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JP7410486B2 - Electromagnetic wave transmission sheet - Google Patents
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Description

本発明は、電磁波伝送シートに関し、特に、シート上の受信位置の違いによる受信電力の分散を低減することが可能な電磁波伝送シートに関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave transmission sheet, and particularly to an electromagnetic wave transmission sheet that can reduce dispersion of received power due to differences in reception positions on the sheet.

シート状の誘電層(絶縁体)の表裏面を2枚のシート状の導電層(良導体)で挟んだ電磁波伝送シートが知られている。電磁波伝送シート内に電磁波を入力すると、誘導層内部を電磁波が伝搬する。ここで導電層のうち一方をメッシュ状の連続したパターンにすると、メッシュ表面にエバネッセント波が発生する。エバネッセント波の強度はメッシュ状の導電層からの距離に応じて指数的に減衰する。すなわち、導電層のうち一方をメッシュ状にすることで、その表面近傍にのみエバネッセント波が滲み出たような状態を作り出すことができる。 An electromagnetic wave transmission sheet is known in which the front and back surfaces of a sheet-like dielectric layer (insulator) are sandwiched between two sheet-like conductive layers (good conductors). When electromagnetic waves are input into the electromagnetic wave transmission sheet, the electromagnetic waves propagate inside the induction layer. If one of the conductive layers is formed into a continuous mesh pattern, evanescent waves are generated on the mesh surface. The intensity of the evanescent wave attenuates exponentially depending on the distance from the mesh-like conductive layer. That is, by forming one of the conductive layers into a mesh shape, it is possible to create a state in which evanescent waves seep out only near the surface of the conductive layer.

エバネッセント波を媒体として信号を伝送することにより、シート上の異なる複数の位置間で通信を行うことが可能である。また、エバネッセント波を直流に整流することにより、シート上の任意の位置で電気エネルギーを取り出すことが可能である(特許文献1参照)。 By transmitting signals using evanescent waves as a medium, it is possible to communicate between a plurality of different positions on the sheet. Further, by rectifying the evanescent waves into direct current, it is possible to extract electrical energy at any position on the sheet (see Patent Document 1).

この際、導電層のメッシュ状の配線パターンをメアンダ形状とすることで、エバネッセント波の均一性及び滲み出し量を向上させ、通信性能及び給電性能を改善できることが知られている(特許文献2)。 In this case, it is known that by making the mesh-like wiring pattern of the conductive layer into a meander shape, it is possible to improve the uniformity and seepage amount of evanescent waves, and improve communication performance and power supply performance (Patent Document 2) .

特許第4538594号Patent No. 4538594 国際公開第2017/138475号International Publication No. 2017/138475

しかしながら、電磁波伝送シートにおけるエバネッセント波の強度の均一性向上についてはさらなる改善の余地がある。例えば発明者らは、特許文献2に記載のようなメアンダ形状のパターンを有する電磁波伝送シートを使用した場合においても、シート上の位置、より具体的には電磁波の入力点からの距離に応じて、取り出せる電力の大きさにばらつきが生じうることを発見した。 However, there is still room for further improvement in improving the uniformity of the evanescent wave intensity in the electromagnetic wave transmission sheet. For example, the inventors found that even when using an electromagnetic wave transmission sheet having a meander-shaped pattern as described in Patent Document 2, the transmission of electromagnetic waves depends on the position on the sheet, more specifically, the distance from the electromagnetic wave input point discovered that there can be variations in the amount of power that can be extracted.

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、シート上の受信位置の違いによる受信電力の分散を低減することが可能な電磁波伝送シートを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic wave transmission sheet that can reduce dispersion of received power due to differences in reception positions on the sheet.

本発明の一実施形態にかかる電磁波伝送シートは、誘電層と、前記誘電層の裏面を覆う第1の導電層と、前記誘電層の表面を覆う第2の導電層と、を有し、前記第2の導電層は、メッシュ状の配線パターンを有する導電層を複数組み合わせたものであり、前記メッシュ状の配線パターンの端部の少なくとも一部が、絶縁体を介して、他の前記メッシュ状の配線パターンと重なり合っている。
本発明の一実施形態にかかる電磁波伝送シートは、前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層と、絶縁体からなる保護層と、を積層したシート片を複数含み、前記シート片の端部の少なくとも一部が、他の前記シート片に重なり合っている。
本発明の一実施形態にかかる電磁波伝送シートは、絶縁体からなる保護層の表裏面に、前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層がそれぞれ形成されており、一方の面に形成された前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層の端部の少なくとも一部が、他方の面に形成された前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層に重なり合っている。
本発明の一実施形態にかかる電磁波伝送シートは、一部領域に前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層が形成された、絶縁体からなる保護層を複数含み、前記保護層に形成された前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層の端部の少なくとも一部が、他の前記保護層に形成された前記メッシュ状の配線パターンを有する導電層に重なり合っている。
An electromagnetic wave transmission sheet according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer, a first conductive layer covering a back surface of the dielectric layer, and a second conductive layer covering a surface of the dielectric layer, The second conductive layer is a combination of a plurality of conductive layers each having a mesh-like wiring pattern, and at least a part of the end of the mesh-like wiring pattern is connected to the other mesh-like wiring pattern through an insulator. It overlaps with the wiring pattern.
An electromagnetic wave transmission sheet according to an embodiment of the present invention includes a plurality of sheet pieces in which a conductive layer having the mesh-like wiring pattern and a protective layer made of an insulator are laminated, and at least A portion overlaps with the other sheet piece.
In an electromagnetic wave transmission sheet according to an embodiment of the present invention, conductive layers having the mesh-like wiring pattern are formed on the front and back surfaces of a protective layer made of an insulator, and the mesh formed on one surface At least a part of the end of the conductive layer having the mesh-like wiring pattern overlaps the conductive layer having the mesh-like wiring pattern formed on the other surface.
An electromagnetic wave transmission sheet according to an embodiment of the present invention includes a plurality of protective layers made of an insulator in which a conductive layer having the mesh-like wiring pattern is formed in a partial region, and At least a part of the end portion of the conductive layer having the mesh-like wiring pattern overlaps with the conductive layer having the mesh-like wiring pattern formed on the other protective layer.

