(57)【要約】【課題】通信性能を向上させるカプラを実現する。【解決手段】実施形態によれば、カプラは、グラウンドが設けられた基板と、前記基板の一方の面に設けられ、他のカプラと電磁結合するとともに、パッチ部を有した結合素子と、前記基板の一方の面に設けられ、前記結合素子と接続された給電素子と、前記グラウンドに接続されるとともに、前記基板の他方の面に設けられ、前記給電素子の一部と前記基板を介して向かい合った第１部分を有する短絡素子と、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウンドが設けられた基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、他のカプラと電磁結合するとともに、パッチ部を有した結合素子と、
前記基板の一方の面に設けられ、前記結合素子と接続された給電素子と、
前記グラウンドに接続されるとともに、前記基板の他方の面に設けられ、前記給電素子の一部と前記基板を介して向かい合った第１部分を有する短絡素子と、
を備えたカプラ。
【請求項２】
前記短絡素子は、
前記第１部分と接続され、前記給電素子及び前記結合素子の何れとも前記基板を介して向かい合わない第２部分を備えた請求項１記載のカプラ。
【請求項３】
前記短絡素子は、
前記基板の一方の面で前記給電素子に接続された一端と、
前記基板の他方の面で前記グラウンドに接続された他端と、
を有し、
前記結合素子により送受信される電磁波の中心周波数の波長をλとした場合、前記一端と前記他端との間の電気長は略λ／４に調整されている請求項２記載のカプラ。
【請求項４】
前記給電素子と前記結合素子とが並ぶ方向で、前記給電素子に給電する給電点と前記短絡素子の前記他端との距離は、前記短絡素子の前記一端と接続される前記給電素子の部分から前記結合素子が延びた距離と略同じである請求項１記載のカプラ。
【請求項５】
前記グラウンドは、前記基板の一方の面で、前記給電素子とは反対側から前記結合素子と対向する領域と、前記基板の一方の面で、前記結合素子とは反対側から前記給電素子と対向する領域とを備えた請求項４記載のカプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、不揮発性メモリを含むストレージを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
他のカプラと電磁結合することで通信を行うカプラが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５１７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カプラの通信性能を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施形態によれば、実施形態のカプラは、基板と、結合素子と、グラウンドとを有する。前記結合素子は、他のカプラと電磁結合する。前記結合素子は、パッチ部と該パッチ部と給電素子とに其々電気的に接続される部分を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の電子機器を示す斜視図。
【図２】第１実施形態のカプラを示す斜視図。
【図３】第１実施形態のカプラを裏から見た場合の斜視図。
【図４】第１実施形態のカプラを示す平面図。
【図５】図４のＡの切断箇所から第１実施形態のカプラを見た断面図。
【図６】第２実施形態のカプラを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態のカプラおよび電子機器を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
【０００８】
（第１実施形態）
図１から図５を参照して、第１実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、第１実施形態の電子機器１を示す斜視図である。
【００１０】
図１に示すように、カプラ１１が設けられる電子機器１の一例は、スマートフォンである。なお、カプラ１１が設けられる電子機器１は、上記例に限定されない。カプラ１１が設けられる電子機器１は、例えば、ポータブルコンピュータ、タブレット端末、ＵＳＢデバイス、ＳＤカードなどを含む種々の電子機器（例えば、無線機器、情報処理装置）が適宜該当する。
【００１１】
