(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１開放部を有する第１開ループ配線と、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第１入出力配線と、前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第１スタブ配線とを含む第１の共鳴配線と、
前記第１開ループ配線に対向し、第２開放部を有し、前記第１開ループ配線との間で高周波信号を絶縁伝送する第２開ループ配線と、前記第２開ループ配線の第３接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第２入出力配線とを含む第２の共鳴配線とを備え、
前記第１スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第２接続部に接続される第１接続端と、前記第１接続端とは反対側の第１開放端とを含み、
前記第１開ループ配線の前記第１接続部から前記第１スタブ配線の第１開放端までの配線長は、前記高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である、
共鳴結合器。
【請求項２】
前記高周波信号は、
前記第２入出力配線に入力され、
前記第２開ループ配線から、前記第２開ループ配線と電磁共鳴結合する前記第１開ループ配線に絶縁伝送され、
前記第１入出力配線から出力される、
請求項１に記載の共鳴結合器。
【請求項３】
前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線に囲まれる領域内に、開放端を有する他の配線を含まない、
請求項１または２に記載の共鳴結合器。
【請求項４】
前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線の第４接続部から前記第２開ループ配線の内側に延びる第２スタブ配線をさらに含み、
前記第２スタブ配線は、前記第２開ループ配線の前記第４接続部に接続される第２接続端と、前記第２接続端とは反対側の第２開放端とを含み、
前記第２開ループ配線の前記第３接続部から前記第２スタブ配線の第２開放端までの配線長は、前記ｎ次高調波の波長の４分の１である、
請求項１または２に記載の共鳴結合器。
【請求項５】
前記第１入出力配線は、前記第１接続部に接続される接続端を含み、
前記第１入出力配線の前記接続端と、前記第１スタブ配線の前記第１接続端とが、前記第１開ループ配線を挟んで対向する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の共鳴結合器。
【請求項６】
前記第１接続部と前記第２接続部との間の配線長が、前記第１の共鳴配線の配線幅の最小値の２分の１以上である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の共鳴結合器。
【請求項７】
前記第１スタブ配線の主部は、前記第１開ループ配線の一部に沿って延びており、
前記第１開ループ配線の前記主部と前記第１スタブ配線の前記一部とは、前記第１の共鳴配線の配線幅の最小値の２分の１以上離間している、
請求項１から６のいずれか一項に記載の共鳴結合器。
【請求項８】
前記第１開ループ配線および前記第２開ループ配線は、矩形状である、
請求項１から７のいずれか一項に記載の共鳴結合器。
【請求項９】
第１開放部を有する第１開ループ配線と、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第１出力配線と、前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第２出力配線と、前記第１開ループ配線の第３接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第１スタブ配線と、前記第１開ループ配線の第４接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第２スタブ配線とを含む第１の共鳴配線と、
前記第１開ループ配線に対向し、第２開放部を有し、前記第１開ループ配線へ高周波信号を絶縁伝送する第２開ループ配線と、前記第２開ループ配線の第５接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第１入力配線とを含む第２の共鳴配線とを備え、
前記第１スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第３接続部に接続される第１接続端と、前記第１接続端とは反対側の第１開放端とを含み、
前記第２スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第４接続部に接続される第２接続端と、前記第２接続端とは反対側の第２開放端とを含み、
前記第１開ループ配線の前記第１接続部から前記第１スタブ配線の第１開放端までの配線長、および、前記第１開ループ配線の前記第２接続部から前記第２スタブ配線の第２開放端までの配線長は、いずれも、前記高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である、
共鳴結合器。
【請求項１０】
前記第１出力配線と前記第２出力配線は、前記第１開ループ配線の前記第１開放部を通る直線を軸として線対称に配置され、
前記第１スタブ配線と前記第２スタブ配線は、前記直線を軸として線対称に配置される、
請求項９に記載の共鳴結合器。
【請求項１１】
前記第１開ループ配線は、第１長方形領域を囲む第１部分と、第２長方形領域を囲む第２部分とを含み、
前記第１スタブ配線は、前記第１長方形領域内で、前記第１長方形領域の長辺方向に延び、
前記第２スタブ配線は、前記第２長方形領域内で、前記第２長方形領域の長辺方向に延びる、
請求項９または１０に記載の共鳴結合器。
【請求項１２】
前記第１の共鳴配線は、前記第１開ループ配線と前記直線との交差部で前記第１開ループ配線に接続される接地配線をさらに備える、
請求項１０に記載の共鳴結合器。
【請求項１３】
前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線に囲まれる領域内に、開放端を有する他の配線を含まない、
請求項９から１２のいずれか一項に記載の共鳴結合器。
【請求項１４】
前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線の第６接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第２入力配線をさらに含む、
請求項９から１３のいずれか一項に記載の共鳴結合器。
【請求項１５】
高周波信号を送信する送信回路と、
前記高周波信号を受信する受信回路と、
前記高周波信号を前記送信回路から前記受信回路に絶縁伝送する共鳴結合器とを備え、
前記共鳴結合器は、
第１開放部を有する第１開ループ配線と、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる出力配線と、前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第１スタブ配線とを含む第１の共鳴配線と、
前記第１開ループ配線に対向し、第２開放部を有する第２開ループ配線と、前記第２開ループ配線の第３接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる入力配線とを含む第２の共鳴配線とを備え、
前記第１スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第２接続部に接続される第１接続端と、前記第１接続端とは反対側の第１開放端とを含み、
前記第１開ループ配線の前記第１接続部から前記第１スタブ配線の第１開放端までの配線長は、前記高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である、
伝送装置。
【請求項１６】
前記受信回路は、前記共鳴結合器の前記出力配線に一方の電極が電気的に接続されるダイオードを含み、
前記共鳴結合器の前記第１接続部から前記ダイオードの前記一方の電極までの配線長が、前記ｎ次高調波の波長の４分の１の奇数倍である、
請求項１５に記載の伝送装置。
【請求項１７】
前記送信回路は、前記高周波信号を送信する前に、高周波を入力信号に応じて変調することによって前記高周波信号を生成し、
前記受信回路は、前記高周波信号を受信した後に、前記高周波信号を整流することによって出力信号を生成する、
請求項１５または１６に記載の伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、共鳴結合器、及び伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号と電力とを同時に絶縁伝送することができる素子として、電磁共鳴結合器が提案されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０６７０１２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S. Nagai, etc., “A DC-isolated gate drive IC with drive-by-microwave technology for power switching devices”, 2012 IEEE ISSCC Digest of Technical Papers, Vol.65, pp.404-405, Feb 2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
共鳴結合器を有する伝送装置において、電力変換効率の向上が望まれている。
【０００６】
本開示は、電力変換効率の高い伝送装置、および、電力変換効率を向上させる共鳴結合器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る共鳴結合器は、第１開放部を有する第１開ループ配線と、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第１入出力配線と、前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第１スタブ配線とを含む第１の共鳴配線と、前記第１開ループ配線に対向し、第２開放部を有し、前記第１開ループ配線との間で高周波信号を絶縁伝送する第２開ループ配線と、前記第２開ループ配線の第３接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第２入出力配線とを含む第２の共鳴配線とを備え、前記第１スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第２接続部に接続される第１接続端と、前記第１接続端とは反対側の第１開放端とを含み、前記第１開ループ配線の前記第１接続部から前記第１スタブ配線の第１開放端までの配線長は、前記高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である。
