Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2010100932A1 - 共振器アンテナ及び通信装置 - Google Patents

共振器アンテナ及び通信装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2010100932A1
WO2010100932A1 PCT/JP2010/001511 JP2010001511W WO2010100932A1 WO 2010100932 A1 WO2010100932 A1 WO 2010100932A1 JP 2010001511 W JP2010001511 W JP 2010001511W WO 2010100932 A1 WO2010100932 A1 WO 2010100932A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
resonator antenna
opening
wiring
antenna according
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/001511
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
安道徳昭
鳥屋尾博
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to JP2011502659A priority Critical patent/JP5617836B2/ja
Priority to CN201080010621.8A priority patent/CN102341961B/zh
Priority to US13/203,195 priority patent/US8773311B2/en
Publication of WO2010100932A1 publication Critical patent/WO2010100932A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H01Q21/293—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention relates to a resonator antenna and a communication device suitable for microwaves and millimeter waves.
  • Resonator antennas such as patch antennas and wire antennas operate when the element size corresponds to half the wavelength of electromagnetic waves propagating in a medium such as a dielectric.
  • the relationship between the wavelength and frequency of electromagnetic waves has a dispersion relationship specific to the medium, and this medium depends on the permittivity and permeability in a normal insulating medium. Therefore, if the operating band and the substrate material to be used are determined, the size of the resonator antenna is also determined.
  • metamaterials have been proposed in which conductor patterns and conductor structures are periodically arranged to artificially control the dispersion relation of electromagnetic waves propagating through the structure. And it is anticipated that a resonator antenna will be reduced in size by using a metamaterial.
  • a metamaterial is formed by a conductor plane, a conductor patch arranged in parallel with the conductor plane, and a conductor via that connects the conductor patch to the conductor plane, and an antenna is manufactured using the metamaterial. It is described.
  • An object of the present invention is to provide a resonator antenna that does not need to form a conductor via and can be miniaturized by using a metamaterial, and a communication device using the resonator antenna.
  • a first conductor A second conductor that is at least partially opposed to the first conductor; A first opening provided in the first conductor; Wiring provided in the first opening and having one end connected to the first conductor; A feed line connected to the first conductor or the second conductor; A resonator antenna is provided.
  • a first conductor A second conductor that is at least partially opposed to the first conductor; A first opening provided in the first conductor; An island-shaped third conductor provided separately from the first conductor in the first opening; A chip inductor provided on the third conductor and connecting the third conductor to the first conductor; A feed line connected to the first conductor or the second conductor; A resonator antenna is provided.
  • a resonator antenna A communication processing unit connected to the resonator antenna; With The resonator antenna is A first conductor; A second conductor that is at least partially opposed to the first conductor; A first opening provided in the first conductor; Wiring provided in the first opening and having one end connected to the first conductor; A feed line connected to the first conductor or the second conductor; A communication device is provided.
  • a resonator antenna A communication processing unit connected to the resonator antenna; With The resonator antenna is A first conductor; A second conductor that is at least partially opposed to the first conductor; A first opening provided in the first conductor; An island-shaped third conductor provided separately from the first conductor in the first opening; A chip inductor provided on the third conductor and connecting the third conductor to the first conductor; A feed line connected to the first conductor or the second conductor; A communication device is provided.
  • a resonator antenna that does not require formation of a conductor via and can be miniaturized by using a metamaterial, and a communication device using the resonator antenna.
  • (A) is a perspective view of the resonator antenna according to the first embodiment
  • (b) is a sectional view of the resonator antenna
  • (c) is a plan view of the resonator antenna.
  • (A) is a top view of the layer in which the 1st conductor pattern used for the resonator antenna shown in FIG. 1 is formed
  • (b) decomposes
  • 2 is a graph showing dispersion curves comparing electromagnetic wave propagation characteristics of a medium in which unit cells shown in FIG. 1 are periodically arranged and a parallel plate waveguide. It is a figure explaining the modification of FIG.
  • FIG. (A) is a perspective view of the resonator antenna which concerns on 2nd Embodiment
  • (b) is sectional drawing which shows the structure of the resonator antenna shown to (a).
  • (A) is a top view of the 2nd conductor pattern of the resonator antenna shown to Fig.7 (a)
  • (b) is the plane which saw through the unit cell of the resonator antenna shown to Fig.7 (a) from the upper surface.
  • (c) is a perspective view of this unit cell. It is a figure explaining the modification of FIG. It is a figure explaining the modification of 1st and 2nd embodiment.
  • FIG. 11 It is a perspective view of the resonator antenna which concerns on 3rd Embodiment.
  • A is sectional drawing of the resonator antenna shown in FIG. 11,
  • (b) is a top view of the layer in which the 1st conductor pattern is provided.
  • (A) is an equivalent circuit diagram of the unit cell shown in FIG. 12, and
  • (b) is an equivalent of the unit cell when the unit cell shown in FIG. 12 is shifted by a half cycle a / 2 in the x direction in FIG. It is a circuit diagram. It is a figure for demonstrating the modification of the resonator antenna which concerns on 3rd Embodiment. It is a figure for demonstrating the modification of the resonator antenna which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 1A is a perspective view of the resonator antenna 110 according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the resonator antenna 110
  • FIG. FIG. 2A is a plan view of a layer on which the first conductor pattern 121 used in the resonator antenna 110 shown in FIG. 1 is formed
  • FIG. 2B is a layer shown in FIG. It is the figure which decomposed
  • the resonator antenna 110 includes two conductive layers facing each other through a dielectric layer (for example, a dielectric plate).
  • the first conductive pattern 121 as a first conductor and the second conductive layer as a second conductor.
  • a two-conductor pattern 111, a plurality of first openings 104, a plurality of wirings 106, and a feeder line 115 are provided.
  • the first conductor pattern 121 has a sheet shape, for example.
  • the second conductor pattern 111 has, for example, a sheet shape, and at least a part (but may be substantially the whole) of the first conductor pattern 121 faces the first conductor pattern 121.
  • the plurality of first openings 104 are provided in the first conductor pattern 121.
  • the wiring 106 is provided in each of the plurality of first openings 104, and one end 119 is connected to the first conductor pattern 121.
  • the feeder line 115 is connected to the first conductor pattern 121.
  • the unit cells 107 including the first openings 104 and the wirings 106 are repeatedly arranged, for example, periodically. By repeatedly arranging the unit cells 107, portions other than the feeder line 115 of the resonator antenna 110 function as a metamaterial.
  • the dielectric layer 116 is located between the conductor layer in which the first conductor pattern 121 is formed and the conductor layer in which the second conductor pattern 111 is formed.
  • the dielectric layer 116 is a dielectric plate such as an epoxy resin substrate or a ceramic substrate.
  • the first conductor pattern 121, the wiring 106, and the feeder line 115 are formed on the first surface of the dielectric plate
  • the second conductor pattern 111 is formed on the second surface of the dielectric layer 116.
  • the region where the unit cell 107 is provided is located inside the outer edge of the second conductor pattern 111.
  • the first opening 104 is square or rectangular
  • the first conductor pattern 121 is square or rectangular
  • the length of each side is an integral multiple of the arrangement period of the first openings 104.
  • the interval between the same vias is within 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the electromagnetic wave assumed as noise. It is preferable to do so.
  • “Repetition” includes a case where a part of the configuration is missing in any unit cell 107.
  • “repetition” includes a case where the unit cell 107 is partially missing.
  • “periodic” includes a case where some of the constituent elements are deviated in some unit cells 107 and a case where the arrangement of some unit cells 107 themselves is deviated.
  • the unit cell 107 of the resonator antenna 110 further includes a third conductor pattern 105 as a third conductor.
  • the third conductor pattern 105 is an island-like pattern provided separately from the first conductor pattern 121 in the first opening 104, and the other end 129 of the wiring 106 is connected.
  • the unit cell 107 is constituted by a rectangular parallelepiped space including the first conductor pattern 121, the first opening 104, the wiring 106, the third conductor pattern 105, and the second conductor pattern 111, each of the regions facing each other. Yes.
  • the unit cell 107 has a two-dimensional array. More specifically, the unit cell 107 is arranged at each lattice point of a square lattice having a lattice constant a. Therefore, the plurality of first openings 104 have the same center distance. The same applies to the examples shown in FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A and 6B described later. However, the unit cell 107 may be a one-dimensional array. The plurality of unit cells 107 have the same structure and are arranged in the same direction. In the present embodiment, the first opening 104 and the third conductor pattern 105 are square, and are arranged in the same direction so that their centers overlap each other.
  • the wiring 106 has one end 119 connected to the center of one side of the first opening 104 and extends linearly perpendicular to the one side. The wiring 106 functions as an inductance element.
  • one side of the lattice formed by the array of unit cells 107 has an integer number of unit cells 107.
  • the unit cells 107 are arranged in a 3 ⁇ 3 two-dimensional array.
  • the feeder line 115 is connected to the unit cell 107 located at the center of this side.
  • a method for feeding power to the resonator antenna 110 using the feed line 115 is the same as that for the microstrip antenna. That is, a microstrip line is formed by the feeder line 115 and the second conductor pattern 111. Note that other power feeding methods may be employed.
  • a communication device can be configured by connecting the feeder 115 to the communication processing unit 140.
  • a capacitance C is generated between the third conductor pattern 105 and the second conductor pattern 111.
  • a wiring 106 inductance L as a planar inductance element is electrically connected between the third conductor pattern 105 and the first conductor pattern 121. Therefore, the series resonant circuit 118 is shunted between the second conductor pattern 111 and the first conductor pattern 121, and the circuit is equivalent to the structure shown in FIG.
  • FIG. 4 shows dispersion curves comparing electromagnetic wave propagation characteristics of a medium in which infinite unit cells shown in FIG. 1 are periodically arranged and a parallel plate waveguide.
  • the solid line indicates the dispersion relationship when the unit cell 107 is periodically arranged in the resonator antenna 110 illustrated in FIG. 1.
  • a broken line indicates a dispersion relation in a parallel plate waveguide formed by replacing the first conductor pattern 121 in FIG. 1 with a conductor pattern without the first opening 104 and the wiring 106.
  • the resonator antenna 110 shown in FIG. 1 As the frequency increases, the wave number rapidly increases as compared with the parallel plate waveguide indicated by the broken line. Band gap appears. And when the frequency goes up again, the path span appears again. For the passband appearing on the lowest frequency side, the phase velocity is smaller than the phase velocity of the parallel plate waveguide indicated by the dotted line. For this reason, the resonator antenna 110 can be reduced in size.
  • the frequency band of the stop band (band gap) is determined by the series resonance frequency of the series resonance circuit 118 due to inductance and capacitance.
  • the inductance can be greatly increased by providing the wiring 106, so that the capacitance can be kept small. Therefore, since the third conductor pattern 105 can be downsized, the length a of the opening 104 and the unit cell 107 can be reduced as a result, and the resonator antenna 110 can be downsized.
  • the band gap is shifted to the low frequency side, and the phase velocity in the passband appearing on the lowest frequency side is reduced.
  • the number of necessary conductor layers is two, and no via is used. Therefore, the structure can be simplified and thinned, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the resonator antenna 110 uses the wiring 106, the inductance can be greatly increased as compared with the case where the inductance is formed by vias.
  • the wiring 106 is linear, but the wiring 106 may have a meander shape as shown in FIG. 5 (a) or a spiral shape as shown in FIG. 5 (b). May be. Further, as shown in FIGS. 5C and 5D, the wiring 106 may be formed in a broken line shape.
  • FIG. 2 shows an example in which one third conductor pattern 105 and one wiring 106 are formed in each first opening 104, but two or more third conductor patterns 105 are formed in each first opening 104.
  • the wiring 106 can also be formed.
  • the example shown in FIG. 6A is a plan view showing a layout of the first conductor pattern 121 when two third conductor patterns 105 and two wirings 106 are formed in the first opening 104.
  • two sets of the third conductor pattern 105 and the wiring 106 are arranged in the first opening 104 so as to be line-symmetric.
  • the first opening 104 is square, and the two third conductor patterns 105 are rectangular.
  • the sides of the first opening 104 and the third conductor pattern 105 are parallel to each other.
  • the two third conductor patterns 105 are arranged in line with each other about a straight line connecting the center of the first opening 104 and the center of one side of the first opening 104.
  • the wiring 106 has one end 119 extending linearly from the center of one side of the first opening 104 perpendicularly to the one side, and the other end 129 connected to the center of the long side of the third conductor pattern 105. Yes.
  • FIG. 6B is a plan view showing a layout of the first conductor pattern 121 when four third conductor patterns 105 and four wirings 106 are formed in the first opening 104.
  • four sets of third conductor patterns 105 and wirings 106 are arranged at 90 ° intervals in the first opening 104 so as to be point-symmetric about the center of the first opening 104.
  • the first opening 104 is square, and the four third conductor patterns 105 are also square.
  • the sides of the first opening 104 and the third conductor pattern 105 are parallel to each other.
  • the four third conductor patterns 105 are arranged in a point manner with the center of the first opening 104 as an axis.
  • the wiring 106 has one end 119 extending straight from the corner of the first opening 104 in a direction of 45 ° with respect to one side of the first opening 104, and the other end 129 is connected to the corner of the third conductor pattern 105. is doing.
