シート状通信媒体及びそれを用いた通信システム
【課題】関連するシート状通信媒体において、端部からの電磁波の漏洩を抑制し、注入されたエネルギーを効率的に利用できるようにする。
【解決手段】シート状通信媒体１００は、下部電極を構成する第１シート導体部１０６と、第１シート導体部上に積層される第１誘電体層１０５と、第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部１０４と、第２シート導体部に積層される第２誘電体層１０３と、第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、反射壁部１０１は、第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層に入射させるように構成されている。
【解決手段】シート状通信媒体１００は、下部電極を構成する第１シート導体部１０６と、第１シート導体部上に積層される第１誘電体層１０５と、第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部１０４と、第２シート導体部に積層される第２誘電体層１０３と、第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、反射壁部１０１は、第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層に入射させるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状通信媒体及びそれを用いた通信システムに関し、特に、電力供給が可能なシート状通信媒体及びそれを用いた通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１に示されるような、シート状の通信媒体に電磁界を伝搬させて通信を行う新たな通信システムが開発され実用化されるに至っている。
【０００３】
このような関連する通信システムは、図９に示すように通信媒体となるシート状のシート状通信媒体５００と、インターフェースとなる通信カプラ５２０とから構成される。
【０００４】
関連するシート状通信媒体５００について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は関連するシート状通信媒体５００の平面図、図１０（ｂ）は関連するシート状通信媒体５００の断面図である。関連するシート状通信媒体５００は、下部電極を構成する第１シート導体部５０６と、第１シート導体部５０６と間隔をおいて配置されたメッシュ状の第２シート導体部５０４と、これら第１シート導体部５０６及び第２シート導体部５０４の挟間領域に設けられた第１誘電体層５０５と、第２シート導体部５０４の上部に設けられた第２誘電体層５０３と、を有する。
【０００５】
通信カプラ５２０は、図９に示すように、通信素子を形成する円盤状の内部導体５２４と、内部導体５２４を覆う外部導体５２２と、これら内部導体５２４及び外部導体５２２に接続された同軸ケーブル５２３とを有する。同軸ケーブル５２３は、通信機器５３０に接続されている。そして、このような構成によって、通信機器５３０から入出力される信号を含む電磁界が同軸ケーブル５２３を伝わり、内部導体５２４及び外部導体５２２を伝搬して関連するシート状通信媒体５００に注入される。関連するシート状通信媒体５００に注入された電磁界は、関連するシート状通信媒体５００内を伝搬して、別の通信カプラ（図示略）との間で通信を行う。
【０００６】
なお、関連するシート状通信媒体５００を伝播する電磁界は、電力として他の電子機器へ供給されても良い。
【０００７】
また、特許文献２には、第１シート導体部５０６と第１誘電体層５０５との周囲を囲む電磁波吸収体部を有する別の関連するシート状通信媒体が開示されている。この電磁波吸収体部は、電磁波の反射やシート状の誘電体層の周縁部からの電磁波放射を防ぐためのものであり、典型的には抵抗である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８２１７８号公報 （段落「００１１」、「００１２」、図１、図９）
【特許文献２】特開２００６−２７０１６５号公報 （段落「００４４」、「００５３」、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された関連するシート状通信媒体５００に注入された電磁界は関連するシート状通信媒体５００の端部で反射する。しかしながら、一部の電磁界は、図１０に示すように、第２シート導体部５０４の端部に位置する点Ｆから電磁波として空間に放射される。このため、関連するシート状通信媒体５００には、第２シート導体部５０４の端部から電磁波が漏洩するという問題があった。そして、第２シート導体部５０４の端部から放射される電磁波には、電力として利用されるエネルギーが含まれるため、端部から電磁波が放射されることにより関連するシート状通信媒体５００に注入されたエネルギーが損失するという問題があった。
【００１０】
特許文献２に記載された別の関連するシート状通信媒体では、第１誘電体層５０５の端部で生じる電磁波が電磁波吸収体部に吸収されるため、電磁波が端部から漏洩するのを防ぐことはできる。しかしながら、電磁波吸収体に吸収された電磁波には、電力として利用可能なエネルギーが含まれる。このため、この関連するシート状通信媒体では、関連するシート状通信媒体に注入されたエネルギーを効率的に利用できないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題である、関連するシート状通信媒体においては、端部から電磁波が漏洩し、注入されたエネルギーを効率的に利用できない、という課題を解決するシート状通信媒体及びそれを用いた通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のシート状通信媒体は、下部電極を構成する第１シート導体部と、第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、反射壁部は、第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層に入射させるように構成されている。
