(57)【要約】【課題】ノイズの伝播を抑制できる電磁共鳴結合器を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、第一の層と、第一の層の第一主面に対向する第二の層と、第一の層の第二主面に対向する第三の層と、第一の層および第二の層の間に位置し、平面形状を有する第一の共鳴器と、第一の層および第三の層の間に位置し、平面形状を有する第二の共鳴器と、を備える。第一の層の比誘電率は、第二の層の比誘電率および第三の層の比誘電率のいずれよりも小さい。第一の層の誘電正接は、第二の層の誘電正接および第三の層の誘電正接のいずれよりも大きい。【選択図】図１
2015213304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一主面と、前記第一主面とは反対側の第二主面とを含む第一の層と、
前記第一の層の前記第一主面に対向する第二の層と、
前記第一の層の前記第二主面に対向する第三の層と、
前記第一の層と前記第二の層との間に位置し、平面形状を有する第一の共鳴器と、
前記第一の層と前記第三の層との間に位置し、平面形状を有する第二の共鳴器と、を備え、
前記第一の層の比誘電率は、前記第二の層の比誘電率および前記第三の層の比誘電率のいずれよりも小さく、
前記第一の層の誘電正接は、前記第二の層の誘電正接および前記第三の層の誘電正接のいずれよりも大きい、
電磁共鳴結合器。
【請求項２】
前記第一の層、前記第二の層、および前記第三の層は、誘電体層である、
請求項１に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項３】
前記第一の層の比誘電率は１より大きい、
請求項１に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項４】
前記第二の層および前記第三の層のそれぞれは、樹脂層と、前記樹脂層内に分散された、前記樹脂層よりも比誘電率が高いフィラーとを含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項５】
前記第一の層、前記第二の層および前記第三の層のそれぞれは、樹脂層と、前記樹脂層内に分散された、前記樹脂層よりも比誘電率が高いフィラーとを含み、
前記第一の層における前記フィラーの体積分率は、前記第二の層における前記フィラーの体積分率および前記第三の層における前記フィラーの体積分率のいずれよりも小さい、
請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項６】
前記第一の層は、樹脂層を含み、かつ、フィラーを含まない、
請求項４に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項７】
前記電磁共鳴結合器は、前記第一の共鳴器および前記第二の共鳴器の一方に入力された伝送信号を、前記第一の共鳴器および前記第二の共鳴器の他方へ絶縁伝送し、
前記第一の共鳴器および前記第二の共鳴器の間の距離は、前記伝送信号の波長の２分の１以下である、
請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項８】
前記第一の層は、複数の誘電体層を含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項９】
前記第一の層と前記第一の共鳴器の間の位置、前記第二の層と前記第一の共鳴器の間の位置、前記第一の層と前記第二の共鳴器の間の位置、および、前記第三の層と前記第二の共鳴器の間の位置の少なくとも１つに、前記第一の層よりも比誘電率が大きい少なくとも１つの誘電体層が配置される、
請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項１０】
前記第二の層の前記第一の層と対向する側とは反対側に位置する第一のグラウンド層と、
前記第三の層の前記第一の層と対向する側とは反対側に位置する第二のグラウンド層と、をさらに備える、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項１１】
前記第一の共鳴器は、第一の配線と、前記第一の配線の第一接続部に接続される第一の入力配線と、前記第一の配線の第二接続部に接続される第二の入力配線とを含み、
前記第二の共鳴器は、第二の配線と、前記第二の配線の第三接続部に接続される第一の出力配線と、前記第二の配線の第四接続部に接続される第二の出力配線とを含み、
前記第一の配線は、前記第一の配線内の第一接続部と前記第二接続部との間において、前記第一のグラウンド層と接続され、
前記第二の配線は、前記第二の配線内の第三接続部と前記第四接続部との間において、前記第二のグラウンド層と接続される、
請求項１０に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項１２】
前記第一の配線は、一部が開放されたループ形状を有し、
前記第二の配線は、一部が開放されたループ形状を有する、
請求項１１に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項１３】
前記第一主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の配線の外周側の輪郭によって取り囲まれる領域と、前記第二の配線の外周側の輪郭によって取り囲まれる領域とが一致する、
請求項１２に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項１４】
前記第一主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の配線と前記第二の配線とは点対称である、
請求項１２または１３に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項１５】
請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁共鳴結合器と、
高周波を入力信号に応じて変調することによって伝送信号を生成し、前記伝送信号を前記第一の共鳴器に送信する送信回路と、
前記第二の共鳴器から出力される前記伝送信号を整流することによって出力信号を生成する受信回路とを備える、
伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁共鳴結合器、および電磁共鳴結合器を備える伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電気機器間で電力および信号を伝送する非接触伝送技術が知られている。
【０００３】