本発明により、シート上の受信位置の違いによる受信電力の分散を低減することが可能な電磁波伝送シートを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electromagnetic wave transmission sheet that can reduce dispersion of received power due to differences in reception positions on the sheet.

従来の電磁波伝送シート1の構成を示す平面図である。1 is a plan view showing the configuration of a conventional electromagnetic wave transmission sheet 1. FIG. 従来の電磁波伝送シート1の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional electromagnetic wave transmission sheet 1. FIG. 第2の導電層13のメッシュ状の配線パターンの一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a mesh-like wiring pattern of the second conductive layer 13. FIG. 給電ポート16の一構成例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a configuration of a power feeding port 16. FIG. 給電ポート16の一構成例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a configuration of a power feeding port 16. FIG. 給電ポート16の一構成例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a configuration of a power feeding port 16. FIG. カプラ20の典型的な構造を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a typical structure of a coupler 20. FIG. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の平面図である。1 is a plan view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の平面図である。1 is a plan view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の断面図である。1 is a sectional view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の断面図である。1 is a sectional view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の断面図である。1 is a sectional view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の断面図である。1 is a sectional view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の平面図である。1 is a plan view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の平面図である。1 is a plan view of an electromagnetic wave transmission sheet 1 according to an embodiment of the present invention. 実験結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing experimental results. 実験結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing experimental results.

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。はじめに、図1乃至図6を用いて、従来の電磁波伝送シート及びこれを用いた通信及び給電方法について説明する。 Embodiments of the present invention will be described using the drawings. First, a conventional electromagnetic wave transmission sheet and a communication and power supply method using the same will be explained using FIGS. 1 to 6.

図1は、従来の電磁波伝送シート1の構成を示す図である。図1Aは、電磁波伝送シート1の平面図、図1Bは、図1Aの線分X-Xにおける拡大断面図である。図1A及び図1Bに示すように、電磁波伝送シート1は、誘電層11、誘電層11の裏面11Rを覆う第1の導電層12、誘電層11の表面11Sを覆う第2の導電層13及び給電ポート16を有する。好ましくは、電磁波伝送シート1は、誘電層11の端部11Eを覆う第3の導電層14、第2の導電層13を覆う保護層15をさらに有する。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional electromagnetic wave transmission sheet 1. As shown in FIG. FIG. 1A is a plan view of the electromagnetic wave transmission sheet 1, and FIG. 1B is an enlarged sectional view taken along line XX in FIG. 1A. As shown in FIGS. 1A and 1B, the electromagnetic wave transmission sheet 1 includes a dielectric layer 11, a first conductive layer 12 that covers the back surface 11R of the dielectric layer 11, a second conductive layer 13 that covers the front surface 11S of the dielectric layer 11, and It has a power supply port 16. Preferably, the electromagnetic wave transmission sheet 1 further includes a third conductive layer 14 that covers the end portion 11E of the dielectric layer 11 and a protective layer 15 that covers the second conductive layer 13.

誘電層11は、誘電体を材料とするシート状(面としての広がりを持ち、厚さが薄い外形を有し、例えば板状、膜状、布状、紙状、箔状、フィルム状、メッシュ状の構造を含む)の領域である。誘電層11の材料は、例えば空気、水、布、紙、樹脂等であって良く、あるいは真空であっても良い。また、誘電層11の厚みは、使用する材料の誘電率及び電磁波の周波数に応じて適宜設定されうる。例えば、誘電層11が発泡ポリエチレン板(誘電率2.3)であり、電磁波が2.45GHz帯である場合、電磁波の入出力効率を向上させるため、厚みTは5mm前後に設定されうる。 The dielectric layer 11 is made of a dielectric material in the form of a sheet (having a wide surface and a thin outer shape, such as a plate, a membrane, a cloth, a paper, a foil, a film, and a mesh). It is a region of The material of the dielectric layer 11 may be air, water, cloth, paper, resin, etc., or may be a vacuum. Further, the thickness of the dielectric layer 11 can be appropriately set depending on the dielectric constant of the material used and the frequency of electromagnetic waves. For example, when the dielectric layer 11 is a foamed polyethylene plate (dielectric constant 2.3) and the electromagnetic wave is in the 2.45 GHz band, the thickness T may be set to about 5 mm in order to improve the input/output efficiency of the electromagnetic wave.

