(57)【要約】  共鳴結合器（１０）であって、第一の誘電体基板（１２１）の主面上には、一端と他端とが近接し、周回状に形成された配線である第一の共鳴配線（１０５）と、信号が入力される配線である入力配線（１０３）と、第一の共鳴配線（１０５）の一端を接地する第一の接続配線（１０７）とが設けられ、第二の誘電体基板（１２２）の主面上には、第一の誘電体基板（１２１）と同様に、第二の共鳴配線（１０６）と、出力配線（１０４）と、第二の接続配線（１０８）とが設けられ、第一の誘電体基板の主面に垂直な方向から見た場合に、第一の共鳴配線（１０５）の輪郭と、第二の共鳴配線（１０６）の輪郭とは略一致し、第一の共鳴配線（１０５）の形状と、第二の共鳴配線（１０６）の形状とは、線対称の関係である。
2014171091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の共鳴配線と第二の共鳴配線との間で信号を非接触で伝送する共鳴結合器であって、
第一の基板と、
前記第一の基板に対向する第二の基板とを備え、
前記第一の基板の主面上には、
一端と他端とを有し、周回状に形成された配線である前記第一の共鳴配線と、
前記第一の共鳴配線に接続され、前記信号が入力される配線である入力配線と、
前記第一の共鳴配線の前記一端を接地する第一の接地部とが設けられ、
前記第二の基板の主面上には、
一端と他端とを有し、周回状に形成された配線である前記第二の共鳴配線と、
前記第二の共鳴配線に接続され、前記信号が出力される配線である出力配線と、
前記第二の共鳴配線の前記一端を接地する第二の接地部とが設けられ、
前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、
前記第一の共鳴配線の輪郭と、前記第二の共鳴配線の輪郭とは略一致し、
前記第一の共鳴配線の形状と、前記第二の共鳴配線の形状とは、線対称の関係である
共鳴結合器。
【請求項２】
前記第一の基板の主面上の前記第一の共鳴配線の周辺には、さらに、第一のグランド配線が設けられ、
前記第一の接地部は、前記第一の共鳴配線の前記一端を前記第一のグランド配線に接続することにより接地する配線であり、
前記第二の基板の主面上の前記第二の共鳴配線の周辺には、さらに、第二のグランド配線が設けられ、
前記第二の接地部は、前記第二の共鳴配線の前記一端を前記第二のグランド配線に接続することにより接地する配線である
請求項１に記載の共鳴結合器。
【請求項３】
前記第一のグランド配線は、前記第一の共鳴配線に沿って、所定の距離だけ離間して前記第一の共鳴配線を囲むように設けられ、
前記第二のグランド配線は、前記第二の共鳴配線に沿って、所定の距離だけ離間して前記第二の共鳴配線を囲むように設けられる
請求項２に記載の共鳴結合器。
【請求項４】
前記第一のグランド配線の前記第一の共鳴配線を囲む部分には、前記第一のグランド配線の一部を開放する第一のグランドギャップが設けられ、
前記第二のグランド配線の前記第二の共鳴配線を囲む部分には、前記第二のグランド配線の一部を開放する第二のグランドギャップが設けられる
請求項３に記載の共鳴結合器。
【請求項５】
前記第一のグランドギャップは、前記第一のグランド配線の前記第一の共鳴配線を囲む部分のうち、前記第一の共鳴配線の前記一端と前記第一の共鳴配線の前記他端とが近接する部分の外側の領域に設けられ、
前記第一のグランドギャップの幅は、前記第一のグランド配線の配線幅の４倍以内の所定の長さであり、
前記第二のグランドギャップは、前記第二のグランド配線の前記第二の共鳴配線を囲む部分のうち、前記第二の共鳴配線の前記一端と前記第二の共鳴配線の前記他端とが近接する部分の外側の領域に設けられ、
前記第二のグランドギャップの幅は、前記第二のグランド配線の配線幅の４倍以内の所定の長さである
請求項４に記載の共鳴結合器。
【請求項６】
前記第一の基板上には、さらに、一端が前記第一の共鳴配線の他端に接続され、前記第一の共鳴配線の輪郭の外側に位置する第一の補助配線が設けられ、
前記第一の補助配線の他端は、前記第一のグランド配線から前記第一の補助配線の配線幅の４倍の長さ以内の距離に位置し、
前記第二の基板上には、さらに、一端が前記第二の共鳴配線の他端に接続され、前記第二の共鳴配線の輪郭の外側に位置する第二の補助配線が設けられ、
前記第二の補助配線の他端は、前記第二のグランド配線から前記第一の補助配線の配線幅の４倍の長さ以内の距離に位置する
請求項２〜５のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【請求項７】
前記第一の接地部は、前記第一の共鳴配線の前記一端を接地するビアホールであり、
前記第二の接地部は、前記第二の共鳴配線の前記一端を接地するビアホールである
請求項１に記載の共鳴結合器。
【請求項８】
さらに、前記第二の基板の主面に重ね合わされる第三の基板を備え、
前記第一の基板と、前記第二の基板とは、前記第一の基板の主面に前記第二の基板の主面と反対側の面が接するように重ね合わされ、
前記第一の基板の主面と反対側の面には、裏面グランド配線が設けられ、
前記第三の基板の前記第二の基板と接する面と反対側の面には、第三のグランド配線が設けられ、
前記第一の接地部は、前記第一の共鳴配線の前記一端を前記裏面グランド配線に接続することによって接地するビアホールであり、
前記第二の接地部は、前記第二の共鳴配線の前記一端を前記第三のグランド配線に接続することによって接地するビアホールである
請求項７に記載の共鳴結合器。
【請求項９】
前記周回状には、環状、巻回形状、及びブラケット形状が含まれる
請求項１〜８のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【請求項１０】
前記第一の共鳴配線は、前記第一の共鳴配線の前記一端と前記第一の共鳴配線の前記他端とが近接し、環状に形成された配線であり、
前記第二の共鳴配線は、前記第二の共鳴配線の前記一端と前記第二の共鳴配線の前記他端とが近接し、環状に形成された配線である
請求項９に記載の共鳴結合器。
【請求項１１】
前記第一の共鳴配線の輪郭及び前記第二の共鳴配線の輪郭は、矩形状である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【請求項１２】
前記第一の基板の主面上には、さらに、
前記第一の共鳴配線の一部を開放する第一の開放部と、
前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の共鳴配線の輪郭よりも内側に位置し、前記第一の開放部を形成する前記第一の共鳴配線の２つの端部を接続する配線である第一の凹部配線とが設けられ、
前記第二の基板の主面上には、さらに、
前記第二の共鳴配線の一部を開放する第二の開放部と、
前記第二の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第二の共鳴配線の輪郭よりも内側に位置し、前記第二の開放部を形成する前記第二の共鳴配線の２つの端部を接続する配線である第二の凹部配線とが設けられ、
前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、
前記第一の共鳴配線と前記第一の凹部配線とを合わせた配線の形状と、前記第二の共鳴配線と前記第二の凹部配線とを合わせた配線の形状とは、線対称の関係である
請求項１０または１１に記載の共鳴結合器。
【請求項１３】
前記第一の凹部配線は、
一端が前記第一の開放部を構成する２つの端部のうちの一方の端部に接続される直線状の第一の配線と、
一端が前記第一の開放部を構成する２つの端部のうちの他方の端部に接続される直線状の第二の配線と、
一端が前記第一の配線の他端に接続され、他端が前記第二の配線の他端に接続される直線状の第三の配線とを有し、
前記第二の凹部配線は、
一端が前記第二の開放部を構成する２つの端部のうちの一方の端部に接続される直線状の第四の配線と、
一端が前記第二の開放部を構成する２つの端部のうちの他方の端部に接続される直線状の第五の配線と、
一端が前記第四の配線の他端に接続され、他端が前記第五の配線の他端に接続される直線状の第六の配線とを有する
請求項１２に記載の共鳴結合器。
【請求項１４】
前記第一の基板の主面上には、前記第一の共鳴配線と、前記第一の凹部配線とが前記第一の共鳴配線の配線幅または前記第一の凹部配線の配線幅の４倍の長さ以内に近接する領域が設けられ、
前記第二の基板の主面上には、前記第二の共鳴配線と、前記第二の凹部配線とが前記第二の共鳴配線の配線幅または前記第二の凹部配線の配線幅の４倍の長さ以内に近接する領域が設けられる
請求項１２または１３に記載の共鳴結合器。
【請求項１５】
前記第一の基板と前記第二の基板とは、一つの基板であり、
前記一つの基板の主面は、前記第一の基板の主面であり、
前記一つの基板の主面と反対側の面は、前記第二の基板の主面である
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【請求項１６】
前記第一の共鳴配線の前記一端と、前記第一の共鳴配線の前記他端とは前記第一の共鳴配線の配線幅の４倍以内の所定距離だけ離れて近接し、
前記第二の共鳴配線の前記一端と、前記第二の共鳴配線の前記他端とは前記第二の共鳴配線の配線幅の４倍以内の所定距離だけ離れて近接する
請求項１５に記載の共鳴結合器。
【請求項１７】
前記第一の共鳴配線の配線長は、当該第一の共鳴配線内における前記信号の波長の４分の１の長さであり、
前記第二の共鳴配線の配線長は、当該第二の共鳴配線内における前記信号の波長の４分の１の長さである
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【請求項１８】
前記第一の基板の主面と垂直な方向における前記第一の共鳴配線と前記第二の共鳴配線との距離は、前記第一の共鳴配線内における前記信号の波長の２分の１以下である
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【請求項１９】