特許文献１および２は、２つの共鳴器を電磁共鳴結合させて高周波信号を伝送させる電磁共鳴結合器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０６７０１２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０６５２３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電磁共鳴結合器は、コモンモードノイズなどのノイズを伝播させるおそれがある。
【０００６】
本開示は、ノイズの伝播を抑制できる電磁共鳴結合器および伝送装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、第一主面および前記第一主面とは反対側の第二主面を含む第一の層と、前記第一の層の前記第一主面に対向する第二の層と、前記第一の層の前記第二主面に対向する第三の層と、前記第一の層および前記第二の層の間に位置し、平面形状を有する第一の共鳴器と、前記第一の層および前記第三の層の間に位置し、平面形状を有する第二の共鳴器と、を備える。前記第一の層の比誘電率は、前記第二の層の比誘電率および前記第三の層の比誘電率のいずれよりも小さい。前記第一の層の誘電正接は、前記第二の層の誘電正接および前記第三の層の誘電正接のいずれよりも大きい。
【０００８】
これらの包括的または具体的な態様は、伝送装置もしくは電力変換装置、または、伝送システムとして実現されてもよく、それらの任意の組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、ノイズの伝播を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示される電磁共鳴結合器がＣ−Ｃ線を通り基板の主面に垂直な平面で切断された場合の断面図である。
【図３】図３は、図１に示される送信共鳴器の上面図である。
【図４】図４は、図１に示される受信共鳴器の上面図である。
【図５】図５は、実施の形態１の第１変形例の電磁共鳴結合器を示す断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１の第２変形例の電磁共鳴結合器を示す断面図である。
【図７】図７は、実施の形態１の第３変形例の電磁共鳴結合器を示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態１の第４変形例の電磁共鳴結合器を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態１の第５変形例の電磁共鳴結合器を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の構成例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示される送信基板の上面図である。
【図１２】図１２は、図１０に示される受信基板の下面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２の第１変形例の送信基板の上面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態３に係る伝送装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、シミュレーション対象の電磁共鳴結合器の斜視図である。
【図１６】図１６は、シミュレーション対象の電磁共鳴結合器の送信基板の配線パターンおよび受信基板の配線パターンを示す上面図である。
【図１７】図１７は、ケース１における、入力信号Ｖｉｎと出力信号Ｖｏｕｔとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は、ケース２における、入力信号Ｖｉｎと出力信号Ｖｏｕｔとの関係を示す図である。
【図１９】図１９は、ケース１におけるＳパラメータ（反射係数および透過係数）を示す図である。
【図２０】図２０は、ケース２におけるＳパラメータ（反射係数および透過係数）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本開示の基礎となった知見）
伝送装置は、伝送信号を送信する送信回路と、伝送信号を非接触で伝送する電磁共鳴結合器と、伝送信号を受信する受信回路とを備える。伝送装置は、例えば、ゲート駆動装置として用いられる。ゲート駆動装置は、パワー半導体スイッチング素子を駆動する。ゲート駆動装置において、伝送信号を生成する一次側と、パワー半導体スイッチング素子に接続される二次側とは直流的に絶縁されている。
【００１２】
ゲート駆動装置が多数の半導体スイッチング素子を駆動する場合、ゲート駆動装置は多数の電磁共鳴結合器を備える。この場合、ゲート駆動装置は、小型化または集積化が求められる。
【００１３】
ゲート駆動装置の小型化のために、例えば、電磁共鳴結合器を構成する共鳴器の近傍に、電源線路等が配置される。この場合、共鳴器へのノイズの混入、および／または、共鳴器から外部への電波放射が懸念される。この対策として、例えば、一対の金属シールドが、一対の共鳴器の上下に配置される。これにより、共鳴器が遮蔽される。このとき、一方の金属シールドは一次側のグラウンドと等電位に接続され、他方は二次側のグラウンドと等電位に接続される。
【００１４】
しかしながら、このような構成では、一方の金属シールドを含む一次側回路の配線面積、および、他方の金属シールドを含む二次側回路の配線面積が大きい。このため、例えば、一次側の共鳴器と一次側のグラウンドとに同相ノイズが入った場合、そのノイズが二次側に伝播しやすいという課題がある。
【００１５】
このような課題を解決すべく、本発明者らは鋭意検討し、本開示の電磁共鳴結合器を見出した。なお、本開示は上記説明によって限定されない。
【００１６】
（実施形態の概要）
本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、第一主面および前記第一主面とは反対側の第二主面を含む第一の層と、前記第一の層の前記第一主面に対向する第二の層と、前記第一の層の前記第二主面に対向する第三の層と、前記第一の層および前記第二の層の間に位置し、平面形状を有する第一の共鳴器と、前記第一の層および前記第三の層の間に位置し、平面形状を有する第二の共鳴器と、を備える。前記第一の層の比誘電率は、前記第二の層の比誘電率および前記第三の層の比誘電率のいずれよりも小さい。前記第一の層の誘電正接は、前記第二の層の誘電正接および前記第三の層の誘電正接のいずれよりも大きい。
【００１７】
このような構成によれば、ノイズの伝播が抑制されうる。
【００１８】
例えば、前記第一の層、前記第二の層、および前記第三の層は、誘電体層であってもよい。例えば、前記第一の層の比誘電率が、１より大きくてもよい。
【００１９】
このような構成によれば、第一の層の比誘電率は、空気の比誘電率に比べて高い。これにより、伝送効率が高くなり、かつ、伝送信号の帯域が広がる。各層が誘電体層であることにより、湿気などにも強くなり、電磁共鳴結合器の信頼性が高まる。
【００２０】