第1の導電層12は、良導体を材料とし、シート状に形成された部材である。例えば、第1の導電層12は、銅やアルミニウム等を材料とする厚みが0.1mm程度の金属箔である。 The first conductive layer 12 is a sheet-shaped member made of a good conductor. For example, the first conductive layer 12 is a metal foil made of copper, aluminum, or the like and has a thickness of about 0.1 mm.

第2の導電層13は、良導体を材料とし、メッシュ状の配線パターンを有するシート状に形成された部材である。例えば、第2の導電層13は、厚み0.5mm程度の絶縁体シート(樹脂シート等)に導電性を有するインクでメッシュ状の配線パターンを印刷することにより作成できる。又は、シート状の良導体に所定のパターンで開孔を施すことにより作成しても良い。 The second conductive layer 13 is a sheet-shaped member made of a good conductor and having a mesh-like wiring pattern. For example, the second conductive layer 13 can be created by printing a mesh-like wiring pattern on an insulating sheet (resin sheet, etc.) with a thickness of about 0.5 mm using conductive ink. Alternatively, it may be created by forming holes in a sheet-like good conductor in a predetermined pattern.

図2は、第2の導電層13のメッシュ状の配線パターンの一例を示す図である。図2に示す配線パターンは、巨視的には、略平行な複数の直線パターン(ストライプ状のパターン)2つを略90度の角度で組み合わせたメッシュパターンであり、これにより略方形の開孔が規則的に形成されている。微視的には、各直線は折返しパターンによるメアンダ形状を成している。配線の材料は良導体であれば良く、典型的には銅やアルミニウムが使用される。配線パターン全体は電気的に接続され連続した状態となっている。第2の導電層13の線幅W及び配置ピッチは電磁波の周波数等に応じて適宜設定されうる。例えば、電磁波が2.45GHz帯である場合、電磁波の入出力効率を向上させる(インピーダンスを50Ωとする)ため、線幅Wは0.5mm以上1.5mm以下、メッシュパターンの配置ピッチPは8mm程度に設定されうる。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a mesh-like wiring pattern of the second conductive layer 13. Macroscopically, the wiring pattern shown in FIG. 2 is a mesh pattern in which two approximately parallel linear patterns (stripe patterns) are combined at an approximately 90 degree angle. Regularly formed. Microscopically, each straight line has a meander shape due to a folded pattern. The wiring material may be any good conductor, and typically copper or aluminum is used. The entire wiring pattern is electrically connected and continuous. The line width W and arrangement pitch of the second conductive layer 13 can be appropriately set depending on the frequency of electromagnetic waves and the like. For example, when the electromagnetic wave is in the 2.45 GHz band, in order to improve the input/output efficiency of the electromagnetic wave (impedance is 50Ω), the line width W is 0.5 mm or more and 1.5 mm or less, and the mesh pattern arrangement pitch P is 8 mm. It can be set to a certain degree.

第3の導電層14は、良導体を材料とし、誘電層11の端部11Eを覆う部材である。第3の導電層14は、第1の導電層12と第2の導電層13とを誘電層11の端部において短絡することで、電磁波伝送シート1の端部からの電磁波の漏洩を防止する。なお、第3の導電層14は必ずしも誘電層11の端部11E全体を覆う必要は無く、例えばメッシュ状やストライプ状に形成されて、電磁波伝送シート1の端部からの電磁波の漏洩を抑制するものであっても良い。第3の導電層14の材料は、良導体であれば良く、典型的には銅やアルミニウムが使用される。 The third conductive layer 14 is a member made of a good conductor and covers the end portion 11E of the dielectric layer 11. The third conductive layer 14 short-circuits the first conductive layer 12 and the second conductive layer 13 at the ends of the dielectric layer 11 to prevent leakage of electromagnetic waves from the ends of the electromagnetic wave transmission sheet 1. . Note that the third conductive layer 14 does not necessarily need to cover the entire end portion 11E of the dielectric layer 11, and may be formed, for example, in a mesh shape or stripe shape to suppress leakage of electromagnetic waves from the end portion of the electromagnetic wave transmission sheet 1. It may be something. The material of the third conductive layer 14 may be any good conductor, and typically copper or aluminum is used.

