(57)【要約】【課題】伝送信号をモニタすることが容易な電磁共鳴結合器、及び、これを用いた伝送装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、伝送信号が入力される入力配線と、前記入力配線に接続された第１の共鳴配線と、前記第１の共鳴配線と対向し、前記第１の共鳴配線と共鳴結合することにより前記第１の共鳴配線との間で前記伝送信号を非接触で伝送する第２の共鳴配線と、前記第２の共鳴配線に接続され、前記伝送信号が出力される出力配線と、前記第１の共鳴配線及び前記第２の共鳴配線からなる群から選択される少なくとも一方と電磁的に結合する結合配線と、前記結合配線の一端に接続される終端抵抗と、を備える。【選択図】図３
2017220927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号が入力される入力配線と、
前記入力配線に接続された第１の共鳴配線と、
前記第１の共鳴配線と対向し、前記第１の共鳴配線と共鳴結合することにより前記第１の共鳴配線との間で前記伝送信号を非接触で伝送する第２の共鳴配線と、
前記第２の共鳴配線に接続され、前記伝送信号が出力される出力配線と、
前記第１の共鳴配線及び前記第２の共鳴配線からなる群から選択される少なくとも一方と電磁的に結合する結合配線と、
前記結合配線の一端に接続される終端抵抗と、を備える、
電磁共鳴結合器。
【請求項２】
前記第１の共鳴配線と前記結合配線とは、同一の平面上に配置され、
前記第２の共鳴配線は、前記平面と交差する方向において前記第１の共鳴配線と対向し、
前記結合配線は、前記第１の共鳴配線の一部に沿って、前記第１の共鳴配線の前記一部と所定間隔を空けて配置されることにより、前記第１の共鳴配線と結合する、
請求項１に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項３】
前記第１の共鳴配線は、一部が開放された環状であり、
前記結合配線は、前記平面上において、前記第１の共鳴配線の内側に配置されている、
請求項２に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項４】
前記第１の共鳴配線は、一部が開放された環状であり、
前記結合配線は、前記平面上において、前記第１の共鳴配線の外側に配置されている、
請求項２に記載の電磁共鳴結合器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁共鳴結合器と、
前記入力配線に前記伝送信号を入力する送信回路と、
前記結合配線の他の一端に接続され、前記結合配線から得られる検出波を用いて検出信号を生成して出力する検出回路とを備える、
伝送装置。
【請求項６】
さらに、出力された前記検出信号に基づいて前記送信回路を制御することによって、前記伝送信号の振幅及び前記伝送信号の周波数からなる群から選択される少なくとも１つを調整する制御部を備える、
請求項５に記載の伝送装置。
【請求項７】
前記送信回路は、さらに、前記伝送信号の振幅を調整する増幅器を備え、
前記制御部は、出力された前記検出信号に基づいて前記増幅器を制御することにより、前記伝送信号の振幅を調整する、
請求項６に記載の伝送装置。
【請求項８】
前記検出回路は、レクテナ回路を含む、
請求項５から７のいずれか１項に記載の伝送装置。
【請求項９】
前記検出回路は、倍電圧整流回路を含む、
請求項５から７のいずれか１項に記載の伝送装置。
【請求項１０】
さらに、前記検出波を増幅して前記検出回路に出力する増幅器を備える、
請求項５から９のいずれか１項に記載の伝送装置。
【請求項１１】
さらに、前記検出回路によって出力される前記検出信号を増幅する増幅器を備える、
請求項５から９のいずれか１項に記載の伝送装置。
【請求項１２】
さらに、
前記電磁共鳴結合器、前記送信回路、及び、前記検出回路を封止するパッケージ材と、
前記パッケージ材から一部が露出しており、前記検出信号が出力される端子とを備える、
請求項５から１１のいずれか１項に記載の伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁共鳴結合器、及び、これを用いた伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な電気機器において、回路間で電気的な絶縁を確保しながら、信号を伝送する要望がある。電気信号と電力とを同時に絶縁伝送することができる伝送方式として、電磁共鳴結合器を用いたマイクロ波駆動技術（Ｄｒｉｖｅ−ｂｙ−Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が提案されている（例えば、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
【特許文献２】特開２０１２−２５７４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロ波駆動技術を用いた絶縁ゲート駆動回路は、例えば、送信回路、受信回路、及び、電磁共鳴結合器がパッケージ化されることにより形成される。このような場合、送信回路が出力する伝送信号をパッケージ材の外部からモニタすることが困難である。
【０００５】
本開示は、伝送信号をモニタすることが容易な電磁共鳴結合器、及び、これを用いた伝送装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、伝送信号が入力される入力配線と、前記入力配線に接続された第１の共鳴配線と、前記第１の共鳴配線と対向し、前記第１の共鳴配線と共鳴結合することにより前記第１の共鳴配線との間で前記伝送信号を非接触で伝送する第２の共鳴配線と、前記第２の共鳴配線に接続され、前記伝送信号が出力される出力配線と、前記第１の共鳴配線及び前記第２の共鳴配線からなる群から選択される少なくとも一方と電磁的に結合する結合配線と、前記結合配線の一端に接続される終端抵抗と、を備える。
【０００７】
本開示の一態様に係る伝送装置は、前記電磁共鳴結合器と、前記入力配線に前記伝送信号を入力する送信回路と、前記結合配線の他の一端に接続され、前記検出波を用いて検出信号を生成して出力する検出回路とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器及び伝送装置によれば、伝送信号をモニタすることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、絶縁伝送装置の温度特性を示す図である。
【図２】図２は、方向性結合器の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の分解斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の断面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の配線構造を示す斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器が備える、第１の共鳴器及び結合配線の配線構造を示す上面図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の動作を説明するための模式図である。
【図８】図８は、比較例に係る電磁共鳴結合器の伝送特性を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の伝送特性を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の配線構造を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器が備える、第１の共鳴器及び結合配線の配線構造を示す上面図である。
【図１２】図１２は、伝送装置の斜視図である。
【図１３】図１３は、伝送装置の回路構成を示す図である。
【図１４】図１４は、倍電圧整流回路を含む検出回路の回路構成を示す図である。
【図１５】図１５は、制御部を備える伝送装置のブロック図である。
【図１６】図１６は、検出信号を増幅する増幅器と制御部とを備える伝送装置のブロック図である。
【図１７】図１７は、検出波を増幅する増幅器と、制御部とを備える伝送装置のブロック図である。
【図１８】図１８は、電磁共鳴結合器を３つ備える伝送装置の回路構成を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態１の変形例に係る電磁共鳴結合器が備える、第１の共鳴器及び結合配線の配線構造を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
様々な電気機器において、回路間で電気的な絶縁を確保しながら、信号を伝送する要望がある。例えば、高電圧回路と低電圧回路とを含む電子機器を動作させる際に、低電圧回路の誤動作もしくは故障を防ぐために、回路同士のグランド・ループを断ち切る場合がある。つまり、回路同士を絶縁する場合がある。このような構成により、高電圧回路と低電圧回路とが電気的に接続された際に、低電圧回路に高電圧回路から過剰電圧が印加されることを抑制することができる。