【００１３】
また、本発明の通信システムは、シート状通信媒体と、シート状通信媒体に接続された通信カプラと、通信カプラに接続された通信機器、とを有し、シート状通信媒体は、下部電極を構成する第１シート導体部と、第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、反射壁部は、第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層に入射させるように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシート状通信媒体によれば、端部からの電磁波の漏洩が抑制され、さらに、注入されたエネルギーを効率的に利用することができるシート状通信媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシート状通信媒体の構成を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）同図（ａ）中の１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る別のシート状通信媒体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るさらに別のシート状通信媒体の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るさらに別のシート状通信媒体の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るシート状通信媒体の構成を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの構成を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るシート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るシート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図９】特許文献１に記載の関連する通信システムの構成を示す図である。
【図１０】特許文献１に記載の関連するシート状通信媒体の構成を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）同図（ａ）中の１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１の実施形態〕 第１の実施形態に係るシート状通信媒体は、信号を電磁界として伝播させて通信を行うための通信媒体である。図１に本実施形態に係るシート状通信媒体の一例を示す。図１（ａ）の平面図に示すように、シート状通信媒体１００は第１シート導体部１０６と第２シート導体部１０４とを有する。第１シート導体部１０６は、下部電極を構成する。図１（ｂ）の断面図に示すように、第１シート導体部１０６上には第１誘電体層１０５が積層される。さらに、第１誘電体層１０５上にはメッシュ状の第２シート導体部１０４が積層される。さらに、第２シート導体部１０４上には、第２誘電体層１０３が積層される。また、反射壁部１０１が第１誘電体層１０５の端部を覆っている。この反射壁部１０１は、第１誘電体層１０５の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層１０３に入射させるように構成されている。
【００１７】
反射壁部１０１がこのように構成されることにより、第１誘電体層１０５の端部から放射する電磁波は反射壁部１０１によって反射し、第２誘電体層１０３に入射する。このようにして第２誘電体層１０３に入射した電磁波は電磁波漏洩により無駄となることなく、電力として用いられることが可能となる。
【００１８】
本実施形態の反射壁部１０１は、第１誘電体層１０５の端部の一点Ｆを焦点とし、第１シート導体部１０６の面方向に垂直な直線を準線とする放物線の形状を有する反射壁１０７を有する。
【００１９】
反射壁１０７は、図１（ｂ）に示すように、放物線状の断面を有する。ここで、放物線の焦点である点Ｆは第２シート導体部１０４の端部の一点である。また、放物線の準線Ｌは、第１誘電体層の面方向に垂直な直線である。このように、反射壁１０７が放物線状の断面を有するので、点Ｆから放射された電磁波が反射壁１０７に入射した場合、この電磁波は反射して第２誘電体層１０３に略平行に入射する。このようにして第２誘電体層１０３に入射した電磁波は、電力として用いられることが可能となる。
【００２０】
第２誘電体層１０３に入射した電磁波のエネルギーは電力として利用される。第２誘電体層１０３に入射した電磁波は、例えば、電力カプラにより外部に取り出される。取り出された電磁波は整流器を通し直流電流に変換され、種々の電子機器を動作させたり、バッテリーを用いて蓄電させることができる。
【００２１】
反射壁部１０１は、図１（ａ）に示すように、シート状通信媒体１００の全周囲を覆う構成であっても良いし、周囲の一部のみを覆う構成であっても良い。前者の方が後者よりも多くの電磁波を第２誘電体層に戻すことができるため、前者の構成の方がより望ましい。
【００２２】
反射壁部１０１は、反射壁１０７を支持し、第１シート導体部１０６又は第１誘電体層の端部１０５に接続する支持部１０９を有していても良い。
【００２３】
反射壁部１０１は、第１誘電体層１０５の端面の少なくとも一部を覆う端面被覆部１０８を有するのが望ましく、端面被覆部１０８は金属からなるのが望ましい。これにより、端面被覆部１０８が電磁波を吸収するのを防ぎつつ、第１誘電体層１０５の端面から電磁波が放射されるのを防ぐことができる。