  • the equivalent circuit per unit cell 107 has a plurality of series resonant circuits 118 connected in parallel as shown in FIG. 6 (c). become.
  • the circuit is equivalent to the circuit shown in FIG. 3, and therefore one third conductor pattern 105 and one wiring 106 are formed in each first opening 104. The same characteristics can be obtained.
  • the stop band can be widened or multi-banded.
  • the layout of the first openings 104 is not limited to the square in FIG. 2A.
  • the square first opening 104 may be a polygon such as a regular hexagon or a circle.
  • the first openings 104 may be arranged in a triangular lattice shape.
  • a conductive film is formed on both surfaces of a sheet-like dielectric layer. Then, a mask pattern is formed on one conductive film, and the conductive film is etched using the mask pattern as a mask. As a result, the conductive film is selectively removed, and the first conductor pattern 121, the plurality of first openings 104, the plurality of wirings 106, and the feeder line 115 are integrally formed.
  • the other conductive film can be used as the second conductor pattern 111 as it is.
  • the resonator antenna 110 may also be manufactured by sequentially forming a first conductor pattern 121, a dielectric film such as a silicon oxide film, and a second conductor pattern 111 on a glass substrate or a silicon substrate using a thin film process. Is possible. Alternatively, nothing may be provided in the space where the layers of the second conductor pattern 111 and the first conductor pattern 121 face each other (air may be used).
  • FIG. 7A is a perspective view of the resonator antenna 110 according to the second embodiment
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing the configuration of the resonator antenna 110 shown in FIG.
  • the resonator antenna 110 according to the present embodiment has the same configuration as the resonator antenna 110 according to the first embodiment, except that the second conductor pattern 111 has a plurality of second openings 114. .
  • the second opening 114 overlaps each of the plurality of wirings 106 in plan view.
  • the second opening 114 is square or rectangular.
  • the first conductor pattern 121 is square or rectangular, and the length of each side is an integral multiple of the arrangement period of the first openings 104.
  • FIG. 8A is a plan view of the second conductor pattern 111 of the resonator antenna 110 shown in FIG.
  • the second openings 114 are periodically arranged in the second conductor pattern 111.
  • the period of the second opening 114 is a, which is equal to the length of one side of the unit cell 107 and the period of the first opening 104.
  • FIG. 8 (b) is a plan view of the unit cell 107 of the resonator antenna 110 shown in FIG. 7 (a) seen through from above
  • FIG. 8 (c) is a perspective view of the unit cell 107.
  • all the wirings 106 are located in the second opening 114 in a plan view.
  • the inductance per unit length of the wiring 106 can be increased.
  • the wiring 106 can be made small in designing to a desired inductance value, the area occupied by the wiring 106 can be reduced, and as a result, the unit cell 107 can be miniaturized.
  • FIG. 8B shows an example in which all of the wiring 106 is included in the second opening 114 when the unit cell 107 is seen through from above, but part of the wiring 106 is in the second opening 114 in plan view. It is also possible to design it so that it is located inside.
  • FIGS. 9A and 9B are plan views showing an example in which a part of the wiring 106 is included in the second opening 114 when the unit cell 107 is seen through from above. Such a structure is effective in reducing the size of the second opening 114 and increasing the inductance.
  • a chip inductor 500 is used instead of the wiring 106 as shown in the plan view of FIG. 10A and the cross-sectional view of FIG. Also good.
  • FIG. 11 is a perspective view of the resonator antenna 110 according to the third embodiment, but the illustration of the feeder line 115 is omitted.
  • 12A is a cross-sectional view of the resonator antenna 110 shown in FIG. 11, and
  • FIG. 12B is a plan view of a layer in which the first conductor pattern 121 is provided.
  • the resonator antenna 110 does not have the third conductor pattern 105 and is the same as the resonator antenna 110 according to the first embodiment except that the other end 129 of the wiring 106 is an open end. It is the composition.
  • the wiring 106 functions as an open stub, and the portion of the second conductor pattern 111 facing the wiring 106 and the wiring 106 form a transmission line 101, for example, a microstrip line.
  • the manufacturing method of the resonator antenna 110 according to this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • a unit cell 107 including a region facing the first opening 104, the wiring 106, and the second conductor pattern 111 is configured.
  • the unit cell 107 has a two-dimensional array in plan view. More specifically, the unit cell 107 is arranged at each lattice point of a square lattice having a lattice constant a. For this reason, the plurality of first openings 104 are arranged such that the distance between the centers is the same.
  • the plurality of unit cells 107 have the same structure and are arranged in the same direction.
  • the first opening 104 is square.
  • the wiring 106 extends straight from the center of one side of the first opening 104 perpendicularly to the one side.
  • FIG. 13A is an equivalent circuit diagram of the unit cell 107 shown in FIG.
  • a parasitic capacitance CR is formed between the first conductor pattern 121 and the second conductor pattern 111.
  • an inductance LR is formed in the first conductor pattern 121.
  • the first conductor pattern 121 is divided into two equal parts by the first opening 104 and the wiring 106 is arranged at the center of the first opening 104 when viewed from the unit cell 107, so that the inductance L R is also divided into two equal parts around the wiring 106.
  • the wiring 106 functions as an open stub, and the portion of the second conductor pattern 111 facing the wiring 106 and the wiring 106 form a transmission line 101, for example, a microstrip line.
  • the other end of the transmission line 101 is an open end.
  • FIG. 13B is an equivalent circuit diagram of the unit cell 107 when the unit cell 107 shown in FIG. 12 is shifted by a half cycle a / 2 in the x direction in FIG.
  • the inductance LR is not divided by the wiring 106.
  • the characteristics of the resonator antenna 110 shown in FIG. 11 do not change due to the difference in how the unit cells 107 are taken.
  • the characteristics of the electromagnetic wave propagating in the resonator antenna 110 comprises a series impedance Z based on the inductance L R, determined by the admittance based on the transmission line 101 and the parasitic capacitance C R.
  • the band gap is shifted to the low frequency side by increasing the line length of the transmission line 101.
  • the band gap band shifts to the high frequency side.
  • the unit cell 107 can be downsized without changing the lower limit frequency of the band gap. It becomes possible.
  • the phase velocity in the passband that appears on the lowest frequency side also decreases.
  • the unit cell 107 shown in FIG. 12 propagates through the medium in which the infinite number of unit cells 107 are periodically arranged rather than the wave number of the electromagnetic wave in the parallel plate waveguide.
  • the condition that the wave number of electromagnetic waves is larger is satisfied.
  • the wavelength of the electromagnetic wave in the resonator antenna 110 shown in FIG. 11 is shorter than the wavelength of the electromagnetic wave in the parallel plate waveguide. That is, by using the resonator antenna 110 shown in FIG. 11, the resonator can be miniaturized.
  • the admittance Y is determined from the input admittance and capacitance C R of the transmission line 101.
  • the input admittance of the transmission line 101 is determined by the line length of the transmission line 101 (that is, the length of the wiring 106) and the effective dielectric constant of the transmission line 101.
  • the input admittance of the transmission line 101 at a certain frequency is capacitive or inductive depending on the length of the transmission line 101 and the effective dielectric constant.
  • the effective dielectric constant of the transmission line 101 is determined by the dielectric material constituting the waveguide.
  • the transmission line 101 has a degree of freedom, and the transmission line 101 can be designed so that the admittance Y is inductive in a desired band. In this case, the resonator antenna 110 shown in FIG. 11 behaves so as to have a band gap in the desired band.
  • the line lengths of the wirings 106 in the respective first openings 104 are equal and one end 119 of the wiring 106 is used.
  • the connection portions between the first conductor pattern 121 and the first conductor pattern 121 are repeatedly arranged, for example, periodically, and the position of the one end 119 in each unit cell 107 may be the same.
  • the line length of the transmission line 101 that is, the length of the wiring 106 can be adjusted by appropriately changing the extending shape of the wiring 106.
  • the wiring 106 is extended to form a meander.
  • the wiring 106 extends so as to form a loop along the edge of the first opening 104.
  • the wiring 106 extends so as to form a spiral.
  • the design is easy if the periodic arrangement of the unit structure has the same shape, size and orientation of the wiring 106 in the first opening 104.
  • at least one of the plurality of wirings 106 may be different from the others.
  • the shapes of the wirings 106 are different from each other, and one of them is a polygonal line shape.
  • the lengths of the wirings 106 are equal to each other.
  • the position of the one end 119 of the wiring 106 is the same in each unit cell 107, the position of the one end 119 maintains periodicity.
  • the first opening 104 does not have to be a square, and may be another polygon.
  • the first opening 104 may be rectangular as shown in FIG. 18, or may be a regular hexagon as shown in FIG.
  • the wiring 106 extends from the corner of the first opening 104 in a direction of 60 ° with respect to the side of the first opening 104.
  • one end 119 of the wiring 106 may be connected to a corner of the first opening 104 having a square shape.
  • the wiring 106 extends from the corner of the first opening 104 in a direction of 45 ° with respect to the side of the first opening 104.
  • the width of the wiring 106 may change midway.
  • one end 119 connected to the first conductor pattern 121 after the wiring 106 is wider than the other end 129 which is an open end.
  • one end 119 is narrower than the other end 129.
  • a plurality of wirings 106 may be provided in the first opening 104. In this case, it is preferable that the wirings 106 located in the same first opening 104 have different lengths.
  • a branch wiring 109 branched from the wiring 106 may be provided in the first opening 104. In this case, the length from one end of the wiring 106 to the open end of the branch wiring 109 and the length of the wiring 106 are preferably different from each other.
  • the unit cells 107 preferably have the same configuration and face the same direction.
  • the shapes of the plurality of first openings 104 may be different from each other.
  • the position of the one end 119 of the wiring 106 needs to have periodicity.
  • the resonator antenna 110 that can be configured with two conductor layers without requiring vias and that can reduce the size of the unit cell 107.
  • the equivalent circuit of the unit cell 107 has a plurality of transmission paths having different lengths. You will have in parallel. For this reason, the resonator antenna 110 has a band gap in a frequency band corresponding to the length of each transmission path, and thus can have a plurality of band gaps (multiband).
  • FIG. 23 is a plan view showing a configuration of a resonator antenna 110 according to the fourth embodiment.
  • the resonator antenna 110 is the same as the resonator antenna 110 shown in any of the first to third embodiments, except that the unit cells 107 are linearly arranged in a one-dimensional manner. It is a configuration.
  • FIG. 23 shows a case where the configuration of the unit cell 107 is the same as that of the first embodiment.
  • the resonator antenna 110 may have only one unit cell 107.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining the configuration of the resonator antenna 110 according to the fifth embodiment.
  • the resonator antenna 110 according to this embodiment is the same as any one of the first to third embodiments except for the following points.
  • FIG. 25 shows a case similar to that of the first embodiment.
  • the lattice indicating the arrangement of the unit cells 107 has lattice defects.
  • This lattice defect is located at the center of the side of the lattice to which the feeder line 115 is connected.
  • the feeder line 115 extends through the lattice defect and is connected to the unit cell 107 located inside the outermost periphery.
  • the same effect as any of the first to third embodiments can be obtained.
  • the impedance of the resonator antenna 110 can be adjusted by adjusting the position and number of lattice defects. For this reason, the radiation efficiency of the resonator antenna 110 can be improved by matching the impedance of the feeder line 115 with the impedance of the resonator antenna 110.
  • FIG. 26 is a diagram for explaining the configuration of the resonator antenna 110 according to the sixth embodiment.
  • the resonator antenna 110 according to this embodiment is the same as any one of the first to third embodiments except for the feeding method.
  • FIG. 26 shows the same case as in the first embodiment.
  • the feeder line 115 is not provided, and a coaxial cable 117 is provided instead.
  • the coaxial cable 117 is connected to the surface of the resonator antenna 110 where the second conductor pattern 111 is provided.
  • the second conductor pattern 111 is provided with an opening, and a coaxial cable 117 is attached to the opening.
  • the inner conductor of the coaxial cable 117 is connected to the first conductor pattern 121 via a through via provided in a region overlapping with the opening.
  • the outer conductor of the coaxial cable 117 is connected to the second conductor pattern 111.
  • power can be supplied to the resonator antenna 110 using a highly versatile coaxial cable 117.
  • FIG. 27A is a perspective view showing the configuration of the resonator antenna 110 according to the seventh embodiment
  • FIG. 27B is a cross-sectional view of the resonator antenna 110 shown in FIG.
  • the resonator antenna 110 according to the present embodiment is the first except that the first opening 104, the third conductor pattern 105, and the wiring 106 are formed in the second conductor pattern 111 instead of the first conductor pattern 121. This is similar to any one of the sixth embodiment.
  • FIG. 27 illustrates a case similar to that of the first embodiment.
  • FIG. 28A is a perspective view showing a modification of the resonator antenna 110 shown in FIG. 27A
  • FIG. 28B is a cross-sectional view of the resonator antenna 110 shown in FIG. is there.
  • the resonator antenna 110 according to this modification has the same configuration as that of the resonator antenna 110 shown in FIG. 27A except that the second opening 114 is provided in the first conductor pattern 121.
  • the configuration of the second opening 114 is the same as that of the second embodiment.
  • the resonator antenna 110 according to this embodiment is the same as that of any of the first to sixth embodiments including an equivalent circuit, except that the layer structure is turned upside down. Therefore, the same effect as in any of the first to sixth embodiments can be obtained.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