【０００８】
これらの包括的または具体的な態様は、伝送装置として実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様に係る共鳴結合器によれば、共鳴結合器に接続される回路における電力変換効率が向上しうる。
【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配線の構造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における送信側共鳴器の平面視図である。
【図３】図３は、図１に示される電磁共鳴結合器における受信側共鳴器の平面視図である。
【図４】図４は、図１に示される電磁共鳴結合器のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器と整流器とを含む伝送装置の構成例を示す模式図である。
【図６】図６は、図５に示される伝送装置に対応する回路図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器における、入力配線の反射特性の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器における、出力配線の反射特性の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る入力配線と出力配線との間における、伝送損失及び反射特性の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、比較用の電磁共鳴結合器と整流器とを含む伝送装置における、出力電圧と出力電流の関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、比較用の電磁共鳴結合器と整流器とを含む伝送装置における、高周波電力から直流電力への変換効率の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器と整流器とを含む伝送装置における、出力電圧と出力電流の関係の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器と整流器とを含む伝送装置における、高周波電力から直流電力への変換効率の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１の変形例１に係る送信側共鳴器の構成を示す平面視図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１の変形例に係る電磁共鳴結合器と、増幅器とを含む伝送装置の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態１の他の変形例に係る電磁共鳴結合器の配線の構造を示す外観斜視図である。
【図１７】図１７は、実施の形態１の変形例２に係る電磁共鳴結合器の受信側共鳴器の平面視図である。
【図１８】図１８は、実施の形態１の変形例２に係る電磁共鳴結合器の受信側共鳴器の平面視図である。
【図１９】図１９は、実施の形態１の変形例３に係る電磁共鳴結合器の配線の構造を示す外観斜視図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の配線の構造例を示す外観斜視図である。
【図２１】図２１は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の送信側共鳴器の平面図である。
【図２２】図２２は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の送信側共鳴器と、電流及び電圧の分布との対応関係を示す模式図である。
【図２３】図２３は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器における、第１の入力配線の反射特性の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器における、第１の出力配線の反射特性の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の第１の入力配線と第１の出力配線との間における、伝送損失及び反射特性の一例を示す図である。
【図２６】図２６は、実施の形態２の変形例１に係る電磁共鳴結合器の配線の構造を示す外観斜視図である。
【図２７】図２７は、実施の形態２の変形例２に係る電磁共鳴結合器の配線の構造を示す外観斜視図である。
【図２８】図２８は、参考形態１に係る電磁共鳴結合器の配線の構造例を示す外観斜視図である。
【図２９】図２９は、参考形態１に係る電磁共鳴結合器と整流器とを含む伝送装置における、高周波電力から直流電力への変換効率の一例を示す図である。
【図３０】図３０は、参考形態２に係る電磁共鳴結合器の配線の構造例を示す外観斜視図である。
【図３１】図３１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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態の概要）
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器は、第１の共鳴配線と、第２の共鳴配線とを備える。第１の共鳴配線は、第１開放部を有する第１開ループ配線と、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第１入出力配線と、前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第１スタブ配線とを含む。第２の共鳴配線は、前記第１開ループ配線に対向し、第２開放部を有し、前記第１開ループ配線との間で高周波信号を絶縁伝送する第２開ループ配線と、前記第２開ループ配線の第３接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第２入出力配線とを含む。前記第１スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第２接続部に接続される第１接続端と、前記第１接続端とは反対側の第１開放端とを含む。前記第１開ループ配線の前記第１接続部から前記第１スタブ配線の第１開放端までの配線長は、前記高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である。
【００１２】
これらの構成を有する共鳴結合器により、共鳴結合器に接続される周辺回路は、高周波信号の高調波を利用することができる。そのため、高周波信号の電力が効率的に利用されうる。周辺回路の例としては、整流回路および増幅回路が挙げられる。例えば、共鳴結合器が整流回路に電気的に接続されるとき、共鳴結合器は、整流回路における高周波電力から直流電力への変換効率を向上させることができる。
【００１３】
なお、第１の共鳴配線は、共鳴結合器の入力側の共鳴配線であってもよいし、出力側の共鳴配線であってもよい。言い換えると、高周波信号は、第１開ループ配線から第２開ループ配線に絶縁伝送されてもよいし、第２開ループ配線から第１開ループ配線に絶縁伝送されてもよい。
【００１４】
本開示において、「入出力配線」は、高周波信号の入力及び出力の少なくとも一方のための配線であればよい。本開示において「接続端」とは、配線の実際の端部に限定されず、一体形成された配線から一部分を区分するための仮想的な端部をも含む。
【００１５】
本開示において、配線長と波長との種々の関係は、製造ばらつきの範囲内、および、配線間容量を考慮した補正の範囲内で、満たされればよい。
【００１６】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記高周波信号は、前記第２入出力配線に入力され、前記第２開ループ配線から当該第２開ループ配線と電磁共鳴結合する前記第１開ループ配線に絶縁伝送され、前記第１入出力配線から出力されてもよい。この場合、第２の共鳴配線が入力側の共鳴配線であり、第１の共鳴配線が出力側の共鳴配線である。
【００１７】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線に囲まれる領域内に、開放端を有する他の配線を含まなくてもよい。あるいは、前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線の第４接続部から前記第２開ループ配線の内側に延びる第２スタブ配線をさらに含んでもよい。後者の場合、前記第２スタブ配線は、前記第２開ループ配線の前記第４接続部に接続される第２接続端と、前記第２接続端とは反対側の第２開放端とを含み、前記第２開ループ配線の前記第３接続部から前記第２スタブ配線の第２開放端までの配線長は、前記ｎ次高調波の波長の４分の１であってもよい。
【００１８】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１入出力配線は、前記第１接続部に接続される接続端を含み、前記第１入出力配線の前記接続端と、前記第１スタブ配線の前記第１接続端とが、前記第１開ループ配線を挟んで対向してもよい。これにより、例えば、共鳴結合器に周辺機器が電気的に接続される場合に、共鳴結合器から周辺機器までの配線長が精度よく設計されうる。
【００１９】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１接続部と前記第２接続部との間の配線長が、前記第１の共鳴配線の配線幅の最小値の２分の１以上であってもよい。
【００２０】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１スタブ配線の主部は、前記第１開ループ配線の一部に沿って延びており、前記第１開ループ配線の前記主部と前記第１スタブ配線の前記一部とは、前記第１の共鳴配線の配線幅の最小値の２分の１以上離間していてもよい。これにより、第１開ループ配線と第１スタブ配線との線路間容量が低減され、共鳴結合器の入出力間の伝送特性が向上されうる。
