(57)【要約】【課題】高効率で周波数帯域幅を持った信号又は電力の無線伝送装置を提供する。【解決手段】マイクロストリップラインを含み、該マイクロストリップラインは、２周よりも多くスパイラル状に巻かれ、使用される周波数の実効波長をλｅとすると、長さが約３／４・λｅのラインであって、前記マイクロストリップラインの中心側の端部に信号を入力又は出力するための端子がある構成の第１の素子及び該第１の素子と同一の構成の第２の素子が、前記マイクロストリップライン同士を対向させて配設され、信号または電力を、一方の素子の前記端子から、もう一方の素子の前記端子へ所定の通過帯域幅をもって伝送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップラインを含み、該マイクロストリップラインは、２周よりも多くスパイラル状に巻かれ、使用される周波数の実効波長をλｅとすると、長さが約３／４・λｅのラインであって、前記マイクロストリップラインの中心側の端部に信号を入力又は出力するための端子がある構成の第１の素子及び該第１の素子と同一の構成の第２の素子が、前記マイクロストリップライン同士を対向させて配設され、信号または電力を、一方の素子の前記端子から、もう一方の素子の前記端子へ所定の通過帯域幅をもって伝送することを特徴とする信号又は電力の無線伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号又は電力の無線伝送装置であって、
前記第１の素子及び前記第２の素子は、共に、
側面の周回寸法がλｅ以下であって、厚さが１／１６・λｅ以下である誘電体基板と、
該誘電体基板の一方の表面に配設された導体と、
前記誘電体基板の他方の表面に配設され、３周以上スパイラル状に巻かれた前記マイクロストリップラインと、
を備え、
使用される周波数の自由空間波長をλとすると、
第１の素子及び第２の素子は、１／１６・λ以下の距離で離間して配設され、
前記第一の素子の前記端子から信号又は電力が入力され、前記第二の素子の前記素子から信号又は電力が出力されることを特徴とする信号又は電力の無線伝送装置。
【請求項３】
少なくとも一方の前記マイクロストリップラインは、角型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の信号又は電力の無線伝送装置。
【請求項４】
少なくとも一方の前記マイクロストリップラインは、円形型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の信号又は電力の無線伝送装置。
【請求項５】
前記マイクロストリップラインは、相互に形状が異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の信号又は電力の無線伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通過帯域を持ち、比較的近距離において、非接触で、同時または単独に信号や電力を伝送する高周波技術分野に関わる。
【背景技術】
【０００２】
現在、非接触で、信号または電力を伝送する素子や装置が検討されている。電磁誘導方式や電界または磁界共鳴方式、電波放射方式などがあるが、本発明は、電磁界共鳴方式に関するものである。共鳴方式は、二つの共振器が電界または磁界により結合して、電力または信号を非接触にて、伝送するものであり、フィルタ設計技術がベースとなっている。このとき、通常は非特許文献１にあるように、伝送特性は二つの共振器のピークが伝送に寄与するが、通常、周波数の高い方のピークが損失は小さい。また、この周波数範囲は狭く、この周波数は二つの共振器の結合の強さ（共振器間の距離）により、大きく変わるという欠点がある。
【０００３】
また、高周波において、広い周波数帯域を持ち、信号や電力を非接触で伝送できるものはあるが、作製にコストがかかったり、形状が大きかったりし、高効率で伝送するものはなかった。特許文献１には６０ＧＨｚ帯において比較的広帯域に作製した例であるが、これは絶縁体と一体化されており、非接触で信号ができているとは言えなく、また、サファイヤなどを用いた半導体技術を用いるので高価である。特許文献２には非接触で信号を伝送した例があるが、比較的広帯域ではあるが、効率もあまり高くなく、形状も大きい。
【０００４】