保護層15は、第1の保護層15A、第2の保護層15Bを含む。第1の保護層15A及び第2の保護層15Bは、絶縁体を材料とし、第1の導電層12及び第2の導電層13の外表面、すなわち誘電層11の反対側にあたる面を覆う保護部材である。保護層15の材料は、絶縁体であれば良く、ポリエチレンやポリプロピレン等のシートが使用される。保護層15を設けることで、電磁波伝送シート1の耐久性を向上させることができる。 The protective layer 15 includes a first protective layer 15A and a second protective layer 15B. The first protective layer 15A and the second protective layer 15B are made of an insulator and protect the outer surfaces of the first conductive layer 12 and the second conductive layer 13, that is, the surfaces opposite to the dielectric layer 11. It is a member. The material of the protective layer 15 may be any insulator, and a sheet of polyethylene, polypropylene, or the like is used. By providing the protective layer 15, the durability of the electromagnetic wave transmission sheet 1 can be improved.

図3は、給電ポート16の一構成例を示す図である。給電ポート16は、電磁波伝送シート1内へ電磁波を入力するためのポートである。図3の例では、給電ポート16は逆F型アンテナであり、柱状の第1の給電体161、中空の柱状の第2の給電体162、板状の第1の給電板163、板状の第2の給電板164を少なくとも有する。第1の給電体161、第2の給電体162、第1の給電板163、第2の給電板164の材料は良導体であり、例えば銅やアルミニウム等が使用される。第1の給電体161は、誘電層11を貫通して第1の給電板163と電気的に接続されている。第2の給電体162は、第2の給電板164と電気的に接続されている。ここで図3において上方向を表側、下方向を裏側としたとき、第1の給電体161、第2の給電体162はともに表側に突出している。第2の給電体162は中空構造の柱状体であり、柱状の第1の給電体161の周囲を囲むように配置されている。第1の給電板163は、第1の保護層15Aの表面、つまり第1の導電層12から離間して設けられている。第2の給電板164は、第2の保護層15Bの表面、つまりメッシュ状の第2の導電層13から離間して設けられている。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the power feeding port 16. As shown in FIG. The power supply port 16 is a port for inputting electromagnetic waves into the electromagnetic wave transmission sheet 1 . In the example of FIG. 3, the feeding port 16 is an inverted F-type antenna, which includes a columnar first feeding body 161, a hollow columnar second feeding body 162, a plate-shaped first feeding plate 163, and a plate-shaped first feeding body 162. It has at least a second power supply plate 164. The first power supply body 161, the second power supply body 162, the first power supply plate 163, and the second power supply plate 164 are made of a good conductor, such as copper or aluminum. The first power supply body 161 penetrates the dielectric layer 11 and is electrically connected to the first power supply plate 163. The second power supply body 162 is electrically connected to the second power supply plate 164. Here, in FIG. 3, when the upper direction is the front side and the lower direction is the back side, the first power supply body 161 and the second power supply body 162 both protrude to the front side. The second power supply body 162 is a columnar body having a hollow structure, and is arranged to surround the periphery of the columnar first power supply body 161. The first power supply plate 163 is provided apart from the surface of the first protective layer 15A, that is, the first conductive layer 12. The second power supply plate 164 is provided apart from the surface of the second protective layer 15B, that is, the mesh-shaped second conductive layer 13.

給電ポート16には、例えば、SMA(Sub-Miniature Type A)コネクを介して同軸ケーブルが接続される。同軸ケーブルの一端に図示しない発振器が接続されることにより、給電ポート16には同軸ケーブルを介して高周波電力が供給される。給電ポート16は、第1の給電板163及び第2の給電板164により、電磁波伝送シート1と容量結合しているため、同軸ケーブルから供給される高周波電力が電磁波伝送シート1に伝達される。上述したように、給電ポート16は、逆F型アンテナとなっているため小型で高効率な電力供給を行うことができる。 A coaxial cable is connected to the power supply port 16 via, for example, an SMA (Sub-Miniature Type A) connector. By connecting an oscillator (not shown) to one end of the coaxial cable, high frequency power is supplied to the power feeding port 16 via the coaxial cable. Since the power feeding port 16 is capacitively coupled to the electromagnetic wave transmission sheet 1 by the first power feeding plate 163 and the second power feeding plate 164, high frequency power supplied from the coaxial cable is transmitted to the electromagnetic wave transmission sheet 1. As described above, since the power feeding port 16 is an inverted F-type antenna, it is possible to supply power in a small size and with high efficiency.

なお、図4に示すように、給電ポート16の同軸ケーブルとの接続口を電磁波伝送シート1の裏面側に設けるようにしてもよい。すなわち、図4において上方向を表側、下方向を裏側としたとき、これら第1の給電体161、第2の給電体162をともに裏側に突出させた状態とする。この場合、第1の給電板163は、第2の保護層15Bの表面、つまりメッシュ状の第2の導電層13から離間して設けられることになる。第2の給電板164は、第1の保護層15Aの表面、つまり第1の導電層12から離間して設けられることになる。 Note that, as shown in FIG. 4, the connection port of the power feeding port 16 to the coaxial cable may be provided on the back side of the electromagnetic wave transmission sheet 1. That is, when the upper direction is the front side and the lower direction is the back side in FIG. 4, the first power supply body 161 and the second power supply body 162 are both projected to the back side. In this case, the first power supply plate 163 is provided apart from the surface of the second protective layer 15B, that is, the mesh-like second conductive layer 13. The second power supply plate 164 is provided apart from the surface of the first protective layer 15A, that is, the first conductive layer 12.