【００１１】
具体的には、例えば、数百Ｖの高電圧で動作するモーター駆動回路をマイクロコンピュータまたは半導体集積回路等により制御する場合が挙げられる。モーター駆動回路が扱う高電圧が低電圧で動作するマイクロコンピュータまたは半導体集積回路等に印加されると、誤動作を引き起こしたり、故障したりする。このような誤動作及び故障の発生を抑制するために、マイクロコンピュータまたは半導体集積回路等とモーター駆動回路とは絶縁される。
【００１２】
回路間で絶縁を確保しながら信号を伝送する素子として、フォトカプラが知られている。フォトカプラは、発光素子と受光素子とを１つのパッケージに集積化したものであり、発光素子と受光素子とはパッケージ材の内部で互いに電気的に絶縁されている。フォトカプラは、入力された電気信号を発光素子によって光信号に変換し、変換後の光信号を受光素子によって検出し、再び電気信号に変換して出力する。
【００１３】
また、近年では、絶縁素子として電磁共鳴結合器を用いた絶縁伝送装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。絶縁素子として電磁共鳴結合器を用いた絶縁伝送装置は、送信回路によって高周波信号を入力信号に応じて変調し、変調後の高周波信号である変調信号を、電磁共鳴結合器を用いて受信回路に絶縁伝送する。そして、絶縁伝送装置は、受信回路に含まれる整流回路を用いて変調信号を復調する。
【００１４】
ここで、送信回路は、半導体素子を内蔵しているため、一般的には、図１に示されるような温度特性を有する。図１は、絶縁伝送装置の温度特性を示す図である。図１において、出力電圧の規定値を点線で示している。
【００１５】
図１に示されるように、絶縁伝送装置から出力される出力電圧は、温度が高くなるほど低下する。この特性は、送信回路によって生成及び出力される変調信号が周囲温度に依存して変化することに起因する。周囲温度が低温であるときに絶縁伝送装置から出力される出力電圧は、出力電圧の規定値よりも大きくなり、一方で周囲温度が高温であるときに絶縁伝送装置から出力される出力電圧は、出力電圧の規定値よりも低下する。しかしながら、絶縁伝送装置は、どのような周囲温度においても、一定の出力電圧を出力することが望ましい。
【００１６】
絶縁伝送装置の出力電圧を一定にするための一般的な技術として、送信回路の出力電圧をモニタすることによりフィードバック制御を行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、電磁共鳴結合器と、送信回路及び受信回路とがパッケージ化されている場合などには、送信回路の出力電圧がパッケージ材の外に出力されない。このため、送信回路の出力電圧をモニタすることが困難である。
【００１７】
ここで、高周波信号をモニタする一般的な技術として、方向性結合器を使用する技術が知られている。図２は、方向性結合器の構成を示す模式図である。図２に示されるように、方向性結合器３０は、発振器１０によって生成され、かつ、増幅器２０から出力された高周波信号を出力信号４０とモニタ信号５０とに分配する。しかしながら、方向性結合器３０は、高周波信号の波長のλ／４長さの伝送線路を使用することが一般的であるためサイズが大きくなることが多い。したがって、絶縁伝送装置に内蔵することが困難な場合がある。
【００１８】
そこで、本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器は、伝送信号が入力される入力配線と、前記入力配線に接続された第１の共鳴配線と、前記第１の共鳴配線と対向し、前記第１の共鳴配線と共鳴結合することにより前記第１の共鳴配線との間で前記伝送信号を非接触で伝送する第２の共鳴配線と、前記第２の共鳴配線に接続され、前記伝送信号が出力される出力配線と、前記第１の共鳴配線及び前記第２の共鳴配線からなる群から選択される少なくとも一方と電磁的に結合する結合配線と、前記結合配線の一端に接続される終端抵抗と、を備える。
【００１９】
これにより、結合配線を通じて伝送信号に対応する検出波が得られる。つまり、複雑な素子等を用いずに、結合配線によって容易に伝送信号をモニタすることができる。
【００２０】
また、結合配線の一端に終端抵抗が接続されることにより、結合配線の他端を介して検出波を得ることができる。
【００２１】
また、本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器において、前記第１の共鳴配線と前記結合配線とは、同一の平面上に配置され、前記第２の共鳴配線は、前記平面と交差する方向において前記第１の共鳴配線と対向し、前記結合配線は、前記第１の共鳴配線の一部に沿って、前記第１の共鳴配線の前記一部と所定間隔を空けて配置されることにより、前記第１の共鳴配線と結合してもよい。
【００２２】
これにより、第１の共鳴配線と共鳴結合する結合配線によって、検出波を得ることができる。
【００２３】
また、本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器において、前記第１の共鳴配線は、一部が開放された環状であり、前記結合配線は、前記平面上において、前記第１の共鳴配線の内側に配置されていてもよい。
【００２４】
これにより、配線の専有面積を大きくすることなく、結合配線を配置することができる。
【００２５】
また、本開示の一態様に係る電磁共鳴結合器において、前記第１の共鳴配線は、一部が開放された環状であり、前記結合配線は、前記平面上において、前記第１の共鳴配線の外側に配置されていてもよい。
【００２６】
これにより、結合配線と第１の共鳴配線との配線間隔の自由度が大きくなるため、結合度の調整が容易となる。
【００２７】
また、本開示の一態様に係る伝送装置は、前記電磁共鳴結合器と、前記入力配線に前記伝送信号を入力する送信回路と、前記結合配線の他の一端に接続され、前記検出波を用いて検出信号を生成して出力する検出回路とを備える。
【００２８】
このように、伝送装置は、伝送信号に対応した検出信号を出力することができる。検出信号によれば、伝送信号を容易にモニタすることができる。
【００２９】
また、本開示の一態様に係る伝送装置は、さらに、出力された前記検出信号に基づいて前記送信回路を制御することによって、前記伝送信号の振幅及び前記伝送信号の周波数からなる群から選択される少なくとも１つを調整する制御部を備えてもよい。
【００３０】
このように、検出信号に応じて送信回路が制御されることにより、伝送信号の振幅の変動が抑制される。例えば、伝送装置から出力される信号の信号レベルを、伝送装置の周囲温度に依存せずに一定に近づける制御が可能となる。
【００３１】
また、本開示の一態様に係る伝送装置は、前記送信回路は、さらに、前記伝送信号の振幅を調整する増幅器を備え、前記制御部は、出力された前記検出信号に基づいて前記増幅器を制御することにより、前記伝送信号の振幅を調整してもよい。
【００３２】
このように、検出信号に応じて増幅器が制御されることにより、伝送信号の振幅の変動が抑制される。例えば、伝送装置から出力される信号の信号レベルを、伝送装置の周囲温度に依存せずに一定に近づける制御が可能となる。
【００３３】
また、本開示の一態様に係る伝送装置において、前記検出回路は、レクテナ回路を含んでもよい。
【００３４】
これにより、検出回路は、レクテナ回路を用いて検出信号を生成することができる。
【００３５】
また、本開示の一態様に係る伝送装置において、前記検出回路は、倍電圧整流回路を含んでもよい。
【００３６】
これにより、検出回路は、倍電圧整流回路を用いて検出信号を生成することができる。
【００３７】
また、本開示の一態様に係る伝送装置は、さらに、前記結合配線から得られる検出波を増幅して前記検出回路に出力する増幅器を備えてもよい。
【００３８】
これにより、伝送装置は、検出波を増幅することができる。
【００３９】
また、本開示の一態様に係る伝送装置は、さらに、前記検出回路によって出力される前記検出信号を増幅する増幅器を備えてもよい。
【００４０】
これにより、伝送装置は、検出信号を増幅することができる。
【００４１】
また、本開示の一態様に係る伝送装置は、さらに、前記電磁共鳴結合器、前記送信回路、及び、前記検出回路を封止するパッケージ材と、前記パッケージ材から一部が露出しており、前記検出信号が出力される端子とを備えてもよい。
【００４２】
これにより、端子を通じて検出信号を容易にモニタすることができる。
【００４３】
本開示において、回路、ユニット、装置、部材又は部の全部又は一部、又はブロック図の機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む一つ又は複数の電子回路によって実行されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩまたはＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（ｖｅｒｙ  ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、若しくはＵＬＳＩ（ｕｌｔｒａ  ｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるものであってもよい。  ＬＳＩの製造後にプログラムされる、Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅも同じ目的で使うことができる。