前記第一の共鳴配線の輪郭及び前記第二の共鳴配線の輪郭は、円形である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の共鳴結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触信号伝送、または非接触電力伝送に用いられる共鳴結合器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機器を配線により直接接続することなく、電気機器間で電力や信号の伝送を行う非接触（ワイヤレス）伝送技術が知られている。【０００３】
非接触伝送技術を用いた非接触伝送装置の一例として、デジタルアイソレータと呼ばれる電子回路素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術は、ロジック信号のグラウンドとＲＦ信号のグラウンドとを分離できる技術であることから、様々な用途で用いられている。【０００４】
このような非接触伝送装置は、例えば、パワーエレクトロニクス用の半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのゲート駆動素子として用いられる。このようなパワー半導体スイッチング素子では、ソース電位が高い電圧を基準に変動することから、ゲート駆動素子内と、パワー半導体スイッチング素子との間で直流成分を絶縁する必要がある。【０００５】
また、非接触伝送技術の一例として、２つの電気配線共振器の結合を利用した電磁共鳴結合器（または電磁界共振結合器とも呼ぶ。）が近年非常に注目を浴びている（例えば、非特許文献１参照）。このような電磁共鳴結合器は、高効率で、かつ、長距離の信号伝送が可能であることが特徴である。【０００６】
このような電磁共鳴結合器のうち、オープンリング形の電磁共鳴結合器は、単純な構造であるが、小型化が容易であり省スペースで非接触伝送を実現できる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７６９２４４４号明細書
【特許文献２】特許第４９１５７４７号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／０６５２３８号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｎｄｒｅ  Ｋｕｒｓ，ｅｔ  ａｌ．：“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｖｉａ  Ｓｔｒｏｎｇｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ”，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  Ｖｏｌ．３１７，  Ｎｏ．５８３４，  ｐｐ．８３−８６  （２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記ゲート駆動素子として電磁共鳴結合器を用いる場合、非接触伝送装置のサイズは、非常に大きくなってしまう。つまり、非接触伝送装置の小型化、高集積化が課題である。【００１０】
そこで本発明は、非接触伝送装置の小型化、高集積化を実現する電磁共鳴結合器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る電磁共鳴結合器は、第一の共鳴配線と第二の共鳴配線との間で信号を非接触で伝送する共鳴結合器であって、第一の基板と、前記第一の基板に対向する第二の基板とを備え、前記第一の基板の主面上には、一端と他端とを有し、周回状に形成された配線である前記第一の共鳴配線と、前記第一の共鳴配線に接続され、前記信号が入力される配線である入力配線と、前記第一の共鳴配線の前記一端を接地する第一の接地部とが設けられ、前記第二の基板の主面上には、一端と他端とを有し、周回状に形成された配線である前記第二の共鳴配線と、前記第二の共鳴配線に接続され、前記信号が出力される配線である出力配線と、前記第二の共鳴配線の前記一端を接地する第二の接地部とが設けられ、前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の共鳴配線の輪郭と、前記第二の共鳴配線の輪郭とは略一致し、前記第一の共鳴配線の形状と、前記第二の共鳴配線の形状とは、線対称の関係である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の共鳴結合器は、動作周波数が同一である従来の共鳴結合器よりも小さく作製することができ、共鳴結合器を用いた非接触伝送装置を小型化、高集積化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、特許文献２に係る従来の共鳴結合器の斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る共鳴結合器の斜視図である。
【図３】図３は、図２に示される共鳴結合器を図のＢ−Ｂ’線を通り基板に垂直な平面で切断した場合の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第一の共鳴器の構造を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第二の共鳴器の構造を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第一の共鳴器と第二の共鳴器との位置関係を説明するための図である。
【図５】図５は、共鳴配線に動作周波数の信号を入力した場合の、共鳴配線上の位置と、当該位置における電圧及び電流との関係を模式的に表した図である。
【図６】図６は、共鳴結合器の信号伝送特性を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態２に係る共鳴結合器の第一の共鳴器の構造を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態２に係る共鳴結合器の第二の共鳴器の構造を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る共鳴結合器の挿入損失を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態３に係る第一の共鳴器の構造を示す図である。
【図１０】図１０は、２つの凹部配線が設けられた第一の共鳴器の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第一のグランド配線の一部を省略した場合の第一の共鳴器の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、ブラケット形状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、巻回形状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、巻回形状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の別の例を示す図である。
【図１５】図１５は、輪郭が円形である環状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本発明の基礎となった知見）
背景技術で説明したように、非接触伝送技術の一例として、電磁共鳴結合器が知られている。
【００１５】
このような電磁共鳴結合器は、上述のように、非接触伝送装置として、パワー半導体スイッチング素子のゲート駆動素子に用いられる。例えば、直流電源から任意の周波数の交流電源を実現する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に用いられる。
【００１６】
このような電磁共鳴結合器のうち、特許文献２に開示されているようなオープンリング形の電磁共鳴結合器は、単純な構造であるが、小型化が容易であり省スペースで非接触伝送を実現できる。
【００１７】
図１は、特許文献２に係る電磁共鳴結合器の模式図である。
【００１８】
図１に示されるようなオープンリング形電磁共鳴結合器の伝送可能な信号の周波数（動作周波数）は、正確には、電磁共鳴結合器のリング形共鳴配線のインダクタンスとキャパシタンスで決定される。しかしながら、動作周波数は、リング形配線の実効面積及びリング配線が形成される基板の誘電率とで近似的に求めることができる。
【００１９】
【数１】
2014171091.tif 000003
【００２０】
（式１）において、ｃは光速、εｒは基板（誘電体）の比誘電率を指す。またａは、リング形配線の実効面積であり、リングの直径程度である。
【００２１】
例えば、オープンリング形電磁共鳴結合器において１５ＧＨｚ付近の周波数の信号を伝送する場合、リング形配線の直径が１ｍｍ程度の大きさとなる。
【００２２】
つまり、オープンリング形電磁共鳴結合器の大きさは、半導体集積回路のトランジスタ等に比べれば非常に大きい。
【００２３】
ここで、（式１）より、動作周波数を高くすると電磁共鳴結合器のサイズを小さくできる。しかしながら、一般的に、動作周波数が高くなるほど、不確定な寄生容量または寄生インダクタンスが伝送される信号に与える影響が増大する。このため、電磁共鳴結合器の安定動作が難しく、安定動作を実現するための回路コストが増大することが課題である。
【００２４】
さらに、背景技術において説明したインバータシステム等のゲート駆動素子として電磁共鳴結合器を用いる場合、電磁共鳴結合器を多数備える非接触伝送装置が必要であるため、非接触伝送装置の小型化、高集積化が課題である。
【００２５】
ここで、電磁共鳴器の占有領域を小さくするため、１つの電磁共鳴結合器で複数の信号を伝送する電磁共鳴結合器も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００２６】
このような１つの電磁共鳴結合器で複数の信号を伝送することができる電磁共鳴結合器では、伝送される２つの信号のグラウンドが共通になるという設計上の制約がある。
【００２７】
さらに、１つの電磁共鳴結合器で複数の信号を伝送することができる電磁共鳴結合器では、２つの信号を分離して伝送するためのグランド配線（シャント配線）の設計上の制約がある。例えば、シャント配線の配線幅が細い場合、２つの信号を良好に分離できずに伝送特性が悪化しやすい。また、シャント配線の配線幅が太い場合、シャント配線の占有面積が増え、シャント配線と電磁共鳴結合器本体との干渉が生じやすいため、伝送特性が悪化しやすい。