本発明に近い形状を開示する文献として、特許文献３があるが、このようなアンテナを単にパターン面を近距離にて対向させて、電力または信号を伝送させようとしても、双方のアンテナが影響しあってリターンロスが大きくなり、高効率で周波数帯域幅を持った伝送はできない問題点があった。特許文献４も同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６７０１２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３４２０５号
【特許文献３】特開２００１−２５１１３２号公報
【特許文献４】特開平９−２４６８４７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】藤山義祥、「マイクロ波誘電体共振器を用いたワイヤレス電力伝送」電子情報通信学会  ２０１２年ソサイエティ大会講演論文集、Ｂ−０１−０５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の単線スパイラルアンテナでは、二つのマイクロストリップアンテナを近づけ電力や信号を伝送しようとすると、それぞれの素子同士が影響しあって、アンテナの機能が失われ伝送ロスが大きくなってしまうという欠点がある。また、二つの共振コイルを近づけると、共振ピークが二つに分かれ、ピークの一方のみ伝送に寄与し、もう一方のピークの周波数は伝送効率が低くなり通過帯域幅をもった高効率な伝送ができず、また、共振器同士の距離を変えるとピークの周波数も変わってしまうという欠点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、高効率で周波数帯域幅を持った信号又は電力の無線伝送装置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】
【０００９】
本発明による信号又は電力の無線伝送装置は、マイクロストリップラインを含み、該マイクロストリップラインは、２周よりも多くスパイラル状に巻かれ、使用される周波数の実効波長をλｅとすると、長さが約３／４・λｅのラインであって、前記マイクロストリップラインの中心側の端部に信号を入力又は出力するための端子がある構成の第１の素子及び該第１の素子と同一の構成の第２の素子が、前記マイクロストリップライン同士を対向させて配設され、信号または電力を、一方の素子の前記端子から、もう一方の素子の前記端子へ所定の通過帯域幅をもって伝送することを特徴とする。
【００１０】
例えば、二つの約３／４波長のマイクロストリップライン型スパイラル共振器を対向させ、これらを比較的短い距離に固定し、スパイラルの中心から信号を入力して、二つの共振器を電磁界結合させ、リターンロスが小さくなるように基板の厚さや材質、マイクロストリップライン型スパイラル共振器のスパイラルの間隔（ピッチ）や、マイクロストリップラインの導体幅を変え、Ｓ１１が小さくなるように調整する。二つの共振器の結合は比較的強いほうが広い帯域を持つことができるから、通過帯域幅が所望の帯域幅が得られないときは、共振器同士を近づけるとよい。また、低い側のＳ２１のピークの損失が大きいときには、共振器の距離を近づけ、周囲の空間への放射を小さくするとよい。このように調整すると、二つの共振器は２段のフィルタ特性を示し通過帯域幅を持ち、高効率な伝送ができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、信号又は電力の無線伝送装置を高効率で周波数帯域幅を持ったものとすることができる。
【００１２】
具体的には、上述したように２段のフィルタ特性を示すようにすると、単一の信号だけでなく、周波数が変動する信号や、テレビ信号のように帯域幅をもつ信号も非接触で伝送できるようになるので、使用できる用途も格段に広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態及び実施例１による無線伝送装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態及び実施例１による無線伝送装置のマイクロストリップラインの形状を示す内部平面図である。
【図３】本発明の実施例１による無線伝送装置のＳパラメータ（実測値及びシミュレーション値）を示すグラフである。