図3の例において、第2の給電板164の端部を第1の導電層12と短絡させて、給電ポート16と電磁波伝送シート1とのインピーダンスマッチング回路を構成するようにしてもよい。図4の例においては、第1の給電板163の端部を第1の導電層12と短絡させて、給電ポート16と電磁波伝送シート1とのインピーダンスマッチング回路を構成するようにしてもよい。この際、第3の導電層14を介して、第2の給電板164又は第1の給電板163の端部を第1の導電層12と短絡させてもよい。これにより、給電ポート16と電磁波伝送シート1とのインピーダンス整合がさらに改善するので、給電効率を向上させることができる。 In the example of FIG. 3, an impedance matching circuit between the power supply port 16 and the electromagnetic wave transmission sheet 1 may be configured by short-circuiting the end of the second power supply plate 164 with the first conductive layer 12. In the example of FIG. 4, an impedance matching circuit between the power supply port 16 and the electromagnetic wave transmission sheet 1 may be configured by short-circuiting the end of the first power supply plate 163 with the first conductive layer 12. At this time, the end of the second power supply plate 164 or the first power supply plate 163 may be short-circuited with the first conductive layer 12 via the third conductive layer 14 . This further improves impedance matching between the power feeding port 16 and the electromagnetic wave transmission sheet 1, so that power feeding efficiency can be improved.

図5に示すように、給電ポート16は、電磁波伝送シート1の端部の表面及び裏面を2枚の給電板で挟み込むクリップ型としてもよい。図5の例では、給電ポート16は、第1の保護層15Aの端部表面上に設けられた第1の給電板163と、第2の保護層15Bの端部表面上に設けられた第2の給電板164と、第1の給電板163と電気的に接続する柱状の第1の給電体161と、第2の給電板164と電気的に接続する中空の柱状の第2の給電体162とを備える。なお、第1の給電体161と第2の給電体162との間に絶縁体165を挟んでも良い。 As shown in FIG. 5, the power supply port 16 may be of a clip type in which the front and back surfaces of the end portion of the electromagnetic wave transmission sheet 1 are sandwiched between two power supply plates. In the example of FIG. 5, the power supply port 16 includes a first power supply plate 163 provided on the end surface of the first protective layer 15A, and a first power supply plate 163 provided on the end surface of the second protective layer 15B. 2 power supply plate 164, a columnar first power supply body 161 electrically connected to the first power supply plate 163, and a hollow columnar second power supply body electrically connected to the second power supply plate 164. 162. Note that an insulator 165 may be interposed between the first power supply body 161 and the second power supply body 162.

図5に示すクリップ型においても、第2の給電板164の端部を第1の導電層12と短絡させて、電磁波伝送シート1とのインピーダンスマッチング回路を構成するようにしてもよい。これにより、図3及び図4に示す給電ポート16と同様に、電磁波伝送シート1とのインピーダンス整合が改善するので、給電効率を向上させることができる。 In the clip type shown in FIG. 5 as well, the end of the second power supply plate 164 may be short-circuited with the first conductive layer 12 to form an impedance matching circuit with the electromagnetic wave transmission sheet 1. As a result, impedance matching with the electromagnetic wave transmission sheet 1 is improved similarly to the power feeding port 16 shown in FIGS. 3 and 4, so that power feeding efficiency can be improved.

なお、図3乃至図5に示す第1の給電体161及び第2の給電体162の形状は、柱状に限られず、種々の形状とすることができる。また、図3乃至図5に示す第1の給電板163及び第2の給電板164の形状は、円形状又は矩形状のほか種々の形状とすることができる。 Note that the shapes of the first power supply body 161 and the second power supply body 162 shown in FIGS. 3 to 5 are not limited to columnar shapes, and can be made into various shapes. Further, the shapes of the first power supply plate 163 and the second power supply plate 164 shown in FIGS. 3 to 5 can be various shapes other than circular or rectangular.