【００２８】
つまり、１つの電磁共鳴結合器で複数の信号を伝送することができる電磁共鳴結合器では、設計上の制約が多いことが課題である。
【００２９】
そこで、本発明の一態様に係る共鳴結合器は、第一の共鳴配線と第二の共鳴配線との間で信号を非接触で伝送する共鳴結合器であって、第一の基板と、前記第一の基板に対向する第二の基板とを備え、前記第一の基板の主面上には、一端と他端とを有し、周回状に形成された配線である前記第一の共鳴配線と、前記第一の共鳴配線に接続され、前記信号が入力される配線である入力配線と、前記第一の共鳴配線の前記一端を接地する第一の接地部とが設けられ、前記第二の基板の主面上には、一端と他端とを有し、周回状に形成された配線である前記第二の共鳴配線と、前記第二の共鳴配線に接続され、前記信号が出力される配線である出力配線と、前記第二の共鳴配線の前記一端を接地する第二の接地部とが設けられ、前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の共鳴配線の輪郭と、前記第二の共鳴配線の輪郭とは略一致し、前記第一の共鳴配線の形状と、前記第二の共鳴配線の形状とは、線対称の関係である。
【００３０】
これにより、第一の共鳴配線の配線長を伝送対象の信号の波長の４分の１波長にすることができるため、共鳴結合器を動作周波数が同一である従来の共鳴結合器よりも小さく作製することができる。また、このような共鳴結合器では、伝送される信号が１つであり、複数の信号を伝送する電磁共鳴結合器よりも簡素な構成であるため、設計上の制約は少ない。
【００３１】
また、前記第一の基板の主面上の前記第一の共鳴配線の周辺には、さらに、第一のグランド配線が設けられ、前記第一の接地部は、前記第一の共鳴配線の前記一端を前記第一のグランド配線に接続することにより接地する配線であり、前記第二の基板の主面上の前記第二の共鳴配線の周辺には、さらに、第二のグランド配線が設けられ、前記第二の接地部は、前記第二の共鳴配線の前記一端を前記第二のグランド配線に接続することにより接地する配線であってもよい。
【００３２】
また、前記第一のグランド配線は、前記第一の共鳴配線に沿って、所定の距離だけ離間して前記第一の共鳴配線を囲むように設けられ、前記第二のグランド配線は、前記第二の共鳴配線に沿って、所定の距離だけ離間して前記第二の共鳴配線を囲むように設けられてもよい。
【００３３】
これにより、共鳴結合器の伝送特性を向上させ、動作周波数を下げることができる。すなわち、共鳴結合器をさらに小型化できる。
【００３４】
また、前記第一のグランド配線の前記第一の共鳴配線を囲む部分には、前記第一のグランド配線の一部を開放する第一のグランドギャップが設けられ、前記第二のグランド配線の前記第二の共鳴配線を囲む部分には、前記第二のグランド配線の一部を開放する第二のグランドギャップが設けられてもよい。
【００３５】
これにより、共鳴結合器の動作周波数をさらに下げることができる。すなわち、共鳴結合器をさらに小型化できる。
【００３６】
また、前記第一のグランドギャップは、前記第一のグランド配線の前記第一の共鳴配線を囲む部分のうち、前記第一の共鳴配線の前記一端と前記第一の共鳴配線の前記他端とが近接する部分の外側の領域に設けられ、前記第一のグランドギャップの幅は、前記第一のグランド配線の配線幅の４倍以内の所定の長さであり、前記第二のグランドギャップは、前記第二のグランド配線の前記第二の共鳴配線を囲む部分のうち、前記第二の共鳴配線の前記一端と前記第二の共鳴配線の前記他端とが近接する部分の外側の領域に設けられ、前記第二のグランドギャップの幅は、前記第二のグランド配線の配線幅の４倍以内の所定の長さであってもよい。
【００３７】
これにより、共鳴結合器の動作周波数をさらに下げることができる。すなわち、共鳴結合器をさらに小型化できる。
【００３８】
また、前記第一の基板上には、さらに、一端が前記第一の共鳴配線の他端に接続され、前記第一の共鳴配線の輪郭の外側に位置する第一の補助配線が設けられ、前記第一の補助配線の他端は、前記第一のグランド配線から前記第一の補助配線の配線幅の４倍の長さ以内の距離に位置し、前記第二の基板上には、さらに、一端が前記第二の共鳴配線の他端に接続され、前記第二の共鳴配線の輪郭の外側に位置する第二の補助配線が設けられ、前記第二の補助配線の他端は、前記第二のグランド配線から前記第一の補助配線の配線幅の４倍の長さ以内の距離に位置してもよい。
【００３９】
また、前記第一の接地部は、前記第一の共鳴配線の前記一端を接地するビアホールであり、前記第二の接地部は、前記第二の共鳴配線の前記一端を接地するビアホールであってもよい。
【００４０】
また、さらに、前記第二の基板の主面に重ね合わされる第三の基板を備え、前記第一の基板と、前記第二の基板とは、前記第一の基板の主面に前記第二の基板の主面と反対側の面が接するように重ね合わされ、前記第一の基板の主面と反対側の面には、裏面グランド配線が設けられ、前記第三の基板の前記第二の基板と接する面と反対側の面には、第三のグランド配線が設けられ、前記第一の接地部は、前記第一の共鳴配線の前記一端を前記裏面グランド配線に接続することによって接地するビアホールであり、前記第二の接地部は、前記第二の共鳴配線の前記一端を前記第三のグランド配線に接続することによって接地するビアホールであってもよい。
【００４１】
これにより、共鳴結合器から放射する不要輻射を抑制するとともに、共鳴結合器の伝送特性を向上させることができる。
【００４２】
また、前記周回状には、環状、巻回形状、及びブラケット形状が含まれてもよい。
【００４３】
また、前記第一の共鳴配線は、前記第一の共鳴配線の前記一端と前記第一の共鳴配線の前記他端とが近接し、環状に形成された配線であり、前記第二の共鳴配線は、前記第二の共鳴配線の前記一端と前記第二の共鳴配線の前記他端とが近接し、環状に形成された配線であってもよい。
【００４４】
また、前記第一の共鳴配線の輪郭及び前記第二の共鳴配線の輪郭は、矩形状であってもよい。
【００４５】
また、前記第一の基板の主面上には、さらに、前記第一の共鳴配線の一部を開放する第一の開放部と、前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の共鳴配線の輪郭よりも内側に位置し、前記第一の開放部を形成する前記第一の共鳴配線の２つの端部を接続する配線である第一の凹部配線とが設けられ、前記第二の基板の主面上には、さらに、前記第二の共鳴配線の一部を開放する第二の開放部と、前記第二の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第二の共鳴配線の輪郭よりも内側に位置し、前記第二の開放部を形成する前記第二の共鳴配線の２つの端部を接続する配線である第二の凹部配線とが設けられ、前記第一の基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記第一の共鳴配線と前記第一の凹部配線とを合わせた配線の形状と、前記第二の共鳴配線と前記第二の凹部配線とを合わせた配線の形状とは、線対称の関係であってもよい。
【００４６】
これにより、第一の凹部配線（第二の凹部配線）の配線長分、共鳴配線（第一の共鳴配線）の配線長を延長することができる。つまり、占有面積はそのままで配線長を延長して動作周波数を低減でき、共鳴結合器のさらなる小型化が可能となる。
【００４７】
また、前記第一の凹部配線は、一端が前記第一の開放部を構成する２つの端部のうちの一方の端部に接続される直線状の第一の配線と、一端が前記第一の開放部を構成する２つの端部のうちの他方の端部に接続される直線状の第二の配線と、一端が前記第一の配線の他端に接続され、他端が前記第二の配線の他端に接続される直線状の第三の配線とを有し、前記第二の凹部配線は、一端が前記第二の開放部を構成する２つの端部のうちの一方の端部に接続される直線状の第四の配線と、一端が前記第二の開放部を構成する２つの端部のうちの他方の端部に接続される直線状の第五の配線と、一端が前記第四の配線の他端に接続され、他端が前記第五の配線の他端に接続される直線状の第六の配線とを有してもよい。
【００４８】
このように、配線をより密集させることで、共鳴配線(第一の共鳴配線及び第一の凹部配線)の自己キャパシタンス成分、インダクタンス成分を高め、動作周波数をさらに低減できる。
【００４９】
また、前記第一の基板の主面上には、前記第一の共鳴配線と、前記第一の凹部配線とが前記第一の共鳴配線の配線幅または前記第一の凹部配線の配線幅の４倍の長さ以内に近接する領域が設けられ、前記第二の基板の主面上には、前記第二の共鳴配線と、前記第二の凹部配線とが前記第二の共鳴配線の配線幅または前記第二の凹部配線の配線幅の４倍の長さ以内に近接する領域が設けられてもよい。
【００５０】
また、前記第一の基板と前記第二の基板とは、一つの基板であり、前記一つの基板の主面は、前記第一の基板の主面であり、前記一つの基板の主面と反対側の面は、前記第二の基板の主面であってもよい。
【００５１】
また、前記第一の共鳴配線の前記一端と、前記第一の共鳴配線の前記他端とは前記第一の共鳴配線の配線幅の４倍以内の所定距離だけ離れて近接し、前記第二の共鳴配線の前記一端と、前記第二の共鳴配線の前記他端とは前記第二の共鳴配線の配線幅の４倍以内の所定距離だけ離れて近接してもよい。
【００５２】
これにより、共鳴結合器の動作周波数をさらに下げることができる。すなわち、共鳴結合器をさらに小型化できる。
【００５３】
また、前記第一の共鳴配線の配線長は、当該第一の共鳴配線内における前記信号の波長の４分の１の長さであり、前記第二の共鳴配線の配線長は、当該第二の共鳴配線内における前記信号の波長の４分の１の長さであってもよい。
【００５４】
また、前記第一の基板の主面と垂直な方向における前記第一の共鳴配線と前記第二の共鳴配線との距離は、前記第一の共鳴配線内における前記信号の波長の２分の１以下であってもよい。
【００５５】
これにより、共鳴結合器をより強力に電磁共鳴結合させ、伝送特性を向上させることができる。
【００５６】
また、前記第一の共鳴配線の輪郭及び前記第二の共鳴配線の輪郭は、円形であってもよい。
【００５７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００５８】