【００２４】
反射壁部１０１の少なくとも一部は、第１誘電体層１０５の上に位置するのが望ましい。図１（ｂ）に示すシート状通信媒体１００の場合、反射壁１０７の一部が第１誘電体層１０５の上に位置している。反射壁部１０１がこのような構造を有すると、第１誘電体層１０５から放射された電磁波の多くを第２誘電体層１０３に入射させることが可能となる。
【００２５】
放物線
の焦点となる点Ｆは、第１誘電体層１０５の端面に位置していれば、その位置は特に限定されない。例えば、図２に示すように、第１誘電体層１０５ａの端面の上端と接する箇所を点Ｆａとして、これを焦点としても良い。この場合、反射壁部１０１ａが有する支持部１０９ａは、第１シート導体部１０６ａの端部から面方向に延伸した構造を有することになる。また、焦点の位置が変わったことにより、反射壁１０７ａの形状は、図１（ｂ）に示す反射壁１０７と比べて若干変わる。
【００２６】
第１誘電体層１０５の上に位置する反射壁部１０１ａの少なくとも一部と、第１誘電体層１０５の上面とは、伝播する電磁波の波長以上離れているのが望ましい。例えば、図３に示す反射壁部１０１ｂの場合、第２シート導体部１０４の端部の上面からＰの距離を離して、端面被覆部１０８ｂと支持部１０９ｂに支持された反射壁１０７ｂの上端部が位置している。この場合は、Ｐが電磁波の波長以上の距離であるのが望ましい。このように、Ｐを電磁波の波長以上の距離にすることにより、点Ｆｂから放射された電磁波の大半を第２誘電体層１０３に戻すことが可能となる。例えば、電磁波の波長が２．４ＧＨz程度である場合、Ｐを２０ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００２７】
第１誘電体層１０５は、低損失な誘電材料で構成することが望ましい。例えば、第１誘電体層１０５は、気体または発泡させて空気を多く含んだ誘電体であっても良い。
【００２８】
第２誘電体層１０３は低損失な誘電体材料で構成することが望ましく、例えば、絶縁膜であっても良いし、空気であっても良い。
【００２９】
シート状とは、帯状、布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いものを意味する。
【００３０】
第1シート導体部１０６は、銅、銀、アルミ、ニッケルなどの金属により構成される。
【００３１】
第２シート導体部１０４は、銅、銀、アルミ、ニッケルなどの金属により構成される。ここで、第２シート導体部１０４の第１誘電体層１０５側の面は、通信及び給電に用いられる。
【００３２】
反射壁部の形状は、図１〜３に示すものに限定されない。例えば、図４に示すように、反射壁部１０１ｃは、第１シート導体部１０６の端部、第１誘電体層１０５の端部、第２シート導体部１０４の端部、及び第２誘電体層１０３の端部を覆う平面状の端面被覆部１０８ｃと、端面被覆部１０８ｃから第２誘電体層１０３の上面に延伸して、第２誘電体層１０３の上面の一部を覆う上面被覆部１１０ｃとを有する形状であっても良い。反射壁部１０１ｃの形状をこのような形状にすると、反射壁部１０１ｃの作成が容易になるという効果が得られる。
【００３３】
〔第２の実施形態〕 次に本発明の第２の実施形態に係るシート状通信媒体について図５（ａ）の斜視図を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、本実施形態に係るシート状通信媒体２００は、第１シート導体部２０６と第２シート導体部（図示せず）とを有する。第１シート導体部２０６は、下部電極を構成する。第１シート導体部２０６上には第１誘電体層２０５が積層される。さらに、第１誘電体層２０５上にはメッシュ状の第２シート導体部が積層される。さらに、第２シート導体部上には、第２誘電体層２０３が積層される。また、反射壁部２０１は第１誘電体層２０５の端部を覆っている。この反射壁部２０１は、第１誘電体層２０５の端部から放射される電磁波を反射させて、反射した電磁波を第２誘電体層２０３に入射させるように構成されている。
【００３４】
反射壁部２０１は、図５（ａ）の斜視図、図５（ｂ）の平面図に示すように、第１誘電体層２０５の面方向に略垂直であって、反射壁の放物線状の断面と略平行な反射板２０２を有する。反射板２０２は、電磁波の波長以下の間隔で配置されている。
【００３５】
このような構成の場合、図５（ｂ）に示すように、端部から放射される電磁波の波源である点Ｆから放射する電磁波Ａは反射壁の点Ｒ１に到達する。点Ｒ１は点Ｆを放物線の焦点とする放物線上に位置するため、この電磁波Ａは点Ｒ１で反射して、第２誘電体層２０３に略平行に入射する。一方、電磁波Ｂは、反射板２０２で反射して点Ｒ２に到達する。点Ｒ２は、点Ｆを放物線の焦点とする放物線上には位置しないが、反射板２０２が存在することにより、この放物線状の反射壁から電磁波の波長以下の距離に位置することとなる。従って、点Ｒ２で反射した電磁波Ｂも第２誘電体層２０３に略平行に入射することができる。このように、反射壁の放物線状の断面と略平行な反射板２０２を設けることにより、第１誘電体層端部１０５から放射される電磁波の大部分を第２誘電体層２０３に戻すことができるようになる。
【００３６】
〔第３の実施形態〕 次に本発明の第３の実施形態に係る通信システムについて説明する。本実施形態に係る通信システムは、図６に示すように、通信機器３３０と、通信機器３３０に接続された通信カプラ３２０と、通信カプラ３２０に接続されたシート状通信媒体３００とを有する。シート状通信媒体３００は、第１誘電体層から放射した電磁波を第２誘電体層に戻す反射壁部３０１を有する。反射壁部３０１は、反射壁３０７と支持部３０９とを有する。通信機器３３０から入出力される信号を含む電磁界は、通信カプラ３２０を介してシート状通信媒体３００に伝播する。
【００３７】
ここで、通信カプラは電力カプラとしても機能する。この場合、第２誘電体層に再入射した電磁波は、通信カプラ３２０から取り出される。取り出された電磁波は整流器を通し直流電流に変換され、種々の電子機器を動作させたり、バッテリーを用いて蓄電させることができる。