第１導体としての第１導体パターン、第２導体としての第２導体パターン、複数の第１開口、複数の配線、及び給電線を備えている。第１導体パターンは、例えばシート状である。第２導体パターンは、例えばシート状であり、第１導体パターンに少なくとも一部（ただしほぼ全体であってもよい）が対向している。複数の第１開口は第１導体パターンに設けられている。配線は、複数の第１開口それぞれの中に設けられており、一端が第１導体パターンに接続している。給電線は第１導体パターンに接続している。そして第１開口及び配線を含む単位セルが繰り返し、例えば周期的に配置されている。

Description

共振器アンテナ及び通信装置
　本発明は、マイクロ波及びミリ波用に好適な共振器アンテナ及び通信装置に関する。
　近年、無線通信機器等において、アンテナの小型化・薄型化が望まれている。パッチアンテナ及びワイヤアンテナなどの共振器アンテナは、そのエレメントサイズが誘電体などの媒質中を伝播する電磁波の波長の１／２に相当するときに動作する。電磁波の波長と周波数の関係には媒質固有の分散関係が存在し、この媒質は通常の絶縁性媒質においては誘電率及び透磁率に依存する。このため、動作帯域と使用する基板材が決まると、共振器アンテナのサイズも決まる。例えば真空中における波長をλ０、基板材の誘電率をεｒとし、透磁率をμｒとすると、共振器アンテナの一辺の長さｄは以下の式で表される。
ｄ＝λ０／（２×（εｒ×μｒ）１／２）
　上記した式から明らかなように、通常の共振器アンテナのサイズを大幅に小型化するためには極めて高い誘電率及び透磁率を有する基板材を用いる必要があり、共振器アンテナの製造コストが高くなってしまう。
　一方、近年は導体パターンや導体構造を周期的に配列させることで、構造中を伝播する電磁波の分散関係を人工的に制御するメタマテリアルが提案されている。そして、メタマテリアルを使用することにより、共振器アンテナが小型化する、と期待されている。
　例えば特許文献１には、導体プレーン、導体プレーンと平行に配置された導体パッチ、及び導体パッチを導体プレーンに接続する導体ビアによりメタマテリアルを形成し、このメタマテリアルを利用してアンテナを作製することが記載されている。
ＵＳ２００７／０１７６８２７Ａ１号（Ｆｉｇ．６）
　しかし、特許文献１に記載の技術では、導体パッチを導体プレーンに接続する導体ビアを形成する必要がある。このため、製造コストが高くなってしまう。
　本発明の目的は、導体ビアを形成する必要がなく、かつメタマテリアルを使用することにより小型化することができる共振器アンテナ及びこの共振器アンテナを使用した通信装置を提供することにある。
　本発明によれば、第１導体と、
　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
　前記第１導体に設けられた第１開口と、
　前記第１開口の中に設けられ、一端が前記第１導体に接続している配線と、
　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
を備える共振器アンテナが提供される。
　本発明によれば、第１導体と、
　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
　前記第１導体に設けられた第１開口と、
　前記第１開口の中に前記第１導体から分離して設けられている島状の第３導体と、
　前記第３導体に設けられ、前記第３導体を前記第１導体に接続するチップインダクタと、
　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
を備える共振器アンテナが提供される。
　本発明によれば、共振器アンテナと、
　前記共振器アンテナに接続している通信処理部と、
を備え、
　前記共振器アンテナは、
　第１導体と、
　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
　前記第１導体に設けられた第１開口と、
　前記第１開口の中に設けられ、一端が前記第１導体に接続している配線と、
　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
を備える通信装置が提供される。
　本発明によれば、共振器アンテナと、
　前記共振器アンテナに接続している通信処理部と、
を備え、
　前記共振器アンテナは、
　第１導体と、
　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
　前記第１導体に設けられた第１開口と、
　前記第１開口の中に前記第１導体から分離して設けられている島状の第３導体と、
　前記第３導体に設けられ、前記第３導体を前記第１導体に接続するチップインダクタと、
　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
を備える通信装置が提供される。
　本発明によれば、導体ビアを形成する必要がなく、かつメタマテリアルを使用することにより小型化することができる共振器アンテナ及びこの共振器アンテナを利用した通信装置を提供することができる。
（ａ）は第１の実施形態に係る共振器アンテナの斜視図であり、（ｂ）は共振器アンテナの断面図であり、（ｃ）は共振器アンテナの平面図である。 （ａ）は図１に示した共振器アンテナに用いられる第１導体パターンが形成されている層の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した層の各構成を分解して示した図である。 単位セルの等価回路を示す図である。 図１に示した単位セルが無限個周期配列されている媒質及び平行平板導波路の電磁波伝播特性を比較した分散曲線を示すグラフである。 図１の変形例を説明する図である。 図１の変形例を説明する図である。 （ａ）は第２の実施形態に係る共振器アンテナの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した共振器アンテナの構成を示す断面図である。 （ａ）は図７（ａ）に示した共振器アンテナの第２導体パターンの平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）に示した共振器アンテナの単位セルを上面から透視した平面図であり、（ｃ）はこの単位セルの斜視図である。 図７の変形例を説明する図である。 第１及び第２の実施形態の変形例を説明する図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの斜視図である （ａ）は図１１に示した共振器アンテナの断面図であり、（ｂ）は第１導体パターンが設けられている層の平面図である。 （ａ）は図１２に示した単位セルの等価回路図であり、（ｂ）は図１２に示した単位セルを図１２におけるｘ方向に半周期ａ／２だけずらした場合の単位セルの等価回路図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第３の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための図である。 第４の実施形態に係る共振器アンテナの構成を示す平面図である。 第４の実施形態に係る共振器アンテナの変形例を説明するための平面図である。 第５の実施形態に係る共振器アンテナの構成を説明するための図である。 第６の実施形態に係る共振器アンテナの構成を説明するための図である。 （ａ）は第７の実施形態に係る共振器アンテナの構成を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した共振器アンテナの断面図である。 （ａ）は図２７に示した共振器アンテナの変形例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した共振器アンテナの断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１（ａ）は、第１の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の斜視図であり、図１（ｂ）は共振器アンテナ１１０の断面図であり、図１（ｃ）は共振器アンテナ１１０の平面図である。図２（ａ）は図１に示した共振器アンテナ１１０に用いられる第１導体パターン１２１が形成されている層の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した層の各構成を分解して示した図である。
　この共振器アンテナ１１０は、誘電層（例えば誘電体板）を介して対向している２層の導体層により構成されており、第１導体としての第１導体パターン１２１、第２導体としての第２導体パターン１１１、複数の第１開口１０４、複数の配線１０６、及び給電線１１５を備えている。第１導体パターン１２１は、例えばシート状である。第２導体パターン１１１は、例えばシート状であり、第１導体パターン１２１に少なくとも一部（ただしほぼ全体であってもよい）が対向している。複数の第１開口１０４は第１導体パターン１２１に設けられている。配線１０６は、複数の第１開口１０４それぞれの中に設けられており、一端１１９が第１導体パターン１２１に接続している。給電線１１５は第１導体パターン１２１に接続している。そして第１開口１０４及び配線１０６を含む単位セル１０７が繰り返し、例えば周期的に配置されている。単位セル１０７が繰り返し配置されることにより、共振器アンテナ１１０の給電線１１５以外の部分はメタマテリアルとして機能する。
　第１導体パターン１２１が形成された導体層と第２導体パターン１１１が形成された導体層の間には、誘電層１１６が位置している。誘電層１１６は、例えばエポキシ樹脂基板、又はセラミック基板などの誘電体板である。この場合、第１導体パターン１２１、配線１０６、及び給電線１１５は誘電体板の第１の面に形成され、第２導体パターン１１１は誘電層１１６の第２の面に形成される。そして平面視において、単位セル１０７が設けられている領域は、第２導体パターン１１１の外縁より内側に位置している。また第１開口１０４は正方形又は長方形であり、第１導体パターン１２１は、正方形又は長方形であり、かつ各辺の長さが第１開口１０４の配列周期の整数倍である。
　ここで「繰り返し」単位セル１０７を配置する場合、互いに隣り合う単位セル１０７において、同一のビアの間隔（中心間距離）が、ノイズとして想定している電磁波の波長λの１／２以内となるようにするのが好ましい。また「繰り返し」には、いずれかの単位セル１０７において構成の一部が欠落している場合も含まれる。また単位セル１０７が２次元配列を有している場合には、「繰り返し」には単位セル１０７が部分的に欠落している場合も含まれる。また「周期的」には、一部の単位セル１０７において構成要素の一部がずれている場合や、一部の単位セル１０７そのものの配置がずれている場合も含まれる。すなわち厳密な意味での周期性が崩れた場合においても、単位セル１０７が繰り返し配置されている場合には、メタマテリアルとしての特性を得ることができるため、「周期性」にはある程度の欠陥が許容される。なおこれらの欠陥が生じる要因としては、単位セル１０７の間に配線やビアを通す場合、既存の配線レイアウトにメタマテリアル構造を追加する場合において既存のビアやパターンによって単位セル１０７が配置できない場合、製造誤差、及び既存のビアやパターンを単位セル１０７の一部として用いる場合などが考えられる。
　本実施形態に係る共振器アンテナ１１０の単位セル１０７は、さらに第３導体としての第３導体パターン１０５を有している。第３導体パターン１０５は、第１開口１０４の中に第１導体パターン１２１から分離して設けられている島状のパターンであり、配線１０６の他端１２９が接続している。そして単位セル１０７は、第１導体パターン１２１、第１開口１０４、配線１０６、及び第３導体パターン１０５、並びに第２導体パターン１１１のうちこれらに対向する領域それぞれを含む直方体の空間によって構成されている。