なお、以下で説明する本発明の実施の形態は、本発明の好ましい一具体例を示すものである。本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及び接続形態などは、一例であり、本発明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。
【００５９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００６０】
（構造）
まず、実施の形態１に係る共鳴結合器の構造について説明する。
【００６１】
図２は、実施の形態１に係る共鳴結合器の斜視図である。
【００６２】
図３は、図２の共鳴結合器を、図のＢ−Ｂ’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。なお、図２及び図３では、基板の１辺及びこれに垂直な１辺にそれぞれ平行な方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とし、基板が積み重ねられる方向をＺ方向とする。
【００６３】
実施の形態１に係る共鳴結合器１０は、５ＧＨｚ帯の交流信号を伝送する共鳴結合器である。
【００６４】
図２及び図３に示されるように、共鳴結合器１０は、第一の誘電体基板１２１（第一の基板）と、第二の誘電体基板１２２（第二の基板）と、第三の誘電体基板１２３（第三の基板）とを備える。
【００６５】
第一の誘電体基板１２１と第二の誘電体基板１２２とは対向する。より具体的には、図２及び図３に示されるように、第一の誘電体基板１２１の表面（主面）に、第二の誘電体基板１２２の裏面（主面と反対側の面）が重ね合わされる。
【００６６】
第二の誘電体基板１２２と、第三の誘電体基板１２３とは対向する。より具体的には、図２及び図３に示されるように、第二の誘電体基板１２２の表面（主面）に、第三の誘電体基板１２３の裏面（主面と反対側の面）が重ね合わされる。
【００６７】
第一の誘電体基板１２１、第二の誘電体基板１２２、及び第三の誘電体基板１２３は、実施の形態１では、サファイア基板であるが、シリコン半導体など、その他の材料で形成された基板であってもよい。また、第一の誘電体基板１２１、第二の誘電体基板１２２、及び第三の誘電体基板１２３は、実施の形態１では矩形であるが、円形であってもよいし、どのような形状であってもよい。
【００６８】
なお、以下の説明では、各基板の表面を第一主面、各基板の裏面を第二主面と記載する。
【００６９】
図２及び図３に示されるように、第一の誘電体基板１２１の第一主面上には、第一の共鳴器１０１が設けられる。また、第二の誘電体基板１２２の第一主面上には、第二の共鳴器１０２が設けられる。
【００７０】
第一の共鳴器１０１は、入力配線１０３と、第一の共鳴配線１０５と、第一の接続配線１０７と、第一のグランド配線１１１及び１１２と、第一のギャップ１３１とを備える。
【００７１】
第二の共鳴器１０２は、出力配線１０４と、第二の共鳴配線１０６と、第二の接続配線１０８と、第二のグランド配線１１３及び１１４と、第二のギャップ１３２とを備える。
【００７２】
また、第一の誘電体基板１２１の裏面には、裏面グランド配線１２４が一面に設けられている。同様に、第三の誘電体基板１２３の表面には、キャップグランド配線１２５（第三のグランド配線）が一面に設けられている。
【００７３】
第一の共鳴器１０１、第二の共鳴器１０２、裏面グランド配線１２４、及び第三の誘電体基板１２３は、実施の形態１では、金で形成されるが、その他の金属導体で形成されてもよい。
【００７４】
次に、図４Ａ〜図４Ｃを用いて、第一の共鳴器１０１及び第二の共鳴器１０２の形状等についてより詳細に説明する。
【００７５】
まず、第一の共鳴器１０１について図４Ａ用いて説明する。図４Ａは、第一の共鳴器１０１の構造を示す図である。
【００７６】
図４Ａに示されるように、第一の共鳴配線１０５は、環状（ループ状）の閉じた配線の一部が、第一のギャップ１３１によって開放された配線である。言い換えれば、第一の共鳴配線１０５は、その一端１３１ａと他端１３１ｂとが所定の距離（幅Ｗ３）だけ離れて近接し、環状に形成された配線である。また、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａと、第一の共鳴配線１０５の他端１３１ｂとは、第一のギャップ１３１を形成している。
【００７７】
なお、環状とは、第一のギャップ１３１を除けば閉じた形状であることを意味し、一部で蛇行するような形状も環状に含まれる。環状とは、例えば、リング形状や、レーストラック形状などである。ここで、第一の共鳴配線１０５は、輪郭が多角形の環状であってもよいし、輪郭が楕円形の環状であってもよい。また、第一の共鳴配線１０５は、いわゆるレーストラック形状であってもよいし、一部が蛇行している環状であってもよい。また、ここでの「近接」とは、接近して設けられることを意味し、当接（接触）を含まない意味である。
【００７８】
第一の共鳴配線１０５は、配線幅Ｗ１が一定の配線であるが、配線幅Ｗ１は、一定でなくてもよい。
【００７９】
実施の形態１では、第一の共鳴配線１０５は、輪郭が矩形（四角形）の環状に形成されている。具体的には、第一の共鳴配線１０５は、輪郭が、縦方向（Ｙ方向）の幅Ｌ１が横方向（Ｘ方向）の幅Ｌ２よりも小さい矩形の輪郭を有する環状である。ここで、第一の共鳴配線１０５の輪郭とは、次のように定義される。
【００８０】
第一の共鳴配線１０５が第一のギャップ１３１を有しない環状の閉じた配線であると仮定した場合に、この環状の閉じた配線は、当該環状の閉じた配線によって囲まれる領域を規定する内周側（内側）の輪郭と、上記内周側の輪郭と共に上記環状の閉じた配線の形状を規定する外周側（外側）の輪郭とを有する。ここで、第一の共鳴配線１０５の輪郭とは、これら２つの輪郭のうち第一の共鳴配線１０５の外周側の輪郭を意味する。すなわち、図４Ａの破線で示される四角形が、第一の共鳴配線１０５の輪郭である。なお、言い換えれば、上記内周側の輪郭と、上記外周側の輪郭とは、第一の共鳴配線１０５の配線幅を規定し、外周側の輪郭は、第一の共鳴配線１０５の占有面積を規定する。
【００８１】
第一のギャップ１３１の幅（第一のギャップ１３１の図４Ａ中のＸ方向の長さ）Ｗ３は、基板の配線設計ルールによって制限されるが、実施の形態１では、幅Ｗ３は、第一の共鳴配線１０５の配線幅の４倍以内の所定の長さである。幅Ｗ３をこのような長さに設定することにより、電磁界の閉じ込め効果が高まる。
【００８２】
なお、図４Ａに示されるように、実施の形態１では、第一のギャップ１３１は、第一の共鳴配線１０５の横方向の幅Ｌ２を１：１に分割する直線Ａ−Ａ’から、距離Ｌ３だけ離れた位置に設けられる。
【００８３】
入力配線１０３は、第一の共鳴配線１０５に接続され、伝送対象の信号が入力される直線状の配線である。入力配線１０３は、図４ＡにおけるＸ方向に延びる直線状の配線である。
【００８４】
入力配線１０３は、第一の共鳴配線１０５上の、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａから、第一の共鳴配線１０５の配線長の２分の１以下の長さの位置に接続される。より具体的には、入力配線１０３は、第一の共鳴配線１０５の外周側の端において、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａの端から、第一の共鳴配線１０５の外周側の配線長の２分の１以下の長さの位置に接続される。
【００８５】
第一の共鳴配線１０５は、入力配線１０３のうちの第一の共鳴配線１０５が接続される部分（第一接続部）から見た場合、２つの配線（一端１３１ａを含む配線と、他端１３１ｂを含む配線）に分岐しているといえる。
【００８６】
第一の接続配線１０７（第一の接地部）は、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａを第一のグランド配線１１１に接続することによって接地する配線である。なお、ここでの接地とは、第一の共鳴器１０１に入力される信号の基準電位となる配線等に接続されることを意味する。第一の共鳴配線１０５がその一端１３１ａにおいて第一のグランド配線１１１に接続されることは、共鳴結合器１０の特徴構成であり、これによる効果の詳細については後述する。
【００８７】
第一のグランド配線１１１及び１１２は、第一の誘電体基板１２１内における伝送対象の信号の基準電位を示す配線である。第一のグランド配線１１１及び１１２は、第一の共鳴配線１０５の周辺に設けられる。より具体的には、第一のグランド配線１１１及び１１２は、第一の共鳴配線１０５に沿って設けられ、所定の距離Ｌ４だけ離間して第一の共鳴配線１０５を囲むように設けられる。
【００８８】
このように、第一のグランド配線１１１及び１１２が、入力配線１０３及び第一の共鳴配線１０５に近接し、かつこれらの配線に沿って設けられることによって、第一のグランド配線１１１及び１１２と、入力配線１０３及び第一の共鳴配線１０５との間の容量成分を大きくすることができる。よって共鳴結合器１０の動作周波数を低くすることができる。
【００８９】
実施の形態１では、所定の距離Ｌ４は、例えば、第一の共鳴配線１０５の配線幅Ｗ１の１．５倍程度であるが、これよりも長くてもよいし、短くてもよい。
【００９０】
また、実施の形態１では、第一のグランド配線１１１及び１１２は、第一の共鳴配線１０５の全周において、所定の距離Ｌ４だけ離間して設けられるが、所定の距離Ｌ４は、第一の共鳴配線１０５の全周において一定でなくてもよい。
【００９１】
第一のグランド配線１１１の一端は、第一の接続配線１０７によって、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａに接続される。第一のグランド配線１１１の他端側は、入力配線１０３に沿って、入力配線１０３に平行に設けられる。
【００９２】
第一のグランドギャップ１３５は、第一のグランド配線の一部を開放し、第一のグランド配線１１１及び第一のグランド配線１１２の２つの配線に分割（切断）する開放部である。つまり、第一のグランド配線１１２の一端は、第一のグランド配線１１１の一端と、第一のグランドギャップ１３５を形成する。言い換えれば、第一のグランド配線１１１と第一のグランド配線１１２とは、第一のグランドギャップ１３５を隔てて近接している。第一のグランドギャップ１３５の幅（図４Ａ中のＸ方向の長さ）は、幅Ｗ３である。実施の形態１では、第一のグランドギャップ１３５は、第一のギャップ１３１と同様に直線Ａ−Ａ’から、距離Ｌ３だけ離れた位置に設けられるが、必ずしも第一のギャップ１３１と同様の位置に設けられる必要はない。