図１に示すように、電子機器１は、筐体２と、筐体２に収容された回路基板３とを備えている。回路基板３は、カプラ１１と、通信モジュール（即ち、無線モジュール）１２とを有する。
【００１２】
カプラ１１は、電子機器１の外部に位置する機器（以下、外部機器と称する）のカプラと電磁結合することで情報を送受信する。なお、カプラ１１については、詳しく後述する。
【００１３】
通信モジュール１２は、カプラ１１を通じて外部機器と通信する。例えば、通信モジュール１２は、カプラ１１を通じて送信するデータを高周波信号に変換する変換回路（例えば、無線回路）などを含む。通信モジュール１２は、同軸ケーブル１３または配線パターンなどを介してカプラ１１に電気的に接続されている。通信モジュール１２は、カプラ１１に高周波信号を供給することで、カプラ１１を通じて外部機器に情報を送信する。また、通信モジュール１２は、カプラ１１の電磁結合に基づき、カプラ１１を通じて外部機器から情報を受信する。
【００１４】
なお、以上説明した電子機器１の構成は、第２実施形態などでも同様である。
【００１５】
図２は、本実施形態のカプラ１１を示す斜視図である。図３は、第１実施形態のカプラを裏から見た場合の斜視図である。
【００１６】
本実施形態のカプラ１１は、他のカプラ（即ち、外部機器のカプラ）と電磁結合することで近接無線通信を行う。近接無線通信は、互いに近接されたデバイス間で行われる通信である。なお本願で言う「電磁結合」とは、ＮＦＣ（Near F即ちld Communication）が利用する磁界が支配的となる結合でなく、電界が支配的となる誘導電界を用いた通信方式（例えば、導体に溜められる電荷を用いた通信方式）を意味する。例えば、本実施形態のカプラ１１は、電磁波の縦波を利用した通信を行う。
【００１７】
本実施形態のカプラ１１は、例えば、TransferJet（登録商標）の平面型カプラである。TransferJetは、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）を利用した近接無線通信方式である。TransferJetの原理による通信方式では、２つのデバイスが通信距離（例えば、３ｃｍ）内に接近した場合に、それらデバイス間で通信が行われる。本実施形態のカプラ１１は、例えば４．５ＧＨｚ帯に対応したTransferJetカプラである。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態のカプラ１１は、基板３１、結合素子３２、給電素子３３、グラウンド３５、およびキャパシタ部品９１を備えている。
【００１９】
基板３１は、カプラ１１の構成要素が設けられた基材であり、誘電体基板である。基板３１は、電子機器１の回路基板３の一部でもよいし、電子機器１の回路基板３とは別に設けられてもよい。基板３１は、平板状に形成されるとともに、第１面３１ａと、第１面３１ａとは反対側に位置した第２面３１ｂとを有する。
【００２０】
結合素子（即ち、結合電極、結合部）３２は、本体部１０１（パッチ部）と連結部１０２とを有する。本体部１０１は、電磁結合に用いられる電荷が主として溜まる部分である。言い換えると、結合素子３２の本体部１０１は、通信に用いられる電磁波の縦波を発生させる部分である。本体部１０１は、例えば基板３１の表面に設けられた金属パターン（即ち、導体パターン）である。結合素子３２は、他のカプラ（即ち、外部機器のカプラ）の結合素子と結合する。結合素子３２は、例えば回路基板３の第１面３１ａに設けられている。本実施形態では、結合素子３２の本体部１０１は、矩形平面状に形成されている。なお、本体部１０１の形状は、上記例に限定されない。本体部１０１の形状は、線状や円形状でもよいし、その他の形状でもよい。なお本願でいう「円形」とは、真円に限定されず、楕円形などでもよい。
【００２１】
給電素子３３は、給電点Ｓ１に供給された高周波信号を結合素子３２に伝える給電線路である。また、給電素子３３は、結合素子３２が外部機器から受信した高周波信号を給電点Ｓ１に伝える給電線路でもある。給電素子３３は、基板３１の表面に設けられた金属パターン（即ち、導体パターン）である。給電素子３３は、給電点Ｓ１と結合素子３２との間に設けられている。給電素子３３は、給電点Ｓ１と結合素子３２との間に線状に延びており、給電点Ｓ１と結合素子３２とを電気的に接続している。ここで、本願で言う「給電点Ｓ１」とは、通信モジュール１２から高周波信号が供給される正側の給電点（即ち、給電部、信号供給部、信号線接続部）を意味する。給電点Ｓ１は、例えば通信モジュール１２とカプラ１１とが同軸ケーブル１３（図１参照）で接続される場合、同軸ケーブル１３の信号線が電気的に接続される部分である。また、本実施形態で言う「給電点Ｓ１」は、結合素子３２およびキャパシタ部品９１に対する給電点である。