　本実施形態において単位セル１０７は、２次元配列を有している。より詳細には、単位セル１０７は、格子定数がａである正方形の格子の格子点それぞれに配置されている。このため複数の第１開口１０４は、中心間距離が互いに同一となっている。これは、後述する図５（ａ）～図５（ｄ）並びに図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す例においても同様である。ただし、単位セル１０７は一次元配列であっても良い。複数の単位セル１０７は、互いに同一の構造を有しており、同一の向きに配置されている。本実施形態において、第１開口１０４及び第３導体パターン１０５は正方形であり、中心が互いに重なるように、かつ同一の向きに配置されている。そして配線１０６は、一端１１９が第１開口１０４の一辺の中央に接続しており、この一辺に対して垂直に直線状に延伸している。配線１０６はインダクタンス要素として機能する。
　本実施形態において単位セル１０７の配列が構成する格子の一辺は、単位セル１０７を整数個有している。図１に示す例では、単位セル１０７は３×３の２次元に配列されている。給電線１１５は、この一辺の中心に位置する単位セル１０７に接続している。そして給電線１１５を用いて共振器アンテナ１１０へ給電する方法は、マイクロストリップアンテナにおける給電方法と同様である。すなわち給電線１１５と第２導体パターン１１１によりマイクロストリップ線路が形成されている。なお、他の給電方法を採用することもできる。そして給電線１１５を通信処理部１４０に接続することにより、通信装置を構成することができる。
　このような構造により、第３導体パターン１０５と第２導体パターン１１１との間に容量Ｃが生じる。また、第３導体パターン１０５と第１導体パターン１２１との間には、平面型のインダクタンス要素としての配線１０６（インダクタンスＬ）が電気的に接続されている。このため、第２導体パターン１１１と第１導体パターン１２１との間に直列共振回路１１８がシャントされた構造となり、回路的には図３に示した構造と等価になる。
　図４は、図１に示した単位セルが無限個周期配列されている媒質及び平行平板導波路の電磁波伝播特性を比較した分散曲線を示す。図４において、実線は図１に示した共振器アンテナ１１０において単位セル１０７が無限個周期配列されている場合の分散関係を示している。また破線は図１における第１導体パターン１２１を第１開口１０４及び配線１０６がない導体パターンに置き換えることにより形成される平行平板導波路における分散関係を示している。 
　破線で示される平行平板導波路の場合、波数と周波数は比例関係にあるため直線で表され、その傾きは以下の（１）式で表される。 
　　　ｆ／β＝ｃ／（２π・（εｒ・μｒ）１／２）・・・（１） 
　一方、図１に示した共振器アンテナ１１０の場合、周波数が上がるにつれて、破線で示される平行平板導波路に比べ波数が急激に増加し、波数がπ／ａに達すると、それ以上の周波数帯にバンドギャップが現れる。そしてさらに周波数が上がると再びパスパンドが現れる。一番低周波側で現れるパスバンドについてはその位相速度が点線で示される平行平板導波路の位相速度に比べ小さくなっている。このため、共振器アンテナ１１０を小型化することができる。
　ここで、ストップバンド（バンドギャップ）の周波数帯はインダクタンスと容量による直列共振回路１１８の直列共振周波数によって決まる。直列共振周波数をある特定の値に設定したい場合には、配線１０６を設けることによりインダクタンスが大幅に増加するため、容量を小さく抑えることが可能となる。よって、第３導体パターン１０５の小型化が可能となるため、結果として開口１０４及び単位セル１０７の長さａを小さくすることが可能となり、共振器アンテナ１１０を小型化することができる。
　さらに、直列共振回路１１８の直列共振周波数を低下させることにより、バンドギャップが低周波側にシフトし、最も低周波側で現れるパスバンドにおける位相速度が小さくなる。
　また共振器アンテナ１１０においては、必要な導体層数が２層で済み、且つ、ビアを用いないため、構造の簡単化及び薄型化ができ、かつ製造コストを抑えることが可能となる。また、共振器アンテナ１１０においては配線１０６を用いるため、ビアによりインダクタンスを形成する場合と比べてインダクタンスを大幅に増大することができる。
　なお、図２の例では配線１０６を直線状にしているが、配線１０６を、図５（ａ）に示すようにミアンダ形状にしてもよいし、図５（ｂ）に示すようにスパイラル形状にしても良い。更には、図５（ｃ），（ｄ）に示すように配線１０６を折れ線状にしてもよい。
　図２には、各第１開口１０４内に１つの第３導体パターン１０５と１つの配線１０６を形成した例を示したが、各第１開口１０４内に２つ以上の第３導体パターン１０５と配線１０６を形成することも可能である。図６（ａ）に示す例は、第１開口１０４内に２つの第３導体パターン１０５と２つの配線１０６を形成した場合の第１導体パターン１２１のレイアウトを示す平面図である。この図において、２組の第３導体パターン１０５及び配線１０６は、線対称となるように第１開口１０４の中に配置されている。第１開口１０４は正方形であり、２つの第３導体パターン１０５は長方形である。第１開口１０４及び第３導体パターン１０５は、辺が互いに平行である。２つの第３導体パターン１０５は、第１開口１０４の中心と第１開口１０４の一辺の中心を結ぶ直線を軸に、互いに線対象に配置されている。そして配線１０６は、一端１１９が第１開口１０４の一辺の中央からこの一辺に対して垂直に直線状に延伸しており、他端１２９が第３導体パターン１０５の長辺の中央に接続している。
　また、図６（ｂ）に示す例は、第１開口１０４内に４つの第３導体パターン１０５と４つの配線１０６を形成した場合の第１導体パターン１２１のレイアウトを示す平面図である。この図において、４組の第３導体パターン１０５及び配線１０６は、第１開口１０４の中心を軸に点対称となるように第１開口１０４の中に９０°間隔で配置されている。第１開口１０４は正方形であり、４つの第３導体パターン１０５も正方形である。第１開口１０４及び第３導体パターン１０５は、辺が互いに平行である。４つの第３導体パターン１０５は、第１開口１０４の中心を軸に点対象に配置されている。そして配線１０６は、一端１１９が第１開口１０４の角から第１開口１０４の一辺に対して４５°の向きに直線状に延伸しており、他端１２９が第３導体パターン１０５の角に接続している。
　図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した共振器アンテナ１１０において、単位セル１０７当たりの等価回路は図６（ｃ）に示す通り、直列共振回路１１８が複数個並列に接続されたことになる。
　ここで、複数の直列共振回路１１８が互いに等しい場合は、図３に示す回路と等価になるため、各第１開口１０４内に１つの第３導体パターン１０５と１つの配線１０６が形成されている場合と同じ特性が得られる。一方、複数個並列に接続された直列共振回路１１８が互いに異なるようにすると、ストップバンドを広帯域化させたり、マルチバンド化させることができる。
　なお、図２（ａ）は正方形の第１開口１０４を正方格子状に周期配列する例を示しているが、第１開口１０４のレイアウトは図２（ａ）の正方形に限ることはない。例えば、正方形の第１開口１０４を正六角形のような多角形にしたり円形にすることも可能である。また第１開口１０４を三角格子状に配置しても良い。
　次に、共振器アンテナ１１０の製造方法の一例を説明する。まず、シート状の誘電体層の両面に導電膜を形成する。そして一方の導電膜上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマスクとして導電膜をエッチングする。これにより導電膜が選択的に除去され、第１導体パターン１２１、複数の第１開口１０４、複数の配線１０６、及び給電線１１５が一体的に形成される。また他方の導電膜は、そのまま第２導体パターン１１１として使用することができる。
　また、共振器アンテナ１１０は、ガラス基板やシリコン基板等に第１導体パターン１２１、シリコン酸化膜等の誘電体膜、第２導体パターン１１１を薄膜プロセスに用いて順次形成することにより作製することも可能である。或いは、第２導体パターン１１１と第１導体パターン１２１の層が対向する空間には何も設けなくてもよい（空気でもよい）。
　（第２の実施形態）
　図７（ａ）は第２の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示した共振器アンテナ１１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る共振器アンテナ１１０は、第２導体パターン１１１が複数の第２開口１１４を有している点を除いて、第１の実施形態に係る共振器アンテナ１１０と同様の構成である。第２開口１１４は、平面視において複数の配線１０６それぞれと重なっている。第２開口１１４を設けることにより、配線１０６と第２導体パターン１１１の間を鎖交する磁束が増加するため、これによって配線１０６の単位長さ当たりのインダクタンスが増加する。また第２開口１１４は正方形又は長方形である。そして第１導体パターン１２１は、正方形又は長方形であり、かつ各辺の長さが第１開口１０４の配列周期の整数倍である。
　図８（ａ）は図７（ａ）に示した共振器アンテナ１１０の第２導体パターン１１１の平面図である。第２開口１１４は第２導体パターン１１１に周期的に配列されている。第２開口１１４の周期はａであり、単位セル１０７の一辺の長さ及び第１開口１０４の周期と等しい。
　図８（ｂ）は図７（ａ）に示した共振器アンテナ１１０の単位セル１０７を上面から透視した平面図であり、図８（ｃ）はこの単位セル１０７の斜視図である。これらの図において、配線１０６は、平面視において全て第２開口１１４の中に位置している。これにより、配線１０６の単位長さ当たりのインダクタンスを増加させることが可能となる。従って所望のインダクタンス値に設計する上で、配線１０６を小型にすることが可能となるため、配線１０６の占有する面積を減らすことが可能となり、結果として単位セル１０７の小型化が可能となる。
　図８（ｂ）は単位セル１０７を上面から透視したときに配線１０６の全てが第２開口１１４に含まれている例を示しているが、配線１０６の一部が平面視において第２開口１１４の中に位置するように設計することも可能である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は単位セル１０７を上面から透視したときに配線１０６の一部が第２開口１１４に含まれている例を示す平面図である。このような構造は、第２開口１１４の小型化とインダクタンスの増加を両立させる際に有効である。
　なお、第１及び第２の実施形態に示した各例において、図１０（ａ）の平面図及び図１０（ｂ）の断面図に示すように、配線１０６の代わりにチップインダクタ５００を用いても良い。
（第３の実施形態）
　図１１は、第３の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の斜視図であるが、給電線１１５の図示は省略している。図１２（ａ）は、図１１に示した共振器アンテナ１１０の断面図であり、図１２（ｂ）は第１導体パターン１２１が設けられている層の平面図である。この共振器アンテナ１１０は、第３導体パターン１０５を有しておらず、配線１０６の他端１２９が開放端になっている点を除いて、第１の実施形態に係る共振器アンテナ１１０と同様の構成である。そして本実施形態では、配線１０６はオープンスタブとして機能しており、第２導体パターン１１１のうち配線１０６に対向する部分及び配線１０６が、伝送線路１０１、例えばマイクロストリップ線路を形成している。本実施形態に係る共振器アンテナ１１０の製造方法は、第１の実施形態と同様である。
　本図に示す例において、第１開口１０４及び配線１０６、並びに第２導体パターン１１１のうちこれらに対向する領域を含む単位セル１０７が構成されている。図１１及び図１２に示す例では、単位セル１０７は、平面視において２次元配列を有している。より詳細には、単位セル１０７は、格子定数がａである正方形の格子の格子点それぞれに配置されている。このため複数の第１開口１０４は、中心間距離が互いに同一となるように配置されている。