電磁波伝送シート1を使用して通信又は給電を行う際は、図1Bに示すように、カプラ20を使用する。カプラ20は、機器30とケーブルL1などにより電気的に接続されている。図示しない発振器が給電ポート16を介して電磁波伝送シート1内部に電磁波(典型的には2.45GHz帯)を出力しているとき、カプラ20を電磁波伝送シート1の表面(メッシュ状の第2の導電層13がある側)に載置又は近接させると、カプラ20はエバネッセント波を受信して電流に変換するアンテナとして機能する。これにより、機器30は通信又は受電を行うことができる。通信を行う場合、電磁波伝送シート1内に放射されている周波数帯の電磁波を媒体として通信を行うことができる情報通信装置が、機器30としてカプラ20に接続される。給電を行う場合、カプラ20が獲得する電力を動力源とする種々の装置が、機器30としてカプラ20に接続される。 When performing communication or power supply using the electromagnetic wave transmission sheet 1, a coupler 20 is used as shown in FIG. 1B. The coupler 20 is electrically connected to the device 30 by a cable L1 or the like. When an oscillator (not shown) is outputting electromagnetic waves (typically in the 2.45 GHz band) into the electromagnetic wave transmission sheet 1 through the power supply port 16, the coupler 20 is connected to the surface of the electromagnetic wave transmission sheet 1 (the mesh-like second When placed on or close to the side where the conductive layer 13 is present, the coupler 20 functions as an antenna that receives evanescent waves and converts them into current. This allows the device 30 to communicate or receive power. When communicating, an information communication device capable of communicating using electromagnetic waves in the frequency band radiated within the electromagnetic wave transmission sheet 1 as a medium is connected to the coupler 20 as a device 30. When supplying power, various devices powered by the power acquired by the coupler 20 are connected to the coupler 20 as devices 30 .

図6は、カプラ20の典型的な構造を示す断面図である。カプラ20は、良導体からなる筐体21と、筐体21内に充填された誘電体22と、良導体からなる板状の内部電極23とを備える。良導体として、例えば銅やアルミニウム等が使用されうる。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a typical structure of the coupler 20. The coupler 20 includes a casing 21 made of a good conductor, a dielectric 22 filled in the casing 21, and a plate-shaped internal electrode 23 made of a good conductor. For example, copper or aluminum can be used as a good conductor.

筐体21と内部電極23の間の誘電体22に閉じ込められた電磁波RWは、信号(図6の鎖線で示した)としてケーブルL1に伝播する。こうして、電磁波伝送シート1表面に染み出したエバネッセント波を媒体として、電磁波伝送シート1と、電磁波伝送シート1表面に載置又は近接されたカプラ20と、の間で信号を送受信することができる。電磁波伝送シート1表面に複数のカプラ20を載置又は近接させれば、電磁波伝送シート1を介して、複数のカプラ20間で信号を送受信することができる。 The electromagnetic wave RW confined in the dielectric 22 between the housing 21 and the internal electrode 23 propagates to the cable L1 as a signal (indicated by a chain line in FIG. 6). In this way, signals can be transmitted and received between the electromagnetic wave transmission sheet 1 and the coupler 20 placed on or in close proximity to the surface of the electromagnetic wave transmission sheet 1, using the evanescent waves seeped onto the surface of the electromagnetic wave transmission sheet 1 as a medium. By placing a plurality of couplers 20 on the surface of the electromagnetic wave transmission sheet 1 or bringing them close to each other, signals can be transmitted and received between the plurality of couplers 20 via the electromagnetic wave transmission sheet 1.

また、このとき筐体21と内部電極23との間には交流電圧が発生する。この電圧変化を整流することによって、機器30を動作させるための電力が得られる。 Further, at this time, an alternating current voltage is generated between the housing 21 and the internal electrode 23. By rectifying this voltage change, power for operating the device 30 is obtained.

次に、図7乃至図13を用いて、本発明の実施の形態にかかる電磁波伝送シート1の構造について説明する。図7A及び図7Bは電磁波伝送シート1の平面図である。図8乃至図11は、電磁波伝送シート1の一構成例を示す図であって、図7A及び図7Bの線分X-Xにおける拡大断面図である。図12及び図13は、電磁波伝送シート1の一構成例を示す平面図である。なお、ここでは従来の電磁波伝送シート1との相違点について主に説明するものとし、従来と同様の構成要素については適宜説明を省略する。 Next, the structure of the electromagnetic wave transmission sheet 1 according to the embodiment of the present invention will be described using FIGS. 7 to 13. 7A and 7B are plan views of the electromagnetic wave transmission sheet 1. FIG. 8 to 11 are diagrams showing an example of the configuration of the electromagnetic wave transmission sheet 1, and are enlarged sectional views taken along line XX in FIGS. 7A and 7B. 12 and 13 are plan views showing an example of the configuration of the electromagnetic wave transmission sheet 1. FIG. Note that here, the differences from the conventional electromagnetic wave transmission sheet 1 will be mainly explained, and the explanation of the same components as the conventional one will be omitted as appropriate.

本実施の形態にかかる電磁波伝送シート1においては、第2の導電層13は、第2の導電層13よりも面積が小さな導電層17を複数組み合わせて構成されている。各導電層17は、良導体で形成されたメッシュ状の配線パターンを有している。なお、説明の簡略化のため、図7乃至図13においては直線で構成されるメッシュパターンを示しているが、本発明はこれに限定されず、図2に示すようなメアンダ形状で構成されるメッシュパターンを採用しても良い。 In the electromagnetic wave transmission sheet 1 according to the present embodiment, the second conductive layer 13 is configured by combining a plurality of conductive layers 17 having a smaller area than the second conductive layer 13. Each conductive layer 17 has a mesh-like wiring pattern made of a good conductor. Note that for the sake of simplicity of explanation, mesh patterns made of straight lines are shown in FIGS. 7 to 13, but the present invention is not limited to this, and mesh patterns made of meander shapes as shown in FIG. 2 are shown. A mesh pattern may also be used.