【００２１】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線および前記第２開ループ配線は、矩形状であってもよい。
【００２２】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線および前記第２開ループ配線は、角部を有しない形状であってもよい。これにより、角部からの電界放射が低減されうる。
【００２３】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の配線長、および、前記第２開ループ配線の配線長は、それぞれ、前記高周波信号の基本波の波長の２分の１であってもよい。
【００２４】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の一部は接地されてもよく、前記第２開ループ配線の一部は接地されてもよい。
【００２５】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の一端は接地されていてもよく、さらに、前記第１開ループ配線の配線長が前記高周波信号の基本波の波長の４分の１であってもよい。前記第２開ループ配線の一端は接地されていてもよく、さらに、前記第２開ループ配線の配線長が前記高周波信号の基本波の波長の４分の１であってもよい。
【００２６】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の一端までの配線長が、前記高周波信号のｍ次高調波（ｍはｎと異なる２以上の整数）の波長の４分の１であってもよい。
【００２７】
本開示の第１の態様に係る共鳴結合器において、前記第１の共鳴配線と前記第２の共鳴配線は、絶縁基板を挟んで対向していてもよい。
【００２８】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器は、第１の共鳴配線と、第２の共鳴配線とを備える。第１の共鳴配線は、第１開放部を有する第１開ループ配線と、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第１出力配線と、前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の外側に延びる第２出力配線と、前記第１開ループ配線の第３接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第１スタブ配線と、前記第１開ループ配線の第４接続部から前記第１開ループ配線の内側に延びる第２スタブ配線とを含む。第２の共鳴配線は、前記第１開ループ配線に対向し、第２開放部を有し、前記第１開ループ配線へ高周波信号を絶縁伝送する第２開ループ配線と、前記第２開ループ配線の第５接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第１入力配線とを含む。前記第１スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第３接続部に接続される第１接続端と、前記第１接続端とは反対側の第１開放端とを含む。前記第２スタブ配線は、前記第１開ループ配線の前記第４接続部に接続される第２接続端と、前記第２接続端とは反対側の第２開放端とを含む。前記第１開ループ配線の前記第１接続部から前記第１スタブ配線の第１開放端までの配線長、および、前記第１開ループ配線の前記第２接続部から前記第２スタブ配線の第２開放端までの配線長は、いずれも、前記高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である。
【００２９】
これらの構成を有する共鳴結合器により、共鳴結合器に接続される周辺回路は、高周波信号の高調波を利用することができる。そのため、高周波信号の電力が効率的に利用されうる。さらに、共鳴結合器は、第１出力配線と第２出力配線とを含むため、複数の高周波信号を出力できる。
【００３０】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１出力配線と前記第２出力配線は、前記第１開ループ配線の前記第１開放部を通る直線を軸として線対称に配置されてもよい。これにより、第１出力配線から出力される高周波信号と第２出力配線から出力される高周波信号とが同期されうる。前記第１スタブ配線と前記第２スタブ配線は、前記直線を軸として線対称に配置されてもよい。ここで「直線」とは、仮想的な直線を意味する。
【００３１】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１出力配線は、前記第１接続部に接続される第３接続端を含み、前記第１出力配線の前記第３接続端と、前記第１スタブ配線の前記第１接続端とが、前記第１開ループ配線を挟んで対向してもよい。さらに、前記第２出力配線は、前記第２接続部に接続される第４接続端を含み、前記第２出力配線の前記第４接続端と、前記第２スタブ配線の前記第２接続端とが、前記第１開ループ配線を挟んで対向してもよい。これにより、例えば、共鳴結合器に周辺機器が電気的に接続される場合に、共鳴結合器から周辺機器までの配線長が精度よく設計されうる。
【００３２】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線は、第１長方形領域を囲む第１部分と、第２長方形領域を囲む第２部分とを含んでもよい。前記第１スタブ配線は、前記第１長方形領域内で、前記第１長方形領域の長辺方向に延びてもよく、前記第２スタブ配線は、前記第２長方形領域内で、前記第２長方形領域の長辺方向に延びてもよい。
【００３３】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１の共鳴配線は、前記第１開ループ配線と前記直線との交差部で前記第１開ループ配線に接続される接地配線をさらに備えてもよい。
【００３４】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線に囲まれる領域内に、開放端を有する他の配線を含まなくてもよい。
【００３５】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第２の共鳴配線は、前記第２開ループ配線の第６接続部から前記第２開ループ配線の外側に延びる第２入力配線をさらに含んでもよい。これにより、共鳴結合器は、入力された複数の高周波信号を、独立して絶縁伝送できる。
【００３６】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１接続部と前記第３接続部との間の配線長、および、前記第２接続部と前記第４接続部との間の配線長が、それぞれ、前記第１の共鳴配線の配線幅の最小値の２分の１以上であってもよい。
【００３７】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線は、前記第１スタブ配線と平行に延びる第１部分と、前記第２スタブ配線と平行に延びる第２部分とを含み、前記第１開ループ配線の前記第１部分と前記第１スタブ配線の間の距離、および、前記第１開ループ配線の前記第２部分と前記第２スタブ配線の間の距離は、それぞれ、前記第１の共鳴配線の配線幅の最小値の２分の１以上であってもよい。これにより、第１開ループ配線と各スタブ配線との線路間容量が低減され、共鳴結合器の入出力間の伝送特性が向上されうる。
【００３８】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の配線長、および前記第２開ループ配線の配線長は、それぞれ、前記高周波信号の基本波の波長の２分の１であってもよい。
【００３９】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の一部は接地されてもよく、前記第２開ループ配線の一部は接地されてもよい。
【００４０】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線が接地部を含んでもよく、前記第１開ループ配線の一端から接地部までの配線長と、前記第１開ループ配線の他端から接地部までの配線長と、が等しくてもよい。前記第２開ループ配線が接地部を含んでもよく、前記第２開ループ配線の一端から接地部までの配線長と、前記第２開ループ配線の他端から接地部までの配線長と、が等しくてもよい。これにより、複数の高周波信号が同期して絶縁伝送されうる。
【００４１】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１開ループ配線の第１接続部から前記第１開ループ配線の一端までの配線長が、前記高周波信号のｍ次高調波（ｍはｎと異なる２以上の整数）の波長の４分の１であってもよい。前記第１開ループ配線の第２接続部から前記第１開ループ配線の他端までの配線長が、前記高周波信号のｍ次高調波（ｍはｎと異なる２以上の整数）の波長の４分の１であってもよい。
【００４２】
本開示の第２の態様に係る共鳴結合器において、前記第１の共鳴配線と前記第２の共鳴配線は、絶縁基板を挟んで対向していてもよい。
【００４３】
本開示の第３の態様に係る伝送装置は、高周波信号を送信する送信回路と、上記態様のいずれかの共鳴結合器と、前記高周波信号を受信する受信回路とを含む。
【００４４】
本開示の第３の態様に係る伝送装置において、前記受信回路は、前記共鳴結合器の前記出力配線に一方の電極が電気的に接続されるダイオードを含んでもよい。この場合、前記共鳴結合器の前記第１接続部から前記ダイオードの前記一方の電極までの配線長が、前記ｎ次高調波の波長の４分の１の奇数倍であってもよい。
【００４５】
本開示の第３の態様に係る伝送装置において、前記送信回路は、前記高周波信号を送信する前に、高周波を入力信号に応じて変調することによって前記高周波信号を生成してもよい。前記受信回路は、前記高周波信号を受信した後に、前記高周波信号を整流することによって出力信号を生成してもよい。
【００４６】
以下、図面を参照しながら実施の形態について詳細に説明する。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、特性、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、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。
【００４７】
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。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００４８】
（実施の形態１）
［全体構成］