【００４４】
さらに、回路、ユニット、装置、部材又は部の全部又は一部の機能又は操作は、ソフトウエア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ又は複数のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって実行されたときに、そのソフトウエアで特定された機能が処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）および周辺装置によって実行される。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は複数の非一時的記録媒体、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えばインターフェース、を備えていても良い。
【００４５】
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、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。
【００４６】
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。
【００４７】
（実施の形態１）
［実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の全体構造］
以下、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。図３は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の分解斜視図である。図４は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の断面図である。なお、図４は、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器を、誘電体層の対角線に沿って切断した場合の断面図である。
【００４８】
電磁共鳴結合器１００は、電磁共鳴結合された第１の共鳴器１１５及び第２の共鳴器１２５を備え、第１の共鳴器１１５及び第２の共鳴器１２５を用いて伝送対象の信号（以下、伝送信号と記載する）を非接触で伝送する。伝送信号は、言い換えれば、変調された高周波信号である。例えば、送信回路によって入力端子１１１ａに伝送信号が入力されると、当該伝送信号は非接触で第１の共鳴器１１５から第２の共鳴器１２５に伝送され、出力端子１２１ａから出力される。出力された伝送信号は、例えば、受信回路によって復調される。高周波信号は、例えば、１ＭＨｚ以上の周波数の信号である。
【００４９】
また、電磁共鳴結合器１００は、いわゆる方向性結合器としても動作し、一定の結合度を有することにより伝送信号をモニタするための検出波を出力する結合配線１３０を備える。
【００５０】
方向性結合器として動作する電磁共鳴結合器１００の結合度は、第１の共鳴器１１５に入力される伝送信号と、結合配線１３０から出力される検出波との比によって定められる。なお、方向性結合器として動作する電磁共鳴結合器１００の挿入損失は、第１の共鳴器１１５に入力される伝送信号と、第２の共鳴器１２５から出力される伝送信号との比によって定められる。
【００５１】
図３及び図４に示されるように、電磁共鳴結合器１００は、誘電体層１０１、誘電体層１０２、及び、誘電体層１０３を含む３つの誘電体層が重なった積層構造を有する。誘電体層１０１、誘電体層１０２、及び、誘電体層１０３としては、例えば、サファイア基板が用いられる。誘電体層１０１、誘電体層１０２、及び、誘電体層１０３は、高誘電率の無機フィラーを充填させたポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）により形成されてもよい。
【００５２】
誘電体層１０１の上面には、第１の共鳴器１１５及び結合配線１３０が平面状に形成される。第１の共鳴器１１５は、第１の共鳴配線１１０と、第１の共鳴配線１１０に電気的に接続された直線状の入力配線１１１とを有する。なお、第１の共鳴器１１５は、誘電体層１０３の下面に形成されてもよい。
【００５３】
誘電体層１０２は、当該誘電体層１０２の上面が誘電体層１０１の下面と重なって配置される。誘電体層１０２の上面には、第２の共鳴器１２５が平面状に形成される。第２の共鳴器１２５は、第２の共鳴配線１２０と、第２の共鳴配線１２０に電気的に接続された直線状の出力配線１２１を有する。誘電体層１０２の下面には、第２のグランドシールド１０５がほぼ全面に設けられる。
【００５４】
誘電体層１０３は、当該誘電体層１０３の下面が誘電体層１０１の上面と重なって配置される。誘電体層１０３の上面には、入力端子１１１ａ、出力端子１２１ａ、端子１３１ａ、端子１３２ａ、第１のグランドシールド１０４、及び、２つの受信側グランド端子１０５ａが平面状に形成される。第１のグランドシールド１０４には、２つの送信側グランド端子１０４ａが含まれる。
【００５５】
このように、第１の共鳴器１１５、第２の共鳴器１２５、第１のグランドシールド１０４、及び、第２のグランドシールド１０５は、互いに異なる平面に配置される。第１の共鳴器１１５、第２の共鳴器１２５、第１のグランドシールド１０４、及び、第２のグランドシールド１０５、及び、各端子（入力端子１１１ａなど）は、銅などの金属により形成される。
【００５６】
入力端子１１１ａは、２つの送信側グランド端子１０４ａの間に配置される。入力端子１１１ａと、２つの送信側グランド端子１０４ａとは、グランド−シグナル−グランド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）パッドを構成する。入力端子１１１ａ、及び、２つの送信側グランド端子１０４ａは、第１の共鳴器１１５に送信回路を電気的に接続するために用いられる。
【００５７】
また、出力端子１２１ａは、２つの受信側グランド端子１０５ａの間に配置される。出力端子１２１ａと、２つの受信側グランド端子１０５ａとは、グランド−シグナル−グランド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）パッドを構成する。出力端子１２１ａ、及び、２つの受信側グランド端子１０５ａは、第２の共鳴器１２５に受信回路を電気的に接続するために用いられる。
【００５８】
端子１３１ａ及び端子１３２ａは、電磁共鳴結合器１００によって伝送される伝送信号をモニタするために用いられる。端子１３２ａは、終端抵抗６０を介して第１のグランドシールド１０４に電気的に接続される。終端抵抗６０は、例えば、５０Ωのチップ抵抗であるが、終端抵抗６０として他の種類の抵抗が用いられてもよい。例えば、いわゆる部品抵抗、半導体チップ内に埋め込まれたメタル抵抗、またはエピタキシャル層により形成される抵抗などが終端抵抗６０として使用されてもよい。
【００５９】
また、電磁共鳴結合器１００は、誘電体層１０１、誘電体層１０２、及び、誘電体層１０３のうち少なくとも１つの誘電体層を貫通するビアを有する。以下、電磁共鳴結合器１００が有するビアについて図３を用いて説明する。なお、ビアには、銅などの金属が使用される。
【００６０】
第１のビア１１１ｂは、電磁共鳴結合器１００の一方の端部において、誘電体層１０３を貫通する、導電性を有するビア構造である。第１のビア１１１ｂは、入力配線１１１と入力端子１１１ａとを電気的に接続する。
【００６１】
第２のビア１２１ｂは、電磁共鳴結合器１００の他方の端部において、誘電体層１０１、及び、誘電体層１０３を貫通する、導電性を有するビア構造である。第２のビア１２１ｂは、出力配線１２１と出力端子１２１ａとを電気的に接続する。第２のビア１２１ｂは、２つの第３のビア１０５ｂの間に位置する。
【００６２】
第３のビア１０５ｂは、電磁共鳴結合器１００の他方の端部において、誘電体層１０１、誘電体層１０２、及び、誘電体層１０３を貫通する、導電性を有するビア構造である。第３のビア１０５ｂは、第２のグランドシールド１０５と、受信側グランド端子１０５ａとを電気的に接続する。電磁共鳴結合器１００は、第３のビア１０５ｂを２つ有する。２つの第３のビア１０５ｂの間には、第２のビア１２１ｂが位置する。
【００６３】
第４のビア１３１ｂは、誘電体層１０３を貫通する、導電性を有するビア構造である。第４のビア１３１ｂは、結合配線１３０の端部１３１と端子１３１ａとを電気的に接続する。
【００６４】
第５のビア１３２ｂは、誘電体層１０３を貫通する、導電性を有するビア構造である。第５のビア１３２ｂは、結合配線１３０の端部１３２と端子１３２ａとを電気的に接続する。
【００６５】