導電層17は、その端部17Eの少なくとも一部が他の導電層17に重なるように配置される。例えば図7Aに示すように、導電層17同士を、X方向に現れる端部17Eにおいて幅dxだけ重畳させ、Y方向に現れる端部17Eにおいて幅dyだけ重畳させて配置することができる。幅dx,dyは0以上の任意の値に適宜設定しうる。又は、X方向に現れる端部17Eにおいてのみ、あるいはY方向に現れる端部17Eにおいてのみ導電層17同士を重畳させても良い。例えば、図7Bに示すように、1辺が他辺より長い、長尺状の電磁波伝送シート1においては、第2の導電層13よりも面積が小さな導電層17を、Y方向に現れる端部17Eのみを幅dyだけ重畳させて、第2の導電層13を構成しても良い。いずれの形態においても、導電層17同士を重畳させる際、導電層17同士は電気的に連続しないように絶縁される。以下、実施例1乃至3として、この第2の導電層13の具体的な構成例について説明する。 The conductive layer 17 is arranged so that at least a portion of its end 17E overlaps another conductive layer 17. For example, as shown in FIG. 7A, the conductive layers 17 can be arranged so that they overlap each other by a width dx at an end 17E appearing in the X direction, and by a width dy at an end 17E appearing in the Y direction. The widths dx and dy can be appropriately set to any value greater than or equal to 0. Alternatively, the conductive layers 17 may be overlapped only at the ends 17E appearing in the X direction or only at the ends 17E appearing in the Y direction. For example, as shown in FIG. 7B, in an elongated electromagnetic wave transmission sheet 1 in which one side is longer than the other side, a conductive layer 17 having a smaller area than the second conductive layer 13 is placed at the end portion appearing in the Y direction. The second conductive layer 13 may be configured by overlapping only the layers 17E by the width dy. In either form, when the conductive layers 17 are superimposed on each other, the conductive layers 17 are insulated so that they are not electrically continuous. Specific configuration examples of the second conductive layer 13 will be described below as Examples 1 to 3.

<実施例1>
図8又は図9の断面図に示すように、導電層17と絶縁層18とを積層したシート片19を複数用意する。絶縁層18は、導電層17と略同面積の絶縁体でできたシートであって、絶縁層としての機能と導電層17の基材としての機能とを兼ねる。複数のシート片19を誘電層11の上に敷き詰めるように配置することで第2の導電層13を形成する。このとき、シート片19の端部が隣接するシート片19の端部と重なり合うように組み合わせる。シート片19が重なり合う部分においては、下側に位置するシート片19の絶縁層18が、重なり合う導電層17同士を絶縁するので、両者は電気的には不連続な状態となっている。
<Example 1>
As shown in the cross-sectional view of FIG. 8 or 9, a plurality of sheet pieces 19 in which a conductive layer 17 and an insulating layer 18 are laminated are prepared. The insulating layer 18 is a sheet made of an insulator and has approximately the same area as the conductive layer 17, and serves both as an insulating layer and as a base material for the conductive layer 17. The second conductive layer 13 is formed by arranging a plurality of sheet pieces 19 so as to cover the dielectric layer 11. At this time, the sheets are combined so that the ends of the sheet pieces 19 overlap the ends of the adjacent sheet pieces 19. In the portion where the sheet pieces 19 overlap, the insulating layer 18 of the lower sheet piece 19 insulates the overlapping conductive layers 17 from each other, so that the two are electrically discontinuous.

実施例1の手法によれば、電磁波伝送シート1よりも小さなシート片19を貼り合せることで電磁波伝送シート1を作成できるので、比較的大型の電磁波伝送シート1を作成しやすいという利点がある。 According to the method of Example 1, the electromagnetic wave transmission sheet 1 can be created by pasting together sheet pieces 19 smaller than the electromagnetic wave transmission sheet 1, so there is an advantage that it is easy to create a relatively large electromagnetic wave transmission sheet 1.