【００９３】
第一のグランド配線１１２の他端側は、入力配線１０３に沿って、入力配線１０３に平行に設けられる。なお、第一のグランドギャップ１３５は、設けられなくてもよい。
【００９４】
このように、第一のグランド配線１１１の他端側及び第一のグランド配線１１２の他端側は、入力配線１０３に沿って、入力配線１０３を挟むように設けられている。つまり、入力配線１０３は、グランデット・コプレーナ構造の配線である。実施の形態１の構造では、このように入力配線１０３を挟むように略平行に第一のグランド配線１１１及び１１２が配置されることによって、動作周波数を下げることができることが確かめられている。また、上記のグランデット・コプレーナ構造によって、外部放射を抑えることができ、共鳴結合器の信号伝送効率を向上することができる。
【００９５】
なお、第一のグランド配線１１１及び１１２の配線幅Ｗ２は、略一定であるが、入力配線１０３に沿う部分の配線幅Ｗ４は、配線幅Ｗ２よりもやや大きい。
【００９６】
なお、第一のグランド配線１１１の他端と、第一のグランド配線１１２の他端とは、配線によって接続されてもよい。
【００９７】
次に、第二の共鳴器１０２について図４Ｂを用いて説明する。図４Ｂは、第二の共鳴器１０２の構造を示す図である。
【００９８】
第二の共鳴器１０２（第二の共鳴配線１０６）は、実施の形態１では、第一の共鳴器１０１（第一の共鳴配線１０５）と直線Ａ−Ａ’について線対称な形状の配線である。したがって、詳細な説明については省略する。
【００９９】
図４Ｂに示されるように、第二の共鳴配線１０６は、第一の共鳴配線１０５と同様に、環状の閉じた配線の一部が、第二のギャップ１３２によって開放された配線である。言い換えれば、第二の共鳴配線１０６は、その一端１３２ａと他端１３２ｂとが近接することによって環状に形成された配線である。ここで、第二の共鳴配線１０６の一端１３２ａと、第二の共鳴配線１０６の他端１３２ｂとは、第二のギャップ１３２を形成している。第二の共鳴配線１０６は、輪郭が矩形の環状に形成されている。図４Ｂの破線で示される四角形が、第二の共鳴配線１０６の輪郭である。
【０１００】
出力配線１０４は、第二の共鳴配線１０６に接続され、伝送対象の信号が出力される直線状の配線である。出力配線１０４は、図４ＢにおけるＸ方向に延びる直線状の配線である。
【０１０１】
第二の接続配線１０８（第二の接地部）は、第二の共鳴配線１０６の一端１３２ａを第二のグランド配線１１３に接続することによって接地する配線である。
【０１０２】
第二のグランド配線１１３及び１１４は、第二の誘電体基板１２２内における伝送対象の信号の基準電位を示す配線である。第二のグランド配線１１３及び１１４は、第二の共鳴配線１０６に沿って、所定の距離だけ離間して第二の共鳴配線１０６を囲むように設けられる。
【０１０３】
また、第二のグランド配線１１３及び１１４は、出力配線１０４に沿って設けられている。つまり、出力配線１０４は、グランデット・コプレーナ構造の配線である。
【０１０４】
次に、第一の共鳴器１０１と、第二の共鳴器１０２との位置関係について説明する。共鳴結合器１０では、以上説明したような第一の共鳴器１０１と、第二の共鳴器１０２とが対向して設けられる。
【０１０５】
図４Ｃは、第一の共鳴器１０１と第二の共鳴器１０２との位置関係を説明するための図である。図４Ｃに示される破線は、第二の共鳴器１０２の形状を示す。
【０１０６】
図４Ｃに示されるように、第一の誘電体基板１２１の主面に垂直な方向から見た場合に、第一の共鳴配線１０５の輪郭と、第二の共鳴配線１０６の輪郭とは略一致する。ここで、輪郭が略一致するとは、共鳴結合器１０が動作可能な程度に実質的に一致することを意味する。具体的には、例えば、ここでの「輪郭が略一致する」は、第一の誘電体基板１２１と第二の誘電体基板１２２との組み立てばらつきや、製造工程において発生する第一の共鳴配線１０５と第二の共鳴配線１０６との大きさのばらつきを含めて実質的に一致することを意味する。
【０１０７】
つまり、輪郭が略一致するとは、必ずしも完全に一致することを意味するわけではなく、共鳴配線同士の輪郭が多少ずれていたとしても、共鳴結合器１０を動作させることは可能である。また、例えば、第一の共鳴配線１０５の配線幅と、第二の共鳴配線１０６の配線幅とが異なって輪郭がずれる場合も、「輪郭が略一致する」に含まれる。
【０１０８】
また、上述のように、第一の共鳴配線１０５の形状と、第二の共鳴配線１０６の形状とは、図４ＣのＡ−Ａ’線について線対称の関係となる。ここで、線対称とは、実質的に線対称の関係にあることを意味する。例えば、第一の共鳴配線１０５の配線幅と、第二の共鳴配線１０６の配線幅とが多少異なるような場合であっても、ギャップが設けられる位置を含めた共鳴配線同士の形状が実質的に線対称であれば、線対称の関係であるといえる。
【０１０９】
なお、本実施の形態では、第一の誘電体基板１２１の主面がＡ−Ａ’線で２つの領域に分割されるとした場合に、入力配線１０３が上記２つの領域のうちの一方の領域に位置し、出力配線１０４は、上記２つの領域のうちの他方の領域に位置する。しかしながら、後述するように、入力配線１０３及び出力配線１０４の位置は、必ずしもこのような関係である必要はない。
【０１１０】
また、実施の形態１では、第一の共鳴器１０１と、第二の共鳴器１０２とが線対称の関係であるが、少なくとも第一の共鳴配線１０５と第二の共鳴配線１０６とが線対称の関係であればよい。
【０１１１】
（特徴構造）
上述のように、第一の共鳴配線１０５及び第二の共鳴配線１０６は、一端が接地されていることが特徴である。なお、上述のように、第一の共鳴配線１０５の形状と第二の共鳴配線１０６の形状とは、線対称の関係であるため、以下の説明では、第一の共鳴配線１０５のみについて説明する。
【０１１２】
図５は、共鳴配線に動作周波数の信号を入力した場合の、共鳴配線上の位置と、当該位置における電圧及び電流との関係を模式的に表した図である。なお、図５では、環状の共鳴配線が直線であるものとして模式的に図示されている。
【０１１３】
従来の共鳴配線１０５ａは、図５の上段に示されるように、配線長（共鳴配線１０５ａの一端から他端までの長さ）が伝送対象の信号の波長の２分の１であり、配線長がこのように設定されることにより、信号の共振を起こしていた。
【０１１４】
ここで、図５の上段の共鳴配線１０５ａの中心位置における電圧は０であり、また、電流及び電圧それぞれの位置に応じた変化は、中心位置に関して対称的である。そこで、発明者らは、この点に着目し、図５の下段に示されるように、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａを接地する構成を見出した。これにより、第一の共鳴配線１０５の配線長を伝送対象の信号の波長の４分の１に短縮することができる。
【０１１５】
すなわち、共鳴結合器１０の第一の共鳴配線１０５によれば、伝送対象の信号の波長（動作周波数）が同一であれば、配線長を従来の２分の１に低減しつつ、共鳴配線１０５ａと同様の共振を起こすことが可能である。つまり、共鳴結合器１０は、動作周波数が同一の、従来の共鳴結合器よりも小さく作製することができる。言い換えれば、共鳴結合器１０では、共鳴配線の配線長が同一であれば、動作周波数を従来よりも大幅に下げることができる。
【０１１６】
なお、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａは、ビアホールによって裏面グランド配線１２４と接続され、接地されてもよい。同様に、第二の共鳴配線１０６の一端１３２ａは、ビアホールによってキャップグランド配線１２５と接続され、接地されてもよい。この場合、第一のグランド配線１１１及び１１２、並びに第二のグランド配線１１３及び１１４は、設けられなくてもよい。
【０１１７】
（動作）
共鳴結合器１０は、入力配線１０３と出力配線１０４を入出力端子として、動作周波数帯の電気信号を伝送する素子である。例えば、第一の共鳴器１０１の入力配線１０３から入力された高周波信号は、第一の共鳴配線１０５に入力される。
【０１１８】
上述のように、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａは、第一の接続配線１０７を介し、第一のグランド配線１１１に接続されている。すなわち、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａは、短絡端となっており、第一の共鳴配線１０５の他端１３１ｂは、開放端となっている。
【０１１９】
したがって、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａ（短絡端）から他端１３１ｂ（開放端）までの長さ（配線長）が、入力される高周波信号の実効波長の４分１の長さに設定されている場合、この高周波信号は、第一の共鳴配線１０５（第一の共鳴器１０１）内で共振する。つまり、第一の共鳴器１０１は、４分の１ラムダの共振器として動作する。
【０１２０】
ここで、第二の共鳴器１０２も同じ構造であるので、第一の共鳴器１０１と同様に、４分の１ラムダの共振器として動作する。
【０１２１】
上述のように、第一の共鳴器１０１（第一の共鳴配線１０５）と第二の共鳴器１０２（第二の共鳴配線１０６）とは、第一の誘電体基板１２１の主面に垂直な方向（Ｚ方向）において対向している。同時に、第一の共鳴配線１０５と、第二の共鳴配線１０６とは、第一の誘電体基板１２１の主面に垂直な方向から見た場合に、輪郭が略一致する。
【０１２２】
このような構成により、第一の共鳴配線１０５と第二の共鳴配線１０６とは、動作周波数で共鳴し、第二の共鳴配線１０６に、第一の共鳴器１０１と同様の電磁界が励振される。すなわち、入力配線１０３に入力された高周波信号は、第二の共鳴配線１０６に非接触で伝送され、出力配線１０４から出力される。
【０１２３】