例えば、前記第一の層、前記第二の層および前記第三の層のそれぞれは、樹脂層と、前記樹脂層内に分散された、前記樹脂層よりも比誘電率が高いフィラーとを含んでもよい。前記第一の層における前記フィラーの体積分率は、前記第二の層における前記フィラーの体積分率および前記第三の層における前記フィラーの体積分率のいずれよりも小さくてもよい。
【００２１】
例えば、前記第二の層および前記第三の層のそれぞれは、樹脂層と、前記樹脂層内に分散された、前記樹脂層よりも比誘電率が高いフィラーとを含んでもよい。例えば、前記第一の層は、樹脂層を含み、かつ、フィラーを含まなくてもよい。この構成によれば、第一の層が安価な材料で構成されるため、製造コストが低減されうる。
【００２２】
前記第一の層は、比誘電率の異なる複数の誘電体層を含んでもよい。
【００２３】
このような構成によれば、第三の層に非連続面が設けられるため、第三の層が単層である場合に比べて、第二の層と第三の層との間で放電が生じにくい。
【００２４】
前記第一の層は、比誘電率の等しい複数の誘電体層を含んでもよい。
【００２５】
電磁共鳴結合器は、例えば、前記第二の層と前記第一の共鳴器との間、または、前記第一の層と前記第一の共鳴器との間に位置する第四の層と、前記第三の層と前記第二の共鳴器との間、または、前記第一の層と前記第二の共鳴器との間に位置する第五の層とをさらに備えてもよい。前記第一の層の比誘電率は、前記第四の層の比誘電率および前記第五の層の比誘電率のいずれよりも小さくてもよい。
【００２６】
このような構成によれば、動作周波数を低減することができるため、電磁共鳴結合器をさらに小型化することができる。
【００２７】
例えば、前記第四の層の比誘電率は、前記第二の層の比誘電率よりも高く、前記第五の層の比誘電率は、前記第三の層の比誘電率よりも高くてもよい。
【００２８】
電磁共鳴結合器は、例えば、前記第二の層と前記第一の共鳴器との間に位置する第四の層と、前記第三の層と前記第二の共鳴器との間に位置する第五の層と、前記第一の層と前記第一の共鳴器との間に位置する第六の層と、前記第一の層と前記第二の共鳴器との間に位置する第七の層とを備えてもよい。前記第一の層の比誘電率は、前記第四の層の比誘電率、前記第五の層の比誘電率、前記第六の層の比誘電率、および前記第七の層の比誘電率のいずれよりも、小さくてもよい。
【００２９】
このような構成によれば、さらに動作周波数を低減することができるため、電磁共鳴結合器をさらに小型化することができる。
【００３０】
前記第四の層の比誘電率および前記第六の層の比誘電率のそれぞれは、例えば、前記第二の層の比誘電率よりも高くてもよい。前記第五の層の比誘電率および前記第七の層の比誘電率のそれぞれは、例えば、前記第三の層の比誘電率よりも高くてもよい。
【００３１】
電磁共鳴結合器は、例えば、前記第二の層の前記第一の層と対向する側とは反対側に位置する第一のグラウンド層と、前記第三の層の前記第一の層と対向する側とは反対側に位置する第二のグラウンド層と、をさらに備えてもよい。
【００３２】
電磁共鳴結合器は、前記第一の層、前記第二の層、前記第一の共鳴器、前記第二の共鳴器、前記第一のグラウンド層、および、前記第二のグラウンド層を囲む金属筐体を備えてもよい。金属筐体は接地されていてもよい。
【００３３】
前記第一の共鳴器は、例えば、第一の配線と、前記第一の配線の第一接続部に接続される第一の入力配線と、前記第一の配線の第二接続部に接続される第二の入力配線とを含んでもよい。さらに、前記第一の配線は、前記第一の配線内の第一接続部と前記第二接続部との間において、前記第一のグラウンド層と接続されてもよい。前記第二の共鳴器は、例えば、第二の配線と、前記第二の配線の第三接続部に接続される第一の出力配線と、前記第二の配線の第四接続部に接続される第二の出力配線とを含んでもよい。さらに、前記第二の配線は、前記第二の配線内の第三接続部と前記第四接続部との間において、前記第二のグラウンド層と接続されてもよい。
【００３４】
このような構成によれば、１つの電磁共鳴結合器で、２つの伝送信号を個別に非接触伝送することができる。
【００３５】
前記第一の配線は、例えば、一部が開放されたループ形状であってもよい。前記第二の配線は、例えば、一部が開放されたループ形状であってもよい。
【００３６】
例えば、前記第一主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の配線の外周側の輪郭によって取り囲まれる領域と、前記第二の配線の外周側の輪郭によって取り囲まれる領域とが一致してもよい。例えば、前記第一主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の配線と前記第二の配線とは点対称であってもよい。
【００３７】
例えば、前記電磁共鳴結合器は、前記第一の共鳴器および前記第二の共鳴器の一方に入力された伝送信号を、前記第一の共鳴器および前記第二の共鳴器の他方へ絶縁伝送してもよい。前記第一の共鳴器および前記第二の共鳴器の間の距離は、前記伝送信号の波長の２分の１以下であってもよい。
【００３８】
本開示の一態様に係る伝送装置は、上記いずれかの態様の電磁共鳴結合器と、高周波を入力信号に応じて変調することによって前記伝送信号を生成し、前記伝送信号を前記第一の共鳴器に送信する送信回路と、前記第二の共鳴器から出力される前記伝送信号を整流することによって出力信号を生成する受信回路とを備える。
【００３９】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
【００４１】
（実施の形態１）
［全体構造］
実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の全体構造について説明する。
【００４２】
図１は、電磁共鳴結合器１００の構成例を示す斜視図である。図２は、図１の電磁共鳴結合器１００をＣ−Ｃ線を通り基板の主面に垂直な平面で切断した場合の断面図である。
【００４３】
電磁共鳴結合器１００は一対の共鳴器を備え、一対の共鳴器は伝送信号を非接触で伝送する。電磁共鳴結合器１００は、例えば、６．０ＧＨｚの交流信号を非接触で伝送する。本開示において、電磁共鳴結合器１００に入力される高周波の周波数は「動作周波数」と呼ばれ、動作周波数が波長に換算された値は「動作波長」と呼ばれる場合がある。なお、換算において、各種材料による波長短縮率が考慮される。したがって、図１に示される例において、電磁共鳴結合器１００の動作周波数は、６．０ＧＨｚである。
【００４４】
電磁共鳴結合器１００は、送信基板１０１と、送信基板１０１の上方に位置する受信基板１０２と、送信基板１０１と受信基板１０２との間に位置する低誘電体層１０３とを備える。なお、送信基板１０１は第二の層の一例であり、受信基板１０２は第三の層の一例であり、低誘電体層１０３は、第一の層の一例である。本開示において、簡便のため、各図中のＺ軸正方向が「上」と呼ばれ、Ｚ軸負方向が「下」と呼ばれる場合がある。Ｚ軸正方向および負方向は、送信基板１０１の主面に略垂直である。なお、「上」および「下」は、製造時の積層順や使用時の取り付け方向を限定するものではない。