【００３８】
〔実施例１〕 次に、図１に示した構造を有するシート状通信媒体（実施例１）と、図１０に示した構造を有する関連するシート状通信媒体（比較例１）についてシミュレーションモデルを作成し、シート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた。その結果を図７に示す。なお、実施例１、比較例１ともに、第１誘電体層としては一般に用いられているガラスエポキシを想定し、誘電率を４．２、誘電損ｔａｎδを０．０１に設定した。また、第１導体部及び第２導体部は、完全な導体で厚みがないものとした。シート状通信媒体の一辺のサイズは１０ｃｍとした。第１導体部のメッシュの間隔は５ｍｍとした。また、給電位置はシート状通信媒体の上面の中央部とした。また、第２誘電体層としてはほぼ空気の誘電率のものを想定し、ここでは誘電率を１、損失を０とした。
【００３９】
図７に示すとおり、実施例１の方が比較例１よりも電磁波漏洩を抑制することができ、電磁界シミュレーションを行った１ＧＨzから６ＧＨzの帯域において放射効率を下げることができた。特に、２ＧＨzから３ＧＨzまではシート状通信媒体に注入した電力に対し−６０ｄＢの放射量まで抑えることができた。よって、実施例１の構造を適用することによって電磁波漏洩を抑えた通信が可能となった。
【００４０】
〔実施例２〕 次に、図４に示した構造を有するシート状通信媒体（実施例２）と、図１０に示した構造を有する関連するシート状通信媒体（比較例２）についてシミュレーションモデルを作成し、シート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた。その結果を図８に示す。シミュレーションの条件に関しては、実施例１と同じとした。
【００４１】
図８に示すとおり、実施例２の方が比較例２よりも電磁波漏洩を抑制することができ、電磁界シミュレーションを行った１ＧＨzから６ＧＨzの帯域において放射効率を下げることができた。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１００、２００、３００ シート状通信媒体 １０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、２０１、３０１ 反射壁部 １０３、２０３、５０３ 第２誘電体層 １０４、５０４ 第２シート導体部 １０５、２０５、５０５ 第１誘電体層 １０６、２０６、５０６ 第１シート導体部 １０７、１０７ａ、１０７ｂ、３０７ 反射壁 １０８、１０８ｂ、１０８ｃ 端面被覆部 １０９、１０９ａ、１０９ｂ、３０９ 支持部 １１０ 上面被覆部 ２０２ 反射板 ３２０、５２０ 通信カプラ ３３０、５３０ 通信機器 ５００ 関連するシート状通信媒体 ５２２ 外部導体 ５２３ 同軸ケーブル ５２４ 内部導体 Ａ、Ｂ 電磁波 Ｆ、Ｆａ、Ｆｂ 点 Ｌ 準線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状通信媒体及びそれを用いた通信システムに関し、特に、電力供給が可能なシート状通信媒体及びそれを用いた通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１に示されるような、シート状の通信媒体に電磁界を伝搬させて通信を行う新たな通信システムが開発され実用化されるに至っている。
【０００３】
このような関連する通信システムは、図９に示すように通信媒体となるシート状のシート状通信媒体５００と、インターフェースとなる通信カプラ５２０とから構成される。
【０００４】
関連するシート状通信媒体５００について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は関連するシート状通信媒体５００の平面図、図１０（ｂ）は関連するシート状通信媒体５００の断面図である。関連するシート状通信媒体５００は、下部電極を構成する第１シート導体部５０６と、第１シート導体部５０６と間隔をおいて配置されたメッシュ状の第２シート導体部５０４と、これら第１シート導体部５０６及び第２シート導体部５０４の挟間領域に設けられた第１誘電体層５０５と、第２シート導体部５０４の上部に設けられた第２誘電体層５０３と、を有する。
【０００５】
通信カプラ５２０は、図９に示すように、通信素子を形成する円盤状の内部導体５２４と、内部導体５２４を覆う外部導体５２２と、これら内部導体５２４及び外部導体５２２に接続された同軸ケーブル５２３とを有する。同軸ケーブル５２３は、通信機器５３０に接続されている。そして、このような構成によって、通信機器５３０から入出力される信号を含む電磁界が同軸ケーブル５２３を伝わり、内部導体５２４及び外部導体５２２を伝搬して関連するシート状通信媒体５００に注入される。関連するシート状通信媒体５００に注入された電磁界は、関連するシート状通信媒体５００内を伝搬して、別の通信カプラ（図示略）との間で通信を行う。
【０００６】
なお、関連するシート状通信媒体５００を伝播する電磁界は、電力として他の電子機器へ供給されても良い。
【０００７】
また、特許文献２には、第１シート導体部５０６と第１誘電体層５０５との周囲を囲む電磁波吸収体部を有する別の関連するシート状通信媒体が開示されている。この電磁波吸収体部は、電磁波の反射やシート状の誘電体層の周縁部からの電磁波放射を防ぐためのものであり、典型的には抵抗である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８２１７８号公報 （段落「００１１」、「００１２」、図１、図９）