逆に、出力配線１０４に電気信号が入力された場合、第二の共鳴配線１０６は、第一の共鳴配線１０５と共鳴し、第一の共鳴配線１０５に第二の共鳴配線１０６と同様の電磁界が励振される。すなわち、出力配線１０４に入力された高周波信号は、第二の共鳴配線１０６で共振し、第一の共鳴配線１０５に非接触で伝送され、入力配線１０３から出力される。
【０１２４】
なお、実施の形態１では、第一の誘電体基板１２１の主面に垂直な方向（Ｚ方向）における第一の共鳴配線１０５と、第二の共鳴配線１０６との距離、すなわち第二の誘電体基板１２２の厚みは、動作周波数帯域の高周波信号の２分の１波長程度以下であることが望ましい。なお、このときの高周波信号の波長とは、信号が伝送される配線材料による波長の短縮率、及び第一の共鳴配線１０５と第二の共鳴配線１０６との間に介在する誘電体による波長短縮率を考慮した波長である。実施の形態１では、配線材料である金、及び基板材料であるサファイアによって上記波長短縮率が定められる。
【０１２５】
これにより、第一の共鳴配線１０５と第二の共鳴配線１０６とがより強力に電磁共鳴結合するため、後述する挿入損失等を低減し、信号の伝送効率を向上させることができる。
【０１２６】
次に、共鳴結合器１０の信号の伝送特性について説明する。
【０１２７】
図６は、共鳴結合器１０の信号伝送特性を示す図である。横軸は、共鳴結合器１０に入力される高周波信号の周波数であり、図６の左の縦軸は、挿入損失をデシベル表示したものである。挿入損失は、値が小さいほど、損失なく信号を伝送でき、伝送効率が良いことを示す。図６の右の縦軸は、反射量をデシベル表示したものである。反射量は、数値が大きいほど反射が大きく、伝送効率が悪いことを意味する。
【０１２８】
まず、図６に示される伝送特性を有する共鳴結合器の主要な寸法について説明する。
【０１２９】
第一の誘電体基板１２１の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、０．１ｍｍ、第二の誘電体基板１２２の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、０．２ｍｍ、第三の誘電体基板１２３の厚さは、０．３ｍｍである。上述のように、いずれの基板もサファイア基板である。
【０１３０】
入力配線１０３、出力配線１０４、第一のグランド配線１１１及び１１２、第二のグランド配線１１３及び１１４の配線幅（配線幅Ｗ２）は０．１ｍｍである。第一の共鳴配線１０５及び第二の共鳴配線１０６の配線幅（配線幅Ｗ１）は０．２ｍｍである。
【０１３１】
第一のグランド配線１１１及び１１２の入力配線１０３に沿う部分、並びに第二のグランド配線１１３及び１１４の出力配線１０４に沿う部分の配線幅Ｗ４は、０．１６ｍｍである。
【０１３２】
第一の共鳴配線１０５及び第二の共鳴配線１０６の横幅Ｌ２は、１．８ｍｍ、縦幅Ｌ１は、０．８ｍｍである。第一のグランドギャップ１３５及び第二のグランドギャップ１３６の位置を示す距離Ｌ３は、０．３ｍｍである。
【０１３３】
図６に示されるように、上記のような寸法の共鳴結合器１０は、４．３ＧＨｚを中心とした幅２ＧＨｚ程度の帯域の周波数の信号をほとんど損失なく伝送できる。
【０１３４】
以上説明したように、共鳴結合器１０は、伝送効率を維持したまま、従来の共鳴結合器よりも大幅に小型化することが可能である。
【０１３５】
なお、第一の共鳴配線１０５上の入力配線が接続される位置（第一の接続部）は、図４Ａ等に図示される位置に限定されない。共鳴結合器１０では、第一の共鳴配線１０５の一端１３１ａから第一の接続部までの長さと、第一の接続部から他端１３１ｂまでの長さと関係によって第一の共鳴器１０１の入力（出力）インピーダンスが決まる。すなわち、第一の接続部の位置によって、入力インピーダンスを調整することができる。
【０１３６】
このため、第一の共鳴器１０１の入力インピーダンスと、第二の共鳴器１０２の入力インピーダンスとを異なるインピーダンスとする場合、第一の共鳴配線１０５上の入力配線１０３が接続される位置と、第二の共鳴配線１０６上の出力配線１０４が接続される位置とは、異なる位置関係（線対称の関係とならない位置関係）であってもよい。
【０１３７】
さらに、上記のような第一の共鳴器１０１と第二の共鳴器１０２との入力インピーダンスの調整は、第一の共鳴配線１０５の配線幅と、第二の共鳴配線１０６の配線幅とを異なる幅にすることによっても調整可能である。また、入力インピーダンスの調整は、第一の共鳴配線１０５と第一のグランド配線１１１及び１１２との間隔（所定の距離Ｌ１）と、第二の共鳴配線１０６と第二のグランド配線１１３及び１１４との間隔とを異なる間隔とすることによって調整可能である。このように、共鳴器間で入力インピーダンスを異ならせても、共鳴結合器１０は動作する。
【０１３８】
（実施の形態２）
実施の形態１では、第一のギャップ１３１及び第一のグランドギャップ１３５は、直線Ａ−Ａ’から、距離Ｌ３だけ離れた位置に設けられたが、第一のギャップ１３１及び第一のグランドギャップ１３５の位置は、このような位置に限定されない。
【０１３９】
以下、実施の形態２に係る共鳴結合器２０について説明する。なお、共鳴結合器２０と共鳴結合器１０との相違点は、第一の共鳴器及び第二の共鳴器の配線構造のみである。よって、以下では、相違点を中心に説明する。
【０１４０】
まず、共鳴結合器２０の第一の共鳴器及び第二の共鳴器について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、実施の形態２に係る共鳴結合器２０の第一の共鳴器の構造を示す図である。図７Ｂは、共鳴結合器２０の第二の共鳴器の構造を示す図である。
【０１４１】
図７Ａに示されるように、第一の共鳴器５０１において、第一のギャップ５３１及び第一のグランドギャップ５３５は、第一の共鳴配線５０５の中心、すなわち直線Ａ−Ａ’上に位置する。第一のギャップ５３１は、実施の形態１と同様に、第一の共鳴配線５０５の一端５３１ａと他端５３１ｂとによって形成される開放部である。
【０１４２】
同様に、図７Ｂに示されるように、第二の共鳴器５０２において、第二のグランドギャップ５３６は、第二の共鳴配線５０６の中心、すなわちＡ−Ａ’線上に位置する。第二のギャップ５３２は、第二の共鳴配線５０６の一端５３２ａと他端５３２ｂとによって形成される開放部である。
【０１４３】
また、図７Ａに示されるように、第一の共鳴配線５０５の他端５３１ｂには、第一の補助配線５０９が接続される。
【０１４４】
第一の補助配線５０９は、一端が第一の共鳴配線５０５の他端５３１ｂに接続され、第一の共鳴配線５０５の輪郭の外側に位置する配線である。第一の補助配線５０９の他端は、第一のグランド配線５１２の一端５１２ａと近接するように設けられる。すなわち、第一の補助配線５０９の他端と、第一のグランド配線５１２の一端５１２ａとは、第三のギャップ５３３を形成している。
【０１４５】
具体的には、第一の補助配線５０９の他端は、第一のグランド配線５１２の一端５１２ａから第一の補助配線５０９の配線幅の４倍の長さ以内の距離に位置する。ここで第一の補助配線５０９の配線幅とは、図７ＡのＸ方向の長さを意味し、第一の共鳴配線５０５の配線幅と略同一である。
【０１４６】
なお、実施の形態１と同様に、入力配線５０３は、第一の共鳴配線５０５に接続され、第一の共鳴配線５０５の一端５３１ａは、第一の接続配線５０７によって第一のグランド配線５１１に接続される。
【０１４７】
同様に、図７Ｂに示されるように、出力配線５０４は、第二の共鳴配線５０６に接続され、第二の共鳴配線５０６の他端５３２ｂには、第二の補助配線５１０が接続される。
【０１４８】
第二の補助配線５１０は、一端が第二の共鳴配線５０６の他端５３２ｂに接続され、第二の共鳴配線５０６の輪郭の外側に位置する配線である。第二の補助配線５１０の他端は、第二のグランド配線５１４の一端５１４ａと近接するように設けられる。すなわち、第二の補助配線５１０の他端と、第二のグランド配線５１４の一端５１４ａとは、第四のギャップ５３４を形成している。
【０１４９】
具体的には、第二の補助配線５１０の他端は、第二のグランド配線５１４の一端５１４ａから第二の補助配線５１０の配線幅の４倍の長さ以内の距離に位置する。ここで第二の補助配線５１０の配線幅とは、図７ＢのＸ方向の長さを意味し、第二の共鳴配線５０６の配線幅と略同一である。
【０１５０】
なお、実施の形態１と同様に、第二の共鳴配線５０６の一端５３２ａは、第二の接続配線５０８によって第二のグランド配線５１３に接続される。
【０１５１】
なお、実施の形態１と同様に、第一の共鳴器５０１が設けられた第一の誘電体基板１２１と、第二の共鳴器５０２が設けられた第二の誘電体基板１２２とは重ね合わされる。このとき、第一の誘電体基板の主面に垂直な方向から見た場合に、第一の共鳴配線５０５の輪郭と、第二の共鳴配線５０６の輪郭とは略一致し、第一の共鳴配線５０５の形状と、第二の共鳴配線５０６の形状とは、線対称の関係である。
【０１５２】
このような構造とすることで、動作周波数が低く、伝送特性が良好な共鳴結合器２０が実現される。
【０１５３】
また、実施の形態２の共鳴結合器２０においては、第一のグランドギャップ５３５が設けられることが特徴の一つである。これにより、共鳴結合器２０の動作周波数を大幅に下げることができる。
【０１５４】
図８は、実施の形態２の共鳴結合器２０の挿入損失を示す図である。なお、図８には、共鳴結合器２０において、第一のグランドギャップ５３５及び第二のグランドギャップ５３６が設けられない場合の比較例も図示されている。
【０１５５】
なお、第一のグランドギャップ５３５が設けられない場合とは、第一のグランド配線５１１の一端５１１ａと、第一のグランド配線５１２の一端５１２ａとを配線により接続し、第一のグランド配線１１１と第一のグランド配線１１２とが一の配線として第一の共鳴配線５０５を囲むように設けられる場合を意味する。
【０１５６】
同様に、第二のグランドギャップ５３６が設けられない場合とは、第二のグランド配線５１３の一端５１３ａと、第二のグランド配線５１４の一端５１４ａとを配線により接続し、第二のグランド配線１１３と第二のグランド配線１１４とが一の配線として第二の共鳴配線５０６を囲むように設けられる場合を意味する。
【０１５７】
図８に示されるように、共鳴結合器２０では、第一のグランドギャップ５３５、及び第二のグランドギャップ５３６が設けられることによって、動作周波数が大幅に下げられている。つまり、同じ周波数で動作する共鳴器結合器と比較した場合、共鳴結合器２０では、大幅にサイズを小さくすることができる。