【図４−（ａ）】本発明の実施例１による無線伝送装置の素子間の距離ごとのＳパラメータを示すグラフ（１／２）である。
【図４−（ｂ）】本発明の実施例１による無線伝送装置の素子間の距離ごとのＳパラメータを示すグラフ（２／２）である。
【図４−（ｃ）】本発明の実施例１による無線伝送装置の素子間の距離ごとの伝送効率の周波数特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１による無線伝送装置の基板の厚さごとの伝送効率の周波数特性を示すグラフである
【図６】本発明の実施例１による無線伝送装置のマイクロストリップラインの形状を示す内部平面図である。
【図７】本発明の実施例１による無線伝送装置の素子パターンの導体幅ごとの伝送効率の周波数特性を示すグラフである。
【図８−（ａ）】本発明の実施例１において、マイクロストリップラインの長さを約λｅ×３／４に保つための巻数及び基板の一辺の長さをピッチ幅ごとに表すグラフである。
【図８−（ｂ）】本発明の実施例１において、マイクロストリップラインの長さを約λｅ×３／４に保つための導体の長さ及び基板の厚さをピッチ幅ごとに表すグラフである。
【図９】本発明の実施例１による無線伝送装置のパターンのピッチ幅ごとの伝送効率の周波数特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例１における伝送効率の周波数特性のピッチ幅ごとのグラフである。
【図１１】本発明の実施例２による無線伝送装置のマイクロストリップラインの形状を示す内部平面図である。
【図１２】本発明の実施例２による無線伝送装置のＳパラメータ（実測値及びシミュレーション値）を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例３による無線伝送装置のマイクロストリップラインの形状を示す内部平面図である。
【図１４−（ａ）】本発明の実施例３による無線伝送装置のＳパラメータを示すグラフである。
【図１４−（ｂ）】図１４ａを部分拡大したグラフである。
【図１５】特許文献３で開示されている角型スパイラルアンテナの形状を示す平面図及び斜視図である。
【図１６】特許文献３で開示されている角型スパイラルアンテナのＳパラメータの周波数特性を示す図である。
【図１７】特許文献３で開示されている角型スパイラルアンテナのＶＳＷＲ特性を特許文献３の図７に合わせる場合の角型スパイラルアンテナの形状を示す図である。
【図１８】図１７に示す角型スパイラルアンテナのＳパラメータの周波数特性を素子間距離ごとに示すグラフである。
【図１９】本発明の実施例１などによる無線伝送装置を含む非接触コネクタの構成を示す図である。
【図２０】図１９に示す非接触コネクタのＳパラメータの周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明をする。
【００１５】
図１に本発明の実施の形態による無線伝送装置の外観を示す斜視図を示し、図２にこの無線伝送装置のマイクロストリップラインの形状を示す内部平面図を示す。
【００１６】
図１及び図２を参照すると、この無線伝送装置は、第１の素子１００−１と第２の素子１００−２とを備える。
【００１７】
第１の素子１００−１は、第１の誘電体基板１０１−１、第１のグランド導体１０３−１、第１のマイクロストリップライン１０５−１を備える。第１の誘導体基板１０１−１は、使用される周波数の実効波長をλｅとすると、側面の周回寸法がλｅ以下であって、厚さが１／１６・λｅ以下の寸法を有する。また、第１のグランド導体１０３−１は、第１の誘電体基板１０１−１の一方の表面に配設される。更に、第１のマイクロストリップライン１０５−１は、第１の誘電体基板１０１−１の他方の表面に配設され、２周よりも多くスパイラル状に巻かれ、長さが約３／４・λｅのラインであって、第１のマイクロストリップライン１０５−１の中心側の端部に信号を入力又は出力するための端子１０７−１を有する。なお、第１のマイクロストリップライン１０５−１は、３周以上スパイラル状に巻かれたものであってもよい。
【００１８】