【００４５】
送信基板１０１および受信基板１０２は、高誘電体基板である。高誘電体基板は、例えば、樹脂材料にフィラーを混ぜることによって形成される。高誘電体基板の比誘電率は、例えば、１０程度である。送信基板１０１および受信基板１０２の厚さは、例えば、０．２ｍｍである。なお、送信基板１０１および受信基板１０２は、サファイア基板など、樹脂以外の基板であってもよい。
【００４６】
送信基板１０１の上面には、送信共鳴器１０６が設けられる。送信共鳴器１０６は、入力配線１１１と、円形状の第一の共鳴配線１０８とを含む。第一の共鳴配線１０８は、送信側スリット１１６を有するオープンリング形状である。第一の共鳴配線１０８は、入力配線１１１の一端と接続される。入力配線１１１の他端は、入力端子１２１である。なお、送信共鳴器１０６は第一の共鳴器の一例であり、第一の共鳴配線１０８は第一の配線の一例であり、送信側スリット１１６は開放部の一例である。
【００４７】
面状グラウンド１０４は、送信基板１０１の下方に位置する。面状グラウンド１０４は、例えば金属膜であり、送信基板１０１上の配線に信号の基準電位を与える。なお、面状グラウンド１０４は、第一のグラウンド層の一例である。
【００４８】
受信基板１０２の下面には、受信共鳴器１０７が設けられる。受信共鳴器１０７は、出力配線１１２と、円形状の第二の共鳴配線１０９とを含む。第二の共鳴配線１０９は、受信側スリット１１７を有するオープンリング形状である。第二の共鳴配線１０９は、出力配線１１２の一端と接続される。出力配線１１２の他端は、出力端子１２２である。図１に示される電磁共鳴結合器１００において、受信共鳴器１０７は、送信共鳴器１０６と同一の大きさ、同一の形状である。なお、受信共鳴器１０７は第二の共鳴器の一例であり、第二の共鳴配線１０９は第二の配線の一例であり、受信側スリット１１７は開放部の一例である。
【００４９】
面状グラウンド１０５は、受信基板１０２の上方に位置する。面状グラウンド１０５は、例えば金属膜であり、受信基板１０２上の配線に信号の基準電位を与える。なお、面状グラウンド１０５は、第二のグラウンド層の一例である。面状グラウンド１０４と面状グラウンド１０５とは、電気的に絶縁されている。
【００５０】
送信基板１０１上の配線および面状グラウンド１０４、ならびに、受信基板１０２上の配線および面状グラウンド１０５の材料は、例えば、金であるが、その他の金属材料であってもよい。
【００５１】
低誘電体層１０３は、例えば、樹脂材料にフィラーを混ぜることで形成される。低誘電体層１０３は、例えば、送信基板１０１および受信基板１０２の材料よりもフィラーの混合割合が少ない。低誘電体層１０３は、送信基板１０１および受信基板１０２よりも比誘電率が低い。低誘電体層１０３の比誘電率は、例えば、送信基板１０１および受信基板１０２の３分の１以下であり、例えば、３．１である。これにより、電磁共鳴結合器１００は、送信基板側から受信基板側へのノイズの伝播を抑制することができる。
【００５２】
送信基板１０１および受信基板１０２が樹脂材料である場合、当該材料は、例えば、利昌工業株式会社製のＣＳ３３９６であってもよい。この材料は、高誘電率無機フィラーが高充填されており、周波数１０ＧＨｚかつ温度２３℃における比誘電率が１０であり、１ＧＨｚにおける誘電正接が０．００３である。低誘電体層１０３が樹脂材料である場合、当該材料は、例えば、利昌工業株式会社製のＥＳ３３１７Ｂであってもよい。この材料は、周波数１ＧＨｚにおける比誘電率が３．４である。あるいは、低誘電体層１０３の樹脂材料は、例えば、汎用のＦＲ４(Flame Retardant Type 4)であってもよく、例えば、利昌工業株式会社製のＥＳ３３０５であってもよい。
【００５３】
低誘電体層１０３は、送信基板１０１および受信基板１０２よりも誘電正接が大きくてもよい。従来の容量結合または電磁誘導結合を利用した非接触伝送方式において、受信側と送信側の間の誘電体層の誘電正接が大きい場合、信号の伝送損失が大きくなり、信号を適切に伝送できないおそれがある。一方、電磁共鳴結合器１００は、電磁界共鳴結合を利用するため、誘電正接が大きい場合であっても、低誘電体層１０３による伝送損失の影響は比較的小さい。さらに、電磁共鳴結合器１００において低誘電体層１０３の誘電正接が大きい場合、容量が低減され、これにより容量結合に起因するノイズ伝播が抑制される。
【００５４】
低誘電体層１０３は、例えば、フィラーを含んでいなくてもよい。これにより、低誘電体層１０３の材料コストが低減されうる。この場合、低誘電体層１０３は、送信基板１０１および受信基板１０２よりも比誘電率が小さく、かつ、誘電正接が大きくなりうる。このような構成により、電磁共鳴結合器１００は、ノイズの伝播を抑制しつつ、伝送される信号強度を適切に維持することができる。
【００５５】
低誘電体層１０３は、例えば、可撓性を有する。この場合、低誘電体層１０３は、送信基板１０１および受信基板１０２の間に挟まれた状態で加熱され、かつ、積層方向に押圧されてもよい。これにより、低誘電体層１０３は、図２に示されるように送信共鳴器１０６および受信共鳴器１０７に沿った形状に形成される。つまり、低誘電体層１０３は、送信基板１０１と受信基板１０２との間を隙間なく埋めている。低誘電体層１０３の厚みは、例えば、０．２ｍｍである。
【００５６】
［共鳴器の形状］
送信共鳴器１０６の形状および受信共鳴器１０７の形状の一例について詳しく説明する。
【００５７】
まず、送信共鳴器１０６について説明する。図３は、送信共鳴器１０６の上面図である。
【００５８】
図３に示される例において、第一の共鳴配線１０８は、直径約３ｍｍの略円形状であり、その一部が送信側スリット１１６によって開放されている。第一の共鳴配線１０８の円周の長さは、例えば、電磁共鳴結合器１００の動作波長の２分の１に相当する。送信共鳴器１０６の配線幅は、例えば、約０．１ｍｍである。
【００５９】
入力配線１１１は、Ｘ方向に延びる直線状の配線である。入力配線１１１の配線幅は、例えば、約０．１ｍｍである。入力配線１１１の一端は、第一の共鳴配線１０８の第一接続部Ａ１において接続される。第一の共鳴配線１０８の一端から第一接続部Ａ１までの配線長は、第一の共鳴配線１０８の全配線長の４分の１に相当する。配線長の４分の１は、言い換えれば、電磁共鳴結合器１００の動作波長の８分の１程度に相当する。なお、図３に示される例において、第一の共鳴配線１０８と、入力配線１１１とは、物理的に接続されている。ただし、第一の共鳴配線１０８と、入力配線１１１とは、物理的に接続されていなくても、電気的に接続されていればよい。
【００６０】
入力配線１１１の他端は、伝送対象の信号が入力される入力端子１２１である。
【００６１】
次に、受信共鳴器１０７について説明する。図４は、受信共鳴器１０７の上面図である。
【００６２】
図４に示される例において、第二の共鳴配線１０９は、直径約３ｍｍの略円形状であり、その一部が受信側スリット１１７によって開放されている。第二の共鳴配線１０９の円周の長さおよび配線幅は、例えば、第一の共鳴配線１０８と同じである。