【０１５８】
なお、第一の共鳴配線５０５及び第二の共鳴配線５０６のサイズは、横（図７Ａ及び図７Ｂにおいて図４ＡのＬ２に相当する長さ）が１．７８ｍｍ、縦（図７Ａ及び図７Ｂにおいて図４ＡのＬ１に相当する長さ）が０．７３ｍｍである。
【０１５９】
（実施の形態３）
実施の形態３では、さらに小型化が可能な共鳴結合器について説明する。なお、実施の形態３に係る共鳴結合器と共鳴結合器１０及び２０との相違点は、第一の共鳴器及び第二の共鳴器の配線構造のみであり、その他の構造は同様である。また、第一の共鳴器と第二の共鳴器とが線対称の関係であることも実施の形態１及び２と同様であるため、以下では、第一の共鳴器について、相違点を中心に説明する。
【０１６０】
実施の形態３に係る共鳴結合器の第一の共鳴器では、第一の共鳴配線と、これに接続される凹部配線とによって一の共鳴配線が構成されていることが特徴である。
【０１６１】
図９は、実施の形態３に係る第一の共鳴器の構造を示す図である。
【０１６２】
第一の共鳴器６０１は、第一の共鳴配線６０５と、入力配線６０３と、凹部配線（第一の配線６４１、第二の配線６４２、及び第三の配線６４３）と、第一の接続配線６０７と、第一のグランド配線６１１及び６１２と、第一の補助配線６０９とを備える。なお、以下の説明では、第一の配線６４１、第二の配線６４２、及び第三の配線６４３をまとめて凹部配線６４０と記載する。
【０１６３】
第一の共鳴配線６０５は、図９の破線で囲まれる配線のうち、凹部配線６４０を除いた、矩形の環状に設けられた配線である。なお、実施の形態１及び２と同様に、第一の共鳴配線６０５の一端６３１ａは、第一の接続配線６０７によって第一のグランド配線６１１の一端６１１ａに接続されている。また、実施の形態２と同様に、第一の共鳴配線６０５の他端６３１ｂに接続された第一の補助配線６０９の他端と、第一のグランド配線６１２の一端６１２ａとは、第三のギャップ６３３を形成している。
【０１６４】
なお、第一の共鳴配線６０５の周囲には、第一のグランド配線６１１及び６１２が設けられ、第一のグランド配線６１１の一端６１１ａと、第一のグランド配線６１２の一端６１２ａとは、第一のグランドギャップ６３５を形成している。なお、第一のグランドギャップ６３５は、設けられなくてもよい。
【０１６５】
ここで、第一の共鳴配線６０５には、実施の形態１及び２とは異なり、配線の途中（一部）に第一の開放部６５０が設けられている。言い換えれば、第一の共鳴配線６０５は、第一の開放部６５０によって２つの配線に分割されている。
【０１６６】
第一の共鳴配線６０５の、第一の開放部６５０を形成する２つの端部６５０ａ及び６５０ｂは、凹部配線６４０によって接続される。
【０１６７】
凹部配線６４０は、第一の共鳴配線６０５が設けられる第一の誘電体基板１２１の主面に垂直な方向から見た場合に、第一の共鳴配線６０５の輪郭の内側（図９の破線で囲まれた領域）に位置する配線である。上述のように、実施の形態３では、凹部配線６４０は、一端が端部６５０ａに接続される第一の配線６４１と、一端が端部６５０ｂに接続される第二の配線６４２と、第一の配線６４１の他端及び第二の配線６４２の他端を接続する第三の配線６４３とを備える。
【０１６８】
第一の配線６４１及び第二の配線６４２は、入力配線６０３と垂直な方向（図のＹ方向）に延びる直線状の配線である。第三の配線６４３は、入力配線６０３と平行な方向（図のＸ方向）に延びる直線状の配線である。なお、実施の形態３では、第一の配線６４１の配線幅、第二の配線６４２の配線幅、及び第三の配線６４３の配線幅は、第一の共鳴配線６０５の配線幅と同一である。
【０１６９】
このように、第一の共鳴配線６０５に加えて凹部配線６４０を設け、一の共鳴配線を構成することで、凹部配線６４０の配線長分、上記一の共鳴配線の配線長を延長することができる。このとき、上記一の共鳴配線の占有面積（図９の破線で囲まれる部分の面積）は、凹部配線６４０が設けられない場合と同一であるため、占有面積はそのままで配線長を延長し、動作周波数を低減できる。つまり、共鳴結合器のさらなる小型化が可能となる。
【０１７０】
また、第一の共鳴配線６０５の輪郭の内側に凹部配線６４０を設けることで配線同士が密集する。すなわち、図９の破線で囲まれる部分において配線の比率が上がる。これにより、上記一の共鳴配線のインダクタンス成分（（式１）のＬの値）を大きくする効果が生じ、共鳴結合器の動作周波数は、単に配線長を延長するよりも低減される。
【０１７１】
また、高周波信号の共振により生じる電磁界は、配線幅より広がって伝搬する。電磁界の広がりは配線の閉じ込め度によって決まるが、大まかには配線幅の４倍程度広がる。つまり、電磁界を強め、上記一の共鳴配線のインダクタンス成分をより高めたい場合、基板上に配線幅の４倍程度以内に配線同士が近接して設けられた領域が設けられることがより望ましい。
【０１７２】
また、上記一の共鳴配線のうち、第一のギャップ６３１が形成されている部分に配線を密集させることで、上記一の共鳴配線の自己キャパシタンス成分（（式１）のＣの値）が大きくなる効果が生じる。この場合も、さらに自己キャパシタンス成分をさらに高めたい場合は、配線幅の４倍程度以内に第一のギャップ６３１が設けられるとよい。これにより、動作周波数をさらに低減できる。
【０１７３】
実施の形態３では、第三の配線６４３は、第一の共鳴配線６０５の第一のギャップ６３１を形成している部分に、図９のＹ方向において配線幅の４倍程度以内の距離だけ近接している。また、第一の配線６４１と第二の配線６４２とは近接して設けられている。これにより、実施の形態３に係る共鳴結合器では、単に配線長を延長した場合よりも動作周波数が大幅に下げられている。
【０１７４】
以上説明したように、実施の形態３に係る共鳴結合器では、凹部配線を設けることにより、動作周波数がさらに低減される。よって、同じ周波数で動作する共鳴器結合器と比較した場合、実施の形態３に係る共鳴結合器のサイズは、大幅に小さくすることができる。
【０１７５】
なお、凹部配線は、上記のいわゆるコの字形状（ブラケット形状）でなくてもよい。例えば、凹部配線は、円弧状であってもよいし、その他の形状であってもよい。凹部配線は、第一の共鳴配線に設けられた開放部を形成する端部同士を接続し、第一の共鳴配線の輪郭の内側に設けられればよい。
【０１７６】
（変形例）
以下、変形例に係る共鳴結合器について説明する。なお、変形例に係る共鳴結合器と上記実施の形態に係る共鳴結合器との相違点は、第一の共鳴器及び第二の共鳴器の配線構造のみであり、その他の構造は同様である。また、第一の共鳴器と第二の共鳴器とが線対称の関係であることも実施の形態１及び２と同様であるため、以下では、第一の共鳴器について、相違点を中心に説明する。
【０１７７】
実施の形態３では、凹部配線が設けられた第一の共鳴器について説明したが、凹部配線は２以上設けられてもよい。
【０１７８】
図１０は、２つの凹部配線が設けられた第一の共鳴器の一例を示す図である。
【０１７９】
図１０に示される第一の共鳴器７０１は、実施の形態２で説明した共鳴配線と同様の第一の共鳴配線７０５に、開放部７５０ａ及び７５０ｂが設けられたものである。さらに、開放部７５０ａを形成する２つの端部は、凹部配線７４０ａによって接続され、開放部７５０ｂを形成する２つの端部は、凹部配線７４０ｂによって接続されている。このように、第一の共鳴配線は、複数の曲部を有する蛇行した配線構造であってもよい。入力配線７０３、第一のグランド配線７１１及び７１２、第一の接続配線７０７、第一のギャップ７３１並びに第一のグランドギャップ７３５の説明については、実施の形態２と略同様であるため省略する。
【０１８０】
なお、図１０に示されるように、第一のグランド配線７１１の他端と第一のグランド配線７１２の他端とは配線７１５によって接続されてもよい。これは、上記実施の形態で説明した第一のグランド配線についても同様である。
【０１８１】
また、第一のグランド配線は、必ずしも第一の共鳴配線の全周にわたって設けられる必要はない。図１１は、第一のグランド配線の一部を省略した場合の第一の共鳴器の一例を示す図である。
【０１８２】
図１１に示されるように、第一の共鳴器８０１において、第一のグランド配線８１１及び８１２が第一の共鳴配線８０５を、すべて取り囲む必要はない。第一のグランド配線８１１及び８１２が第一の共鳴配線８０５の少なくとも一部に沿って設けられればよい。このような構成であっても、第一のグランド配線８１１及び８１２を設けることによる動作周波数の低減効果や、伝送特性の改善効果は、一定量は得られる。また、第一のグランド配線は、上述のような線状ではなく、いわゆるベタグランドであってもよい。なお、入力配線８０３、第一の接続配線８０７、および第一のギャップ８３１についての説明は省略される。
【０１８３】
また、上記実施の形態では、第一の共鳴配線は、環状であると説明したが、環状以外の形状であってもよい。
【０１８４】
図１２は、ブラケット形状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の一例を示す図である。
【０１８５】
図１２に示される第一の共鳴器９０１が有するブラケット形状の第一の共鳴配線９０５の一端９０５ａは、第一の接続配線９０７によって第一のグランド配線９１１に接続される。第一の共鳴配線９０５の他端９０５ｂは、開放端である。第一のグランド配線９１１及び９１２は、第一の共鳴配線９０５及びこれに接続された入力配線９０３に沿って設けられる。
【０１８６】
また、第一の共鳴配線は、巻回形状（スパイラル形状）であってもよい。
【０１８７】
図１３は、巻回形状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の一例を示す図である。
【０１８８】
第一の共鳴器１２０１が有する巻回形状の第一の共鳴配線１２０５（図１３中の破線で囲まれる領域に位置する配線）は、内周側の一端１２０５ａが第一の接続配線１２０７によって第一のグランド配線１２１１に接続される。第一の共鳴配線１２０５の外周側の一端１２０５ｂ（他端）は、開放端である。第一のグランド配線１２１２は、第一の共鳴配線１２０５及びこれに接続される入力配線１２０３に沿って設けられている。
【０１８９】
なお、図１３に示されるように第一の共鳴配線が巻回形状である場合、第一の共鳴配線の外周側の一端が接地されてもよい。