実施の形態１に係る電磁共鳴結合器１０の全体構成について説明する。図１は、電磁共鳴結合器１０の配線の構造を示す斜視図である。なお、以下の説明において、各配線が広がる平面に含まれる直交する２つの方向をＸ軸およびＹ軸とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向と呼ぶ場合がある。Ｘ軸およびＹ軸は、例えば、基板（図示せず）の主面に平行である。Ｚ軸は、例えば、基板（図示せず）の主面に垂直である。さらに、簡便のため、Ｚ軸正方向を「上」と呼び、Ｚ軸負方向を「下」と呼ぶ場合がある。
【００４９】
電磁共鳴結合器１０は、平面状の送信側共鳴器１５０と、送信側共鳴器１５０に対向する平面状の受信側共鳴器２５０を備える。例えば、送信側共鳴器１５０及び受信側共鳴器２５０は、異なる基板（図示せず）の上に、配線として形成される。送信側共鳴器１５０及び受信側共鳴器２５０は、例えば、銅配線である。送信側共鳴器１５０は「第２の共鳴配線」の一例であり、受信側共鳴器２５０は「第１の共鳴配線」の一例である。
【００５０】
高周波信号は、送信側共鳴器１５０から受信側共鳴器２５０に絶縁伝送される。高周波信号は、例えば、正弦波形状であってもよい。高周波信号の周波数は、例えば、１ＭＨｚ以上である。
【００５１】
［送信側共鳴器及び受信側共鳴器の形状］
まず、送信側共鳴器１５０の形状について説明する。図２は、送信側共鳴器１５０の平面視図である。
【００５２】
送信側共鳴器１５０は、第１の共鳴器１００と、第１の共鳴器１００に接続された入力配線１１０とを備える。
【００５３】
第１の共鳴器１００は、矩形状にループする配線であり、その一部が、開放部１０１として開放されている。第１の共鳴器１００の一端１０２と他端１０３とは、開放部１０１を挟んで、対向する。第１の共鳴器１００の一端１０２と他端１０３との間隔は、例えば、０ｍｍより大きく、高周波信号の実効波長の４分の１以下である。図２において、第１の共鳴器１００の配線長は、高周波信号の波長の２分の１である。なお、本開示において、「高周波信号の波長」とは、特に断りのない限り、高周波信号に含まれる高周波成分のうちの基本波の波長を意味する。第１の共鳴器１００は、高周波信号の送信アンテナとして機能する。
【００５４】
第１の共鳴器１００は「第２開ループ配線」の一例であり、入力配線１１０は「第２入出力配線」の一例である。本開示において「開ループ配線」は、所定の領域を取り囲み、かつ、一部が開放された配線を意味する。開ループ配線に囲まれる領域の例として、円形、楕円形、および多角形、ならびに、それらの組み合わせ（例えば、レーストラック形状）が挙げられる。開ループ配線に囲まれる領域は、内部に向かって窪んだ凹部を有していてもよい。この場合、開ループ配線は、平面視において、径方向内側に蛇行するような形状を有する。
【００５５】
入力配線１１０は、第１の共鳴器１００の接続部１３０に接続される接続端と、高周波信号が入力される入力端とを含む。図２において、入力配線１１０は、Ｙ方向に延びる直線状の配線である。
【００５６】
図２において、第１の共鳴器１００の接続部１３０から第１の共鳴器１００の一端１０２までの配線長は、配線長Ａとして表され、第１の共鳴器１００の接続部１３０から第１の共鳴器１００の他端１０３までの配線長は、配線長Ｂとして表される。このとき、第１の共鳴器１００全体の配線長は、配線長Ａ＋Ｂとして表される。第１の共鳴器１００の配線長Ａ＋Ｂは、例えば、高周波信号の波長の２分の１である。図２において、接続部１３０は、第１の共鳴器１００の接続部１３０から第１の共鳴器１００の一端１０２までの配線長Ａが、第１の共鳴器１００全体の配線長Ａ＋Ｂの４分の１となるような位置にある。なお、接続部１３０の位置は、これに限定されるものではない。
【００５７】
図２に示される例において、第１の共鳴器１００及び入力配線１１０の配線幅は、一定である。ただし、配線幅は一定でなくてもよい。例えば、第１の共鳴器１００と入力配線１１０とで配線幅が異なってもよいし、第１の共鳴器１００内の一部の配線幅が、他部の配線幅と異なってもよい。
【００５８】
次に、受信側共鳴器２５０の形状について説明する。図３は、受信側共鳴器２５０の平面視図である。
【００５９】
受信側共鳴器２５０は、第２の共鳴器２００と、第２の共鳴器２００に接続された出力配線２１０と、第２の共鳴器２００に接続されたスタブ配線２２０とを備える。
【００６０】
第２の共鳴器２００は矩形状にループする配線であり、その一部が、開放部２０１として開放されている。第２の共鳴器２００の一端２０２と他端２０３とは、開放部２０１を挟んで対向する。第２の共鳴器２００の一端２０２と他端２０３との間隔は、例えば、０ｍｍより大きく、高周波信号の実効波長の４分の１以下である。図３において、第２の共鳴器２００の配線長は、高周波信号の波長の２分の１である。第２の共鳴器２００は、高周波信号の受信アンテナとして機能する。
【００６１】
第２の共鳴器２００は「第１開ループ配線」の一例であり、出力配線２１０は「第１入出力配線」の一例であり、スタブ配線２２０は「第１スタブ配線」の一例である。
【００６２】
出力配線２１０は、第２の共鳴器２００の接続部２３０に接続される接続端と、高周波信号が出力される出力端とを含む。図３において、出力配線２１０は、Ｙ方向に延びる直線状の配線である。
【００６３】
図３において、接続部２３０は、第２の共鳴器２００の接続部２３０から第２の共鳴器２００の一端２０２までの配線長が、第２の共鳴器２００全体の配線長の４分の１となるような位置にある。なお、接続部２３０の位置は、これに限定されるものではない。
【００６４】
スタブ配線２２０の一端は、開放端２４０であり、他端は第２の共鳴器２００の接続部２３０に接続される接続端である。図３において、スタブ配線２２０は、第２の共鳴器２００の形状に沿って、直角に曲がっている。なお、スタブ配線２２０の形状は、これに限定されない。
【００６５】
スタブ配線２２０は、出力配線２１０に入射される高周波信号の高調波を反射させる。図３において、スタブ配線２２０の開放端２４０から第２の共鳴器２００の接続部２３０までの配線長は、配線長Ｃとして表される。配線長Ｃは、例えば、高周波信号の３次高調波の波長の４分の１である。なお、高調波の次数は、これに限定されない。
【００６６】
図３において、スタブ配線２２０は、第２の共鳴器２００により囲まれる領域Ｄに位置する。
【００６７】
図３に示される例において、第２の共鳴器２００、出力配線２１０、及びスタブ配線２２０の配線幅は、一定である。ただし、配線幅は一定でなくてもよい。
【００６８】
［送信側共鳴器及び受信側共鳴器の位置関係］
送信側共鳴器１５０及び受信側共鳴器２５０の位置関係について説明する。図４は、図１のＸ−Ｘ線における電磁共鳴結合器１０の断面図である。
【００６９】
電磁共鳴結合器１０は、基板１０００、基板３０００、および基板２０００を含む。基板１０００、基板３０００、および基板２０００は、この順で重ね合わされている。第１の共鳴器１００は基板１０００および基板３０００の間に位置する。第２の共鳴器２００は基板２０００および基板３０００の間に位置する。第１の共鳴器１００と第２の共鳴器２００は、基板３０００を挟んで、互いに対向している。電磁共鳴結合器１０は、さらに、面状グラウンド１０００ａと面状グラウンド２０００ａを含んでもよい。面状グラウンド１０００ａと第１の共鳴器１００は、基板１０００を挟んで、互いに対向している。面状グラウンド１０００ａは、Ｚ軸方向から見て、少なくとも、第１の共鳴器１００と、それによって囲まれる領域とを覆っている。面状グラウンド２０００ａと第２の共鳴器２００は、基板２０００を挟んで、互いに対向している。面状グラウンド２０００ａは、Ｚ軸方向から見て、少なくとも、第２の共鳴器２００と、それによって囲まれる領域とを覆っている。電磁共鳴結合器１０は、例えば、送信側共鳴器１５０が主面上に形成された基板１０００と、受信側共鳴器２５０が主面上に形成された基板２０００とを、基板３０００を挟んで重ね合わせることによって形成される。
【００７０】
Ｚ軸方向から見て、第１の共鳴器１００の占有領域と第２の共鳴器２００の占有領域とは実質的に一致する。本開示において、「占有領域」とは、開ループ配線の本体が占める領域と、開ループ配線の開放部が占める領域と、開ループ配線によって囲まれる領域とからなる。「開ループ配線の開放部が占める領域」とは、例えば、開ループ配線の一端と他端との間の領域を意味する。「実質的に一致する」とは、製造ばらつきの範囲内で一致することを意味する。製造ばらつきの例としては、各配線の大きさのばらつき、および、複数の基板の重ね合わせ位置のばらつきが挙げられる。図１に示される例において、第１の共鳴器１００および第２の共鳴器２００の占有領域は、矩形である。
【００７１】
なお、Ｚ軸方向から見て、第１の共鳴器１００の占有領域と第２の共鳴器２００の占有領域とが一致しない場合であっても、電磁共鳴結合器１０は動作可能である。そのため、第１の共鳴器１００の占有領域と第２の共鳴器２００の占有領域とは、共鳴器間で電磁共鳴現象が発生する範囲内であれば、一致しなくてもよい。
【００７２】
Ｚ軸方向から見て、第１の共鳴器１００の占有領域と、第２の共鳴器２００の占有領域とが、それぞれ、回転対称性を有する場合、第１の共鳴器１００の占有領域の回転対称軸と、第２の共鳴器２００の占有領域の回転対称軸とが一致していてもよい。これにより、電磁共鳴結合器１０は効率的に高周波信号を伝送できる。例えば、第１の共鳴器１００と第２の共鳴器２００とが同一の形状である場合、それらは点対称の位置関係にあってもよい。
【００７３】
さらに、Ｚ軸方向から見て、開放部１０１と開放部２０１とは、共通の回転対称軸を中心として、９０度以上離れていてもよい。これにより、共鳴器間の電磁共鳴結合が強くなり、電磁共鳴結合器１０はより効率的に高周波信号を伝送できる。
【００７４】
送信側共鳴器１５０と受信側共鳴器２５０との間隔は、例えば、基板３０００中を伝搬する高周波信号の波長、すなわち、基板３０００による波長短縮率を考慮した高周波信号の波長の２分の１以下である。これにより、第１の共鳴器１００と第２の共鳴器２００とは、近傍界領域において強く電磁共鳴結合しうる。なお、送信側共鳴器１５０と受信側共鳴器２５０との間隔は、これに限定されない。送信側共鳴器１５０と受信側共鳴器２５０との間隔は、共鳴器間で電磁共鳴現象が発生する範囲内であれば、どれだけ離れていてもよい。
【００７５】
［整流器および伝送装置］
電磁共鳴結合器１０は、例えば、整流器５００に電気的に接続されて使用される。図５は、電磁共鳴結合器１０と整流器５００を含む伝送装置を示す。図６は、図５に示される伝送装置に対応する模式的な回路図を示す。
【００７６】