［実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の配線構造］
次に、電磁共鳴結合器１００の配線構造について図３に加えて図５及び図６を用いてさらに詳細に説明する。図５は、電磁共鳴結合器１００の配線構造を示す斜視図である。図６は、電磁共鳴結合器１００が備える、第１の共鳴器１１５及び結合配線１３０の配線構造を示す上面図である。
【００６６】
まず、第１の共鳴器１１５の形状について説明する。第１の共鳴器１１５は、第１の共鳴配線１１０と、第１の共鳴配線１１０に電気的に接続された入力配線１１１とを備える。
【００６７】
第１の共鳴配線１１０は、円環状の閉じた配線の一部が、開放部によって開放された配線である。第１の共鳴配線１１０は、伝送信号のアンテナとなる配線である。第１の共鳴配線１１０は、一方の端部１１２と他方の端部１１３とが所定の間隔だけ離れて近接することにより、環状に形成された配線である。ここでの「近接」とは、接近して設けられることを意味し、接触を含まない意味である。
【００６８】
なお、第１の共鳴配線１１０は、一部が開放された環状であればよい。環状とは、開放部を除けば閉じた形状であることを意味する。つまり、一部で蛇行するような形状も環状に含まれる。環状には、例えば、円環状、及び、レーストラック形状などが含まれる。また、環状には、輪郭が多角形の環状、及び、楕円形等も含まれる。第１の共鳴配線１１０の配線長は、伝送信号の１／２波長の長さである。なお、端部１１２及び端部１１３の一方が、ビアなどによって第１のグランドシールド１０４に接続されることにより、第２の共鳴配線１２０の配線長を伝送信号の１／４波長の長さにすることも可能である。
【００６９】
入力配線１１１は、一端が第１の共鳴配線１１０に接続され、他端に入力端子１１１ａ及び第１のビア１１１ｂを介して伝送信号が入力される直線状の配線である。入力配線１１１は、例えば、第１の共鳴配線１１０の端部１１３に含まれる端から、第１の共鳴配線１１０の配線長の４分の１の長さの位置に接続される。なお、入力配線１１１の接続位置は、特に限定されない。
【００７０】
実施の形態１では、第１の共鳴配線１１０及び入力配線１１１は、配線幅が一定の配線であるが、配線幅は一定でなくてもよい。例えば、第１の共鳴配線１１０と入力配線１１１とで配線幅が異なってもよいし、第１の共鳴配線１１０内で配線幅が部分的に異なってもよい。
【００７１】
次に、第２の共鳴器１２５の形状について説明する。第２の共鳴器１２５は、第２の共鳴配線１２０と、第２の共鳴配線１２０に電気的に接続された出力配線１２１とを備える。
【００７２】
第２の共鳴配線１２０は、円環状の閉じた配線の一部が、開放部によって開放された配線である。第２の共鳴配線１２０は、伝送信号のアンテナとなる配線である。第２の共鳴配線１２０は、一方の端部１２２と他方の端部１２３とが所定の間隔だけ離れて近接することにより、環状に形成された配線である。ここでの「近接」とは、接近して設けられることを意味し、接触を含まない意味である。
【００７３】
なお、第２の共鳴配線１２０は、一部が開放された環状であればよい。環状とは、開放部を除けば閉じた形状であることを意味する。つまり、一部で蛇行するような形状も環状に含まれる。環状には、例えば、円環状、及び、レーストラック形状などが含まれる。また、環状には、輪郭が多角形の環状、及び、楕円形等も含まれる。第２の共鳴配線１２０の配線長は、伝送信号の１／２波長の長さである。なお、端部１２２及び端部１２３の一方が、ビアなどによって第２のグランドシールド１０５に接続されることにより、第２の共鳴配線１２０の配線長を伝送信号の１／４波長の長さにすることも可能である。
【００７４】
出力配線１２１は、一端が第２の共鳴配線１２０に接続され、他端から第２のビア１２１ｂ及び出力端子１２１ａを介して伝送信号が出力される直線状の配線である。出力配線１２１は、例えば、第２の共鳴配線１２０の端部１２２に含まれる端から、第２の共鳴配線１２０の配線長の４分の１の長さの位置に接続されるが、出力配線１２１の接続位置は、特に限定されない。
【００７５】
実施の形態１では、第２の共鳴配線１２０及び出力配線１２１は、配線幅が一定の配線であるが、配線幅は一定でなくてもよい。例えば、第２の共鳴配線１２０と出力配線１２１とで配線幅が異なってもよいし、第２の共鳴配線１２０内で配線幅が部分的に異なってもよい。
【００７６】
次に、結合配線１３０の形状について説明する。結合配線１３０は、円環状の閉じた配線の一部が、開放部によって開放された配線である。結合配線１３０は、言い換えれば、高周波フィルタの一部となる配線である。結合配線１３０は、一方の端部１３１と他方の端部１３２とは、所定の間隔だけ離れて近接し、環状に形成された配線である。ここでの「近接」とは、接近して設けられることを意味し、接触を含まない意味である。
【００７７】
なお、結合配線１３０は、一部が開放された環状であればよい。環状とは、開放部を除けば閉じた形状であることを意味する。つまり、一部で蛇行するような形状も環状に含まれる。環状には、例えば、円環状、及び、レーストラック形状などが含まれる。また、環状には、輪郭が多角形の環状、及び、楕円形等も含まれる。結合配線１３０の配線長は、例えば、伝送信号の１／２波長の長さの８０％以上１２０％以下の長さである。結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０の内側に配置される場合には、第１の共鳴配線１１０よりも配線長が短くなることが多い。結合配線１３０が第１の共鳴配線１１０の外側に配置される場合には、結合配線１３０の配線長は、第１の共鳴配線１１０よりも短くなる場合もあるし、第１の共鳴配線１１０以上となる場合もある。
【００７８】
図３に示されるように、結合配線１３０の一方の端部１３１は、第４のビア１３１ｂを介して端子１３１ａに接続され、結合配線１３０の他方の端部１３２は、第５のビア１３２ｂを介して端子１３２ａに接続される。実施の形態１では、端子１３１ａは、モニタ用の端子として使用され、端子１３２ａは、５０Ωの終端抵抗６０によって終端される。なお、端子１３１ａ及び端子１３２ａの一方が、５０Ωの終端抵抗６０によって終端され、他方がモニタ用の端子として使用されればよい。
【００７９】
実施の形態１では、結合配線１３０は、配線幅が一定の配線であるが、配線幅は一定でなくてもよい。例えば、結合配線１３０内で配線幅が部分的に異なってもよい。結合配線１３０の配線幅は、第１の共鳴配線１１０と異なっていてもよい。
【００８０】
［配線の位置関係］
次に、第１の共鳴器１１５、第２の共鳴器１２５、及び、結合配線１３０の位置関係について説明する。まず、第１の共鳴器１１５と、第２の共鳴器１２５との位置関係について説明する。
【００８１】
第１の共鳴器１１５における第１の共鳴配線１１０は、第２の共鳴器１２５における第２の共鳴配線１２０と積層方向において対向して配置される。なお、第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０との間には、誘電体層１０１が介在する。したがって、第１の共鳴配線１１０と、第２の共鳴配線１２０とは直接接触しない。
【００８２】
また、誘電体層１０１の主面に垂直な方向から見た場合、すなわち、平面視した場合に、第１の共鳴配線１１０の輪郭と第２の共鳴配線１２０の輪郭とは略一致する。ここで、第１の共鳴配線１１０の輪郭とは、次のように定義される。
【００８３】
第１の共鳴配線１１０において開放部が設けられず、第１の共鳴配線１１０が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の輪郭とを有する。第１の共鳴配線１１０の輪郭とは、これら２つの輪郭のうち外周側の輪郭を意味する。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１の共鳴配線１１０の配線幅を規定し、外周側の輪郭は、第１の共鳴配線１１０の占有面積を規定する。なお、第２の共鳴配線１２０の輪郭についても同様に定義される。
【００８４】
すなわち、実施の形態１では、第１の共鳴配線１１０および第２の共鳴配線１２０の輪郭とは、第１の共鳴配線１１０および第２の共鳴配線１２０の最外形であり、円形である。この場合、輪郭が一致するとは、開放部に相当する部分を除いて略一致することを意味する。
【００８５】
なお、輪郭が略一致するとは、誘電体層１０１と誘電体層１０２との組み立てばらつき、並びに製造工程において発生する第１の共鳴配線１１０および第２の共鳴配線１２０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。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い。
【００８６】
なお、第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０との輪郭が一致しない場合であっても、電磁共鳴結合器１００は動作可能である。電磁共鳴結合器１００は、第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０との輪郭が一致する場合に、より効果的に動作する。