第２の素子１００−２は、第１の素子１００−１と同様な構成を有する。すなわち、第２の素子１００−２は、第２の誘電体基板１０１−２、第２のグランド導体１０３−２、第２のマイクロストリップライン１０５−２を備える。第２の誘導体基板１０１−２は、側面の周回寸法がλｅ以下であって、厚さが１／１６・λｅ以下の寸法を有する。また、第２のグランド導体１０３−２は、第２の誘電体基板１０１−２の一方の表面に配設される。更に、第２のマイクロストリップライン１０５−２は、第２の誘電体基板１０１−２の他方の表面に配設され、２周よりも多くスパイラル状に巻かれ、長さが約３／４・λｅのラインであって、第２のマイクロストリップライン１０５−２の中心側の端部に信号を入力又は出力するための端子１０７−２を有する。なお、第２のマイクロストリップライン１０５−２は、３周以上スパイラル状に巻かれたものであってもよい。
【００１９】
第１の素子１００−１及び第２の素子１００−２は、１／１６・λ以下の距離で第１のマイクロストリップライン１０５−１と第２のマイクロストリップライン１０５−２が対向するように離間して配設される。ここで、λは、自由空間波長を示す。
【００２０】
また、図２に示すように、第１のマイクロストリップライン１０５−１と第２のマイクロストリップライン１０５−２とが、同一の方向に巻かれることが好ましいが、相互に反対の方向に巻かれてもよい。
【００２１】
第一の素子１００−１の端子１０７−１から信号又は電力が入力され、第二の素子１００−２の端子１０７−２から信号又は電力が出力される。
【００２２】
具体例の説明をすると、第１の誘電体基板１０１−１及び第２の誘電体基板１０１−２のそれぞれは、厚さ１．６ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍのテフロン（登録商標）基板を用いたものである。また、第１のマイクロストリップライン１０５−１及び第２のマイクロストリップライン１０５−２のそれぞれは、約６周のスパイラル状のマイクロストリップラインの構造を有し、スパイラル構造のマイクロストリップラインの長さは約２８８ｍｍで実効波長をλｅとすると約３／４波長の０．７７×λｅを有する。第１のマイクロストリップライン１０５−１及び第２のマイクロストリップライン１０５−２のそれぞれの最外周の合計寸法は約６６ｍｍであり、これは、０．１８λｅに対応する。また、基板１０１−１、１０１−２の厚さは１．６ｍｍなので、これは、０．００４３λｅに対応する。第１のマイクロストリップライン１０５−１の中心部に同軸線路の中心導体を接続し、第１のグランド導体１０３−１にその同軸線路の外部導体を接続する。同様に、第２のマイクロストリップライン１０５−２の中心部に他の同軸線路の中心導体を接続し、グランド導体１０３−２に前記他の同軸線路の外部導体を接続する。第１のマイクロストリップライン１０５−１と第２のマイクロストリップライン１０５−２とを３ｍｍの距離をもって対向させると、中心周波数５５０ＭＨｚ、帯域幅５０ＭＨｚの２段のバンドパスフィルタ特性を示す。この帯域幅は地上デジタル放送２１〜３０チャンネルに相当し、従って、本実施形態による無線伝送装置をＵＨＦテレビ用非接触接続装置として利用することができる。
【実施例１】
【００２３】
３ｍｍの伝送距離において、通過帯域５１８〜５７８ＭＨｚ（地上デジタル放送２１〜３０チャンネル）のバンドパスフィルタ特性を持つ、ＵＨＦテレビ用非接触接続装置を図１のように作製した。マイクロストリップラインは、図２のように、基板の厚さ１．６ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍのテフロン基板を用い約６周のスパイラル構造である。スパイラル構造のマイクロストリップラインの長さは約２８８ｍｍで実効波長をλｅとすると０．７７λｅである。最外周の合計寸法は約６６ｍｍで、０．１８λｅ、基板の厚さは１．６ｍｍなので、０．００４３λｅである。
【００２４】