　複数の単位セル１０７は、互いに同一の構造を有しており、同一の向きに配置されている。本実施形態において、第１開口１０４は正方形である。そして配線１０６は、第１開口１０４の一辺の中央からこの一辺に対して垂直に直線状に延伸している。
　図１３（ａ）は、図１２に示した単位セル１０７の等価回路図である。本図に示すように、第１導体パターン１２１と第２導体パターン１１１の間には寄生容量ＣＲが形成される。また第１導体パターン１２１にはインダクタンスＬＲが形成される。本図に示す例では、単位セル１０７で見た場合に第１導体パターン１２１は第１開口１０４によって２等分され、かつ配線１０６が第１開口１０４の中心に配置されているため、インダクタンスＬＲも配線１０６を中心に２等分されている。
　また上記したように、配線１０６はオープンスタブとして機能しており、第２導体パターン１１１のうち配線１０６に対向する部分と配線１０６とが伝送線路１０１、例えばマイクロストリップ線路を形成している。伝送線路１０１の他端は開放端になっている。
　図１３（ｂ）は、図１２に示した単位セル１０７を図１２におけるｘ方向に半周期ａ／２だけずらした場合の単位セル１０７の等価回路図である。本図に示す例において、単位セル１０７の取り方が違うため、インダクタンスＬＲは配線１０６によっては分断されていない。ただし単位セル１０７は複数周期的に配置されているため、単位セル１０７の取り方の違いによって、図１１に示した共振器アンテナ１１０の特性は変化しない。
　そして共振器アンテナ１１０を伝播する電磁波の特性は、インダクタンスＬＲに基づいた直列インピーダンスＺと、伝送線路１０１及び寄生容量ＣＲに基づいたアドミタンスによって決まる。
　図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示した単位セル１０７の等価回路図において、伝送線路１０１の線路長を長くすることにより、バンドギャップが低周波側にシフトする。一般に、単位セル１０７を小型化するとバンドギャップ帯域は高周波側にシフトするが、伝送線路１０１の線路長を長くすることにより、バンドギャップの下限周波数を変えずに単位セル１０７を小型化することが可能となる。 
　また、伝送線路１０１の線路長を長くすることにより、バンドギャップが低周波側にシフトするのに伴い、一番低周波側で現れるパスバンドにおける位相速度も小さくなる。この一番低周波側で現れるパスバンドにおいては、同一周波数である場合、平行平板導波路における電磁波の波数よりも図１２に示した単位セル１０７が無限個周期配列されている媒質中を伝播する電磁波の波数の方が大きくなるという条件が満たされる。このため、平行平板導波路における電磁波の波長よりも図１１に示した共振器アンテナ１１０における電磁波の波長の方が短くなる。つまり、図１１に示した共振器アンテナ１１０を使用することにより、共振器の小型化が可能になる。 
　ここで、アドミタンスＹは伝送線路１０１の入力アドミタンスと容量ＣＲから決まる。伝送線路１０１の入力アドミタンスは、伝送線路１０１の線路長（すなわち配線１０６の長さ）および伝送線路１０１の実効誘電率により決まる。ある周波数における伝送線路１０１の入力アドミタンスは伝送線路１０１の線路長および実効誘電率により、容量性もしくは誘導性となる。通常、伝送線路１０１の実効誘電率は、導波路を構成する誘電体材料により決まってしまう。これに対して伝送線路１０１の線路長には自由度があり、所望の帯域においてアドミタンスＹが誘導性となるように伝送線路１０１の線路長を設計することが可能になる。この場合、図１１に示した共振器アンテナ１１０が、上記した所望の帯域においてバンドギャップを有するように振舞う。 
　よって図１３（ａ）又は図１３（ｂ）に示した等価回路で記述される構造を実現するためには、各第１開口１０４内の配線１０６の線路長が等しく、また配線１０６の一端１１９と第１導体パターン１２１との接続部が繰返し、例えば周期的に配置されており、各単位セル１０７の中において一端１１９の位置が同じであれば良い。
　なお、伝送線路１０１の線路長、すなわち配線１０６の長さは、配線１０６の延伸形状を適宜変更することにより調節することができる。例えば図１４に示す例では、配線１０６はミアンダを形成するように延伸している。図１５に示す例では、配線１０６は、第１開口１０４の縁に沿ったループを形成するように延伸している。図１６に示す例では、配線１０６はスパイラルを形成するように延伸している。
　また図１１、図１２、及び図１４～図１６に示すように、第１開口１０４内の配線１０６の形状、大きさ、向きが全て同じ単位構造の周期配列であれば設計が容易になる。ただし、図１７の変形例で示すように、複数の配線１０６の少なくとも一つは他とは異なっていてもよい。図１７においては、配線１０６の形状は互いに異なっており、そのうち一つは折れ線形状である。ただし配線１０６の長さは互いに等しい。また各単位セル１０７の中において配線１０６の一端１１９の位置が同じになっているため、一端１１９の位置は周期性を保っている。
　また、第１開口１０４は正方形である必要はなく、他の多角形であってもよい。例えば第１開口１０４は、図１８に示すように長方形であってもよいし、図１９に示すように正六角形であってもよい。図１９に示す例では、配線１０６は第１開口１０４の角から、第１開口１０４の辺に対し６０°の向きに延伸している。
　また図２０に示すように、配線１０６の一端１１９は正方形の第１開口１０４の角に接続していても良い。本図に示す例において、配線１０６は第１開口１０４の角から、第１開口１０４の辺に対して４５°の向きに延伸している。
　また図２１に示すように、配線１０６は途中で幅が変わっていてもよい。例えば図２１（ａ）に示す例では、配線１０６のち第１導体パターン１２１に接続している一端１１９が、開放端である他端１２９より幅が太い。また図２１（ｂ）に示す例では、一端１１９が他端１２９より幅が狭い。
　また図２２（ａ）に示すように、第１開口１０４内に複数の配線１０６を有していても良い。この場合、同一の第１開口１０４内に位置する配線１０６は、互いに長さが異なっているのが好ましい。また図２２（ｂ）に示すように、第１開口１０４内に配線１０６から分岐している分岐配線１０９を有していても良い。この場合において、配線１０６の一端から分岐配線１０９の開放端までの長さと、配線１０６の長さは互いに異なっているのが好ましい。なお、図２２（ａ），（ｂ）のいずれの場合においても、単位セル１０７は同一の構成を有しており、かつ同一の向きを向いているのが好ましい。
　なお上記した各例において、複数の第１開口１０４の形状は互いに異なっていても良い。ただし、配線１０６の一端１１９の位置は周期性を有している必要がある。
　以上、本実施形態によれば、ビアを必要とせず、導体２層で構成することができ、かつ単位セル１０７を小型化することができる共振器アンテナ１１０を提供することができる。
　また図２２に示すように、第１開口１０４内に長さが異なる複数の配線１０６を設けたり、分岐配線１０９を設けると、単位セル１０７の等価回路は、長さが異なる複数の伝送経路を並列に有することになる。このため、共振器アンテナ１１０は、各伝送経路の長さに対応する周波数帯にバンドギャップを有することになるため、複数のバンドギャップを有すること（マルチバンド化）ができる。
（第４の実施形態）
　図２３は、第４の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の構成を示す平面図である。本実施形態において、共振器アンテナ１１０は単位セル１０７が直線状に一次元に配列されている点を除いて、第１～第３の実施形態のいずれかに示した共振器アンテナ１１０と同様の構成である。なお図２３は、単位セル１０７の構成が第１の実施形態と同様の場合を示している。
　なお図２４に示すように、共振器アンテナ１１０は単位セル１０７を一つのみ有していても良い。
　本実施形態によっても、第１～第３の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
　図２５は、第５の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の構成を説明するための図である。本実施形態に係る共振器アンテナ１１０は、以下の点を除いて第１～第３の実施形態のいずれかと同様である。なお図２５は第１の実施形態と同様の場合を示している。
　まず単位セル１０７の配列を示す格子は格子欠陥を有している。この格子欠陥は、格子のうち給電線１１５が接続している辺の中央に位置している。そして給電線１１５は、この格子欠陥の中を延伸し、最外周より内側に位置する単位セル１０７に接続している。
　本実施形態によっても、第１～３の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また格子欠陥の位置及び数を調節することにより、共振器アンテナ１１０のインピーダンスを調節することができる。このため、給電線１１５のインピーダンスと共振器アンテナ１１０のインピーダンスを整合させて共振器アンテナ１１０の放射効率を向上させることができる。
　（第６の実施形態）
　図２６は、第６の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の構成を説明するための図である。本実施形態に係る共振器アンテナ１１０は、給電方法を除いて第１～第３の実施形態のいずれかと同様である。なお図２６は第１の実施形態と同様の場合を示している。
　本実施形態において給電線１１５は設けられておらず、その代わりに同軸ケーブル１１７が設けられている。同軸ケーブル１１７は、共振器アンテナ１１０のうち第２導体パターン１１１が設けられている面に接続している。詳細には、第２導体パターン１１１には開口が設けられており、この開口に同軸ケーブル１１７が取り付けられている。同軸ケーブル１１７の内部導体は、開口と重なる領域に設けられた貫通ビアを介して、第１導体パターン１２１に接続している。また同軸ケーブル１１７の外部導体は、第２導体パターン１１１に接続している。
　本実施形態によっても、第１～第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。また汎用性の高い同軸ケーブル１１７を用いて共振器アンテナ１１０に給電することができる。
　（第７の実施形態）
　図２７（ａ）は第７の実施形態に係る共振器アンテナ１１０の構成を示す斜視図であり、図２７（ｂ）は図２７（ａ）に示した共振器アンテナ１１０の断面図である。本実施形態に係る共振器アンテナ１１０は、第１導体パターン１２１ではなく第２導体パターン１１１に第１開口１０４、第３導体パターン１０５、及び配線１０６が形成されている点を除いて、第１～第６の実施形態のいずれかと同様である。図２７は、第１の実施形態と同様の場合を図示している。
　図２８（ａ）は図２７（ａ）に示した共振器アンテナ１１０の変形例を示す斜視図であり、図２８（ｂ）は図２８（ａ）に示した共振器アンテナ１１０の断面図である。この変形例にかかる共振器アンテナ１１０は、第１導体パターン１２１に第２開口１１４が設けられている点を除いて、図２７（ａ） に示した共振器アンテナ１１０と同様の構成である。第２開口１１４の構成は、第２の実施形態と同様である。
　本実施形態に係る共振器アンテナ１１０は、層構造が上下逆になっている点を除いて、等価回路も含めて第１～第６の実施形態のいずれかと同様である。このため、第１～第６の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　この出願は、２００９年３月６日に出願された日本特許出願特願２００９－５４００７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (24)