【００６３】
出力配線１１２は、Ｘ方向に延びる直線状の配線である。出力配線１１２の配線幅は、例えば、約０．１ｍｍである。出力配線１１２の一端は、第二の共鳴配線１０９の第二接続部Ｂ１において接続される。第二の共鳴配線１０９の一端から第二接続部Ｂ１までの配線長は、第二の共鳴配線１０９の全配線長の４分の１に相当する。
【００６４】
出力配線１１２の他端は、伝送対象の信号が出力される出力端子１２２である。
【００６５】
なお、第一の共鳴配線１０８における第一接続部Ａ１の位置は、入力インピーダンスや、製造ばらつき等を考慮し、調整されうる。このため、第一接続部Ａ１の位置は、図３に示されるような位置と完全に一致しなくてもよい。
【００６６】
同様に、第二の共鳴配線１０９における第二接続部Ｂ１の位置は、出力インピーダンスや、製造ばらつき等を考慮し、調整されうる。このため、第二接続部Ｂ１の位置は、図４に示されるような位置と完全に一致しなくてもよい。
【００６７】
インピーダンスを考慮して、出力配線１１２の配線幅は、入力配線１１１の配線幅よりも大きくてもよい。例えば、入力配線１１１の配線幅が約０．１ｍｍであり、出力配線１１２の配線幅が約０．２ｍｍであってもよい。なお、入力配線１１１および出力配線１１２の配線幅は、このような例に限定されるものではない。
【００６８】
［共鳴器の位置関係］
送信共鳴器１０６の形状および受信共鳴器１０７の位置関係について説明する。
【００６９】
図１に示される例において、送信基板１０１の主面に垂直な方向から見た場合、第一の共鳴配線１０８の輪郭と第二の共鳴配線１０９の輪郭とは、各スリットおよび接続部を除いて、略一致する。また、送信基板１０１の主面に垂直な方向から見た場合、第一の共鳴配線１０８と第二の共鳴配線１０９とは、点対称の位置関係にある。
【００７０】
オープンリング形状の配線の輪郭は、内周側の輪郭と、外周側の輪郭とを含む。このとき、第一の共鳴配線１０８の外周側の輪郭と、第二の共鳴配線１０９の外周側の輪郭とが、スリットを除いて、略一致すればよい。言い換えると、例えば、各共鳴配線の外周側の輪郭によって取り囲まれる領域の内部において、各共鳴配線の形状が異なっていてもよい。また、略一致するとは、製造時のばらつきの範囲内で一致することを意味する。
【００７１】
図１に示される例において、送信共鳴器１０６と受信共鳴器１０７との間の距離は、低誘電体層１０３の厚みに略等しい。これは、電磁共鳴結合器１００の動作波長の２分の１以下である。このような条件により、送信共鳴器１０６と受信共鳴器１０７とは、近傍界の領域で電磁共鳴結合する。
【００７２】
なお、送信共鳴器１０６と受信共鳴器１０７との間の距離は、上記に限定されない。送信共鳴器１０６と受信共鳴器１０７との積層方向の距離が、動作波長の２分の１より大きい場合も、電磁共鳴結合器１００は動作可能である。しかしながら、電磁共鳴結合器１００は、送信共鳴器１０６と受信共鳴器１０７との間の距離が、伝送される高周波を波長に換算した値の２分の１以下の場合に、より効果的に動作する。
【００７３】
［動作］
電磁共鳴結合器１００の動作について説明する。
【００７４】
入力端子１２１から入力された伝送信号は、入力配線１１１を介して第一の共鳴配線１０８に入力される。伝送信号は、例えば、６．０ＧＨｚの高周波が所定の入力信号に応じて振幅変調された、被変調信号である。
【００７５】
送信共鳴器１０６に入力された高周波は第一の共鳴配線１０８内で共振する。これにより、第一の共鳴配線１０８の近傍の電磁界が励振される。その結果、第一の共鳴配線１０８と電磁共鳴結合する第二の共鳴配線１０９内で、高周波が共振する。これにより、伝送信号は、第一の共鳴配線１０８から第二の共鳴配線１０９に非接触で伝送され、出力端子１２２から出力される。
【００７６】
なお、第一の共鳴配線１０８および第二の共鳴配線１０９それぞれの配線の全長は、動作波長の２分の１の整数倍に設定されればよい。
【００７７】
［ノイズの伝播の抑制効果］
電磁共鳴結合器１００における、主として共鳴器間のキャパシタンス成分を介して伝播するノイズ（例えば、コモンモードノイズ）の抑制効果について説明する。
【００７８】
発明者らは、送信基板１０１の比誘電率をε１、受信基板１０２の比誘電率をε２、低誘電体層１０３の比誘電率をε３として、次の５つのケースについて、電磁界シミュレーションを行った。なお、下記５つのケースでは、比誘電率ε１、ε２、およびε３以外のシミュレーション条件は同じとした。
【００７９】
（ケース０）  ε１＝ε２＝ε３＝１０
（ケース１）  ε１＝ε２＝１０、ε３＝３．１
（ケース２）  ε１＝３．１、ε２＝ε３＝１０  または  ε２＝３．１、ε１＝ε３＝１０
（ケース３）  ε１＝ε２＝３．１、ε３＝１０
（ケース４）  ε１＝ε２＝ε３＝３．１
【００８０】
ケース０は、従来の電磁共鳴結合器に相当する。
【００８１】
ケース１は、電磁共鳴結合器１００に相当する。ケース１において、ノイズの伝播は、ケース０の約１／１００に抑制された。
【００８２】
ケース２において、ノイズの伝播は、ケース０とほぼ同等であった。
【００８３】
ケース３において、ノイズの伝播は、ケース０の約１／２であった。
【００８４】
ケース４において、ノイズの伝播は、ケース１のノイズ量からさらに４割程度低減された。しかしながら、ケース４の条件で、ケース１と同一の動作波長の電磁共鳴結合器を構成しようとすると、共鳴配線の配線長が５割以上増大する。すなわち、ケース４の場合、小型化が難しい。
【００８５】
以上のシミュレーション結果より、ケース１に相当する電磁共鳴結合器１００は、従来と同等のサイズでありながら、ノイズの伝播を大幅に抑制することができる。
【００８６】
典型的に、比誘電率の低い物質ほど絶縁耐圧が高い傾向にある。このため、低誘電体層１０３は、送信共鳴器１０６と受信共鳴器１０７との間の絶縁性を高めうる。低誘電体層１０３の材料が適切に選定されることにより、水分の侵入等によって起こる比誘電率の変動や共鳴周波数の変動が抑えられ、これにより、電磁共鳴結合器１００の環境耐性が向上しうる。
【００８７】
なお、電磁共鳴結合器１００は、低誘電体層１０３を有するため、従来の電磁共鳴結合器よりも電界結合が弱まることが想定される。しかしながら、低誘電体層１０３は、磁界結合には影響を与えない。そのため、結合係数は電界結合の分だけ影響を受ける。電磁共鳴結合器１００における伝送効率ｆｍは、結合係数ｋ、第一の共鳴配線１０８のＱ値Ｑ１、第二の共鳴配線１０９のＱ値Ｑ２を用いて以下の式（１）のように表される。
【００８８】
【数１】
2015213304.tif 000003
【００８９】
電磁共鳴結合を用いた信号伝送では、結合係数ｋが小さくてもＱ値が大きいことで高い効率が得られる。このため、電磁共鳴結合器１００では、共鳴器間における高い伝送効率が確保される。
【００９０】
［種々の変形例］