【００８７】
また、実施の形態１においては、平面視した場合に、第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０とは、点対称または線対称の位置関係にある。ここで、平面視した場合の第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０との位置関係は、共鳴配線間で電磁共鳴現象が発生する範囲であれば、任意の位置関係で構わない。
【００８８】
第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０とが同一の軸を有していてもよい。このように配置することにより共鳴配線間の共鳴結合を強くし、効率の良い電力伝送が可能となる。
【００８９】
また、第１の共鳴器１１５と第２の共鳴器１２５との積層方向の距離は、伝送信号の波長である動作波長の２分の１以下である。このときの波長は、第１の共鳴器１１５および第２の共鳴器１２５に接する誘電体層１０１による波長短縮率を考慮した波長である。このような条件では、第１の共鳴器１１５と、第２の共鳴器１２５とは、近傍界領域において電磁共鳴結合しているといえる。第１の共鳴器１１５と第２の共鳴器１２５との積層方向の距離は誘電体層１０１の厚みに相当する。
【００９０】
なお、第１の共鳴器１１５と第２の共鳴器１２５との積層方向の距離は、動作波長の２分の１以下に限定されない。第１の共鳴器１１５と第２の共鳴器１２５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、第１の共鳴器１１５と第２の共鳴器１２５との積層方向の距離が動作波長の２分の１以下の場合に、より効果的に動作する。
【００９１】
次に、第１の共鳴器１１５と、結合配線１３０との位置関係について説明する。
【００９２】
結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０と同様に、誘電体層１０１の上面に形成される。つまり、結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０と同一の平面上に配置される。また、結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０の内側に、第１の共鳴配線１１０の一部に沿って、第１の共鳴配線１１０の一部と所定間隔を空けて配置される。これにより、誘電体層１０１上の配線の専有面積を大きくすることなく、結合配線１３０を配置することができる。なお、結合配線１３０と第１の共鳴配線１１０とは、配線によって接続されておらず、互いに接触していない。
【００９３】
結合配線１３０と第１の共鳴配線１１０との結合度は、結合配線１３０と第１の共鳴配線１１０との間隔、及び、結合配線１３０の配線幅等によって決定される。
【００９４】
そこで、図１９に示すように、結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０の外側に、第１の共鳴配線１１０の一部に沿って、第１の共鳴配線１１０の一部と所定間隔を空けて配置されてもよい。結合配線１３０が外側に配置されることにより、結合配線１３０と第１の共鳴配線１１０との配線間隔の自由度が大きくなるため、結合度の調整が容易となる。例えば、結合度を大きくすることが可能となる。
【００９５】
なお、電磁共鳴結合器１００では、結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０と結合するが、第２の共鳴配線１２０と結合してもよい。この場合、結合配線１３０は、第２の共鳴配線１２０と同様に、誘電体層１０２の上面に形成される。つまり、結合配線１３０は、第２の共鳴配線１２０と同一の平面上に配置される。なお、ここでの結合は、電磁気的な結合を意味し、構造的な結合の意味ではない。
【００９６】
また、結合配線１３０は、例えば、第２の共鳴配線１２０の内側に、第２の共鳴配線１２０の一部に沿って、第２の共鳴配線１２０の一部と所定間隔を空けて配置されてもよい。結合配線１３０は、第２の共鳴配線１２０の外側に、第２の共鳴配線１２０の一部に沿って、第２の共鳴配線１２０の一部と所定間隔を空けて配置されてもよい。
【００９７】
［電磁共鳴結合器の動作］
電磁共鳴結合器１００の動作について図７を参照しながら説明する。図７は、電磁共鳴結合器１００の動作を説明するための模式図である。
【００９８】
入力配線１１１に入力された伝送信号は、第１の共鳴配線１１０及び第２の共鳴配線１２０の電磁共鳴結合により、第１の共鳴配線１１０から第２の共鳴配線１２０に非接触で伝送され、出力配線１２１から出力される。
【００９９】
ここで、第１の共鳴配線１１０は、第２の共鳴配線１２０と、結合配線１３０とで共用される。入力配線１１１に入力された伝送信号は、結合配線１３０の端部１３１を介して端子１３１ａにも出力される。つまり、端子１３１ａは、伝送信号のモニタ用の端子として使用することができる。なお、上述のように、結合配線１３０の端部１３２は、終端抵抗６０によって第１のグランドシールド１０４に接続される。つまり、結合配線１３０の端部１３２は、終端抵抗６０によって終端される。終端抵抗６０は、電磁共鳴結合器１００の構成要素とされてもよいし、電磁共鳴結合器１００とは別体であってもよい。
【０１００】
このように動作する電磁共鳴結合器１００の伝送特性のシミュレーション結果について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、比較例に係る電磁共鳴結合器の伝送特性を示す図である。図９は、電磁共鳴結合器１００の伝送特性を示す図である。なお、比較例に係る電磁共鳴結合器は、結合配線１３０を有しないことを除いて電磁共鳴結合器１００と同様の電磁共鳴結合器である。
【０１０１】
なお、シミュレーションにおいて、伝送信号の周波数は、２．４ＧＨｚとした。終端抵抗６０は、５０Ωとした。
【０１０２】
図８のｍ１の位置に示されるように、比較例に係る電磁共鳴結合器の挿入損失は、２．４ＧＨｚにおいて０．９６ｄＢである。一方、図９のｍ１の位置に示されるように、電磁共鳴結合器１００の挿入損失は、２．４ＧＨｚにおいて１．０６ｄＢであり、比較例に係る電磁共鳴結合器に比べて１％未満ではあるが挿入損失が悪化している。
【０１０３】
一方で、図９のｍ２の位置に示されるように、電磁共鳴結合器１００を方向性結合器として考えた場合の結合度は、−１９ｄＢであり、十分に大きな結合度である。
【０１０４】
このように、電磁共鳴結合器１００においては、結合配線１３０以外に別途部品を追加すること無く伝送信号をモニタすることが可能となる。
【０１０５】
なお、図９に示されるように、第１の共鳴配線１１０と第２の共鳴配線１２０との共鳴結合は、第１の共鳴配線１１０と結合配線１３０との共鳴結合よりも十分に強い。
【０１０６】
［実施の形態１の効果等］
以上説明したように、電磁共鳴結合器１００は、伝送信号が入力される入力配線１１１と、入力配線１１１に接続された第１の共鳴配線１１０と、第１の共鳴配線１１０と対向し、第１の共鳴配線１１０と共鳴結合することにより第１の共鳴配線１１０との間で伝送信号を非接触で伝送する第２の共鳴配線１２０と、第２の共鳴配線１２０に接続され、非接触で伝送された伝送信号が出力される出力配線１２１と、第１の共鳴配線１１０及び第２の共鳴配線１２０のうちの少なくとも一方と結合する結合配線１３０とを備える。
【０１０７】
これにより、結合配線１３０を通じて伝送信号に対応する検出波が得られる。つまり、複雑な素子等を用いずに、結合配線１３０によって容易に伝送信号をモニタすることができる。
【０１０８】
また、電磁共鳴結合器１００は、さらに、結合配線１３０の他方の端部１３２に接続される終端抵抗６０を備えてもよい。他方の端部１３２は、結合配線の一端に相当する。
【０１０９】
このように、結合配線１３０の他方の端部１３２に終端抵抗６０が接続されることにより、結合配線１３０の一方の端部１３１を介して検出波を得ることができる。また、後述する伝送装置において、終端抵抗６０を外付けする必要がなくなる。
【０１１０】
また、第１の共鳴配線１１０と結合配線１３０とは、同一の平面上に配置され、第２の共鳴配線１２０は、同一の平面と交差する方向において第１の共鳴配線１１０と対向してもよい。結合配線１３０は、第１の共鳴配線１１０の一部に沿って、第１の共鳴配線１１０の一部と所定間隔を空けて配置されることにより、第１の共鳴配線１１０と結合してもよい。
【０１１１】
これにより、第１の共鳴配線１１０と結合する結合配線１３０によって、検出波を得ることができる。
【０１１２】
また、第１の共鳴配線１１０は、一部が開放された環状であり、結合配線１３０は、同一の平面上において、第１の共鳴配線１１０の内側に配置されていてもよい。
【０１１３】
これにより、配線の専有面積を大きくすることなく、結合配線１３０を配置することができる。
【０１１４】
また、第１の共鳴配線１１０は、一部が開放された環状であり、結合配線１３０は、同一の平面上において、第１の共鳴配線１１０の外側に配置されていてもよい。