  1. 　第１導体と、
    　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
    　前記第１導体に設けられた第１開口と、
    　前記第１開口の中に設けられ、一端が前記第１導体に接続している配線と、
    　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
    を備える共振器アンテナ。
  2. 　請求項１に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記配線の他端は開放端である共振器アンテナ。
  3. 　請求項２に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記配線、前記第１開口、及び前記第１導体は、一体的に形成されている共振器アンテナ。
  4. 　請求項２又は３に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記配線と前記第２導体のうち前記配線に対向する部分が伝送線路を形成している共振器アンテナ。
  5. 　請求項４に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記伝送線路はマイクロストリップ線路である共振器アンテナ。
  6. 　請求項１～５のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第１開口内に位置し、前記配線から分岐している分岐配線を備える共振器アンテナ。
  7. 　請求項１に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第１開口の中に前記第１導体から分離して設けられ、前記配線の他端が接続している島状の第３導体を備える共振器アンテナ。
  8. 　請求項７に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第１導体、前記第１開口、前記配線、及び前記第３導体は一体的に形成されている共振器アンテナ。
  9. 　請求項７又は８に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第１開口内に複数の前記第３導体を有しており、かつ、前記複数の第３導体毎に前記配線を有している共振器アンテナ。
  10. 　請求項７～９のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第２導体に設けられ、平面視において前記配線と重なっている第２開口を備える共振器アンテナ。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第１開口及び前記配線は複数設けられ、
    　前記第１開口及び前記配線を含む単位セルが繰り返し配列されている共振器アンテナ。
  12. 　請求項１１に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記複数の配線の長さが互いに等しい共振器アンテナ。
  13. 　請求項１１又は１２に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記複数の配線は、前記一端が周期的な配列を有している共振器アンテナ。
  14. 　請求項１１～１３のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記複数の第１開口は互いに同一の形状を有していて同じ向きを向いており、かつ周期的に配置されている共振器アンテナ。
  15. 　請求項１４に記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記単位セルは互いに同一の構成を有しており、かつ同じ向きを向いている共振器アンテナ。
  16. 　請求項１１～１５のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記第１開口は正方形又は長方形であり、
    　前記第１導体及び前記第２導体のいずれか一方は、正方形又は長方形であり、かつ各辺の長さが前記第１開口の配列周期の整数倍である共振器アンテナ。
  17. 　請求項１１～１６のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記複数の単位セルが２次元配列を有している共振器アンテナ。
  18. 　請求項１１～１６のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記複数の単位セルが１次元配列を有している共振器アンテナ。
  19. 　請求項１～１８のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記配線は直線状又は折れ線形状に延伸している共振器アンテナ。
  20. 　請求項１～１９のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記配線はミアンダ、ループ、又はスパイラルを形成するように延伸している共振器アンテナ。
  21. 　第１導体と、
    　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
    　前記第１導体に設けられた第１開口と、
    　前記第１開口の中に前記第１導体から分離して設けられている島状の第３導体と、
    　前記第３導体に設けられ、前記第３導体を前記第１導体に接続するチップインダクタと、
    　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
    を備える共振器アンテナ。
  22. 　請求項１～２１のいずれか一つに記載の共振器アンテナにおいて、
    　前記開口は、多角形を有している共振器アンテナ。
  23. 　共振器アンテナと、
    　前記共振器アンテナに接続している通信処理部と、
    を備え、
    　前記共振器アンテナは、
    　第１導体と、
    　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
    　前記第１導体に設けられた第１開口と、
    　前記第１開口の中に設けられ、一端が前記第１導体に接続している配線と、
    　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
    を備える通信装置。
  24. 　共振器アンテナと、
    　前記共振器アンテナに接続している通信処理部と、
    を備え、
    　前記共振器アンテナは、
    　第１導体と、
    　前記第１導体に少なくとも一部が対向している第２導体と、
    　前記第１導体に設けられた第１開口と、
    　前記第１開口の中に前記第１導体から分離して設けられている島状の第３導体と、
    　前記第３導体に設けられ、前記第３導体を前記第１導体に接続するチップインダクタと、
    　前記第１導体又は前記第２導体に接続している給電線と、
    を備える通信装置。
    　
PCT/JP2010/001511 2009-03-06 2010-03-04 共振器アンテナ及び通信装置 WO2010100932A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011502659A JP5617836B2 (ja) 2009-03-06 2010-03-04 共振器アンテナ及び通信装置
CN201080010621.8A CN102341961B (zh) 2009-03-06 2010-03-04 谐振器天线和通信设备
US13/203,195 US8773311B2 (en) 2009-03-06 2010-03-04 Resonator antenna and communication apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-054007 2009-03-06
JP2009054007 2009-03-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010100932A1 true WO2010100932A1 (ja) 2010-09-10