【００２２】
グラウンド３５は、金属導体であり、例えば基板３１の表面に設けられた金属パターンまたは金属板である。グラウンド３５は、給電点Ｓ１に対してカプラ１１および給電素子３３とは反対側に位置し、カプラ１１に対するグラウンドとして機能する。本実施形態では、グラウンド３５は、基板３１の第１面３１ａのなかで結合素子３２から離れた領域に設けられている。なお上記に代えて、グラウンド３５は、基板３１の第２面３１ｂのなかで結合素子３２と向かい合わない領域に設けられてもよい。グラウンド３５は、グラウンド側給電点Ｓ２に接続されている。ここで、本願で言う「グラウンド側給電点Ｓ２」とは、給電点（正側給電点）Ｓ１と対となる給電点（即ち、グラウンド接続部、グラウンド線接続部）である。グラウンド側給電点Ｓ２は、例えば通信モジュール１２とカプラ１１とが同軸ケーブル１３で接続される場合、同軸ケーブル１３のグラウンド部（図示していない）が電気的に接続される部分である。
【００２３】
図４は、本実施形態のカプラ１１を示す平面図である。なお本実施形態では、第１方向Ｘを、グラウンド３５から結合素子３２に向かう方向とは交差する（例えば、略直交する）方向と定義する。また、第２方向Ｙを、グラウンド３５から結合素子３２に向かう方向と定義する。
【００２４】
本実施形態の給電素子３３は、第２方向Ｙに沿って給電点Ｓ１から直線状に延びている。給電素子３３は、例えば基板３１の第１面３１ａに設けられている。給電素子３３は、結合素子３２の一端部に接続された第１端部３３ａと、給電点Ｓ１に接続された第２端部３３ｂとを有する。給電素子３３は、第１端部３３ａと第２端部３３ｂとの間に、第１パッド３３ｃおよび第２パッド３３ｄを有する。第１パッド３３ｃおよび第２パッド３３ｄは、互いに離間して配置されている。第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとの間は、配線パターンが形成されていない。
【００２５】
キャパシタ部品９１は、給電点Ｓ１と結合素子３２との間に設けられている。キャパシタ部品９１は、給電素子３３の第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとの間に亘るように配置され、第１パッド３３ｃと第２パッド３３ｄとを電気的に接続している。キャパシタ部品９１は、例えばコンデンサ（即ち、コンデンサ素子）を含むチップ部品である。キャパシタ部品９１は、給電素子３３に設けられたキャパシタとして機能する。キャパシタ部品９１は、例えば、０．１ｐＦ〜０．５ｐＦの値を持つキャパシタ部品である。キャパシタ部品９１は、後述するようにＬＣ共振現象を果たす機能を持つ。  
図２及び図４に示すように、結合素子３２は、第１方向Ｘにおいて、給電素子３３の片側のみに配置されている。結合素子３２は、例えば基板３１の第１面３１ａに設けられている。上述した通り、本実施形態の結合素子３２は、本体部１０１と、連結部１０２とを有する。本体部１０１は、例えば矩形平面状に形成されている。これにより、結合する結合素子３２の面積（即ち、通信パターンの面積）が拡大されている。
【００２６】
連結部１０２は、本体部１０１と給電素子３３との間に設けられている。連結部１０２は、本体部１０１から給電素子３３に向けて突出した突出部である。連結部１０２は、第１方向Ｘに沿って本体部１０１と給電素子３３との間を線状に延びており、本体部１０１と給電素子３３とを電気的に接続している。連結部１０２の線幅（即ち、第２方向Ｙの幅）は、本体部１０１の第２方向Ｙの幅に比べて細い。
【００２７】
図３及び図４に示すように、短絡素子９２は、例えば基板３１の第２面３１ｂに設けられている。短絡素子９２は、第１端部９２ａと、第２端部９２ｂとを有する。短絡素子９２の第１端部９２ａは、給電素子３３と結合素子３２との接続部９５に接続されている。例えば、短絡素子９２の第１端部９２ａは、ビア９６を介して上記接続部９５に接続されている。なお上記に代えて、短絡素子９２の第１端部９２ａは、給電素子３３のなかで第１端部３３ａと第２端部３３ｂとの間の任意の部分に接続されてもよい。一方で、短絡素子９２の第２端部９２ｂは、グラウンド３５に接続されている。例えば、短絡素子９２の第２端部９２ｂは、ビア９７を介してグラウンド３５に接続されている。これにより、短絡素子９２は、給電素子３３と結合素子３２との接続部９５、または給電素子３３を、グラウンド３５に電気的に接続している。これにより、カプラ１１は、高インピーダンスによる近距離無線通信を行うことができる。