図３には、二つの素子を３ｍｍ離したときの実施例と、シミュレーションのＳパラメータを示す。２００ＭＨｚ付近に周波数が最も低いピークがあり、２番目のピークが５５０ＭＨｚにありこの帯域が２１〜３０チャンネルに相当する。挿入損失は、実施例では０．７１ｄＢ、シミュレーションでは０．３５ｄＢとやや差はあるが、広い範囲においてよく一致している。図４−（ａ）、図４−（ｂ）にはシミュレーションによる二つの素子（共振器）間を１ｍｍから２０ｍｍまでのＳパラメータを示す。図４−（ｃ）を参照すると、距離３ｍｍでは調整された２段のフィルタ特性となっているが、距離を近づけると二つの共振器の結合が強くなり共振ピークが大きく離れていく様子がわかる。また、距離を離していくと二つの共振器の結合が弱くなり、ピークは一つとなり、さらに距離を、例えば、４ｍｍまで離すとピークの周波数は殆ど変化せずに、レベルのみ低下していく。このようなピークの変化は磁界で結合している共振器の代表的な動きである。すなわち、共振周波数に対し、結合が弱いときは共振周波数においてピークは一つで、さらに結合が弱くなると周波数は変わらず単にレベルが下がるだけとなり、結合が強くなると、共振周波数において最大平坦特性となり、その後、共振周波数を中心にチェビシェフ特性（ピークが共振周波数を中心に低い周波数側と高い周波数側に均等に分かれる）となる。
【００２５】
［設計  基板の厚さ］
図５に、基板の厚さと伝送効率の関係を示す。基板が薄いと共振器同士の結合が弱く、基板を厚くすると次第に結合が強くなり、適度な厚さになると、良好なフィルタ特性を示し、さらに厚くすると二つの共振器のピークが共振周波数を中心に分かれ、さらに厚くすると二つのピークは大きく離れ、ピークの効率は低くなる。基板の厚さを変化させても、二つの共振器の中心周波数は大きく変化しない。この結果より、基板を厚くすると、二つの共振器結合は強くなり、基板を薄くすると結合は弱くなることがわかる。これは、マイクロストリップラインの方向の周囲に磁界ができているので、基板が厚いと磁界が多く存在できることから理解できる。
【００２６】
［設計  基板のパターン幅］
図６に、ピッチと導体幅および隙間の関係を示す。ピッチ＝導体幅＋隙間となる。図７にピッチ２ｍｍの場合の導体幅と効率の関係を示す。導体幅が細いと共振器同士は結合している（ピークが二つに分かれている）が、導体幅が細いため、導体のロスが大きく効率は低い。太くしていくと導体ロスが小さくなり効率は高くなる。ピッチの半分近くまで太くしていくと、ピークの効率は大きく変化しない。さらに太く、ピッチの３／４程度では、結合が強くなり、さらに太くすると、磁界で結合しているため、結合するための隙間が狭くなり、急速に結合が弱くなる。導体幅を変化させても、共振器の周波数は大きく変化しない。
【００２７】
［設計  パターンピッチ］
図８−（ａ）にピークの周波数を同じにし、ピッチを変えた（導体幅はピッチの約半分）ときの基板の一辺の長さ（基板の大きさは、導体幅の端よりも、ピッチ分だけ大きくする）と巻き数を、図８−（ｂ）には基板の厚さと実効誘電率での波長λｅに対する導体の長さの比を示す。ピッチを小さくすると、マイクロストリップラインの長さを約λｅ×３／４に保つためには、巻き数を増加させる必要があり、巻き数は急速に多くなるが、基板の一辺の長さは次第に短くなり、基板の厚さも次第に薄くすることができる。図８−（ａ）から明らかなように、ピッチが０．２ｍｍ程度から１５ｍｍ程度に広がるまでに、巻き数が１３程度から２程度まで減少することと、２に近づくにつれて、巻き数の減少率が下がることがわかる。また、ピッチが０．２ｍｍ程度から１５ｍｍ程度に広がるまでに、基板の一辺の長さは、１０ｍｍ程度から９０ｍｍ程度まで大きくなることがわかる。基板の一辺の長さを９０ｍｍ程度までに収める範囲では、巻き数は２を上回ることがわかる。また、巻き数が少ないとストリップライン同士の結合が不十分である場合が生じ、また、基板全体が大きくなってしまうため、実用上は、巻き数が２を上回る範囲内で、ピッチを調整し、これによりストリップライン同士の結合を十分とし、また、基板の大きさをおさえることができる。
【００２８】
図９にはそのときの、伝送効率の周波数特性を、図１０にはピッチ：０．４ｍｍ、６．５ｍｍおよび１２．０ｍｍのときのパターンの概略図と広範囲の周波数特性を示す。ピッチが狭いと隙間も狭いので磁界結合の結合も弱くなり、効率も低く、帯域幅も狭い。ピッチが３ｍｍ程度になると効率も高く、帯域幅も広くなる。さらにピッチを大きくし、ピッチを６．５ｍｍ程度にすると、λｅ×５／４のピークも高効率になり、さらにピッチを大きくすると、λｅ×１／４やλｅ×３／４やλｅ×５／４の共振ピークと結合し、超広帯域で高効率となる。これよりもピッチを大きくすると巻き数が少なくなり、λｅ×３／４のマイクロストリップラインの結合に寄与するライン同士が垂直な関係になる場合があるので、磁界結合が安定しない場合が生じ、伝送効率が低下する場合がある。
【実施例２】
【００２９】
［比誘電率１０での作製例  先の設計情報を踏む］
