることが好ましい。そこで、この発明の実施の形態２では、複数の共振器から構成される基板について説明する。【００５７】
図６は、この発明の実施の形態２に従う共振器内蔵基板２１０の概略の外観図である。
図６を参照して、共振器内蔵基板２１０は、上述した共振器１００を導体１４に沿って周期的に複数個（図６では５個）配置したものである。このとき、各共振器１００を構成する第１内部電極４（図２）および第２内部電極５（図２）の各電極面は、いずれも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。また、第１外部電極２（図２）および第２外部電極３（図２）の各電極面についても、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。【００５８】
なお、各共振器１００の構成については上述した実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。【００５９】
図７は、この発明の実施の形態２に従う共振器内蔵基板２１０において、導体１４を流れる電流の減衰量の周波数特性の一例を示す図である。なお、図７に示す変化特性は、シミュレーションによって算出されたものである。【００６０】
図７を参照して、本実施の形態に従う共振器内蔵基板２１０は、６．５ＧＨｚ〜７．０ＧＨｚ付近に共振点を有し、この周波数領域において通過波が大きく減衰されることがわかる。【００６１】
この発明の実施の形態２によれば、要求される特性（代表的に、必要な減衰量）に応じて、必要な個数の共振器を配置できるので、適用先のアプリケーションに応じて、最適な負の誘電率を実現する基板を容易に構成できる。【００６２】
［実施の形態３］
上述の実施の形態１では、内部電極と外部電極との接続面における両者の幅が等しい積層コンデンサの構成について例示したが、外部電極で生じるインダクタンスを大きくするために、外部電極の幅をより狭くしてもよい。【００６３】
図８は、この発明の実施の形態３に従う共振器２００の概略の外観図である。
図８を参照して、本実施の形態に従う共振器２００は、スペーサを介して交互に対向配置された複数の第１内部電極４および複数の第２内部電極５と、第１内部電極４の各々と電気的に接続される第１外部電極２＃と、第２内部電極５の各々と電気的に接続される第２外部電極３＃とを含む。【００６４】
ここで、第１内部電極４と第１外部電極２＃との接続面において、第１外部電極２＃の幅は第１内部電極４の幅より狭くなっており、第２内部電極５と第２外部電極３＃との接続面において、第２外部電極３＃の幅は第２内部電極５の幅より狭くなっている。【００６５】
第１外部電極２＃および第２外部電極３＃の線幅を狭くすることで、第１外部電極２＃および第２外部電極３＃で生じるインダクタンスを大きくできる。そのため、図３に示すような共振回路において、同一の共振周波数を生じるために必要なキャパシタンス（Ｃ１＋Ｃ２）が小さくて済むので、内部電極をより小さくすることができ、その結果、積層コンデンサ全体を小型化できる。【００６６】
その他の構成については、上述した実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。【００６７】
この発明の実施の形態３によれば、上述の実施の形態１と同様の効果を得られるとともに、実施の形態１に従う共振器に比較して、より小型化を図ることができる。【００６８】
［実施の形態４］
上述の実施の形態２では、導体１４に沿って共振器１００を周期的に一列に配置した構成について例示したが、複数列、あるいは複数段にわたって複数の共振器１００を配置してもよい。【００６９】
図９（ａ）は、この発明の実施の形態４に従う基板３１０の概略の外観図であり、図９（ｂ）は、この発明の実施の形態４の別形態に従う基板４１０の概略の外観図である。【００７０】
図９（ａ）を参照して、基板３１０は、導体１４を中心にして、上述した複数の共振器１００を周期的に２次元的に配置したものである。また、図９（ｂ）を参照して、基板４１０は、導体１４を中心にして、上述した複数の共振器１００を周期的に３次元的に配置したものである。【００７１】
この基板３１０および４１０においても、各共振器１００を構成する第１内部電極４および第２内部電極５の各電極面（図２）は、いずれも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。また、第１外部電極２および第２外部電極３の各電極面（図２）についても、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。なお、図９（ａ）および図９（ｂ）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様に描いている。【００７２】
このような基板３１０，４１０は、例えば、高周波の電磁波を発生するような電子装置や、外乱ノイズによる影響を受けやすい電子装置に装着することで、電磁シールドとしても機能させることができる。【００７３】
この発明の実施の形態４によれば、電磁波の発生源が直線以外の形状に配置されている場合であっても、任意の形状に共振器を配置することで、電磁波の吸収あるいは抑制を適切に行なうことができる。【００７４】
［その他の形態］
なお、上述の実施の形態１〜４においては、一般的な積層コンデンサを用いて、負の誘電率を発現させる構成について例示したが、本発明に係る共振器あるいは基板を構成するための専用に設計された電極部材を用いてもよい。【００７５】
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、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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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