整流器５００の構成について説明する。整流器５００は、電磁共鳴結合器１０から入力された高周波信号を整流する。図５および図６に示される整流器５００は、シングルシャント型レクテナと呼ばれる。整流器５００は、単純な構成で、高効率に、高周波信号を直流信号に変換できる。直流信号は、例えば、高周波信号の包絡線に相当する低周波のパルス信号である。
【００７７】
図５に示されるように、整流器５００は、ダイオード５０２と、キャパシタ５０４とを備える。
【００７８】
ダイオード５０２のアノードは接地され、ダイオード５０２のカソードは、線路を介して電磁共鳴結合器１０の出力配線２１０に電気的に接続されている。キャパシタ５０４は、ダイオード５０２と並列に接続されている。言い換えると、キャパシタ５０４の一端は接地され、他端は線路を介してダイオード５０２のカソードに電気的に接続されている。これにより、整流器５００は、正の電圧を出力することができる。なお、ダイオード５０２の向きが反対である場合、整流器５００は、負電圧を出力することができる。
【００７９】
第２の共鳴器２００は図６におけるアンテナ５０１に相当し、スタブ配線２２０は図６における線路５０５に相当する。図６において各線路は長方形の記号で示されているが、厳密には、各線路は、所定のノード間に延びる導電経路全体を指す。線路５０５は、スタブ配線２２０の開放端２４０から他端までの線路に相当する。線路５０６は、第２の共鳴器２００の接続部２３０からダイオード５０２のカソードまでの線路に相当する。線路５０３は、ダイオード５０２のカソードとキャパシタ５０４の一端の間をつなぐ線路に相当する。線路５０３の長さは、例えば、高周波信号の波長の４分の１である。線路５０５の長さは、高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である。線路５０６の長さは、ｎ次高調波の波長の４分の１の奇数倍である。
【００８０】
高周波信号が整流器５００に入力される場合について説明する。
【００８１】
ダイオード５０２に印加される高周波信号が正の電圧を示すとき、ダイオード５０２はＯＦＦ状態となり、高周波信号は線路５０３に出力される。ここで、キャパシタ５０４は、高周波信号に対して短絡されている状態と等価であり、かつ、その一端は接地されている。つまり、キャパシタ５０４は、高周波信号に対して固定端となる。そのため、線路５０３からキャパシタ５０４に入射された高周波信号は、キャパシタ５０４において逆相で反射される。そのため、正の電圧がキャパシタ５０４に入射された場合、反射波として負の電圧がキャパシタ５０４から出射される。反射された高周波信号は、線路５０３を通ってダイオード５０２に入力される。
【００８２】
線路５０３の長さは高周波信号の波長の４分の１であるため、高周波信号が線路５０３を往復する間に、半周期分の時間が経過する。アンテナ５０１からダイオード５０２に入力される高周波信号は、正の電圧を示してから半周期経過した後に、負の電圧を示す。そのため、ダイオード５０２へ戻ってきた高周波信号は、アンテナ５０１からダイオード５０２に新たに入力される高周波信号が負の電圧を示すときに、この負の電圧に加わる。負の電圧がダイオード５０２に印加されるとき、ダイオード５０２がＯＮ状態となり、ダイオード５０２によって負の電圧が整流される。
【００８３】
すなわち、整流器５００は、キャパシタ５０４での反射による位相の反転と、線路５０３の往復距離に相当する位相差とを利用することによって、半波整流の場合よりも大きな電力を取り出すことができる。その結果、整流器５００は、倍電圧整流が可能であり、全波整流と同等の高周波−直流変換効率を達成することができる。なお、整流された後の信号は、キャパシタ５０４によって平滑化される。
【００８４】
［スタブ配線の役割］
整流器５００は、ダイオード５０２の非線形性を利用して、高周波信号を直流信号に変換する。このため、ダイオード５０２に入力された後の高周波信号は、高調波を含む。しかし、線路５０３の往復によって生じる位相差は、基本波と高調波とで異なるため、線路５０３を往復した高調波の電力は直流電力に変換されない。そこで、本実施の形態に係る伝送装置は、線路５０５及び線路５０６により、高調波の電力を直流電力に効率よく変換させる。
【００８５】
線路５０５及び線路５０６が３次高調波を直流変換させる例について説明する。
【００８６】
ダイオード５０２に印加される高周波信号が正の電圧を示し、ダイオード５０２が正の電圧成分を有する３次高調波を発生させる場合を想定する。３次高調波は、ダイオード５０２から第２の共鳴器２００の接続部２３０に入射され、接続部２３０において逆相で反射される。例えば、正の電圧が接続部２３０に入射された場合、反射波として負の電圧が接続部２３０から出射される。接続部２３０で反射される理由は、３次高調波の波長の４分の１の配線長を有するスタブ配線２２０によって、インピーダンス整合がとられているためである。反射された３次高調波は、線路５０６を通過してダイオード５０２に入力される。
【００８７】
線路５０６の長さは、３次高調波の波長の４分の１の奇数倍に設定されている。このため、３次高調波が線路５０６を往復する間に、３次高調波の半周期の奇数倍に相当する期間が経過する。したがって、ダイオード５０２に戻ってきた３次高調波は、アンテナ５０１からダイオード５０２に新たに入力される３次高調波が負の電圧を示すときに、この負の電圧に加わる。その結果、高電圧で、ダイオード５０２がＯＮ状態となる。
【００８８】
すなわち、電磁共鳴結合器１０および整流器５００は、接続部２３０での反射による高調波の位相の反転と、線路５０６の往復距離分に相当する高調波の位相差とを利用することによって、出力電力を大きくすることができる。具体的には、スタブ配線２２０が第２の共鳴器２００へ入射される高調波を反射することにより、高調波の電力が第２の共鳴器２００内で消費されることを抑制することができる。線路５０６が高調波に適切な位相差を与えて整流器５００に戻すことにより、整流器５００が高調波の電力を有効利用することができる。
【００８９】
加えて、電磁共鳴結合器１０は、線路５０５をスタブ配線２２０として内蔵しているため、周辺回路の小型化を可能にする。特に、スタブ配線２２０が、第２の共鳴器２００によって囲まれる領域内に位置するため、共鳴器１５０の実装面積が大きくならない。すなわち、電磁共鳴結合器１０及び周辺回路の小型化が実現される。
【００９０】
［シミュレーション結果］
図７は、２．４ＧＨｚの高周波を伝送する電磁共鳴結合器１０における、入力配線１１０の反射特性の一例を示す。図８は、２．４ＧＨｚの高周波を伝送する電磁共鳴結合器１０における、出力配線２１０の反射特性の一例を示す。図９は、入力配線１１０と出力配線２１０との間における、伝送損失及び反射特性の一例を示す。
【００９１】
図７及び図８に示されるように、出力配線２１０のインピーダンスは、入力配線１１０のインピーダンスに関わらず、基本波の２．４ＧＨｚにおいて５０Ωで整合していた。出力配線２１０のインピーダンスは、入力配線１１０のインピーダンスに関わらず、３次高調波である７．２ＧＨｚにおいて短絡していた。つまり、出力配線２１０は、３次高調波に対して固定端であった。
【００９２】
図９に示されるように、電磁共鳴結合器１０の入出力間の伝送損失は、基本波の２．４ＧＨｚにおいて１．５ｄＢ程度であった。つまり、電磁共鳴結合器１０は、高周波信号の電力損失を充分に小さくすることができる。
【００９３】
図１０は、比較用の電磁共鳴結合器と整流器５００を接続した伝送装置における、出力電圧と出力電流を示す。図１１は、比較用の電磁共鳴結合器に接続された整流器５００における、高周波電力から直流電力への変換効率を示す。図１２は、電磁共鳴結合器１０と整流器５００を接続した伝送装置における、出力電圧と出力電流を示す。図１３は、電磁共鳴結合器１０に接続された整流器５００における、高周波電力から直流電力への変換効率を示す。
【００９４】
ここで、比較用の電磁共鳴結合器は、スタブ配線を備えない点を除いて、電磁共鳴結合器１０と同様の構成とした。整流器５００の出力端子には、負荷として１ｋΩの抵抗が接続された。１００ｍＷの電力が各電磁共鳴結合器の入力配線に入力された場合の、出力電圧が測定された。
【００９５】
図１０及び図１１に示されるように、比較用の電磁共鳴結合器を含む伝送装置の場合、整流器５００の出力電圧は５．３Ｖであり、整流器５００における変換効率は２８％であった。一方、図１２及び図１３に示されるように、電磁共鳴結合器１０を含む伝送装置の場合、整流器５００の出力電圧は６．３Ｖであり、整流器５００における変換効率は４０％であった。
【００９６】
このように、電磁共鳴結合器１０によれば、整流器５００の変換効率を向上させることができる。言い換えると、電磁共鳴結合器１０によれば、整流器５００内における消費電力を低減させることができる。その結果、整流器５００の出力電力が大きくなる。あるいは、整流器５００への入力電力が小さい場合であっても、充分な出力電力が得られる。
【００９７】
なお、電磁共鳴結合器１０において、出力配線２１０の配線長が、高調波の波長の４分の１の奇数倍であってもよい。この場合、線路５０６が出力配線２１０として電磁共鳴結合器１０に一体化されるため、回路構成が簡略化されうる。
【００９８】
［変形例１］
送信側共鳴器がスタブ配線を有する種々の例が、変形例１として説明される。
【００９９】
図１４は、送信側共鳴器１５０ａの平面視図である。図１４に示されるように、送信側共鳴器１５０ａは、スタブ配線１２０ａを備える。スタブ配線１２０ａの一端は開放端１４０ａであり、他端は第１の共鳴器１００の接続部１３０に接続される接続端である。図１４において、スタブ配線１２０ａは、第１の共鳴器１００により囲まれる領域に位置する。スタブ配線１２０ａは、第１の共鳴器１００の形状に沿って、直角に曲がっている。
【０１００】
スタブ配線１２０ａは、入力配線１１０に入力される高周波信号の高調波を反射させる。図１４において、スタブ配線１２０ａの開放端１４０ａから第１の共鳴器１００の接続部１３０までの配線長は、配線長Ｅとして表される。配線長Ｅは、例えば、高周波信号の３次高調波の波長の４分の１である。
【０１０１】
送信側共鳴器１５０ａを含む電磁共鳴結合器１０ａは、例えば、増幅器５１１に電気的に接続されて使用されうる。図１５は、増幅器５１１と電磁共鳴結合器１０ａを含む伝送装置を示す。図１５において、電磁共鳴結合器１０ａは、送信側共鳴器がスタブ配線１２０ａを備え、受信側共鳴器はスタブ配線を含まない。この場合、電磁共鳴結合器１０ａの送信側共鳴器は、「第１の共鳴配線」の一例であり、電磁共鳴結合器１０ａの受信側共鳴器は、「第２の共鳴配線」の一例である。
【０１０２】
例えば、スタブ配線１２０ａは、増幅器５１１のインピーダンスを調整するためのオープンスタブとして利用されてもよい。これにより、増幅器５１１の回路サイズが小型化されうる。例えば、増幅器５１１がＦ級増幅器である場合、スタブ配線１２０ａは、少なくとも１つの奇数次高調波に対して開放端となるように設計されてもよい。