図５に示される電磁共鳴結合器１００ａは、送信基板１０１の上面に高誘電体層２０４と、受信基板１０２の下面に高誘電体層２０５とを備える。例えば、送信共鳴器１０６は、高誘電体層２０４の上面に設けられ、受信共鳴器１０７は、高誘電体層２０５の下面に設けられる。
【００９１】
高誘電体層２０４および高誘電体層２０５は、例えば、比誘電率１００、厚さ２μｍのＴｉＯ２膜であってもよい。この場合、３％程度の波長短縮効果が得られる。つまり、共鳴配線の配線長が３％程度短縮され、サイズの小型化が図れる。あるいは、配線長を維持しながら、動作周波数が３％程度低く設計されうる。
【００９２】
電磁共鳴結合器１００ａにおいて、高周波電界のほとんどは低誘電体層１０３に印加される。このため、高誘電体層２０４および２０５の誘電正接は、低誘電体層１０３より小さくてもよい。
【００９３】
図６に示される電磁共鳴結合器１００ｂのように、高誘電体層３０４が送信基板１０１の上面に設けられた送信共鳴器１０６を覆い、高誘電体層３０５が受信基板１０２の下面に設けられた受信共鳴器１０７を覆ってもよい。
【００９４】
図７に示されるように、電磁共鳴結合器１００ｃは、送信基板１０１と送信共鳴器１０６との間に位置する高誘電体層３１４と、受信基板１０２と受信共鳴器１０７との間に位置する高誘電体層３１５と、低誘電体層１０３と送信共鳴器１０６との間に位置する高誘電体層３１６と、低誘電体層１０３と受信共鳴器１０７との間に位置する高誘電体層３１７とを備えてもよい。このような構成によれば、さらに高い波長短縮効果が得られる。
【００９５】
高誘電体層の比誘電率が低誘電体層１０３の比誘電率よりも大きい場合、波長短縮効果が得られる。高誘電体層の比誘電率が、送信基板１０１の比誘電率および受信基板１０２の比誘電率よりも大きい場合、さらに高い波長短縮効果が得られる。
【００９６】
図８に示される電磁共鳴結合器１００ｄは、送信共鳴器１０６および受信共鳴器１０７との間に、低誘電体層１０３ａと、空気層３０８と、低誘電体層１０３ｂとをこの順で含む。これにより、ノイズの伝播がさらに抑制され、優れた誘電正接が得られる。
【００９７】
図９に示される電磁共鳴結合器１００ｅにおいて、低誘電体層１０３は、比誘電率の等しい低誘電体層１０３ａおよび低誘電体層１０３ｂの２層からなる。これにより、送信基板１０１と受信基板１０２との間で生じる放電が抑制されうる。
【００９８】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器について説明する。図１０は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の構成例を示す斜視図である。
【００９９】
図１０に示される電磁共鳴結合器１０００は、送信基板１００１と、送信基板１００１の上方に位置する受信基板１００２と、送信基板１００１と受信基板１００２との間に位置する低誘電体層１００３とを備える。送信基板１００１は第二の層の一例であり、受信基板１００２は第三の層の一例であり、低誘電体層１００３は第一の層の一例である。
【０１００】
電磁共鳴結合器１０００の各共鳴配線は、５箇所以上の曲がり部を有する。電磁共鳴結合器１０００は、入力端子Ａに入力された信号は、出力端子Ｃに出力され、入力端子Ｂに入力された信号は出力端子Ｄに出力される。
【０１０１】
図１１は、送信基板１００１の上面図である。
【０１０２】
図１１に示されるように、送信基板１００１の上面に、第一の共鳴配線１１１３、第一の入力配線１１１１、および第二の入力配線１１１２が設けられ、これらは送信共鳴器を構成する。送信共鳴器の周囲には、送信側コプレーナグラウンド１１１４が設けられる。
【０１０３】
第一の共鳴配線１１１３は、計１２ヶ所の直角に曲がる曲がり部を有するループ形状である。第一の共鳴配線１１１３の一部は、送信側スリット１１１５によって開放されている。第一の共鳴配線１１１３の配線幅は、例えば、０．１５ｍｍであり、第一の共鳴配線１１１３の配線長は、動作波長の約２分の１である。
【０１０４】
第一の入力配線１１１１の一端と第一の共鳴配線１１１３とは、第一接続部で接続される。第一の共鳴配線１１１３の一端から第一接続部までの配線長は、第一の共鳴配線１１１３の全配線長の８分の３に相当する。第二の入力配線１１１２の一端と第一の共鳴配線１１１３とは、第二接続部で接続される。第一の共鳴配線１１１３の一端から第二接続部までの配線長は、第一の共鳴配線１１１３の全配線長の８分の５に相当する。
【０１０５】
第一の入力配線１１１１の他端は入力端子Ａであり、第二の入力配線１１１２の他端は入力端子Ｂである。第一の入力配線１１１１および第二の入力配線１１１２の配線幅は、例えば、０．２ｍｍである。
【０１０６】
送信側コプレーナグラウンド１１１４は、第一の入力配線１１１１、第二の入力配線１１１２、および第一の共鳴配線１１１３の周辺に所定の距離だけ離間して配置される。
【０１０７】
第一の共鳴配線１１１３は、ビア１１１６を介して、送信基板１００１の下面に設けられた面状グラウンドに接続される。第一の共鳴配線１１１３の一端から第一の共鳴配線１１１３の接地部までの配線長は、第一の共鳴配線１１１３の全配線長の２分の１に相当する。
【０１０８】
送信側コプレーナグラウンド１１１４と送信側の面状グラウンドとは、金属膜であり、例えば、金により形成される。それらは、送信基板１００１上の配線に信号の基準電位を与える。
【０１０９】
図１２は、受信基板１００２の下面図である。
【０１１０】
図１２に示されるように、受信基板１００２の下面に、第二の共鳴配線１１２３、第一の出力配線１１２１、および第二の出力配線１１２２が設けられ、これらは受信共鳴器を構成する。受信共鳴器の周囲には、受信側コプレーナグラウンド１１２４が設けられる。
【０１１１】
受信基板１００２は、送信基板１００１と同様の構成であるため、説明が省略される。第二の共鳴配線１１２３の一部は、受信側スリット１１２５によって開放されている。
【０１１２】
第一の出力配線１１２１の他端は出力端子Ｃであり第二の出力配線１１２２の他端は出力端子Ｄである。
【０１１３】
受信側コプレーナグラウンド１１２４は、第一の出力配線１１２１、第二の出力配線１１２２、および第二の共鳴配線１１２３の周辺に所定の距離だけ離間して配置される。
【０１１４】
第二の共鳴配線１１２３は、ビア１１２６を介して、受信基板１００２の上面に設けられた面状グラウンドに接続される。
【０１１５】
受信側コプレーナグラウンド１１２４と受信側の面状グラウンドとは、金属膜であり、例えば、金により形成される。それらは、受信基板１００２上の配線に信号の基準電位を与える。
【０１１６】
受信側コプレーナグラウンド１１２４および受信側の面状グラウンドは、送信側コプレーナグラウンド１１１４および送信側の面状グラウンドと絶縁されている。
【０１１７】
図１０に示される例において、送信基板１００１の主面に垂直な方向から見た場合に、第一の共鳴配線１１１３の輪郭と第二の共鳴配線１１２３の輪郭とは、各スリットおよび接続部を除いて、略一致する。また、送信基板１００１の主面に垂直な方向から見た場合、第一の共鳴配線１１１３と第二の共鳴配線１１２３とは点対称の関係となる。