【０１１５】
これにより、結合配線１３０と第１の共鳴配線１１０との配線間隔の自由度が大きくなるため、結合度の調整が容易となる。
【０１１６】
（実施の形態２）
［実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の配線構造］
実施の形態２では、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電磁共鳴結合器であって、方向性結合器として動作する電磁共鳴結合器について説明する。なお、以下の実施の形態２では、第１の共鳴器及び第２の共鳴器の配線構造以外の構成の説明（例えば、第１の共鳴器と第２の共鳴器との位置関係）については、実施の形態１と同様であるため説明が省略される。
【０１１７】
図１０は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器の配線構造を示す斜視図である。図１１は、実施の形態２に係る電磁共鳴結合器が備える、第１の共鳴器及び結合配線の配線構造を示す上面図である。実施の形態２に係る電磁共鳴結合器は、第１の共鳴器３１５と、第２の共鳴器３２５と、結合配線３３０とを備える。
【０１１８】
まず、第１の共鳴器３１５について説明する。第１の共鳴器３１５は、第１の共鳴配線３１０と、第１の入力配線３１１と、第２の入力配線３１２と、第１のグランド配線３１６、３１７と、第１の接続配線３１８とを備える。
【０１１９】
第１の共鳴配線３１０は、開放部３１３を有する変形された環状の配線である。第１の共鳴配線３１０は、平面視において内側に向かって凹んだ部分である凹部を２つ有し、２つの凹部は近接している。２つの凹部の一方には、開放部３１３が設けられ、２つの凹部の他方には、直線状の第１の接続配線３１８の一端が接続される接続部が設けられる。接続部は、第１の接続配線３１８によって第１のグランド配線３１７に電気的に接続される。第１の共鳴器３１５は、２つの略矩形の環状の配線が接続部において接続されていると考えることもできる。なお、接続部は、第１のグランド配線３１７ではなく、ビアによって第１のグランドシールド１０４（図１０及び図１１では図示せず）に接続されてもよい。
【０１２０】
第１の入力配線３１１は、第１の共鳴配線３１０に電気的に接続される直線状の配線である。第１の入力配線３１１は、具体的には、上記２つの略矩形の環状の配線の一方に電気的に接続される。第１の入力配線３１１に入力された伝送信号は、第２の共鳴器３２５が備える第１の出力配線３２１に出力される。
【０１２１】
第２の入力配線３１２は、第１の共鳴配線３１０に電気的に接続される直線状の配線である。第２の入力配線３１２は、具体的には、上記２つの略矩形の環状の配線の他方に電気的に接続される。第２の入力配線３１２に入力された伝送信号は、第２の共鳴器３２５が備える第２の出力配線３２２に出力される。
【０１２２】
第１のグランド配線３１６及び第１のグランド配線３１７は、第１の共鳴器３１５内の基準電位となる配線である。第１のグランド配線３１６は、ブラケット状であり、第１のグランド配線３１７は、直線状である。第１のグランド配線３１６及び第１のグランド配線３１７は、第１の共鳴配線３１０を囲むように配置され、いわゆるコプレーナグランドとして機能する。なお、第１のグランド配線３１７には、第１の接続配線３１８の他端が接続される。また、第１のグランド配線３１６、３１７が存在せず、第１のグランドシールド１０４が基準電位となっていても構わない。その際は、第１の接続配線３１８の他端は、第１のグランドシールド１０４にビアによって接続される。
【０１２３】
次に、第２の共鳴器３２５について説明する。第２の共鳴器３２５は、第２の共鳴配線３２０と、第１の出力配線３２１と、第２の出力配線３２２と、第２のグランド配線３２６、３２７と、第２の接続配線３２８とを備える。
【０１２４】
第２の共鳴配線３２０は、開放部３２３を有する変形された環状の配線である。第２の共鳴配線３２０は、平面視において内側に向かって凹んだ部分である凹部を２つ有し、２つの凹部は近接している。２つの凹部の一方には、開放部３２３が設けられ、２つの凹部の他方には、直線状の第２の接続配線３２８の一端が接続される接続部が設けられる。接続部は、第２の接続配線３２８によって第２のグランド配線３２７に電気的に接続される。第２の共鳴器３２５は、２つの略矩形の環状の配線が接続部において接続されていると考えることもできる。なお、接続部は、第２のグランド配線３２７ではなく、ビアによって第２のグランドシールド１０５（図１０及び図１１では図示せず）に接続されてもよい。
【０１２５】
第１の出力配線３２１は、第２の共鳴配線３２０に電気的に接続される直線状の配線である。第１の出力配線３２１は、具体的には、上記２つの略矩形の環状の配線の一方に電気的に接続される。第１の出力配線３２１からは、第１の共鳴器３１５が備える第１の入力配線３１１に入力された伝送信号が出力される。
【０１２６】
第２の出力配線３２２は、第２の共鳴配線３２０に電気的に接続される直線状の配線である。第２の出力配線３２２は、具体的には、上記２つの略矩形の環状の配線の他方に電気的に接続される。第２の出力配線３２２からは、第１の共鳴器３１５が備える第２の入力配線３１２に入力された伝送信号が出力される。
【０１２７】
第２のグランド配線３２６及び第２のグランド配線３２７は、第２の共鳴器３２５内の基準電位となる配線である。第２のグランド配線３２６は、ブラケット状であり、第２のグランド配線３２７は、直線状である。第２のグランド配線３２６及び第２のグランド配線３２７は、第２の共鳴配線３２０を囲むように配置され、いわゆるコプレーナグランドとして機能する。なお、第２のグランド配線３２７には、第２の接続配線３２８の他端が接続される。
【０１２８】
次に、結合配線３３０について説明する。結合配線３３０は、ブラケット状の配線である。結合配線３３０は、第１の共鳴配線３１０と同一の平面上に配置される。
【０１２９】
結合配線３３０は、第１の共鳴配線３１０の内側に、第１の共鳴配線３１０の一部に沿って、第１の共鳴配線３１０の一部と所定間隔を空けて配置される。結合配線３３０は、より具体的には、上記２つの略矩形の環状の配線のうちの一方の配線であって、第１の入力配線３１１が接続される配線の内側に、当該配線に沿って配置される。
【０１３０】
なお、図１０及び図１１では図示されないが、結合配線３３０の一方の端部３３１は、ビアを介してモニタ用の端子に接続され、結合配線３３０の他方の端部３３２は、ビアを介して終端抵抗６０によって終端される端子に接続される。
【０１３１】
このような配線構造を有する電磁共鳴結合器においては、結合配線３３０により、第１の入力配線３１１に入力される伝送信号をモニタすることができる。なお、電磁共鳴結合器は、さらに、上記２つの略矩形の環状の配線のうちの他方の配線であって、第２の入力配線３１２が接続される配線の内側に、当該配線に沿って配置されるもう一つの結合配線を備えてもよい。つまり、電磁共鳴結合器は、１つの第１の共鳴配線３１０に対して複数の結合配線を備えてもよい。このような結合配線により、第２の入力配線３１２に入力される伝送信号をさらにモニタすることができる。
【０１３２】
また、結合配線３３０は、第２の共鳴配線３２０と共鳴結合してもよい。つまり、結合配線３３０は、第２の共鳴配線３２０と同一の平面上に配置されてもよい。
【０１３３】
（実施の形態３）
［実施の形態３に係る伝送装置の構造］
実施の形態３では、電磁共鳴結合器１００を備える伝送装置について説明する。図１２は、伝送装置の斜視図である。図１３は、伝送装置の回路構成を示す図である。
【０１３４】
図１２及び図１３に示されるように、伝送装置２００は、送信回路２０１と、電磁共鳴結合器１００と、受信回路２０２と、検出回路２０３と、第１リードフレーム２０４と、第２リードフレーム２０５と、パッケージ材２０６と、端子（例えば、端子２０７、端子２１０、及び端子２１４）とを備える。各素子の電気的な接続には、ボンディングワイヤ２０８が用いられる。
【０１３５】
なお、パッケージ材２０６は、端子を除く上記の構成要素を封止するモールド樹脂であるが、図１２では、伝送装置２００の内部構造を示すためパッケージ材２０６は破線で図示されている。
【０１３６】
送信回路２０１は、電磁共鳴結合器１００が備える入力端子１１１ａに伝送信号を入力する。送信回路２０１は、例えば、チップ化された半導体であり、第１リードフレーム２０４の上面にダイボンドされる。図１３に示されるように、送信回路２０１は、例えば、発振回路２１１と、混合回路２１２と、増幅器２１３とを備える。
【０１３７】
発振回路２１１は、端子２１４に入力される入力信号（例えば、２値のデジタル信号）の搬送波である高周波信号を生成する。なお、ここでの高周波信号とは、端子２１４に入力される信号よりも周波数の高い信号を意味し、具体的には、１ＭＨｚ以上の周波数の信号である。
【０１３８】
混合回路２１２は、端子２１４に入力される入力信号に応じて発振回路２１１が出力する高周波信号を変調することにより、伝送信号を生成する。増幅器２１３は、伝送信号を増幅して電磁共鳴結合器１００に出力する。また、増幅器２１３は、伝送信号を増幅及び減衰することにより、伝送信号の振幅を調整することもできる。