実施例１と同様に、比誘電率１０、誘電正接０．００００３の誘電体材料を用い、３ｍｍの距離において、通過帯域５１８〜５７８ＭＨｚ（地上デジタル放送２１〜３０チャンネル）のバンドパスフィルタ特性を持つ、ＵＨＦテレビ用非接触接続装置を図１１のように作製した。設計は、まず誘電体材料の縦×横を３０×３０ｍｍ、厚さをテフロン基板より厚めの３ｍｍ程度とし、共振周波数を５５０ＭＨｚの波長λｅの３／４の長さになるように導体パターンを設定し、ピッチ３ｍｍ、導体幅はピッチＰの１／２と設定した。設計はまず周波数５５０ＭＨｚのとき、比誘電率１０、厚さ３ｍｍ、導体幅１．５ｍｍのときのマイクロストリップラインの実効比誘電率εｅ（６．３）を求め、共振周波数が５５０ＭＨｚのときの実効波長λｅは、光速（ｃｏ）／√（εｅ）／５５０ＭＨｚとすれば２１７ｍｍとなるので、１（一番目のライン）×３（Ｐ）×２（同じ長さのストリップラインが２本ある）＋２×３（Ｐ）×２＋３×３（Ｐ）×２＋２×３（Ｐ）×２＋・・・・・＝２１７ｍｍとなるように計算していくと、８番目のラインで２１８ｍｍ、４周（８番目／２）となる。このように設計した、二つの素子を３ｍｍ離し、５１８〜５７８ＭＨｚの伝送効率が大きくなるように誘電体基板の厚さや導体幅を調整した結果、図１１のように、誘電体材料の厚さ６．５ｍｍ、導体幅１ｍｍ、巻き数３．８周となった。実際に作製した特性とシミュレーションのＳパラメータの比較を、図１２に示す。実測の帯域幅はやや狭く、挿入損失はやや大きい。これは、作製した誘電体基板が２７×２７ｍｍと小さいので、導体パターンが基板の端近くにあるため、導体からの放射が多く、共振器同士の結合が弱くなり、損失が大きくなったことがひとつの要因と考えられる。全体として概ね周波数特性はよく一致している。したがって、基板を大きくすれば放射損失が小さくなるので、損失を小さくできる。また、実施例１と比較して、同じ伝送距離を得るために、比誘電率を小さくしたほうが結合を強くできるので、基板の厚さを薄くできることがわかる。また、誘電率が高い方が、マイクロストリップラインの長さを短くできる。
【実施例３】
【００３０】
［５．８ＧＨｚ設計例  他の特許と比較］
５．８ＧＨｚで設計したシミュレーション例を図１３に、Ｓパラメータの周波数特性を図１４−（ａ）と図１４−（ｂ）に示す。基板は縦横６×６ｍｍ、厚さ１．８ｍｍのテフロン基板に、ピッチ０．８ｍｍ、導体幅０．３ｍｍのマイクロストリップラインを２．９周とした素子を２個、パターン面を１ｍｍ離した構成である。マイクロストリップラインの全長は、３１３．９ｍｍで実効誘電率波長λｅは３７．３ｍｍであるから、０．８６λｅとなっている。Ｓパラメータから、５．８ＧＨｚの共振周波数は３／４波長の共振周波数であることがわかる。５．６〜５．８ＧＨｚの広帯域に渡り伝送損失は非常に小さい値となっていることがわかる。
【００３１】
特許文献３には、誘電体は縦横が１６．５ｍｍ、高さが６．０ｍｍの形状であって、その誘電率が４．４に選ばれており、８個のマイクロストリップライン（幅０．６ｍｍ）を結合してなる単線スパイラル、角型スパイラルアンテナが記載されているので、これをピッチ１．９ｍｍでシミュレーションすると、図１５のようになる。マイクロストリップラインの最も長いラインは７．６ｍｍであり、最外周長は３０ｍｍ以上である。このときのＳ１１特性は図１６の上に示すとおりである。１．５ＧＨｚと３．８ＧＨｚと、５．８ＧＨｚ付近にリターンロスが改善されているがこれらはそれぞれ、実効誘電率波長λｅの１／４、３／４、５／４の共振と思われる。尚、特許文献３の図７のようなＶＳＷＲ特性を示すようにするには、図１７に示すように内側のピッチを小さくし、次第にピッチを大きくする（５．８ＧＨｚより高い周波数で複数のＶＳＷＲが小さい周波数がある）と図１６の下に示すように周波数の高い部分のリターンロスが改善される。図１６の上と下の６ＧＨｚ以下は殆ど同じ特性を示している。従って、図１７のアンテナも実効誘電率波長の１／４、３／４、５／４にて共振していることになる。図１７の角型スパイラルアンテナ２つを、パターン面を対向させて、伝送特性を確認したところ、図１８のようになった。素子間が０．７ｍｍ以下では１／４と３／４波長の共振器のロスが小さいが、５／４波長の共振器のロスは非常に大きい。これは５／４波長の共振器（アンテナ）同士が互いに影響しあっているためと考えられる。素子間を２ｍｍ以上離すと、１／４と３／４波長の共振器同士の結合が急速に小さくなるためロスが大きくなるが５／４の共振器（アンテナ）同士は、逆に相互に影響しあわなくなり本来のアンテナとしての機能を生かすようになり、距離を離してもロスは急激に大きくならない。また、８ｍｍ以上は遠方界になるので１／４と３／４波長の共振器は結合が極端に弱くなり、伝送損失は極端に大きくなる。