【特許文献２】特開２００６−２７０１６５号公報 （段落「００４４」、「００５３」、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された関連するシート状通信媒体５００に注入された電磁界は関連するシート状通信媒体５００の端部で反射する。しかしながら、一部の電磁界は、図１０に示すように、第２シート導体部５０４の端部に位置する点Ｆから電磁波として空間に放射される。このため、関連するシート状通信媒体５００には、第２シート導体部５０４の端部から電磁波が漏洩するという問題があった。そして、第２シート導体部５０４の端部から放射される電磁波には、電力として利用されるエネルギーが含まれるため、端部から電磁波が放射されることにより関連するシート状通信媒体５００に注入されたエネルギーが損失するという問題があった。
【００１０】
特許文献２に記載された別の関連するシート状通信媒体では、第１誘電体層５０５の端部で生じる電磁波が電磁波吸収体部に吸収されるため、電磁波が端部から漏洩するのを防ぐことはできる。しかしながら、電磁波吸収体に吸収された電磁波には、電力として利用可能なエネルギーが含まれる。このため、この関連するシート状通信媒体では、関連するシート状通信媒体に注入されたエネルギーを効率的に利用できないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題である、関連するシート状通信媒体においては、端部から電磁波が漏洩し、注入されたエネルギーを効率的に利用できない、という課題を解決するシート状通信媒体及びそれを用いた通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のシート状通信媒体は、下部電極を構成する第１シート導体部と、第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、反射壁部は、第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層に入射させるように構成されている。
【００１３】
また、本発明の通信システムは、シート状通信媒体と、シート状通信媒体に接続された通信カプラと、通信カプラに接続された通信機器、とを有し、シート状通信媒体は、下部電極を構成する第１シート導体部と、第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、反射壁部は、第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層に入射させるように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシート状通信媒体によれば、端部からの電磁波の漏洩が抑制され、さらに、注入されたエネルギーを効率的に利用することができるシート状通信媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシート状通信媒体の構成を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）同図（ａ）中の１ｂ−１ｂ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る別のシート状通信媒体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るさらに別のシート状通信媒体の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るさらに別のシート状通信媒体の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るシート状通信媒体の構成を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの構成を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るシート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るシート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた結果を示す図である。
【図９】特許文献１に記載の関連する通信システムの構成を示す図である。
【図１０】特許文献１に記載の関連するシート状通信媒体の構成を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）同図（ａ）中の１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１の実施形態〕 第１の実施形態に係るシート状通信媒体は、信号を電磁界として伝播させて通信を行うための通信媒体である。図１に本実施形態に係るシート状通信媒体の一例を示す。図１（ａ）の平面図に示すように、シート状通信媒体１００は第１シート導体部１０６と第２シート導体部１０４とを有する。第１シート導体部１０６は、下部電極を構成する。図１（ｂ）の断面図に示すように、第１シート導体部１０６上には第１誘電体層１０５が積層される。さらに、第１誘電体層１０５上にはメッシュ状の第２シート導体部１０４が積層される。さらに、第２シート導体部１０４上には、第２誘電体層１０３が積層される。また、反射壁部１０１が第１誘電体層１０５の端部を覆っている。この反射壁部１０１は、第１誘電体層１０５の端部から放射する電磁波を反射させて、第２誘電体層１０３に入射させるように構成されている。
【００１７】
反射壁部１０１がこのように構成されることにより、第１誘電体層１０５の端部から放射する電磁波は反射壁部１０１によって反射し、第２誘電体層１０３に入射する。このようにして第２誘電体層１０３に入射した電磁波は電磁波漏洩により無駄となることなく、電力として用いられることが可能となる。
【００１８】
本実施形態の反射壁部１０１は、第１誘電体層１０５の端部の一点Ｆを焦点とし、第１シート導体部１０６の面方向に垂直な直線を準線とする放物線の形状を有する反射壁１０７を有する。
【００１９】