【０１３９】
受信回路２０２は、電磁共鳴結合器１００が備える出力端子１２１ａから出力される伝送信号を復調する。復調後の信号は、端子２１０に出力される。受信回路２０２は、具体的には、ダイオード、インダクタ、及び、キャパシタを含む整流回路であるが、特に限定されない。
【０１４０】
受信回路２０２は、第２リードフレーム２０５の上面にダイボンドされる。なお、電磁共鳴結合器１００も、第２リードフレーム２０５の上面にダイボンドされる。
【０１４１】
検出回路２０３は、端子１３１ａに接続され、結合配線１３０から伝送信号に対応した検出波を取得する。また、検出回路２０３は、検出波を用いて検出信号を生成し、生成した検出信号を端子２０７に出力する。端子２０７は、検出信号が出力される端子であり、かつ、パッケージ材２０６から外部に露出した端子である。検出回路２０３は、例えば、チップ化された半導体であり、第１リードフレーム２０４の上面にダイボンドされる。
【０１４２】
以下、検出回路２０３の詳細構成について説明する。検出回路２０３は、高周波信号である伝送信号を直流信号に変換する回路である。検出回路２０３は、例えば、シングルシャント型レクテナ回路を含む。シングルシャント型レクテナ回路は、単純な構成で高効率に高周波信号から直流信号への電力変換を行うことができる。検出回路２０３は、ダイオード２０３ａと、インダクタ２０３ｂと、キャパシタ２０３ｃとを備える。
【０１４３】
検出回路２０３において、ダイオード２０３ａのアノードは、グランドに接続され、ダイオード２０３ａのカソードは、端子１３１ａ及びインダクタ２０３ｂの一端に接続される。
【０１４４】
インダクタ２０３ｂ及びキャパシタ２０３ｃは、検出波の基本波に対してローパスフィルタとして機能する。インダクタ２０３ｂの一端は、ダイオード２０３ａのカソード及び端子１３１ａに接続される。インダクタ２０３ｂの他端は、端子２０７及びキャパシタ２０３ｃの一端に接続される。キャパシタ２０３ｃは、一端が端子２０７及びインダクタ２０３ｂの他端に接続され、他端がグランドに接続されている。
【０１４５】
なお、このようにダイオード２０３ａ、インダクタ２０３ｂ、及びキャパシタ２０３ｃが接続されれば、検出回路２０３は、正の直流電圧を端子２０７に出力することができる。なお、ダイオード２０３ａのカソードがグランドに接続され、ダイオード２０３ａのアノードが端子１３１ａ及びインダクタ２０３ｂの一端に接続されれば、検出回路２０３は、負の直流電圧を出力することができる。検出回路２０３の動作は、以下の通りである。
【０１４６】
検出波が検出回路２０３に入力されると、検出波のうち正の電圧となる半サイクル分の高周波信号（以下、正の高周波信号とも記載する）がダイオード２０３ａに印加される。このとき、ダイオード２０３ａは、ＯＦＦ状態となるため、正の高周波信号はインダクタ２０３ｂに出力される。
【０１４７】
ここで、キャパシタ２０３ｃの他端は、グランドに接続されており、正の高周波信号に対しては、キャパシタ２０３ｃの一端と他端とが短絡されていることになる。つまり、正の高周波信号に対して、キャパシタ２０３ｃは固定端となる。このため、上記正の高周波信号はキャパシタ２０３ｃにおいて逆相で反射し、再びインダクタ２０３ｂを通ってダイオード２０３ａに出力される。
【０１４８】
ここで、インダクタ２０３ｂの電線長は、検出波の基本波の約１／４波長の長さに設定されている。このため、キャパシタ２０３ｃにおいて反射してダイオード２０３ａへ戻ってきた正の高周波信号は、インダクタ２０３ｂを往復したことにより半サイクル分遅延し、かつ、逆相となっている。
【０１４９】
一方、検出波のうち負の電圧となる半サイクル分の高周波信号（以下、負の高周波信号とも記載する）がダイオード２０３ａに印加される場合には、負の高周波信号は、キャパシタ２０３ｃで反射して戻ってきた上記正の高周波信号と同相で加算される。この場合は、ダイオード２０３ａは、ＯＮ状態となるため、正の高周波信号が加算された負の高周波信号は、半波整流時よりも波高値が高い状態で整流される。つまり、倍電圧整流が実現される。
【０１５０】
このように、検出回路２０３は、一見すると半波整流回路のように見えるが、倍電圧整流が可能であり、全波整流と同等の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２０３ｃによって平滑化されて検出信号となる。検出信号は、検出波の振幅に応じて信号レベルが変化する直流信号である。
【０１５１】
なお、検出回路２０３は、このようなシングルシャント型レクテナ回路を含む構成である必要はない。検出回路２０３は、シングルシリーズ型レクテナ回路を含んでもよいし、他のレクテナ回路を含んでもよい。また、伝送装置２００は、検出回路２０３に代えて、図１４に示される倍電圧整流回路を含む検出回路２０３ｄ等、レクテナ回路以外の回路を含む検出回路を備えてもよい。図１４は、倍電圧整流回路を含む検出回路２０３ｄの回路構成を示す図である。
【０１５２】
以上説明したように、伝送装置２００は、伝送信号に対応した検出波の振幅に応じて信号レベルが変化する検出信号を端子２０７から出力することができる。検出信号に応じて送信回路２０１が制御されることにより、伝送信号の振幅の変動が抑制される。例えば、伝送装置から出力される信号の信号レベルを、伝送装置２００の周囲温度に依存せずに一定に近づける制御が可能となる。また、検出信号を用いて、製品の検査、及び、不良解析などを行うこともできる。
【０１５３】
［実施の形態３の変形例１］
なお、上記のような検出信号を用いて送信回路２０１を制御する制御部は、伝送装置２００の外部に設けられてもよいが、伝送装置２００は、制御部を備えてもよい。つまり、伝送装置２００は、制御部を含めてパッケージ化された素子であってもよい。図１５〜図１７は、制御部を備える伝送装置のブロック図である。
【０１５４】
図１５に示される伝送装置２００ａは、さらに、検出回路２０３によって出力された検出信号に基づいて送信回路２０１を制御することにより、伝送信号を調整する制御部４００を備える。制御部４００は、具体的には、出力された検出信号に基づいて増幅器２１３を制御することにより、伝送信号の振幅を調整する。制御部４００は、例えば、検出信号の信号レベルが低いほど、増幅器２１３のゲインを大きくする。これにより、伝送装置２００ａから出力される信号の振幅のばらつきが抑制される。
【０１５５】
なお、制御部４００は、例えば、回路によって実現されるが、プロセッサとメモリとによって実現されてもよい。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などである。このとき、プロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することで、送信回路２０１の制御を行ってもよい。
【０１５６】
また、検出波の振幅が小さいような場合には、図１６に示されるように、伝送装置２００ｂは、検出回路２０３によって出力される検出信号を増幅する増幅器５０１を備えてもよい。このような伝送装置２００ｂは、検出信号を増幅することができる。また、図１７に示されるように、伝送装置２００ｃは、結合配線１３０から得られる検出波を増幅して検出回路２０３に出力する増幅器５０２を備えてもよい。このような伝送装置２００ｃは、検出波を増幅することができる。
【０１５７】
［実施の形態３の変形例２］
ところで、例えば、モーター駆動回路においては、大電力のパワースイッチの駆動時にはパワースイッチの入力端子には瞬間的に大電流が供給される。そのため、大電力のパワースイッチを駆動するためには、一度外付けのキャパシタ等に電力を蓄積し、２つ以上の小型スイッチで蓄積された電力を放電する。したがって、モーター駆動回路に使用される伝送装置は、第１の共振器及び第２の共振器を２組以上備える。
【０１５８】
そこで、伝送装置は、電磁共鳴結合器を２以上備えてもよい。図１８は、電磁共鳴結合器を３つ備える伝送装置の回路構成を示す図である。
【０１５９】
図１８に示される伝送装置２００ｄは、電磁共鳴結合器を３つ備える。伝送装置２００ｄは、具体的には、伝送装置２００ｄから出力される信号レベルを調整するための電磁共鳴結合器１００と、ハイサイドスイッチを駆動するための電磁共鳴結合器１００ａと、ローサイドスイッチを駆動するための電磁共鳴結合器１００ｂとを備える。電磁共鳴結合器１００ａ及び電磁共鳴結合器１００ｂは、結合配線１３０を備えない点を除いて、電磁共鳴結合器１００と同様の構成である。
【０１６０】
伝送装置２００ｄが備える送信回路２０１ａは、例えば、２つの出力端子を有する発振回路２１１ａと、２つの出力端子を有する混合回路２１２ａと、増幅器２１３ａとを備える。
【０１６１】
増幅器２１３ａは、発振回路２１１ａの一方の出力端子から出力される高周波信号を増幅して電磁共鳴結合器１００に出力する。混合回路２１２ａは、発振回路２１１ａの他方の出力端子から出力される高周波信号を入力信号に応じて変調することにより伝送信号を生成し、生成した伝送信号を電磁共鳴結合器１００ａに出力する。また、混合回路２１２ａは、発振回路２１１ａの他方の出力端子から出力される高周波信号を入力信号の論理を反転させた信号に応じて変調することにより伝送信号を生成し、生成した伝送信号を電磁共鳴結合器１００ｂに出力する。