【０１１８】
電磁共鳴結合器１０００は、電磁共鳴結合器１００に比べて、次のような利点がある。
【０１１９】
電磁共鳴結合器１０００は、ビアを介して各共鳴配線がグラウンドに接続されているため、動作波長の４分の１の長さの共鳴配線で１つの伝送信号を伝送できる。つまり、電磁共鳴結合器１０００は、小型化に適している。
【０１２０】
送信基板１００１の主面に垂直な方向から見た場合、共鳴配線は、共鳴配線が占める領域の内側に向かって凹んだ凹状配線を含む。配線同士が密集することによりインダクタンス成分が増え、スリットの近傍に配線が密集することによりキャパシタンス成分が増える。このため、電磁共鳴結合器１０００は、動作周波数をさらに低減することができ、小型化に適している。
【０１２１】
電磁共鳴結合器１０００は低誘電体層１００３を備えるため、電磁共鳴結合器１００と同様に、コモンモードノイズなどのノイズの伝播が抑制されうる。
【０１２２】
なお、第一の共鳴配線１１１３は、ビア１１１６の代わりに配線を介してグラウンドに接続されてもよい。図１３は、第一の共鳴配線１１１３が分離配線１１１８を介して送信側コプレーナグラウンド１１１４に接続された送信基板１１０１の上面図を示す。
【０１２３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、上記のような電磁共鳴結合器を有する伝送装置について説明する。図１４は、実施の形態３に係る伝送装置の構成例を示すブロック図である。
【０１２４】
図１４に示されるように、伝送装置７００は、電磁共鳴結合器１００と、送信回路７０２と、受信回路７０３と、を備える。
【０１２５】
送信回路７０２は、高周波を発生する高周波発生部７０２ｂを有する。高周波発生部７０２ｂは、例えば、発振器である。なお、高周波とは、１ＭＨｚ以上の周波数を有する電磁波である。送信回路７０２は、高周波発生部７０２ｂ以外に、変調器、スイッチ回路、増幅器などを含んでもよい。
【０１２６】
送信回路７０２は、高周波発生部７０２ｂが発生した高周波を入力信号に応じて変調し、これにより伝送信号を生成する。伝送信号は、送信共鳴器１０６の入力端子Ａに入力される。
【０１２７】
伝送信号は、送信共鳴器１０６から受信共鳴器１０７に伝送され、受信共鳴器１０７の出力端子Ｂから出力される。
【０１２８】
受信回路７０３は、整流回路７０３ｂを有する。整流回路７０３ｂは、伝送信号を整流する。言い換えると、整流回路７０３ｂは、伝送信号を復調することにより、出力信号を生成する。整流回路７０３ｂは、例えば、ダイオードやキャパシタなどを含む。
【０１２９】
送信回路７０２および受信回路７０３のそれぞれは、例えば、半導体を用いた集積回路であってもよい。送信回路７０２および受信回路７０３のそれぞれは、例えば、シリコン、ガリウムヒ素、または窒化ガリウムなどの材料で形成されてもよい。
【０１３０】
このような伝送装置７００において、入力側から出力側へのノイズの伝播が抑制されうる。
【０１３１】
（シミュレーション結果）
上記実施の形態で説明したノイズ伝播の抑制効果について、シミュレーション結果を提示する。
【０１３２】
まず、シミュレーションに用いた電磁共鳴結合器の構成について説明する。図１５は、シミュレーション対象の電磁共鳴結合器４００の斜視図である。図１６は、シミュレーション対象の電磁共鳴結合器４００における、送信基板上の配線パターンおよび受信基板上の配線パターンを示す上面図である。
【０１３３】
図１５において、送信基板４０１の上面の配線パターン、および、受信基板４０２の下面の配線パターンが実線で示される。図１５において、送信基板４０１の下面の配線パターン、および、受信基板４０２の上面の配線パターンが破線で示される。図１５において、配線パターンを明示するため、送信基板４０１、受信基板４０２、低誘電体層４０３、および金属筐体４５０は透明で示される。
【０１３４】
図１６において、送信基板４０１の上面の配線パターンは白抜きで示され、受信基板４０２の下面の配線パターンはハッチング付きで示される。
【０１３５】
電磁共鳴結合器４００は、送信基板４０１と、受信基板４０２と、送信基板４０１と受信基板４０２との間に位置する、低誘電体層４０３とを備える。送信基板４０１の下面には、面状グラウンド４０４が配置され、受信基板４０２の上面には、面状グラウンド４０５が配置されている。
【０１３６】
電磁共鳴結合器４００の共鳴器の構造は、上述の電磁共鳴結合器１０００の共鳴器の構造に類似する。具体的には、電磁共鳴結合器４００において、入力端子Ａ２に入力された信号は、出力端子Ｃ２に出力され、入力端子Ｂ２に入力された信号は出力端子Ｄ２に出力される。
【０１３７】
第二の共鳴配線４２３、第一の出力配線４２１、および、第二の出力配線４２２は、詳細な配線パターンは異なるが、第二の共鳴配線１１２３、第一の出力配線１１２１、および、第二の出力配線１１２２にそれぞれ対応する。受信側コプレーナグラウンド４２４、受信側スリット４２５、および、ビア４２６は、受信側コプレーナグラウンド１１２４、受信側スリット１１２５、および、ビア１１２６にそれぞれ対応する。送信基板４０１においても同様の対応関係となるが、説明は省略される。
【０１３８】
送信基板４０１の上面の配線と面状グラウンド４０４とは、複数のビアを介して複数箇所で接続されている。受信基板４０２の下面の配線と面状グラウンド４０５とは、複数のビアを介して複数箇所で接続されている。図１５において、ビアの図示は省略されている。
【０１３９】
第二の共鳴配線４２３は、２つの凹部配線４３０ａおよび４３０ｂをさらに含む点において、第二の共鳴配線１１２３と異なる。これにより、電磁共鳴結合器４００は、配線の密集によって動作周波数のさらなる低減が図られる。
【０１４０】
電磁共鳴結合器４００を送信基板４０１の主面に垂直な方向から見た場合、第一の共鳴配線の輪郭と第二の共鳴配線４２３の輪郭とが略一致し、第一の共鳴配線と第二の共鳴配線４２３とは点対称の関係となる。
【０１４１】
図１５において、電磁共鳴結合器４００は、送信基板４０１と受信基板４０２と低誘電体層４０３とを囲む、直方体状の金属筐体４５０を備える。
【０１４２】
本発明者らは、電磁共鳴結合器４００において、次のシミュレーションを行った。なお、シミュレーションにおいて、送信基板４０１、受信基板４０２、および、低誘電体層４０３の厚みはすべて２．８ｍｍとした。
【０１４３】
（１）入力端子Ａ２、入力端子Ｂ２、および送信基板４０１側のグラウンド配線（面状グラウンド４０４を含む）を束ねた端子に、入力信号Ｖｉｎが入力された。入力信号Ｖｉｎは、コモンモードノイズを想定した１５００Ｖ／５０ｎｓの入力信号Ｖｉｎ（幅０．５μｓ）であった。この入力信号Ｖｉｎの立ち上がりの速さは、例えば、３０ｋＶ／μｓの信号の立ち上がりの速さに相当する。なお、入力信号Ｖｉｎの基準電位は、入力信号Ｖｉｎを印加する機器のグラウンドと等電位であり、金属筐体４５０も入力信号Ｖｉｎを印加する機器のグラウンドに接続されていた。
【０１４４】