反射壁１０７は、図１（ｂ）に示すように、放物線状の断面を有する。ここで、放物線の焦点である点Ｆは第２シート導体部１０４の端部の一点である。また、放物線の準線Ｌは、第１誘電体層の面方向に垂直な直線である。このように、反射壁１０７が放物線状の断面を有するので、点Ｆから放射された電磁波が反射壁１０７に入射した場合、この電磁波は反射して第２誘電体層１０３に略平行に入射する。このようにして第２誘電体層１０３に入射した電磁波は、電力として用いられることが可能となる。
【００２０】
第２誘電体層１０３に入射した電磁波のエネルギーは電力として利用される。第２誘電体層１０３に入射した電磁波は、例えば、電力カプラにより外部に取り出される。取り出された電磁波は整流器を通し直流電流に変換され、種々の電子機器を動作させたり、バッテリーを用いて蓄電させることができる。
【００２１】
反射壁部１０１は、図１（ａ）に示すように、シート状通信媒体１００の全周囲を覆う構成であっても良いし、周囲の一部のみを覆う構成であっても良い。前者の方が後者よりも多くの電磁波を第２誘電体層に戻すことができるため、前者の構成の方がより望ましい。
【００２２】
反射壁部１０１は、反射壁１０７を支持し、第１シート導体部１０６又は第１誘電体層の端部１０５に接続する支持部１０９を有していても良い。
【００２３】
反射壁部１０１は、第１誘電体層１０５の端面の少なくとも一部を覆う端面被覆部１０８を有するのが望ましく、端面被覆部１０８は金属からなるのが望ましい。これにより、端面被覆部１０８が電磁波を吸収するのを防ぎつつ、第１誘電体層１０５の端面から電磁波が放射されるのを防ぐことができる。
【００２４】
反射壁部１０１の少なくとも一部は、第１誘電体層１０５の上に位置するのが望ましい。図１（ｂ）に示すシート状通信媒体１００の場合、反射壁１０７の一部が第１誘電体層１０５の上に位置している。反射壁部１０１がこのような構造を有すると、第１誘電体層１０５から放射された電磁波の多くを第２誘電体層１０３に入射させることが可能となる。
【００２５】
放物線
の焦点となる点Ｆは、第１誘電体層１０５の端面に位置していれば、その位置は特に限定されない。例えば、図２に示すように、第１誘電体層１０５ａの端面の上端と接する箇所を点Ｆａとして、これを焦点としても良い。この場合、反射壁部１０１ａが有する支持部１０９ａは、第１シート導体部１０６ａの端部から面方向に延伸した構造を有することになる。また、焦点の位置が変わったことにより、反射壁１０７ａの形状は、図１（ｂ）に示す反射壁１０７と比べて若干変わる。
【００２６】
第１誘電体層１０５の上に位置する反射壁部１０１ａの少なくとも一部と、第１誘電体層１０５の上面とは、伝播する電磁波の波長以上離れているのが望ましい。例えば、図３に示す反射壁部１０１ｂの場合、第２シート導体部１０４の端部の上面からＰの距離を離して、端面被覆部１０８ｂと支持部１０９ｂに支持された反射壁１０７ｂの上端部が位置している。この場合は、Ｐが電磁波の波長以上の距離であるのが望ましい。このように、Ｐを電磁波の波長以上の距離にすることにより、点Ｆｂから放射された電磁波の大半を第２誘電体層１０３に戻すことが可能となる。例えば、電磁波の波長が２．４ＧＨz程度である場合、Ｐを２０ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００２７】
第１誘電体層１０５は、低損失な誘電材料で構成することが望ましい。例えば、第１誘電体層１０５は、気体または発泡させて空気を多く含んだ誘電体であっても良い。
【００２８】
第２誘電体層１０３は低損失な誘電体材料で構成することが望ましく、例えば、絶縁膜であっても良いし、空気であっても良い。
【００２９】
シート状とは、帯状、布状、紙状、箔状、板状、膜状、フィルム状、メッシュ状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いものを意味する。
【００３０】
第1シート導体部１０６は、銅、銀、アルミ、ニッケルなどの金属により構成される。
【００３１】
第２シート導体部１０４は、銅、銀、アルミ、ニッケルなどの金属により構成される。ここで、第２シート導体部１０４の第１誘電体層１０５側の面は、通信及び給電に用いられる。
【００３２】
反射壁部の形状は、図１〜３に示すものに限定されない。例えば、図４に示すように、反射壁部１０１ｃは、第１シート導体部１０６の端部、第１誘電体層１０５の端部、第２シート導体部１０４の端部、及び第２誘電体層１０３の端部を覆う平面状の端面被覆部１０８ｃと、端面被覆部１０８ｃから第２誘電体層１０３の上面に延伸して、第２誘電体層１０３の上面の一部を覆う上面被覆部１１０ｃとを有する形状であっても良い。反射壁部１０１ｃの形状をこのような形状にすると、反射壁部１０１ｃの作成が容易になるという効果が得られる。
【００３３】
〔第２の実施形態〕 次に本発明の第２の実施形態に係るシート状通信媒体について図５（ａ）の斜視図を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、本実施形態に係るシート状通信媒体２００は、第１シート導体部２０６と第２シート導体部（図示せず）とを有する。第１シート導体部２０６は、下部電極を構成する。第１シート導体部２０６上には第１誘電体層２０５が積層される。さらに、第１誘電体層２０５上にはメッシュ状の第２シート導体部が積層される。さらに、第２シート導体部上には、第２誘電体層２０３が積層される。また、反射壁部２０１は第１誘電体層２０５の端部を覆っている。この反射壁部２０１は、第１誘電体層２０５の端部から放射される電磁波を反射させて、反射した電磁波を第２誘電体層２０３に入射させるように構成されている。
【００３４】
反射壁部２０１は、図５（ａ）の斜視図、図５（ｂ）の平面図に示すように、第１誘電体層２０５の面方向に略垂直であって、反射壁の放物線状の断面と略平行な反射板２０２を有する。反射板２０２は、電磁波の波長以下の間隔で配置されている。
【００３５】