【００２８】
また、短絡素子９２は、第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間に、第１部分１１１、第２部分１１２、第３部分１１３、第１折曲部１１４、および第２折曲部１１５を有する。
【００２９】
図３及び図５に示すように、第１部分１１１は、第１端部９２ａに接続されている。第１部分１１１は、第１端部９２ａから給電素子３３と略平行に直線状に延びている。例えば、第１部分１１１は、第２方向Ｙに延びている。例えば、第１部分１１１は、基板３１において給電素子３３の裏側に延びている。
【００３０】
第１部分１１１の一部は、基板３１の第１面３１ａに設けられた給電素子３３の第１端部３３ａと基板３１を挟んで対向している。第１部分１１１の線幅（即ち、第１方向Ｘの幅）と、第１端部３３ａの線幅は略同じに構成されているか、或いは、第１部分１１１の線幅が第１端部３３ａの線幅より細く構成されていても良い。
【００３１】
第２部分１１２は、第１部分１１１の端部から、第１部分１１１の延伸方向とは異なる方向に直線状に延びている。例えば、第２部分１１２は、第１方向Ｘに延びている。第２部分１１２は、給電素子３３に対して結合素子３２と同じ側に延びている。第２部分１１２は、結合素子３２と略平行に延びている。第１部分１１１と第２部分１１２との境界部（即ち、接続部）には、短絡素子９２の第１折曲部１１４が形成されている。
【００３２】
図４に示すように、第２部分１１２は、基板３１の第１面３１ａに設けられた結合素子３２の本体部１０１及びグラウンド３５の其々と基板３１を挟んで対向しない位置に設けられる。言い換えると、第２部分１１２は、第１面３１ａの本体部１０１とグラウンド３５との間に位置した領域に基板３１を介して向かい合うように設けられる。
【００３３】
第３部分１１３は、第２部分１１２の端部から、第２部分１１２の延伸方向とは異なる方向に直線状に延びている。例えば、第３部分１１３は、第１部分１１１と略平行に延びている。例えば、第３部分１１３は、第２方向Ｙに延びている。第３部分１１３は、第２端部９２ｂに接続されている。第２部分１１２と第３部分１１３との境界部（即ち、接続部）には、短絡素子９２の第２折曲部１１５が形成されている。尚、ここでは第１部分１１１、第２部分１１２、及び第３部分１１３の線幅は、略同じに構成されている。
【００３４】
本実施形態では、短絡素子９２の物理長は、給電素子３３の物理長よりも長い。なお、短絡素子９２の物理長とは、短絡素子９２の第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間の物理長である。給電素子３３の物理長とは、給電素子３３の第１端部３３ａと第２端部３３ｂとの間の物理長である。
【００３５】
本実施形態では、短絡素子９２の第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間の電気長Ｌ６は、略λ／４である。また、より一般化すると、短絡素子９２の第１端部９２ａと第２端部９２ｂとの間の電気長Ｌ６は、略λ／４の任意の奇数倍でもよい。本実施形態では、短絡素子９２がインダクタとして機能する。これにより、キャパシタ部品９１と短絡素子９２とによってＬＣ共振回路が形成されている。言い換えると、短絡素子９２は、カプラ１１の共振器の少なくとも一部として機能する。
【００３６】
このような構成によれば、短絡素子９２が共振器の少なくとも一部として機能するため、カプラ１１の通信性能を向上させることができる。また、短絡素子９２の配置領域を、第１方向Ｘで、給電素子３３が設けられる距離内に収めることが可能となり、且つ、第２方向Ｙで、結合素子３２と給電素子３３とが設けられる距離内に収めることが可能となり、カプラ１１全体の小型化を実現できる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態のカプラ１１は、基板３１の第１面３１ａに設けられているグラウンド３５が結合素子３２及び給電素子３３の両脇に一部演出された点などで、上記第１実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、上記第１実施形態の構成と同様である。
【００３８】
図６は、本実施形態のカプラ１１を示す平面図である。
【００３９】