【０１０３】
なお、スタブ配線は、送信側共鳴器及び受信側共鳴器の両方に設けられてもよい。図１６は、電磁共鳴結合器１０ｂの配線の構造を示す斜視図である。電磁共鳴結合器１０ｂは、スタブ配線１２０ａを有する送信側共鳴器１５０と、スタブ配線２２０を有する受信側共鳴器２５０とを備える。
【０１０４】
［変形例２］
スタブ配線が他の形状を有する種々の例が、変形例２として説明される。
【０１０５】
図１７は、受信側共鳴器２５０ａの平面視図である。受信側共鳴器２５０ａは、Ｙ方向に延びる直線状のスタブ配線２２０ａを含む。
【０１０６】
スタブ配線２２０ａの一端は、開放端２４０ａであり、他端は、第２の共鳴器２００の接続部２３０に接続される接続端である。スタブ配線２２０ａの配線長は、例えば、高周波信号の３次高調波の波長の４分の１である。図１７において、Ｘ方向における第２の共鳴器２００とスタブ配線２２０ａとの２つの間隔は、Ｇ１、Ｇ２で表される。Ｙ方向における第２の共鳴器２００とスタブ配線２２０ａとの間隔は、Ｇ３で表される。間隔Ｇ１及び間隔Ｇ２は、例えば、配線幅の２分の１以上である。これにより、第２の共鳴器２００とスタブ配線２２０ａとの間の容量を低減させることができ、電磁共鳴結合器の入出力間の伝送特性を向上させることができる。
【０１０７】
これまで説明された電磁共鳴結合器において、スタブ配線の接続端と入出力配線の接続端は、開ループ配線を挟んで対向していた。この場合、整流器５００のダイオードのカソードからスタブ配線の開放端までの線路長が容易に精度よく設計されうる。しかし、開ループ配線において、スタブ配線が接続される接続部と、入出力配線が接続される接続部とは離れていてもよい。
【０１０８】
図１８は、受信側共鳴器２５０ｂの平面視図である。受信側共鳴器２５０ｂにおいて、出力配線２１０は、第２の共鳴器２００の接続部２３０ａに接続され、スタブ配線２２０ｂは、第２の共鳴器２００の接続部２３０ｂに接続される。接続部２３０ａと接続部２３０ｂは異なる位置にある。スタブ配線２２０ｂの開放端２４０ｂから、第２の共鳴器２００の接続部２３０ａまでの配線長Ｈは、高周波信号のｎ次高調波の波長の４分の１である。ここで、高調波の波長は、例えば、スタブ配線２２０ｂと第２の共鳴器２００との容量結合が考慮された実効的な波長である。ｎ次高調波は、例えば、３次高調波であってもよい。
【０１０９】
例えば、接続部２３０ａから接続部２３０ｂの間に延びる配線長は、０ｍｍ以上であり、かつ、開放端２４０ｂから接続部２３０ａまでの配線長Ｈの８０％以下である。この配線長に応じて、スタブ配線２２０ｂは、例えば、図３を参照して説明されたスタブ配線２２０よりも短くなる。
【０１１０】
［変形例３］
開ループ配線が他の形状を有する例が、変形例３として説明される。
【０１１１】
図１９は、電磁共鳴結合器２０の配線の構造を示す斜視図である。電磁共鳴結合器２０は、送信側共鳴器３５０と、受信側共鳴器４５０とを備える。送信側共鳴器３５０は、第１の共鳴器３００と、入力配線３１０とを備える。第１の共鳴器３００は、開放部３０１を有する円環状の配線である。受信側共鳴器４５０は、第２の共鳴器４００と、出力配線４１０と、スタブ配線４２０とを備える。第２の共鳴器４００は、開放部４０１を有する円環状の配線である。スタブ配線４２０は、第２の共鳴器４００に沿って屈曲した円弧状の配線部を含む。
【０１１２】
円環状の第１の共鳴器３００及び第２の共鳴器４００は、角部を有しない。したがって、角部からの電界放射が低減され、電磁共鳴結合器２０の入出力間の伝送特性が向上しうる。なお、「角部を有しない形状」とは、例えば、図１に示される第１の共鳴器１００または第２の共鳴器２００の角部を丸くした形状を含む。
【０１１３】
［変形例４］
開ループ配線の一端が接地される例が、変形例４として説明される。
【０１１４】
送信側共鳴器１５０において、例えば、第１の共鳴器１００の一端１０２は接地され、第１の共鳴器１００の配線長は高周波信号の波長の４分の１であってもよい。受信側共鳴器２５０において、例えば、第２の共鳴器２００の一端２０２は接地され、第２の共鳴器２００の配線長は高周波信号の波長の４分の１であってもよい。これにより、電磁共鳴結合器１０が小型化されうる。
【０１１５】
［変形例５］
入出力配線が接続される接続部の位置が異なる例が、変形例５として説明される。
【０１１６】
受信側共鳴器２５０において、例えば、接続部２３０は、第２の共鳴器２００の一端２０２から接続部２３０までの配線長が高周波信号の２次高調波の波長の４分の１となるような位置にあってもよい。これにより、電磁共鳴結合器１０に整流器５００が電気的に接続される場合に、整流器５００から入射された２次高調波を整流器５００に反射することができる。これにより、整流器５００における、高周波電力から直流電力への変換効率が向上しうる。
【０１１７】
［補足］
電磁共鳴結合器１０の製造方法について補足する。電磁共鳴結合器１０は、従来の誘電体基板の製造技術、及び、プリント基板の製造技術で製造可能である。
【０１１８】
第１の共鳴器１００及び入力配線１１０は、基板１０００の上面に金属箔を形成する工程、及び、その金属箔をエッチングで任意の形状にパターニングする工程によって、形成されうる。第２の共鳴器２００、出力配線２１０及びスタブ配線２２０は、基板２０００の上面に金属箔を形成する工程、及び、その金属箔をエッチングにより任意の形状にパターニングする工程によって、形成される。例えば、金属箔は銅箔であり、その厚さは３５μｍである。例えば、基板１０００および２０００は、高誘電率のフィラーを高充填させたポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）であり、その厚さは３００μｍである。例えば、ＰＰＥ樹脂の誘電率は１０であり、ＰＰＥ樹脂の絶縁電界破壊強度は２０ｋＶ／ｍｍである。
【０１１９】
高周波信号の周波数が２．４ＧＨｚである場合、例えば、第１の共鳴器１００及び第２の共鳴器２００の各周回長はおよそ６ｍｍであり、各配線幅は１５０μｍである。
【０１２０】
次いで、基板１０００、基板３０００、基板２０００が重ね合わされる。このとき、第１の共鳴器１００と第２の共鳴器２００は、基板３０００を挟んで対向している。基板３０００は、例えば、基板１０００、２０００と同様のものであってもよい。次いで、これらの基板がプレスによって貼り合わせられる。
【０１２１】
なお、図示されないが、基板１０００、基板２０００、及び基板３０００を含む貼り合わせ基板には、ドリルを用いてスルーホールが形成され、スルーホールの内側に金属めっきが施されてもよい。これにより、スルーホールを通じて、送信回路のパッドと入力配線１１０とが電気的に接続され、受信回路のパッドと出力配線２１０とが電気的に接続される。
【０１２２】
なお、基板１０００、基板２０００、及び基板３０００は、他の材料の基板であってもよい。例えば、基板１０００、基板２０００、及び基板３０００は、サファイア基板であってもよい。これにより、高い絶縁耐圧が確保される。なお、電磁共鳴結合器１０は、プリント基板の製造技術ではなく、他の製造方法で製造されてもよい。電磁共鳴結合器１０は、例えば、半導体プロセスを用いて製造されうる。
【０１２３】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る電磁共鳴結合器は、１つの素子で２つの高周波信号をそれぞれ独立して絶縁伝送することができる。
【０１２４】
［配線構造］
図２０は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器１１の配線の構造を示す外観斜視図である。電磁共鳴結合器１１は、送信側共鳴器７５０と受信側共鳴器８５０を備える。送信側共鳴器７５０は「第２の共鳴配線」の一例であり、受信側共鳴器８５０は「第１の共鳴配線」の一例である。
【０１２５】
送信側共鳴器７５０は、第１の共鳴器７００と、第１の入力配線７１１と、第２の入力配線７１２と、第１の接続配線７３０と、第１のグラウンド配線７４０とを備える。第１の共鳴器７００は「第２開ループ配線」の一例であり、第１の入力配線７１１は「第１入力配線」の一例であり、第２の入力配線７１２は「第２入力配線」の一例である。
【０１２６】
第１の共鳴器７００は、ループ形状の配線であり、その一部が開放部７０１として開放されている。第１の共鳴器７００は、２つの長方形領域と、それらをつなぐ領域とからなるＨ字状の領域を囲んでいる。第１の入力配線７１１及び第２の入力配線７１２は、第１の共鳴器７００に接続されている。
【０１２７】
第１の接続配線７３０の一端は第１の共鳴器７００の接地部に接続され、他端は第１のグラウンド配線７４０に接続される。接地部から第１の入力配線７１１までの配線長は、接地部から第２の入力配線７１２までの配線長と等しい。第１のグラウンド配線７４０は、第１の接続配線７３０を介して、第１の共鳴器７００に高周波信号の基準電位を与える。第１のグラウンド配線７４０は、第１の共鳴器７００を囲む。なお、第１の接続配線７３０の他端は、第１のグラウンド配線７４０に接続される替わりに、例えば、ビアを介して面状グラウンドと接続されていてもよい。この場合、第１のグラウンド配線７４０から第１の共鳴器７００までの距離が短くなるため、電磁共鳴結合器１１の伝送損失が低減されうる。
【０１２８】
受信側共鳴器８５０は、第２の共鳴器８００と、第１の出力配線８１１と、第２の出力配線８１２と、第２の接続配線８３０と、第２のグラウンド配線８４０と、スタブ配線８２１と、スタブ配線８２２とを備える。第２の共鳴器８００は「第１開ループ配線」の一例である。第１の出力配線８１１は「第１出力配線」の一例であり、第２の出力配線８１２は「第２出力配線」の一例である。スタブ配線８２１は「第１スタブ配線」の一例であり、スタブ配線８２２は「第２スタブ配線」の一例である。第２の接続配線８３０は、「接地配線」の一例である。なお、接地配線は、例えば、ビアであってもよい。この場合、第２のグラウンド配線８４０から第２の共鳴器８００までの距離が短くなるため、電磁共鳴結合器１１の伝送損失が低減されうる。
【０１２９】
第２の共鳴器８００は、ループ形状の配線であり、その一部が開放部８０１として開放されている。第２の共鳴器８００は、２つの長方形領域と、それらをつなぐ領域とからなるＨ字状の領域を囲んでいる。第２の共鳴器８００の配線長は、高周波信号の波長の２分の１である。
【０１３０】