Family

ID=42709498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/001511 WO2010100932A1 (ja) 2009-03-06 2010-03-04 共振器アンテナ及び通信装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8773311B2 (ja)
JP (1) JP5617836B2 (ja)
CN (1) CN102341961B (ja)
WO (1) WO2010100932A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102790977A (zh) * 2011-05-16 2012-11-21 深圳光启高等理工研究院 一种微波传输设备和微波拉远系统
JP2015534760A (ja) * 2012-09-20 2015-12-03 ウニヴェルシテ・パリ−シュド 電磁吸収体
WO2021132195A1 (ja) * 2019-12-26 2021-07-01 京セラ株式会社 共振構造体の製造方法

Families Citing this family (128)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011238016A (ja) * 2010-05-10 2011-11-24 Sony Corp 非接触通信媒体、アンテナパターン配置媒体、通信装置及びアンテナ調整方法
WO2012014984A1 (ja) * 2010-07-28 2012-02-02 国立大学法人京都工芸繊維大学 マイクロ波共振器
CN103296347B (zh) * 2012-02-29 2016-12-14 深圳光启创新技术有限公司 一种人工电磁材料及使用该材料的滤波器
US11502551B2 (en) 2012-07-06 2022-11-15 Energous Corporation Wirelessly charging multiple wireless-power receivers using different subsets of an antenna array to focus energy at different locations
US10312715B2 (en) 2015-09-16 2019-06-04 Energous Corporation Systems and methods for wireless power charging
US10439448B2 (en) 2014-08-21 2019-10-08 Energous Corporation Systems and methods for automatically testing the communication between wireless power transmitter and wireless power receiver
US9812890B1 (en) 2013-07-11 2017-11-07 Energous Corporation Portable wireless charging pad
US10141768B2 (en) 2013-06-03 2018-11-27 Energous Corporation Systems and methods for maximizing wireless power transfer efficiency by instructing a user to change a receiver device's position
US10224758B2 (en) 2013-05-10 2019-03-05 Energous Corporation Wireless powering of electronic devices with selective delivery range
US10291055B1 (en) 2014-12-29 2019-05-14 Energous Corporation Systems and methods for controlling far-field wireless power transmission based on battery power levels of a receiving device
US10211682B2 (en) 2014-05-07 2019-02-19 Energous Corporation Systems and methods for controlling operation of a transmitter of a wireless power network based on user instructions received from an authenticated computing device powered or charged by a receiver of the wireless power network
US10256657B2 (en) 2015-12-24 2019-04-09 Energous Corporation Antenna having coaxial structure for near field wireless power charging
US10038337B1 (en) 2013-09-16 2018-07-31 Energous Corporation Wireless power supply for rescue devices
US9438045B1 (en) 2013-05-10 2016-09-06 Energous Corporation Methods and systems for maximum power point transfer in receivers
US10063106B2 (en) 2014-05-23 2018-08-28 Energous Corporation System and method for a self-system analysis in a wireless power transmission network
US10218227B2 (en) 2014-05-07 2019-02-26 Energous Corporation Compact PIFA antenna
US10141791B2 (en) 2014-05-07 2018-11-27 Energous Corporation Systems and methods for controlling communications during wireless transmission of power using application programming interfaces
US10063105B2 (en) 2013-07-11 2018-08-28 Energous Corporation Proximity transmitters for wireless power charging systems
US10211674B1 (en) 2013-06-12 2019-02-19 Energous Corporation Wireless charging using selected reflectors
US9853458B1 (en) 2014-05-07 2017-12-26 Energous Corporation Systems and methods for device and power receiver pairing
US12057715B2 (en) 2012-07-06 2024-08-06 Energous Corporation Systems and methods of wirelessly delivering power to a wireless-power receiver device in response to a change of orientation of the wireless-power receiver device
US10148097B1 (en) 2013-11-08 2018-12-04 Energous Corporation Systems and methods for using a predetermined number of communication channels of a wireless power transmitter to communicate with different wireless power receivers
US10063064B1 (en) 2014-05-23 2018-08-28 Energous Corporation System and method for generating a power receiver identifier in a wireless power network
US10199849B1 (en) 2014-08-21 2019-02-05 Energous Corporation Method for automatically testing the operational status of a wireless power receiver in a wireless power transmission system
US10230266B1 (en) 2014-02-06 2019-03-12 Energous Corporation Wireless power receivers that communicate status data indicating wireless power transmission effectiveness with a transmitter using a built-in communications component of a mobile device, and methods of use thereof
US9859797B1 (en) 2014-05-07 2018-01-02 Energous Corporation Synchronous rectifier design for wireless power receiver
US10211680B2 (en) 2013-07-19 2019-02-19 Energous Corporation Method for 3 dimensional pocket-forming
US20150326070A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Energous Corporation Methods and Systems for Maximum Power Point Transfer in Receivers
US10008889B2 (en) 2014-08-21 2018-06-26 Energous Corporation Method for automatically testing the operational status of a wireless power receiver in a wireless power transmission system
US9887584B1 (en) 2014-08-21 2018-02-06 Energous Corporation Systems and methods for a configuration web service to provide configuration of a wireless power transmitter within a wireless power transmission system
US9843201B1 (en) 2012-07-06 2017-12-12 Energous Corporation Wireless power transmitter that selects antenna sets for transmitting wireless power to a receiver based on location of the receiver, and methods of use thereof
US9825674B1 (en) 2014-05-23 2017-11-21 Energous Corporation Enhanced transmitter that selects configurations of antenna elements for performing wireless power transmission and receiving functions
US9787103B1 (en) 2013-08-06 2017-10-10 Energous Corporation Systems and methods for wirelessly delivering power to electronic devices that are unable to communicate with a transmitter
US10992187B2 (en) 2012-07-06 2021-04-27 Energous Corporation System and methods of using electromagnetic waves to wirelessly deliver power to electronic devices
US9876394B1 (en) 2014-05-07 2018-01-23 Energous Corporation Boost-charger-boost system for enhanced power delivery
US10090886B1 (en) 2014-07-14 2018-10-02 Energous Corporation System and method for enabling automatic charging schedules in a wireless power network to one or more devices
US10186913B2 (en) 2012-07-06 2019-01-22 Energous Corporation System and methods for pocket-forming based on constructive and destructive interferences to power one or more wireless power receivers using a wireless power transmitter including a plurality of antennas
US10128693B2 (en) 2014-07-14 2018-11-13 Energous Corporation System and method for providing health safety in a wireless power transmission system
US10992185B2 (en) 2012-07-06 2021-04-27 Energous Corporation Systems and methods of using electromagnetic waves to wirelessly deliver power to game controllers
US10103582B2 (en) 2012-07-06 2018-10-16 Energous Corporation Transmitters for wireless power transmission
US10965164B2 (en) 2012-07-06 2021-03-30 Energous Corporation Systems and methods of wirelessly delivering power to a receiver device
US9871398B1 (en) 2013-07-01 2018-01-16 Energous Corporation Hybrid charging method for wireless power transmission based on pocket-forming
US10193396B1 (en) 2014-05-07 2019-01-29 Energous Corporation Cluster management of transmitters in a wireless power transmission system
US10263432B1 (en) 2013-06-25 2019-04-16 Energous Corporation Multi-mode transmitter with an antenna array for delivering wireless power and providing Wi-Fi access
US10206185B2 (en) 2013-05-10 2019-02-12 Energous Corporation System and methods for wireless power transmission to an electronic device in accordance with user-defined restrictions
US10128699B2 (en) 2014-07-14 2018-11-13 Energous Corporation Systems and methods of providing wireless power using receiver device sensor inputs
US10199835B2 (en) 2015-12-29 2019-02-05 Energous Corporation Radar motion detection using stepped frequency in wireless power transmission system
US10243414B1 (en) 2014-05-07 2019-03-26 Energous Corporation Wearable device with wireless power and payload receiver
US10291066B1 (en) 2014-05-07 2019-05-14 Energous Corporation Power transmission control systems and methods
US10381880B2 (en) 2014-07-21 2019-08-13 Energous Corporation Integrated antenna structure arrays for wireless power transmission
US10124754B1 (en) 2013-07-19 2018-11-13 Energous Corporation Wireless charging and powering of electronic sensors in a vehicle
US10270261B2 (en) 2015-09-16 2019-04-23 Energous Corporation Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
US10090699B1 (en) 2013-11-01 2018-10-02 Energous Corporation Wireless powered house
US9124125B2 (en) 2013-05-10 2015-09-01 Energous Corporation Wireless power transmission with selective range
US10205239B1 (en) 2014-05-07 2019-02-12 Energous Corporation Compact PIFA antenna
US10223717B1 (en) 2014-05-23 2019-03-05 Energous Corporation Systems and methods for payment-based authorization of wireless power transmission service
US9867062B1 (en) 2014-07-21 2018-01-09 Energous Corporation System and methods for using a remote server to authorize a receiving device that has requested wireless power and to determine whether another receiving device should request wireless power in a wireless power transmission system
KR101387933B1 (ko) * 2012-08-09 2014-04-23 숭실대학교산학협력단 메타 구조체를 이용한 단말 장치
US10103552B1 (en) 2013-06-03 2018-10-16 Energous Corporation Protocols for authenticated wireless power transmission
US10021523B2 (en) 2013-07-11 2018-07-10 Energous Corporation Proximity transmitters for wireless power charging systems
US10075017B2 (en) 2014-02-06 2018-09-11 Energous Corporation External or internal wireless power receiver with spaced-apart antenna elements for charging or powering mobile devices using wirelessly delivered power
US10158257B2 (en) 2014-05-01 2018-12-18 Energous Corporation System and methods for using sound waves to wirelessly deliver power to electronic devices
US10153645B1 (en) 2014-05-07 2018-12-11 Energous Corporation Systems and methods for designating a master power transmitter in a cluster of wireless power transmitters
US10170917B1 (en) 2014-05-07 2019-01-01 Energous Corporation Systems and methods for managing and controlling a wireless power network by establishing time intervals during which receivers communicate with a transmitter
US10153653B1 (en) 2014-05-07 2018-12-11 Energous Corporation Systems and methods for using application programming interfaces to control communications between a transmitter and a receiver
US10068703B1 (en) 2014-07-21 2018-09-04 Energous Corporation Integrated miniature PIFA with artificial magnetic conductor metamaterials
US10116143B1 (en) 2014-07-21 2018-10-30 Energous Corporation Integrated antenna arrays for wireless power transmission
KR102139217B1 (ko) * 2014-09-25 2020-07-29 삼성전자주식회사 안테나 장치
US10122415B2 (en) 2014-12-27 2018-11-06 Energous Corporation Systems and methods for assigning a set of antennas of a wireless power transmitter to a wireless power receiver based on a location of the wireless power receiver
US10523033B2 (en) 2015-09-15 2019-12-31 Energous Corporation Receiver devices configured to determine location within a transmission field
US10158259B1 (en) 2015-09-16 2018-12-18 Energous Corporation Systems and methods for identifying receivers in a transmission field by transmitting exploratory power waves towards different segments of a transmission field
US11710321B2 (en) 2015-09-16 2023-07-25 Energous Corporation Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
US10211685B2 (en) 2015-09-16 2019-02-19 Energous Corporation Systems and methods for real or near real time wireless communications between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
US9871387B1 (en) 2015-09-16 2018-01-16 Energous Corporation Systems and methods of object detection using one or more video cameras in wireless power charging systems
US10008875B1 (en) 2015-09-16 2018-06-26 Energous Corporation Wireless power transmitter configured to transmit power waves to a predicted location of a moving wireless power receiver
US10778041B2 (en) 2015-09-16 2020-09-15 Energous Corporation Systems and methods for generating power waves in a wireless power transmission system
US10186893B2 (en) 2015-09-16 2019-01-22 Energous Corporation Systems and methods for real time or near real time wireless communications between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
US10199850B2 (en) 2015-09-16 2019-02-05 Energous Corporation Systems and methods for wirelessly transmitting power from a transmitter to a receiver by determining refined locations of the receiver in a segmented transmission field associated with the transmitter
US10128686B1 (en) 2015-09-22 2018-11-13 Energous Corporation Systems and methods for identifying receiver locations using sensor technologies
US10153660B1 (en) 2015-09-22 2018-12-11 Energous Corporation Systems and methods for preconfiguring sensor data for wireless charging systems
US10135294B1 (en) 2015-09-22 2018-11-20 Energous Corporation Systems and methods for preconfiguring transmission devices for power wave transmissions based on location data of one or more receivers
US10050470B1 (en) 2015-09-22 2018-08-14 Energous Corporation Wireless power transmission device having antennas oriented in three dimensions
US10135295B2 (en) 2015-09-22 2018-11-20 Energous Corporation Systems and methods for nullifying energy levels for wireless power transmission waves
US10033222B1 (en) 2015-09-22 2018-07-24 Energous Corporation Systems and methods for determining and generating a waveform for wireless power transmission waves
US10020678B1 (en) 2015-09-22 2018-07-10 Energous Corporation Systems and methods for selecting antennas to generate and transmit power transmission waves
US10027168B2 (en) 2015-09-22 2018-07-17 Energous Corporation Systems and methods for generating and transmitting wireless power transmission waves using antennas having a spacing that is selected by the transmitter
US10734717B2 (en) 2015-10-13 2020-08-04 Energous Corporation 3D ceramic mold antenna
US10333332B1 (en) 2015-10-13 2019-06-25 Energous Corporation Cross-polarized dipole antenna
US9853485B2 (en) 2015-10-28 2017-12-26 Energous Corporation Antenna for wireless charging systems
US10027180B1 (en) 2015-11-02 2018-07-17 Energous Corporation 3D triple linear antenna that acts as heat sink
US10063108B1 (en) 2015-11-02 2018-08-28 Energous Corporation Stamped three-dimensional antenna
US10135112B1 (en) 2015-11-02 2018-11-20 Energous Corporation 3D antenna mount
US10277054B2 (en) 2015-12-24 2019-04-30 Energous Corporation Near-field charging pad for wireless power charging of a receiver device that is temporarily unable to communicate
US10256677B2 (en) 2016-12-12 2019-04-09 Energous Corporation Near-field RF charging pad with adaptive loading to efficiently charge an electronic device at any position on the pad
US10320446B2 (en) 2015-12-24 2019-06-11 Energous Corporation Miniaturized highly-efficient designs for near-field power transfer system
US10079515B2 (en) 2016-12-12 2018-09-18 Energous Corporation Near-field RF charging pad with multi-band antenna element with adaptive loading to efficiently charge an electronic device at any position on the pad
US10038332B1 (en) 2015-12-24 2018-07-31 Energous Corporation Systems and methods of wireless power charging through multiple receiving devices
US10027159B2 (en) 2015-12-24 2018-07-17 Energous Corporation Antenna for transmitting wireless power signals
US11863001B2 (en) 2015-12-24 2024-01-02 Energous Corporation Near-field antenna for wireless power transmission with antenna elements that follow meandering patterns
US10008886B2 (en) * 2015-12-29 2018-06-26 Energous Corporation Modular antennas with heat sinks in wireless power transmission systems
US10923954B2 (en) 2016-11-03 2021-02-16 Energous Corporation Wireless power receiver with a synchronous rectifier
JP6691273B2 (ja) 2016-12-12 2020-04-28 エナージャス コーポレイション 配送される無線電力を最大化するために近接場充電パッドのアンテナ区域を選択的に活性化する方法
US10439442B2 (en) 2017-01-24 2019-10-08 Energous Corporation Microstrip antennas for wireless power transmitters
US10680319B2 (en) 2017-01-06 2020-06-09 Energous Corporation Devices and methods for reducing mutual coupling effects in wireless power transmission systems
US10389161B2 (en) 2017-03-15 2019-08-20 Energous Corporation Surface mount dielectric antennas for wireless power transmitters
US11011942B2 (en) 2017-03-30 2021-05-18 Energous Corporation Flat antennas having two or more resonant frequencies for use in wireless power transmission systems
US10511097B2 (en) 2017-05-12 2019-12-17 Energous Corporation Near-field antennas for accumulating energy at a near-field distance with minimal far-field gain
US12074460B2 (en) 2017-05-16 2024-08-27 Wireless Electrical Grid Lan, Wigl Inc. Rechargeable wireless power bank and method of using
US11462949B2 (en) 2017-05-16 2022-10-04 Wireless electrical Grid LAN, WiGL Inc Wireless charging method and system
US12074452B2 (en) 2017-05-16 2024-08-27 Wireless Electrical Grid Lan, Wigl Inc. Networked wireless charging system
US10848853B2 (en) 2017-06-23 2020-11-24 Energous Corporation Systems, methods, and devices for utilizing a wire of a sound-producing device as an antenna for receipt of wirelessly delivered power
US10122219B1 (en) 2017-10-10 2018-11-06 Energous Corporation Systems, methods, and devices for using a battery as a antenna for receiving wirelessly delivered power from radio frequency power waves
US11342798B2 (en) 2017-10-30 2022-05-24 Energous Corporation Systems and methods for managing coexistence of wireless-power signals and data signals operating in a same frequency band
CN111615777B (zh) * 2018-01-26 2023-02-17 索尼公司 天线设备
US10615647B2 (en) 2018-02-02 2020-04-07 Energous Corporation Systems and methods for detecting wireless power receivers and other objects at a near-field charging pad
US11159057B2 (en) 2018-03-14 2021-10-26 Energous Corporation Loop antennas with selectively-activated feeds to control propagation patterns of wireless power signals
US11515732B2 (en) 2018-06-25 2022-11-29 Energous Corporation Power wave transmission techniques to focus wirelessly delivered power at a receiving device
US11437735B2 (en) 2018-11-14 2022-09-06 Energous Corporation Systems for receiving electromagnetic energy using antennas that are minimally affected by the presence of the human body
WO2020160015A1 (en) 2019-01-28 2020-08-06 Energous Corporation Systems and methods for miniaturized antenna for wireless power transmissions
KR20210123329A (ko) 2019-02-06 2021-10-13 에너저스 코포레이션 안테나 어레이에 있어서의 개별 안테나들에 이용하기 위해 최적 위상을 추정하는 시스템 및 방법
WO2021055898A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Energous Corporation Systems and methods for machine learning based foreign object detection for wireless power transmission
EP4032169A4 (en) 2019-09-20 2023-12-06 Energous Corporation CLASSIFICATION AND DETECTION OF FOREIGN OBJECTS USING POWER AMPLIFIER CONTROLLER INTEGRATED CIRCUIT IN WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS
WO2021055899A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Energous Corporation Systems and methods of protecting wireless power receivers using multiple rectifiers and establishing in-band communications using multiple rectifiers
US11381118B2 (en) 2019-09-20 2022-07-05 Energous Corporation Systems and methods for machine learning based foreign object detection for wireless power transmission
WO2021119483A1 (en) 2019-12-13 2021-06-17 Energous Corporation Charging pad with guiding contours to align an electronic device on the charging pad and efficiently transfer near-field radio-frequency energy to the electronic device
US10985617B1 (en) 2019-12-31 2021-04-20 Energous Corporation System for wirelessly transmitting energy at a near-field distance without using beam-forming control
US11799324B2 (en) 2020-04-13 2023-10-24 Energous Corporation Wireless-power transmitting device for creating a uniform near-field charging area
US11916398B2 (en) 2021-12-29 2024-02-27 Energous Corporation Small form-factor devices with integrated and modular harvesting receivers, and shelving-mounted wireless-power transmitters for use therewith