（２）送信側の端子に入力信号Ｖｉｎが印加されたとき、出力端子Ｃ２、出力端子Ｄ２、および受信基板４０２側のグラウンド配線（面状グラウンド４０５を含む）を束ねた端子から、出力信号Ｖｏｕｔが出力された。出力信号Ｖｏｕｔの電圧値は、受信側の端子に接続された１０Ωの抵抗を用いて測定された。
【０１４５】
以上のシミュレーションが、低誘電体層４０３の比誘電率のみが変更されて、行われた。得られた結果について説明する。
【０１４６】
送信基板４０１の比誘電率、受信基板４０２の比誘電率、および、低誘電体層４０３の比誘電率がいずれも１０である場合（以下、ケース１とも記載する）の、入力信号Ｖｉｎと、出力信号Ｖｏｕｔとの関係は、図１７に示される。
【０１４７】
図１７に示されるように、ケース１では、出力信号Ｖｏｕｔのピーク電圧は、約３．７Ｖとなった。
【０１４８】
送信基板４０１の比誘電率および受信基板４０２の比誘電率が１０であり、低誘電体層４０３の比誘電率が３．４である場合（以下、ケース２とも記載する。）の、入力信号Ｖｉｎと、出力信号Ｖｏｕｔとの関係は、図１８に示される。
【０１４９】
図１８に示されるように、ケース２では、出力信号Ｖｏｕｔのピーク電圧は、約０．０３８Ｖとなった。つまり、ケース２は、ケース１に比べて、ノイズの伝播が１００分の１程度に低減された。
【０１５０】
ケース２において、電磁共鳴結合器４００における信号伝送の性能が確保されていることについて説明する。図１９は、ケース１におけるＳパラメータ（反射係数および透過係数）を示す。図２０は、ケース２におけるＳパラメータ（反射係数および透過係数）を示す。
【０１５１】
図１９に示されるように、ケース１では、２．５７ＧＨｚの透過係数が−１．２ｄＢであった。すなわち、電磁共鳴結合器４００の動作周波数として想定される２．４ＧＨｚ付近において、透過率は概ね良好であった。なお、３ｄＢ帯域幅は、０．８ＧＨｚ（２．０ＧＨｚから２．８ＧＨｚまでの帯域）であった。
【０１５２】
図２０に示されるように、ケース２では、２．３９ＧＨｚの透過係数が−１．１ｄＢであった。すなわち、電磁共鳴結合器４００の動作周波数として想定される２．４ＧＨｚ付近の透過率は、良好であった。なお、ケース２における３ｄＢ帯域幅は、０．６ＧＨｚ（２．１から２．７ＧＨｚまでの帯域）であった。ケース２における３ｄＢ帯域幅は、ケース１よりも若干狭くなっているが、動作には支障がない。
【０１５３】
金属筐体４５０と入力信号Ｖｉｎを印加する機器のグラウンドとを接続せずに、同様のシミュレーションが行われた。この場合、ケース２における出力信号Ｖｏｕｔは、ケース１における出力信号Ｖｏｕｔの３分の１程度となった。つまり、このような場合もノイズの伝播の低減効果が得られうる。
【０１５４】
なお、電磁共鳴結合器４００は、実施の形態１および２で説明された種々の電磁共鳴結合器とは構造が異なるが、これらの電磁共鳴結合器においても同様の結果が得られると考えられる。
【０１５５】
（その他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、種々の実施の形態が説明された。しかしながら、上記の種々の実施の形態は、適宜、変更、置き換え、付加、省略、組み合わせなどが行われうる。これらの形態も本開示に含まれる。
【０１５６】
送信基板と受信基板との間の絶縁耐圧は、主として、送信基板と受信基板とに挟まれた低誘電体層の材料に依存する。低誘電体層は、信号および電力を伝送するための伝送信号のピークトゥピーク電圧に耐えればよく、比較的耐圧が低い仕様の基板が使用されてもよい。
【０１５７】
電磁共鳴結合器の絶縁耐圧は、主として低誘電体層の材料に依存するため、受信基板、送信基板、および高誘電体層の材料および厚さは適宜選択されうる。
【０１５８】
例えば、送信基板と受信基板とは薄く、両者に挟まれる低誘電体層は絶縁耐圧仕様を満たす厚さであってもよい。これにより、送信基板および受信基板の材料コストの低減が可能となる。
【０１５９】
送信基板と面状グラウンドとの間に、空気層や低誘電体層等の他の層が設けられてもよい。これにより、入力インピーダンスのマッチングが図られうる。受信基板と面状グラウンドとの間に、空気層や低誘電体層等の他の層が設けられてもよい。これにより、出力インピーダンスのマッチングが図られうる。
【０１６０】
上記実施の形態において、低誘電体層には、フィラーが混ぜられた樹脂材料が用いられると説明したが、低誘電体層は、このような材料に限定されるものではない。例えば、低誘電体層には、送信基板（受信基板）よりも誘電正接が大きい材料が用いられてもよい。
【０１６１】
第一の共鳴配線の形状は、第二の共鳴配線の形状と実質的に同一であればよい。すなわち、第一の共鳴配線の形状は、第二の共鳴配線の形状と完全に同一でなくてもよい。
【０１６２】
例えば、設計者は、第一の共鳴配線および第二の共鳴配線の少なくとも一方の形状を多少変更して、伝送信号の周波数の帯域を調整してもよい。
【０１６３】
第一の共鳴配線と第二の共鳴配線との形状および位置関係は、第一の共鳴配線と第二の共鳴配線とが電磁共鳴結合し、信号を非接触で伝送できればよい。
【０１６４】
ノイズの伝播を抑制するために、面状グラウンドの面積が削減されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本開示の電磁共鳴結合器は、例えば、インバータシステムやマトリックスコンバータシステムなどのゲート駆動装置等に応用されうる。
【符号の説明】
【０１６６】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、４００、１０００  電磁共鳴結合器
１０１、４０１、１００１、１１０１  送信基板
１０２、４０２、１００２  受信基板
１０３、１０３ａ、１０３ｂ、４０３、１００３  低誘電体層
１０４、１０５、４０４、４０５  面状グラウンド
１０６  送信共鳴器
１０７  受信共鳴器
１０８、１１１３  第一の共鳴配線
１０９、４２３、１１２３  第二の共鳴配線
１１１  入力配線
１１２  出力配線
１１６、１１１５  送信側スリット
１１７、４２５、１１２５  受信側スリット
１２１  入力端子
１２２  出力端子
２０４、２０５、３０４、３０５、３１４、３１５、３１６、３１７  高誘電体層
３０８  空気層
４２１、１１２１  第一の出力配線
４２２、１１２２  第二の出力配線
４２４、１１２４  受信側コプレーナグラウンド
４２６、１１１６、１１２６  ビア
４３０ａ、４３０ｂ  凹部配線
４５０  金属筐体
７０２  送信回路
７０２ｂ  高周波発生部
７０３  受信回路
７０３ｂ  整流回路
１１１１  第一の入力配線
１１１２  第二の入力配線
１１１４  送信側コプレーナグラウンド
１１１８  分離配線
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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