第１の出力配線８１１は第２の共鳴器８００の接続部８２５に接続され、第２の出力配線８１２は、第２の共鳴器８００の接続部８３５に接続されている。図２０に示される例において、接続部８２５は、第２の共鳴器８００の一端から接地部まで延びる配線の中点に位置する。接続部８３５は、第２の共鳴器８００の他端から接地部まで延びる配線の中点に位置する。第２の共鳴器８００の一端から接続部８２５までの配線長、第２の共鳴器８００の接地部から接続部８２５までの配線長、第２の共鳴器８００の他端から接続部８３５までの配線長、ならびに、第２の共鳴器８００の接地部から接続部８３５までの配線長は、いずれも、高周波信号の波長の８分の１である。言い換えると、これらの配線長は、高周波信号の２次高調波の波長の４分の１である。このとき、第２の共鳴器８００の一端から接続部８２５まで延びる配線、および、第２の共鳴器８００の他端から接続部８３５まで延びる配線は、高周波信号の２次高調波に対するオープンスタブとして機能する。第２の共鳴器８００の接地部から接続部８２５まで延びる配線、および、第２の共鳴器８００の接地部から接続部８３５まで延びる配線は、高周波信号の２次高調波に対するショートスタブとして機能する。これにより、電磁共鳴結合器１１は、２次高調波の電力を利用して、高周波電力から直流電力への変換効率を向上させることができる。
【０１３１】
なお、第１の出力配線８１１および第２の出力配線８１２の接続位置は、これに限定されない。すなわち、本実施の形態２に係る電磁共鳴結合器において、開ループ配線の一部にスタブ機能をもたせることは、必須ではない。
【０１３２】
第２の接続配線８３０の一端は第２の共鳴器８００の接地部に接続され、他端は第２のグラウンド配線８４０に接続される。接地部は、第２の共鳴器８００の一端から接地部までの配線長が高周波信号の波長の４分の１となるような位置にある。このとき、第２の共鳴器８００の他端から接地部までの配線長も、高周波信号の波長の４分の１となる。接地部から接続部８２５までの配線長は、接地部から接続部８３５までの配線長と等しい。第２のグラウンド配線８４０は、第２の接続配線８３０を介して、第２の共鳴器８００に高周波信号の基準電位を与える。第２のグラウンド配線８４０は、第２の共鳴器８００を囲む。なお、第２の接続配線８３０の他端は、第２のグラウンド配線８４０に接続される替わりに、例えば、ビアを介して面状グラウンドと接続されていてもよい。
【０１３３】
スタブ配線８２１の一端は開放端８２１ａであり、他端は第２の共鳴器８００の接続部８２５に接続される。スタブ配線８２１の開放端８２１ａから第２の共鳴器８００の接続部８２５までの配線長は、高周波信号のｎ次高調波の波長の４分の１である。スタブ配線８２２の一端は開放端８２２ａであり、他端は第２の共鳴器８００の接続部８３５に接続される。スタブ配線８２２の開放端８２２ａから第２の共鳴器８００の接続部８３５までの配線長は、高周波信号のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）の波長の４分の１である。ｎ次高調波は、例えば、３次高調波である。これにより、電磁共鳴結合器１１は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器１０と同様に、高調波の電力を利用して、高周波電力から直流電力への変換効率を向上させることができる。
【０１３４】
例えば、第１の出力配線８１１と第２の出力配線８１２は、第２の共鳴器８００の開放部８０１と接地部とを通る直線を軸として線対称に配置される。例えば、スタブ配線８２１とスタブ配線８２２は、第２の共鳴器８００の開放部８０１と接地部とを通る直線を軸として線対称に配置される。これにより、電磁共鳴結合器１１は、２つの高周波信号を同期して出力することができる。
【０１３５】
［動作］
電磁共鳴結合器１１において、第１の入力配線７１１に入力された第１の高周波信号は、第１の出力配線８１１から出力され、第２の入力配線７１２に入力された第２の高周波信号は、第２の出力配線８１２から出力される。このように、第１の高周波信号と、第２の高周波信号とは、独立して絶縁伝送される。
【０１３６】
電磁共鳴結合器１１において、第１の共鳴器７００および第２の共鳴器８００は、それぞれ、接地部で接地している。そのため、電磁共鳴結合器１１は、高周波信号の波長の４分の１の配線長を有する配線で、当該高周波信号を共振させることができる。
【０１３７】
図２１は、送信側共鳴器７５０の平面視図である。図２２は、第１の共鳴器７００が直線状に伸ばされた送信側共鳴器７５０と、第１の共鳴器７００を流れる電流と電圧との分布とを示す。
【０１３８】
第１の共鳴器７００は、接地部７４５及び開放部７０１によって分離される２つの共鳴器として考えることができる。言い換えると、第１の共鳴器７００は、開放端７０１ａから接地部７４５まで延びる共鳴器と、開放端７０１ｂから接地部７４５まで延びる共鳴器とを含む。図２１に示されるように、２つの共鳴器の各々の配線長は、高周波信号の波長の４分の１である。
【０１３９】
接地部７４５は、固定端として機能する。具体的には、図２２に示されるように、高周波信号が第１の共鳴器７００内で共振するとき、接地部７４５の電流が最大、電圧が０となる。これにより、高周波信号の波長の４分の１の配線長を有する共鳴器は、高周波信号の波長の２分の１の配線長を有する共鳴器（例えば、図１に示される第１の共鳴器１１０）と同様に、高周波信号を共振させることができる。
【０１４０】
なお、受信側共鳴器８５０についても、送信側共鳴器７５０と同様に、高周波信号の波長の４分の１の配線長で、当該高周波信号を共振させることができる。
【０１４１】
［シミュレーション結果］
図２３は、２．４ＧＨｚの高周波を伝送する電磁共鳴結合器１１における、第１の入力配線７１１の反射特性の一例を示す。図２４は、２．４ＧＨｚの高周波を伝送する電磁共鳴結合器１１における、第１の出力配線８１１の反射特性の一例を示す。図２５は、第１の入力配線７１１と第１の出力配線８１１との間における、伝送損失及び反射特性の一例を示す図である。なお、スタブ配線８２１の配線長及びスタブ配線８２２の配線長は、高周波信号の３次高調波の波長の４分の１であった。
【０１４２】
図２３及び図２４に示されるように、第１の出力配線８１１のインピーダンスは、第１の入力配線７１１のインピーダンスに関わらず、基本波の２．４ＧＨｚにおいて５０Ωで整合していた。
【０１４３】
第１の出力配線８１１のインピーダンスは、第１の入力配線７１１のインピーダンスに関わらず、２次高調波である４．８ＧＨｚにおいて短絡していた。つまり、第１の出力配線８１１は、２次高調波に対して固定端であった。これは、第１の出力配線８１１が接続された接続部８２５から第２の共鳴器８００の開放端までの配線長が、高周波の２次高調波の波長の４分の１であることに起因する。
【０１４４】
第１の出力配線８１１のインピーダンスは、第１の入力配線７１１のインピーダンスに関わらず、３次高調波である７．２ＧＨｚにおいて短絡していた。つまり、第１の出力配線８１１は、３次高調波に対して固定端であった。これは、スタブ配線８２１の配線長が、高周波の３次高調波の波長の４分の１であることに起因する。
【０１４５】
図２５に示されるように、電磁共鳴結合器１１の伝送損失は、基本波の２．４ＧＨｚにおいて、１．７ｄＢ程度であった。つまり、電磁共鳴結合器１１は、高周波信号の電力損失を充分に小さくすることができる。
【０１４６】
このような電磁共鳴結合器１１によれば、例えば、電磁共鳴結合器１１に整流器５００が電気的に接続される場合に、２次高調波と３次高調波を整流器５００に反射させることができる。これにより、整流器５００における高周波電力から直流電力への変換効率が向上しうる。また、電磁共鳴結合器１１は、小さな実装面積で、２つの高周波信号を独立して伝送することができる。
【０１４７】
［変形例１］
受信側共鳴器が異なる形状である例が、変形例１として説明される。
【０１４８】
図２６は、電磁共鳴結合器１２の配線の構造を示す。電磁共鳴結合器１２は、送信側共鳴器７５０と、受信側共鳴器８５０ａとを備える。送信側共鳴器７５０は、図２０に示される送信側共鳴器７５０と同じである。受信側共鳴器８５０ａにおいて、第２の共鳴器８００と、第２の接続配線８３０と、第２のグラウンド配線８４０は、図２０に示される送信側共鳴器７５０と同じである。そのため、電磁共鳴結合器１２は、小さな実装面積で、２つの高周波信号を独立して絶縁伝送することができる。
【０１４９】
以下、電磁共鳴結合器１２が電磁共鳴結合器１１と異なる点について説明する。
【０１５０】
受信側共鳴器８５０ａにおいて、第１の出力配線８１１ａは、第２の共鳴器８００の屈曲部に接続されている。第２の出力配線８１２ａは、第２の共鳴器８００の別の屈曲部に接続されている。
【０１５１】
受信側共鳴器８５０ａにおいて、スタブ配線８４１及びスタブ配線８４２はいずれも直線状の配線である。スタブ配線８４１は第２の共鳴器８００の半分が囲む第１長方形領域の長辺に対して平行に延びている。スタブ配線８４２は第２の共鳴器８００の残りの半分が囲む第２長方形領域の長辺に対して平行に延びている。
【０１５２】
図２６に示されるように、第２の共鳴器８００において、第１の出力配線８１１ａに接続される接続部と、スタブ配線８４１に接続される接続部とは、離れていてもよい。第２の共鳴器８００において、第２の出力配線８１２ａに接続される接続部と、スタブ配線８４２に接続される接続部とは、離れていてもよい。
【０１５３】
第１の出力配線８１１ａに接続される接続部からスタブ配線８４１の開放端８４１ａまでの配線長が、高周波信号の波長の４分の１である。第２の出力配線８１２ａに接続される接続部からスタブ配線８４２の開放端８４２ａまでの配線長が、高周波信号の波長の４分の１である。
【０１５４】
［変形例２］
入出力配線およびその周辺の配線の構造が異なる例が、変形例２として説明される。
【０１５５】
図２７は、電磁共鳴結合器１３の配線の構造を示す。電磁共鳴結合器１３は、送信側共鳴器７５０ｂと、受信側共鳴器８５０ｂとを備える。
【０１５６】
送信側共鳴器７５０ｂは、第１の入力配線７１１ｂ、第２の入力配線７１２ｂ、引き出し配線７３０ｂ、および第１のグラウンド配線７４０ｂを除いて、図２０の送信側共鳴器７５０と同様の形状を有する。第１の入力配線７１１ｂの配線長は、第２の入力配線７１２ｂの配線長と等しい。これにより、第１の入力配線７１１ｂから入力される高周波信号と第２の入力配線７１２ｂから入力される高周波信号を同期することができる。引き出し配線７３０ｂの一端は、第１のグラウンド配線７４０に接続され、他端は、第１の入力配線７１１ｂと第２の入力配線７１２ｂの間に位置する。図２７において、第１のグラウンド配線７４０ｂの一端、第１の入力配線７１１ｂの一端、引き出し配線７３０ｂの一端、第２の入力配線７１２ｂの一端、および第１のグラウンド配線７４０ｂの他端は、この順で離間して隣り合っている。
【０１５７】
例えば、送信側共鳴器７５０ｂに接続される送信回路（図示せず）が差動回路を含む場合、半導体チップは、３つのゲートパッドと２つのゲートパッドが交互に配列された、いわゆるＧＳＧＳＧパッドを有する。この場合、図２７に示される送信側共鳴器７５０ｂの各配線は、半導体チップのパッドの配列に対応して接続されうる。これにより、２つの高周波信号は、互いに干渉することなく送信側共鳴器７５０ｂに入力されうる。