【０１９０】
図１４は、巻回形状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の別の例を示す図である。
【０１９１】
第一の共鳴器１００１が有する巻回形状の第一の共鳴配線１００５（図１４中の破線で囲まれる領域に位置する配線）は、外周側の一端１００５ａが第一の接続配線１００７によって第一のグランド配線１０１１に接続される。第一の共鳴配線１００５の内周側の一端１００５ｂ（他端）は、開放端である。第一のグランド配線１０１２は、第一の共鳴配線１００５及びこれに接続される入力配線１００３に沿って設けられている。
【０１９２】
なお、巻回形状の第一の共鳴配線は、図１３及び図１４で示されるような直線状の配線からなる構成に限定されず、曲線状の配線で構成されてもよい。
【０１９３】
すなわち、第一の共鳴配線が巻回形状の場合、第一の共鳴配線の輪郭は、最外周の配線の外周側の端によって規定される図形である。
【０１９４】
すなわち、図１３に示される第一の共鳴配線１２０５の輪郭は、図１３中の一点鎖線で示される矩形であると定義される。図１４に示される第一の共鳴配線１００５の輪郭は、図１４中の破線で示される矩形であると定義される。
【０１９５】
また、第一の共鳴配線が円形の巻回形状である場合も同様に、第一の共鳴配線の輪郭は、最外周の配線の外周側の端によって規定される略円形または略楕円形などの図形である。
【０１９６】
また、第一の共鳴配線が巻回形状の場合も、環状の場合と同様に、「輪郭が略一致する」とは、共鳴結合器が動作可能な程度に実質的に一致することを意味する。
【０１９７】
なお、本明細書中では、上記の環状、巻回形状、ブラケット形状を含めて周回状と定義する。ここで、周回状とは、上記実施の形態で説明した、環状、巻回形状、ブラケット形状のように、配線が少なくとも略一周、周回する形状を意味する。また、ここでの周回状には、配線が複数回周回する巻回形状も含まれる。
【０１９８】
また、第一の共鳴配線は、円形状であってもよい。
【０１９９】
図１５は、輪郭が円形である環状の第一の共鳴配線を有する第一の共鳴器の一例を示す図である。
【０２００】
第一の共鳴器１１０１が有する輪郭が円形である環状の第一の共鳴配線１１０５（図１５中の破線で囲まれる領域に位置する配線）は、一端１１３１ａが第一の接続配線１１０７によって第一のグランド配線１１１１の一端１１１１ａに接続される。第一の共鳴配線１１０５の輪郭は、図１５中の破線で示されるように円形状である。
【０２０１】
第一の共鳴配線の一端１１３１ａと第一の共鳴配線１１０５の他端１１３１ｂとは所定の距離だけ離れて近接し、第一のギャップ１１３１を形成している。所定の距離とは、第一のギャップ１１３１の円周方向の長さである。
【０２０２】
第一のグランド配線１１１１及び１１１２は、第一の共鳴配線１１０５に沿って円形状に設けられる。また、第一のグランド配線１１１１及び１１１２は、第一の共鳴配線１１０５に接続される入力配線１１０３の周辺においては、入力配線１１０３に沿って入力配線１１０３を挟むように直線状に設けられる。
【０２０３】
また、第一のグランド配線１１１１の一端１１１１ａと、第一のグランド配線ａの一端１１１２ａとは、第一のグランドギャップ１１３５を形成している。
【０２０４】
以上、図１０〜図１５を用いて説明した第一の共鳴配線を有する共鳴結合器は、伝送効率を維持したまま、実施の形態において説明した共鳴結合器と同様に、従来の共鳴結合器よりも小型化して作製されることが可能である。
【０２０５】
（補足）
上記実施の形態では、第一の誘電体基板１２１、第二の誘電体基板１２２、及び第三の誘電体基板１２３は、サファイア基板として説明したが、ポリマーやセラミック等、その他の材料であってもよい。例えば、第一の誘電体基板１２１、第二の誘電体基板１２２、及び第三の誘電体基板１２３は、それぞれシリコン等の半導体基板や導電性の基板であってもよい。また、第一の誘電体基板１２１、第二の誘電体基板１２２、及び第三の誘電体基板１２３は、それぞれ、異なる材料であってもよい。
【０２０６】
第一の共鳴器１０１（第一の共鳴配線１０５）と、第二の共鳴器１０２（第二の共鳴配線１０６）とは、対向するように設けられればよい。すなわち、実施の形態１で説明したように基板同士が重ね合わされる必要はなく、基板間に空間があってもよい。
【０２０７】
また、第一の誘電体基板１２１、第二の誘電体基板１２２、及び第三の誘電体基板１２３のそれぞれは、多層構造の基板であってもよい。
【０２０８】
裏面グランド配線１２４、及びキャップグランド配線１２５は、必須の構成要素ではない。裏面グランド配線１２４、及びキャップグランド配線１２５は、設けられなくてもよいし、第三の誘電体基板１２３は、なくてもよい。
【０２０９】
また、一つの基板の一方の主面に第一の共鳴配線１０５が設けられ、一つの基板の他方の主面に記第二の共鳴配線１０６が設けられてもよい。この場合、共鳴結合器１０は、第一の誘電体基板１２１と第二の誘電体基板１２２との２つの基板を備える必要はない。
【０２１０】
本実施の形態において、入力配線及び出力配線は、グランデット・コプレーナ構造であるが、その他のコプレーナ構造配線やマイクロストリップ構造配線であってもよい。
【０２１１】
第一の共鳴配線１０５及び、第二の共鳴配線１０６は、入力配線及び出力配線が接続される接続部から２つに分岐しているとして説明したが、２つ以上の配線に分岐していてもよい。
【０２１２】
第一の共鳴器１０１と第二の共鳴器１０２との形状、配線幅、及びサイズは、それぞれ完全に一致しなくてもよい。第一の共鳴器１０１と第二の共鳴器１０２との寸法が多少異なっても、共鳴結合器１０は、信号を伝送することが可能である。
【０２１３】
また、上記実施の形態では、２つの共鳴器を共鳴させて信号を伝送したが、３つ以上の共鳴器を共鳴させて信号を伝送してもよい。つまり、共鳴結合器は、さらに、第三の共鳴器を備えてもよい。
【０２１４】
また、上記実施の形態では、主に、第一の共鳴配線が第一のグランド配線１１１及び１１２に囲まれている構成について説明したが、囲まれてなくてもよい。
【０２１５】
第三のギャップ及び第四のギャップは、これらを構成するそれぞれの端部が近接していればよく、端部の端同士が平行にならなくてもよい。このときの近接とは、第一のグランド配線１１１及び１１２の配線幅の４倍以内程度の距離だけ離れて近接することを意味する。
【０２１６】
なお、上記実施の形態及び変形例では、第一の共鳴配線の形状と、第二の共鳴配線の形状とは、線対称の関係であるとして説明したが、第一の共鳴配線の形状と、第二の共鳴配線の形状とは、点対称の関係であってもよい。このような構成によっても、第一の共鳴配線と第二の共鳴配線とを電磁共鳴結合をさせることは可能である。
【０２１７】
なお、共鳴結合器は、第一の共鳴配線と、第二の共鳴配線とを有することを説明したが、共鳴結合器が、別の共鳴配線（たとえば、第三の共鳴配線）を有していても良い。このとき、共鳴結合器は、第一の共鳴配線と、第一の共鳴配線の上部に配置される第二の共鳴配線と、第一の共鳴配線の下部に配置される第三の共鳴配線を有する。それにより、たとえば、共鳴結合器は、１つの入力信号から複数の出力信号を出力することができる。
【０２１８】
以上、本発明の一態様に係る共鳴結合器について、実施の形態１〜３及び変形例に基づいて説明した。
【０２１９】
なお、本発明は、これらの実施の形態またはその変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態またはその変形例に施したもの、あるいは異なる実施の形態またはその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明の共鳴結合器は、小型化、高集積化が可能であり、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に用いる非接触伝送装置等として有用である。
【符号の説明】
【０２２１】
１０、２０  共鳴結合器
１０１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１、１１０１、１２０１  第一の共鳴器
１０２、５０２  第二の共鳴器
１０３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３、１００３、１１０３、１２０３  入力配線
１０４、５０４  出力配線
１０５、５０５、６０５、７０５、８０５、９０５、１００５、１１０５、１２０５  第一の共鳴配線
１０６、５０６、第二の共鳴配線
１０７、５０７、６０７、７０７、８０７、９０７、１００７、１１０７、１２０７  第一の接続配線
１０８、５０８  第二の接続配線
１１１、１１２、５１１、５１２、６１１、６１２、７１１、７１２、８１１、８１２、９１１、９１２、１０１１、１０１２、１１１１、１１１２、１２１１、１２１２  第一のグランド配線
１１３、５１３、１１４、５１４  第二のグランド配線
１２１  第一の誘電体基板
１２２  第二の誘電体基板
１２３  第三の誘電体基板
１２４  裏面グランド配線
１２５  キャップグランド配線
１３１、５３１、６３１、７３１、８３１、１１３１  第一のギャップ
１３１ａ、１３２ａ、５１１ａ、５１２ａ、５１３ａ、５１４ａ  一端
５３１ａ、５３２ａ、６１１ａ、６１２ａ、６３１ａ、９０５ａ、１００５ａ、１００５ｂ  一端
１１１１ａ、１１１２ａ、１１３１ａ、１２０５ａ、１２０５ｂ  一端
１３１ｂ、１３２ｂ、５３１ｂ、５３２ｂ、６３１ｂ、９０５ｂ、１１３１ｂ  他端
１３２、５３２  第二のギャップ
１３５、５３５、６３５、７３５、１１３５  第一のグランドギャップ
１３６、５３６  第二のグランドギャップ
５０９、６０９  第一の補助配線
５１０  第二の補助配線
５３３、６３３  第三のギャップ
５３４  第四のギャップ
６４０、７４０ａ、７４０ｂ  凹部配線
６４１  第一の配線
６４２  第二の配線
６４３  第三の配線
６５０  第一の開放部
７１５  配線
７５０ａ、７５０ｂ  開放部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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