本実施形態のグラウンド３５は、第１グラウンド部（即ち、第１部分、第１領域）３５ａ、第２グラウンド部（即ち、第２部分、第２領域）３５ｂ、および第３グラウンド部（即ち、第３部分、第３領域）３５ｃを含む。第１グラウンド部３５ａ、第２グラウンド部３５ｂ、および第３グラウンド部３５ｃの各々は、基板３１の表面に沿う平面状に形成されている。
【００４０】
図３に示すように、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂは、給電点Ｓ１から結合素子３２に向かう方向とは交差する（例えば、略直交する）方向で、結合素子３２の両側に分かれて配置されている。例えば、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂは、結合素子３２の長手方向で、結合素子３２の両側に分かれて配置されている。以下、給電点Ｓ１から結合素子３２に向かう方向とは交差する（例えば、略直交する）方向を「第１方向Ｘ」と称する。また、給電点Ｓ１から結合素子３２に向かう方向を「第２方向Ｙ」と称する。
【００４１】
第１グラウンド部３５ａは、第１方向Ｘにおいて、短絡素子９２の第１部分１１１と向かい合う。第１グラウンド部３５ａは、第１方向Ｘにおいて、短絡素子９２の第１部分１１１から離れている。同様に、第２グラウンド部３５ｂは、第１方向Ｘにおいて、結合素子３２の本体部１０１と向かい合う。第２グラウンド部３５ｂは、第１方向Ｘにおいて、結合素子３２の本体部１０１から離れている。
【００４２】
第３グラウンド部３５ｃは、キャパシタ部品９１に対して結合素子３２とは反対側に配置されている。第３グラウンド部３５ｃは、グラウンド側給電点Ｓ２に接続されている。第３グラウンド部３５ｃは、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂの少なくとも一方と一体に形成されている。本実施形態では、第１グラウンド部３５ａ、第２グラウンド部３５ｂ、および第３グラウンド部３５ｃは、互いに一体に平面状に形成され、互いに電気的に接続されている。
【００４３】
以上の構成を言い換えると、第３グラウンド部３５ｃは、キャパシタ部品９１に対して結合素子３２とは反対側の位置で、第１方向Ｘに延びている。第３グラウンド部３５ｃは、例えば結合素子３２と略平行に延びている。第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂは、第３グラウンド部３５ｃから第２方向Ｙに突出することで、結合素子３２の両側に分かれて配置されている。本実施形態では、給電素子３３およびキャパシタ部品９１は、結合素子３２、第１グラウンド部３５ａ、第２グラウンド部３５ｂ、および第３グラウンド部３５ｃによって囲まれた領域に配置されている。
【００４４】
図６に示すように、本実施形態では、第１グラウンド部３５ａと接続部９５との間の距離（例えば、最短距離）Ｄ１は、第３グラウンド部３５ｃと結合素子３２との間の距離（例えば、最短距離）Ｄ３よりも短い。同様に、第２グラウンド部３５ｂと結合素子３２との間の距離（例えば、最短距離）Ｄ２は、第３グラウンド部３５ｃと結合素子３２との間の距離（例えば、最短距離）Ｄ３よりも短い。
【００４５】
グラウンド３５は、グラウンド側給電点Ｓ２に接続された端部を有する。なお本願で言う「接続された」とは、直接接続される場合に加えて、ビアなどを介して接続される場合も含む。
【００４６】
本実施形態では、グラウンド３５は、結合素子３２の両側に分かれて配置された第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂを有する。このような構成によれば、第１グラウンド部３５ａおよび第２グラウンド部３５ｂによって外部からの不要輻射の影響などを抑制することができる。これにより、カプラ１１の通信性能を高めることができる。
【００４７】
なお、本実施形態で説明した個々の機能は単独で使用されてもよいし、他の一つ以上の任意の機能と組み合わせて使用されてもよい。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１１…カプラ、３１…基板、３２…結合素子、３３…給電素子、３５…グラウンド、９２…短絡素子、１０１…本体部。
【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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