【０１５８】
受信側共鳴器８５０ｂは、第１の出力配線８１１ｂ、第２の出力配線８１２ｂ、引き出し配線８３０ｂ、および第２のグラウンド配線８４０ｂを除いて、図２６の送信側共鳴器７５０と同様の形状を有する。第１の共鳴器７００と第２の共鳴器８００とは、平面視において概ね重なるように対向している。第１の出力配線８１１ｂの配線長は、第２の出力配線８１２ｂの配線長と等しい。これにより、第１の出力配線８１１ｂから出力される高周波信号と第２の出力配線８１２ｂから出力される高周波信号とが、同期されうる。
【０１５９】
第１の出力配線８１１ｂの配線長、および第２の出力配線８１２ｂの配線長は、それぞれ、高周波信号の波長の４分の１であってもよい。例えば、第１の出力配線８１１ｂおよび第２の出力配線８１２ｂにそれぞれ整流器が電気的に接続される場合、第１の出力配線８１１ｂおよび第２の出力配線８１２ｂは、図６の線路５０６として機能しうる。これにより、受信側共鳴器８５０ｂと整流器との間に別途配線等を設けることなく、整流器から受信側共鳴器８５０ｂに入力された高周波信号の高調波が、適切な位相で整流器に返される。その結果、周辺回路を増やすことなく、整流器における高周波電力から直流電力への変換効率が向上しうる。
【０１６０】
なお、電磁共鳴結合器１３は、送信側共鳴器７５０ｂおよび受信側共鳴器８５０ｂを挟んで対向する一対の面状グラウンドを備えてもよい。この場合、第１の接続配線７３０は、一方の面状グラウンドにビアを介して接続されてもよく、第２の接続配線８３０は、他方の面状グラウンドにビアを介して接続されてもよい。これにより、共鳴器とグラウンド間のインダクタンスが短くなり、各接続配線は、理想的なショート端へ近づく。その結果、伝送損失が抑制されうる。
【０１６１】
（参考形態）
［参考形態１］
図２８は、参考形態１に係る電磁共鳴結合器１４の配線の構造を示す外観斜視図である。電磁共鳴結合器１４は、受信側共鳴器８５０ｃがスタブ配線を備えない点で、図２０に示される電磁共鳴結合器１１と異なる。
【０１６２】
電磁共鳴結合器１４において、第２の共鳴器８００、第１の出力配線８１１、および、第２の出力配線８１２は、図２０に示される電磁共鳴結合器１１と同じである。そのため、電磁共鳴結合器１４は、２次高調波の電力を利用して、高周波電力から直流電力への変換効率を向上させることができる。
【０１６３】
なお、本発明者らは、図２８に示される電磁共鳴結合器１４において、第１の入力配線７１１から入力された高周波信号と、第２の出力配線８１２から出力された高周波信号とが、基本波成分および２次高調波成分ともに、充分に分離されることをシミュレーションによって確認している。このことは、例えば、図２０に示される電磁共鳴結合器１１においても、２つの高周波信号が充分に分離されることを示している。
【０１６４】
図２９は、電磁共鳴結合器１４と整流器５００を接続した伝送装置における、高周波電力から直流電力への変換効率を示す。整流器５００の出力端子には、負荷として１ｋΩの抵抗が接続された。１００ｍＷの電力が各電磁共鳴結合器の入力配線に入力された場合の、出力電圧が測定された。図２９に示されるように、電磁共鳴結合器１４を含む伝送装置の場合、整流器５００における変換効率は３６％であった。これは、比較用の電磁共鳴結合器を含む伝送装置の場合の変換効率である２８％に比べて大きい（図１１参照）。すなわち、電磁共鳴結合器１４によれば、整流器５００の変換効率を向上させることができる。
【０１６５】
［参考形態２］
図３０は、参考形態２に係る電磁共鳴結合器１５の配線の構造を示す外観斜視図である。
【０１６６】
電磁共鳴結合器１５は、送信側共鳴器１１５０と、受信側共鳴器１２５０とを備える。送信側共鳴器１１５０は、第１の共鳴器１１００と、第１の入力配線１１１１と、第２の入力配線１１１２と、第１の接続配線１１３０と、第１のグラウンド配線１１４０とを備える。受信側共鳴器１２５０は、第２の共鳴器１２００と、第１の出力配線１２１１と、第２の出力配線１２１２と、第２の接続配線１２３０と、第２のグラウンド配線１２４０と、スタブ配線１２２１と、スタブ配線１２２２とを備える。
【０１６７】
第１の共鳴器１１００及び第２の共鳴器１２００は、平面視において、内側に屈曲した複数の凹部を有するループ状の配線である。第１の共鳴器１１００は開放部１１０１を有し、第２の共鳴器１２００は開放部１２０１を有する。
【０１６８】
スタブ配線１２２１及びスタブ配線１２２２は、第２の共鳴器１２００によって囲まれる領域の外側に配置される。これにより、第２の共鳴器１２００によって囲まれる領域が狭い場合にも、スタブ配線を設けることができる。
【０１６９】
（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含む伝送装置について説明する。図３０は、実施の形態３に係る伝送装置の構成を示すブロック図である。
【０１７０】
伝送装置９００は、電磁共鳴結合器１０と、送信回路９０２と、受信回路９０３と、を備える。伝送装置９００は、電磁共鳴結合器１０の替わりに、上述した他の電磁共鳴結合器を備えてもよい。
【０１７１】
送信回路９０２は、高周波発生器９０２ａと変調回路９０２ｂとを含む。高周波発生器９０２ａは、高周波を発生させる。変調回路９０２ｂは、入力信号に応じて高周波を変調させることによって、被変調信号を生成する。被変調信号は、高周波信号の一例である。変調回路９０２ｂは、例えば、混合回路またはスイッチ回路であってもよい。送信回路９０２は、増幅器を含んでもよい。
【０１７２】
送信回路９０２は、高周波信号を送信側共鳴器１５０の入力配線１１０に出力する。
【０１７３】
高周波信号は、送信側共鳴器１５０によって受信側共鳴器２５０に伝送され、受信側共鳴器２５０の出力配線２１０から出力される。
【０１７４】
受信回路９０３は、整流回路９０３ｂを含む。整流回路９０３ｂは、受信側共鳴器２５０の出力配線から出力された高周波信号を受信する。整流回路９０３ｂは、高周波信号を整流することによって出力信号を生成する。
【０１７５】
整流回路９０３ｂは、例えば、整流器５００である。すなわち、図３０に示される電磁共鳴結合器１０と整流回路９０３ｂは、図５に示される構造であってもよい。
【０１７６】
送信回路９０２および受信回路９０３のそれぞれは、例えば、半導体集積回路であってもよい。半導体集積回路は、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。
【０１７７】
伝送装置９００は、電磁共鳴結合器１０に含まれるスタブ配線２２０により、基本波に加えて高調波を整流回路９０３ｂで整流することができる。そのため、整流回路９０３ｂにおける高周波電力から直流電力への変換効率を向上することができる。
【０１７８】
（その他の実施の形態）
本開示は、上記の実施形態で説明された具体例に限定されない。本開示技術は、種々の実施形態で説明された例に限定されず、それらの実施形態に対して、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った形態をも含む。また、本開示は、複数の実施形態が組み合わされた形態をも含む。
【０１７９】
高周波信号の周波数は、上記具体例に限定されない。高調波の次数は、上記具体例に限定されない。各配線の幅や配線間の距離は、上記具体例に限定されない。基板の厚さは、上記具体例に限定されない。本開示における「電気的に接続される」は、２つの端子が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該２つの端子が、素子を介して接続される場合が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本開示の電磁共鳴結合器は、例えば、絶縁ゲートドライバ回路等に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８１】
１０、１０ａ、１０ｂ、１１、１２、１３、１４、１５、２０  電磁共鳴結合器
１００、３００、７００、１１００  第１の共鳴器
１０１、２０１、３０１、４０１、７０１、８０１、１１０１、１２０１  開放部
１０２、２０２  一端
１０３、２０３  他端
１１０、３１０  入力配線
１２０ａ、２２０、２２０ａ、２２０ｂ、４２０、８２１、８２２、８４１、８４２、１２２１、１２２２  スタブ配線
１３０、２３０、２３０ａ、２３０ｂ、８２５、８３５  接続部
１４０ａ、２４０、２４０ａ、２４０ｂ、７０１ａ、７０１ｂ、８２１ａ、８２２ａ、８４１ａ、８４２ａ  開放端
１５０、１５０ａ、３５０、７５０、７５０ｂ、１１５０  送信側共鳴器
２００、４００、８００、１２００  第２の共鳴器
２１０、４１０  出力配線
２５０、２５０ａ、２５０ｂ、４５０、８５０、８５０ａ、８５０ｂ、８５０ｃ、１２５０  受信側共鳴器
５００  整流器
５０１  アンテナ
５０２  ダイオード
５０３、５０５、５０６  線路
５０４  キャパシタ
５１１  増幅器
７１１、７１１ｂ、１１１１  第１の入力配線
７１２、７１２ｂ、１１１２  第２の入力配線
７３０、１１３０  第１の接続配線
７３０ｂ、８３０ｂ  引き出し配線
７４５  接地部
８３０、１２３０  第２の接続配線
８１１、８１１ａ、８１１ｂ、１２１１  第１の出力配線
８１２、８１２ａ、８１２ｂ、１２１２  第２の出力配線
７４０、７４０ｂ、１１４０  第１のグラウンド配線
８４０、８４０ｂ、１２４０  第２のグラウンド配線
９００  伝送装置
９０２  送信回路
９０２ａ  高周波発生器
９０２ｂ  変調回路
９０３  受信回路
９０３ｂ  整流回路
１０００、２０００、３０００  基板
１０００ａ、２０００ａ  面状グラウンド
【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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【図２１】
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【図２２】
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【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】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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