このような構成の場合、図５（ｂ）に示すように、端部から放射される電磁波の波源である点Ｆから放射する電磁波Ａは反射壁の点Ｒ１に到達する。点Ｒ１は点Ｆを放物線の焦点とする放物線上に位置するため、この電磁波Ａは点Ｒ１で反射して、第２誘電体層２０３に略平行に入射する。一方、電磁波Ｂは、反射板２０２で反射して点Ｒ２に到達する。点Ｒ２は、点Ｆを放物線の焦点とする放物線上には位置しないが、反射板２０２が存在することにより、この放物線状の反射壁から電磁波の波長以下の距離に位置することとなる。従って、点Ｒ２で反射した電磁波Ｂも第２誘電体層２０３に略平行に入射することができる。このように、反射壁の放物線状の断面と略平行な反射板２０２を設けることにより、第１誘電体層端部１０５から放射される電磁波の大部分を第２誘電体層２０３に戻すことができるようになる。
【００３６】
〔第３の実施形態〕 次に本発明の第３の実施形態に係る通信システムについて説明する。本実施形態に係る通信システムは、図６に示すように、通信機器３３０と、通信機器３３０に接続された通信カプラ３２０と、通信カプラ３２０に接続されたシート状通信媒体３００とを有する。シート状通信媒体３００は、第１誘電体層から放射した電磁波を第２誘電体層に戻す反射壁部３０１を有する。反射壁部３０１は、反射壁３０７と支持部３０９とを有する。通信機器３３０から入出力される信号を含む電磁界は、通信カプラ３２０を介してシート状通信媒体３００に伝播する。
【００３７】
ここで、通信カプラは電力カプラとしても機能する。この場合、第２誘電体層に再入射した電磁波は、通信カプラ３２０から取り出される。取り出された電磁波は整流器を通し直流電流に変換され、種々の電子機器を動作させたり、バッテリーを用いて蓄電させることができる。
【００３８】
〔実施例１〕 次に、図１に示した構造を有するシート状通信媒体（実施例１）と、図１０に示した構造を有する関連するシート状通信媒体（比較例１）についてシミュレーションモデルを作成し、シート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた。その結果を図７に示す。なお、実施例１、比較例１ともに、第１誘電体層としては一般に用いられているガラスエポキシを想定し、誘電率を４．２、誘電損ｔａｎδを０．０１に設定した。また、第１導体部及び第２導体部は、完全な導体で厚みがないものとした。シート状通信媒体の一辺のサイズは１０ｃｍとした。第１導体部のメッシュの間隔は５ｍｍとした。また、給電位置はシート状通信媒体の上面の中央部とした。また、第２誘電体層としてはほぼ空気の誘電率のものを想定し、ここでは誘電率を１、損失を０とした。
【００３９】
図７に示すとおり、実施例１の方が比較例１よりも電磁波漏洩を抑制することができ、電磁界シミュレーションを行った１ＧＨzから６ＧＨzの帯域において放射効率を下げることができた。特に、２ＧＨzから３ＧＨzまではシート状通信媒体に注入した電力に対し−６０ｄＢの放射量まで抑えることができた。よって、実施例１の構造を適用することによって電磁波漏洩を抑えた通信が可能となった。
【００４０】
〔実施例２〕 次に、図４に示した構造を有するシート状通信媒体（実施例２）と、図１０に示した構造を有する関連するシート状通信媒体（比較例２）についてシミュレーションモデルを作成し、シート状通信媒体における放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた。その結果を図８に示す。シミュレーションの条件に関しては、実施例１と同じとした。
【００４１】
図８に示すとおり、実施例２の方が比較例２よりも電磁波漏洩を抑制することができ、電磁界シミュレーションを行った１ＧＨzから６ＧＨzの帯域において放射効率を下げることができた。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１００、２００、３００ シート状通信媒体 １０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、２０１、３０１ 反射壁部 １０３、２０３、５０３ 第２誘電体層 １０４、５０４ 第２シート導体部 １０５、２０５、５０５ 第１誘電体層 １０６、２０６、５０６ 第１シート導体部 １０７、１０７ａ、１０７ｂ、３０７ 反射壁 １０８、１０８ｂ、１０８ｃ 端面被覆部 １０９、１０９ａ、１０９ｂ、３０９ 支持部 １１０ 上面被覆部 ２０２ 反射板 ３２０、５２０ 通信カプラ ３３０、５３０ 通信機器 ５００ 関連するシート状通信媒体 ５２２ 外部導体 ５２３ 同軸ケーブル ５２４ 内部導体 Ａ、Ｂ 電磁波 Ｆ、Ｆａ、Ｆｂ 点 Ｌ 準線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極を構成する第１シート導体部と、 前記第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、 前記第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、 前記第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、 前記第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、 前記反射壁部は、前記第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、前記第２誘電体層に入射させるように構成されている シート状通信媒体。
【請求項２】
前記反射壁部は反射壁を有し、前記反射壁の断面形状が放物線である請求項１に記載のシート状通信媒体。
【請求項３】
前記放物線の焦点が第２シート導体部の端部の一点であり、前記放物線の準線が前記第１誘電体層の面方向に垂直な直線である請求項１又は２に記載のシート状通信媒体。
【請求項４】