【０１６２】
電磁共鳴結合器１００ａによって伝送された伝送信号は、受信回路２０２ａによって受信及び復調される。電磁共鳴結合器１００ｂによって伝送された伝送信号は、受信回路２０２ｂによって受信及び復調される。受信回路２０２ａ及び受信回路２０２ｂは、例えば、整流回路である。受信回路２０２ａ及び受信回路２０２ｂには、例えば、ダイオードのアノード及びカソードの接続関係が受信回路２０２と逆の整流回路が用いられる。
【０１６３】
このように、伝送装置２００ｄは、電磁共鳴結合器を複数備えてもよい。伝送装置２００ｄは、伝送装置２００と同様に、伝送信号（高周波信号）に対応した検出波の振幅に応じて信号レベルが変化する検出信号を端子２０７から出力することができる。
【０１６４】
なお、伝送装置２００ａと同様に、伝送装置２００ｄは、制御部を備えてもよい。つまり、伝送装置２００ｄは、制御部を含めてパッケージ化された素子であってもよい。
【０１６５】
［実施の形態３の効果等］
以上説明したように、伝送装置２００は、電磁共鳴結合器１００と、入力配線１１１に伝送信号を入力する送信回路２０１と、結合配線１３０の一方の端部１３１に接続され、結合配線１３０から得られる検出波を用いて検出信号を生成し、生成した検出信号を出力する検出回路２０３とを備える。結合配線１３０の一方の端部１３１は、結合配線１３０の一端に相当する。
【０１６６】
このように、伝送装置２００は、伝送信号に対応した検出信号を出力することができる。検出信号によれば、伝送信号を容易にモニタすることができる。
【０１６７】
また、伝送装置２００ａのように、伝送装置２００は、さらに、出力された検出信号に基づいて送信回路２０１を制御することによって伝送信号を調整する制御部４００を備えてもよい。
【０１６８】
このように、検出信号に応じて送信回路２０１が制御されることにより、伝送信号の振幅の変動が抑制される。例えば、伝送装置２００から出力される信号の信号レベルを、伝送装置２００の周囲温度に依存せずに一定に近づける制御が可能となる。
【０１６９】
送信回路２０１は、具体的には、伝送信号の振幅を調整する増幅器２１３を備え、制御部４００は、出力された検出信号に基づいて増幅器２１３を制御することにより、伝送信号の振幅を調整してもよい。
【０１７０】
このように、検出信号に応じて増幅器２１３が制御されることにより、伝送信号の振幅の変動が抑制される。例えば、伝送装置２００から出力される信号の信号レベルを、伝送装置２００の周囲温度に依存せずに一定に近づける制御が可能となる。
【０１７１】
また、検出回路２０３は、レクテナ回路を含んでもよい。
【０１７２】
これにより、検出回路２０３は、レクテナ回路を用いて検出信号を生成することができる。
【０１７３】
また、検出回路２０３ｄのように、検出回路２０３は、倍電圧整流回路を含んでもよい。
【０１７４】
これにより、検出回路２０３ｄは、倍電圧整流回路を用いて検出信号を生成することができる。
【０１７５】
また、伝送装置２００ｃのように、伝送装置２００は、さらに、結合配線１３０から得られる検出波を増幅して検出回路２０３に出力する増幅器５０２を備えてもよい。
【０１７６】
これにより、伝送装置２００ｃは、検出波を増幅することができる。
【０１７７】
また、伝送装置２００ｂのように、伝送装置２００は、さらに、検出回路２０３によって出力される検出信号を増幅する増幅器５０１を備えてもよい。
【０１７８】
これにより、伝送装置２００ｂは、検出信号を増幅することができる。
【０１７９】
また、伝送装置２００は、さらに、電磁共鳴結合器１００、送信回路２０１、及び、検出回路２０３を封止するパッケージ材２０６と、検出信号が出力される端子２０７であって、パッケージ材２０６から露出した端子２０７とを備えてもよい。
【０１８０】
これにより、端子２０７を通じて伝送信号を容易にモニタすることができる。
【０１８１】
（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、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【０１８２】
例えば、上記実施の形態１〜３で説明された回路構成は、一例である。上記実施の形態１〜３で説明された機能を実現できる別の回路構成が用いられてもよい。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列または並列に、スイッチング素子、抵抗素子、または容量素子等の素子を接続したものも本開示に含まれる。言い換えれば、上記実施の形態における「接続される」には、２つの端子（ノード）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（ノード）が、素子を介して接続される場合が含まれる。
【０１８３】
また、本開示の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。本開示の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。例えば、本開示は、伝送装置が出力する信号の調整方法、及び、このような調整方法をコンピュータに実行させるためのプログラムなどとして実現されてもよい。
【０１８４】
以上、一つまたは複数の態様に係る電磁共鳴結合器及び伝送装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示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に施したもの、及び異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
本開示の電磁共鳴結合器及び伝送装置は、伝送信号をモニタすることができる電磁共鳴結合器及び伝送装置として、例えば、モーターの駆動回路などに適用できる。
【符号の説明】
【０１８６】
１０  発振器
２０、２１３、２１３ａ、５０１、５０２  増幅器
３０  方向性結合器
４０  出力信号
５０  モニタ信号
６０  終端抵抗
１００、１００ａ、１００ｂ  電磁共鳴結合器
１０１、１０２、１０３  誘電体層
１０４  第１のグランドシールド
１０４ａ  送信側グランド端子
１０５  第２のグランドシールド
１０５ａ  受信側グランド端子
１０５ｂ  第３のビア
１１０、３１０  第１の共鳴配線
１１１  入力配線
１１１ａ  入力端子
１１１ｂ  第１のビア
１１２、１１３、１２２、１２３、１３１、１３２、３３１、３３２  端部
１１５、３１５  第１の共鳴器
１２０、３２０  第２の共鳴配線
１２１  出力配線
１２１ａ  出力端子
１２１ｂ  第２のビア
１２５、３２５  第２の共鳴器
１３０、３３０  結合配線
１３１ａ、１３２ａ、２０７、２１０、２１４  端子
１３１ｂ  第４のビア
１３２ｂ  第５のビア
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ  伝送装置
２０１、２０１ａ  送信回路
２０２、２０２ａ、２０２ｂ  受信回路
２０３、２０３ｄ  検出回路
２０３ａ  ダイオード
２０３ｂ  インダクタ
２０３ｃ  キャパシタ
２０４  第１リードフレーム
２０５  第２リードフレーム
２０６  パッケージ材
２０８  ボンディングワイヤ
２１１、２１１ａ  発振回路
２１２、２１２ａ  混合回路
３１１  第１の入力配線
３１２  第２の入力配線
３１３、３２３  開放部
３１６、３１７  第１のグランド配線
３１８  第１の接続配線
３２１  第１の出力配線
３２２  第２の出力配線
３２６、３２７  第２のグランド配線
３２８  第２の接続配線
４００  制御部
【図１】
2017220927.tif 000003
【図２】
2017220927.tif 000004
【図３】
2017220927.tif 000005
【図４】
2017220927.tif 000006
【図５】
2017220927.tif 000007
【図６】
2017220927.tif 000008
【図７】
2017220927.tif 000009
【図８】
2017220927.tif 000010
【図９】
2017220927.tif 000011
【図１０】
2017220927.tif 000012
【図１１】
2017220927.tif 000013
【図１２】
2017220927.tif 000014
【図１３】
2017220927.tif 000015
【図１４】
2017220927.tif 000016
【図１５】
2017220927.tif 000017
【図１６】
2017220927.tif 000018
【図１７】
2017220927.tif 000019
【図１８】
2017220927.tif 000020
【図１９】
2017220927.tif 000021