【００３２】
上記のように、図１５、あるいは図１７の設計では、３／４波長の共振器を用い、比較的近距離において、主に磁界結合による共鳴型の電力や信号を伝送可能な装置を作製できる。
【実施例４】
【００３３】
図１９のように、５．８ＧＨｚに共振するように、厚さ０．８５ｍｍのテフロン基板に、ピッチ０．２ｍｍ、マイクロストリップ線路幅０．１ｍｍ、長さ３１．５ｍｍのスパイラルを描いた二つの素子を、φ４．５ｍｍの同軸ケーブルの中に、相互に０．８ｍｍ離間して対向するように配置した非接触コネクタを作製した。図２０にそのＳパラメータを示す。挿入損失は０．８ｄＢとやや大きいが、５．８ＧＨｚでは十分な帯域幅を持ったフィルタ特性を示している。中心導体が非接触であるため、接点がないので接点の耐久性や接触不良もなく、短絡や水分などによる漏洩の心配がない。外導体の接触不良も、元々接触が不可欠ではなく、単に外部の影響を防ぎ素子間の距離を一定に保つための機構であるから、何ら影響はない。このように、シールド構造にすることにより、漏洩電波が小さくなるため、ハッキングの防止や秘匿性の確保が可能となる。また素子の間にガラスやアクリル樹脂などの誘電体壁があっても、信号や電力を伝送できるから、真空内や窒素雰囲気の部屋と部屋同士の通信や電力供給が可能となる。
【実施例５】
【００３４】
角型スパイラルアンテナを、円型スパイラルアンテナに置き換えた他は、他の実施例と同一である。
【実施例６】
【００３５】
一方のスパイラルアンテナの形状を、もう一方のスパイラルアンテナの形状と異ならせた他は、他の実施例と同一である。例えば、一方の角型スパイラルアンテナを、円型スパイラルアンテナに置き換え、他方のスパイラルアンテナを角型スパイラルアンテナのままにした他は、実施例１乃至５と同一である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
周波数が変動する信号や、テレビ信号のように帯域幅をもつ信号を非接触で伝送することに利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１００−１  第１の素子
１００−２  第２の素子
１０１−１  第１の誘電体基板
１０１−２  第２の誘電体基板
１０３−１  第１のグランド導体
１０３−２  第２のグランド導体
１０５−１  第１のマイクロストリップライン
１０５−２  第２のマイクロストリップライン
１０７−１  端子
１０７−２  端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−（ａ）】
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【図４−（ｂ）】
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【図４−（ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−（ａ）】
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【図８−（ｂ）】
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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−（ａ）】
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【図１４−（ｂ）】
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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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