前記反射壁部は、前記反射壁を支持し、前記第１シート導体部および前記第１誘電体層の少なくとも一方の端部に接続する支持部を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のシート状通信媒体。
【請求項５】
前記反射壁部は、第１誘電体層の端面の少なくとも一部を覆う端面被覆部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のシート状通信媒体。
【請求項６】
前記第１誘電体層の上に位置する前記反射壁部の上端部と、第２シート導体部の端部の上面とは、伝播する電磁波の波長以上離れている請求項１から５のいずれか一項に記載のシート状通信媒体。
【請求項７】
前記反射壁部は、前記第１誘電体層の面方向に略垂直な反射板を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の請求項１から６のいずれかに記載のシート状通信媒体。
【請求項８】
前記反射板は、前記反射壁部が備える反射壁の断面と略平行に配置され、伝播する電磁波の波長の間隔で配置されている請求項７に記載のシート状通信媒体。
【請求項９】
シート状通信媒体と、前記シート状通信媒体に接続された通信カプラと、前記通信カプラに接続された通信機器、とを有し、 前記シート状通信媒体は、下部電極を構成する第１シート導体部と、前記第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、前記第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、前記第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、前記第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、前記反射壁部は、前記第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、前記第２誘電体層に入射させるように構成されている 通信システム。
【請求項１】
下部電極を構成する第１シート導体部と、 前記第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、 前記第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、 前記第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、 前記第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、 前記反射壁部は、前記第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、前記第２誘電体層に入射させるように構成されている シート状通信媒体。
【請求項２】
前記反射壁部は反射壁を有し、前記反射壁の断面形状が放物線である請求項１に記載のシート状通信媒体。
【請求項３】
前記放物線の焦点が第２シート導体部の端部の一点であり、前記放物線の準線が前記第１誘電体層の面方向に垂直な直線である請求項１又は２に記載のシート状通信媒体。
【請求項４】
前記反射壁部は、前記反射壁を支持し、前記第１シート導体部および前記第１誘電体層の少なくとも一方の端部に接続する支持部を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のシート状通信媒体。
【請求項５】
前記反射壁部は、第１誘電体層の端面の少なくとも一部を覆う端面被覆部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のシート状通信媒体。
【請求項６】
前記第１誘電体層の上に位置する前記反射壁部の上端部と、第２シート導体部の端部の上面とは、伝播する電磁波の波長以上離れている請求項１から５のいずれか一項に記載のシート状通信媒体。
【請求項７】
前記反射壁部は、前記第１誘電体層の面方向に略垂直な反射板を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の請求項１から６のいずれかに記載のシート状通信媒体。
【請求項８】
前記反射板は、前記反射壁部が備える反射壁の断面と略平行に配置され、伝播する電磁波の波長の間隔で配置されている請求項７に記載のシート状通信媒体。
【請求項９】
シート状通信媒体と、前記シート状通信媒体に接続された通信カプラと、前記通信カプラに接続された通信機器、とを有し、 前記シート状通信媒体は、下部電極を構成する第１シート導体部と、前記第１シート導体部上に積層される第１誘電体層と、前記第１誘電体層上に積層されるメッシュ状の第２シート導体部と、前記第２シート導体部に積層される第２誘電体層と、前記第２誘電体層の端部を覆う反射壁部とを有し、前記反射壁部は、前記第２シート導体部の端部から放射する電磁波を反射させて、前記第２誘電体層に入射させるように構成されている 通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３８５６６（Ｐ２０１３−３８５６６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７２５１８（Ｐ２０１１−１７２５１８）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）（平成２２年度、独立行政法人情報通信研究機構「新たな通信媒体を利用したサーフェイス通信技術の研究開発」は産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）（平成２２年度、独立行政法人情報通信研究機構「新たな通信媒体を利用したサーフェイス通信技術の研究開発」は産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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