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245984A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Yamaguchi Univ ビアを用いない左手系媒質
WO2008024993A2 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Rayspan Corporation Antennas based on metamaterial structures
JP2008131505A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Nec Tokin Corp 高表面インピーダンス構造体、アンテナ装置、及びｒｆｉｄタグ
JP2008147763A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp Ｅｂｇ構造

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5309163A (en) * 1991-09-12 1994-05-03 Trw Inc. Active patch antenna transmitter
US5757326A (en) * 1993-03-29 1998-05-26 Seiko Epson Corporation Slot antenna device and wireless apparatus employing the antenna device
US5754143A (en) * 1996-10-29 1998-05-19 Southwest Research Institute Switch-tuned meandered-slot antenna
US6278407B1 (en) * 1998-02-24 2001-08-21 Topcon Positioning Systems, Inc. Dual-frequency choke-ring ground planes
FR2783115B1 (fr) * 1998-09-09 2000-12-01 Centre Nat Rech Scient Antenne perfectionnee
US6429819B1 (en) * 2001-04-06 2002-08-06 Tyco Electronics Logistics Ag Dual band patch bowtie slot antenna structure
WO2002103846A1 (en) 2001-06-15 2002-12-27 E-Tenna Corporation Aperture antenna having a high-impedance backing
JP2005094360A (ja) 2003-09-17 2005-04-07 Kyocera Corp アンテナ装置および無線通信装置
US7190315B2 (en) * 2003-12-18 2007-03-13 Intel Corporation Frequency selective surface to suppress surface currents
JP4189970B2 (ja) * 2004-11-05 2008-12-03 株式会社日立製作所 アンテナ装置
US7446712B2 (en) 2005-12-21 2008-11-04 The Regents Of The University Of California Composite right/left-handed transmission line based compact resonant antenna for RF module integration

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006245984A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Yamaguchi Univ ビアを用いない左手系媒質
WO2008024993A2 (en) * 2006-08-25 2008-02-28 Rayspan Corporation Antennas based on metamaterial structures
JP2008131505A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Nec Tokin Corp 高表面インピーダンス構造体、アンテナ装置、及びｒｆｉｄタグ
JP2008147763A (ja) * 2006-12-06 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp Ｅｂｇ構造

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102790977A (zh) * 2011-05-16 2012-11-21 深圳光启高等理工研究院 一种微波传输设备和微波拉远系统
CN102790977B (zh) * 2011-05-16 2016-03-23 深圳光启高等理工研究院 一种微波传输设备和微波拉远系统
JP2015534760A (ja) * 2012-09-20 2015-12-03 ウニヴェルシテ・パリ−シュド 電磁吸収体
WO2021132195A1 (ja) * 2019-12-26 2021-07-01 京セラ株式会社 共振構造体の製造方法
JP2021106346A (ja) * 2019-12-26 2021-07-26 京セラ株式会社 共振構造体の製造方法
JP7361600B2 (ja) 2019-12-26 2023-10-16 京セラ株式会社 共振構造体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110304521A1 (en) 2011-12-15
JP5617836B2 (ja) 2014-11-05
US8773311B2 (en) 2014-07-08
CN102341961B (zh) 2015-05-27
JPWO2010100932A1 (ja) 2012-09-06
CN102341961A (zh) 2012-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5617836B2 (ja) 共振器アンテナ及び通信装置
JP5516407B2 (ja) 構造体、アンテナ、通信装置、及び電子部品
JP5527316B2 (ja) 共振器アンテナ
JP5533860B2 (ja) 構造体、プリント基板、アンテナ、伝送線路導波管変換器、アレイアンテナ、電子装置
US10218071B2 (en) Antenna and electronic device
JP5550100B2 (ja) 電磁バンドギャップ素子及びそれを用いたアンテナ並びにフィルタ
US9385428B2 (en) Metamaterial structure
JP5522042B2 (ja) 構造体、プリント基板、アンテナ、伝送線路導波管変換器、アレイアンテナ、電子装置
JP5712931B2 (ja) 構造体
JP5673553B2 (ja) 構造体及びアンテナ
WO2012093603A1 (ja) 電磁波伝播シート
US9456499B2 (en) Structural body and interconnect substrate
JP6146801B2 (ja) 配線基板、及び電子装置
JP2011124503A (ja) 電子装置及びノイズ抑制方法
JP2014103591A (ja) 平面アンテナ
JP2023131594A (ja) アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080010621.8

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10748531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011502659

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13203195

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10748531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1