<実施例2>
図10の断面図及び図12の平面図に示すように、電磁波伝送シート1と略同面積の絶縁層18の一部領域にのみ導電層17を積層したシート片19を複数用意する。すなわち、複数のシート片19には、導電層17として機能する領域が所定のパターンでそれぞれ配置されている(図12左上図および左下図)。導電層17の配置パターンは、複数のシート片19を誘電層11の上に重ね合わせて表面側から見たときに、複数のシート片19上に形成された導電層17同士が補完しあって誘電層11の表面を間隙なく覆うように決定されている(図12右図)。すなわち、あるシート片19において導電層17が存在しない領域には、他のシート片19において導電層17が配置されているものとする。また、表面側から見たときに端部17Eが隣接する位置関係となる導電層17同士は、互いの端部17Eが少なくとも一部重なり合うものとする。このように設計された複数のシート片19を誘電層11の上に積層することで第2の導電層13を形成することができる。本例においても、図10において下側に位置するシート片19の絶縁層18が、重なり合う導電層17同士を絶縁するので、両者は電気的には不連続な状態となっている。
<Example 2>
As shown in the cross-sectional view of FIG. 10 and the plan view of FIG. 12, a plurality of sheet pieces 19 are prepared in which a conductive layer 17 is laminated only in a partial region of an insulating layer 18 having approximately the same area as the electromagnetic wave transmission sheet 1. That is, regions functioning as the conductive layer 17 are arranged in a predetermined pattern in each of the plurality of sheet pieces 19 (upper left diagram and lower left diagram in FIG. 12). The arrangement pattern of the conductive layer 17 is such that when the plurality of sheet pieces 19 are superimposed on the dielectric layer 11 and viewed from the front side, the conductive layers 17 formed on the plurality of sheet pieces 19 complement each other. It is determined to cover the surface of the dielectric layer 11 without any gaps (see the right diagram in FIG. 12). That is, in a region where the conductive layer 17 is not present in a certain sheet piece 19, the conductive layer 17 is arranged in another sheet piece 19. Further, in the conductive layers 17 whose end portions 17E are adjacent to each other when viewed from the front side, the end portions 17E of the conductive layers 17 are at least partially overlapped. The second conductive layer 13 can be formed by laminating a plurality of sheet pieces 19 designed in this way on the dielectric layer 11. Also in this example, the insulating layer 18 of the sheet piece 19 located on the lower side in FIG. 10 insulates the overlapping conductive layers 17 from each other, so that they are electrically discontinuous.

例えば図12に示すように、タイル状の導電層17が市松模様に配置された2つのシート片19を用意する。なお、図12の例では、各シート片19上に配置された複数の導電層17は角部分が重なり合っているが、必ずしも重なり合っていなくても差し支えない。2つのシート片19における導電層17の配置パターンは補間的であり、2つのシート片19を重ね合わせたときに、誘電層11の表面が導電層17により間隙なく覆われるよう設計されている。また、タイル状の導電層17のサイズは、2つのシート片19を重ね合わせたとき、導電層17の端部17Eが幾らか重なり合うように設定される。 For example, as shown in FIG. 12, two sheet pieces 19 having tile-shaped conductive layers 17 arranged in a checkered pattern are prepared. In the example of FIG. 12, the corner portions of the plurality of conductive layers 17 arranged on each sheet piece 19 overlap, but they do not necessarily have to overlap. The arrangement pattern of the conductive layer 17 in the two sheet pieces 19 is interpolated, and is designed so that when the two sheet pieces 19 are overlapped, the surface of the dielectric layer 11 is covered with the conductive layer 17 without any gaps. Further, the size of the tile-shaped conductive layer 17 is set such that when two sheet pieces 19 are overlapped, the ends 17E of the conductive layer 17 overlap to some extent.

<実施例3>
図11の断面図及び図13の平面図に示すように、電磁波伝送シート1と略同面積の1枚の絶縁層18の両面に導電層17を積層することでシート片19を構成し、これを第2の導電層13とすることも可能である。
<Example 3>
As shown in the cross-sectional view of FIG. 11 and the plan view of FIG. It is also possible to use the second conductive layer 13 as the second conductive layer 13.

例えば、実施例1においてあるシート片19に形成されていた導電層17を本例の絶縁層18の一方の面に積層し、前記シート片19に隣接して配置されていた他のシート片19に形成されていた導電層17を本例の絶縁層18の他方の面に積層することで、実施例1における複数のシート片19を1枚にまとめることができる。 For example, the conductive layer 17 formed on a certain sheet piece 19 in Example 1 is laminated on one side of the insulating layer 18 of this example, and the other sheet piece 19 disposed adjacent to the sheet piece 19 is laminated on one side of the insulating layer 18 of this example. By laminating the conductive layer 17 previously formed on the other surface of the insulating layer 18 of this example, the plurality of sheet pieces 19 in Example 1 can be combined into one sheet.

また、実施例2においてあるシート片19に形成されていた市松模様の導電層17を本例の絶縁層18の一方の面に積層し、他のシート片19に形成されていた市松模様の導電層17を本例の絶縁層18の他方の面に積層することで、実施例2における複数のシート片19を1枚にまとめることができる。 In addition, the checkered conductive layer 17 formed on one sheet piece 19 in Example 2 is laminated on one side of the insulating layer 18 of this example, and the checkered conductive layer 17 formed on another sheet piece 19 is laminated on one side of the insulating layer 18 of this example. By laminating the layer 17 on the other surface of the insulating layer 18 of this example, the plurality of sheet pieces 19 in Example 2 can be combined into one sheet.

本例においては、絶縁層18が、表裏面に積層された導電層17同士を絶縁するので、両者は電気的には不連続な状態となっている。なお、本例においては、絶縁層18の表面に積層された導電層17が外部に露出した状態となる。これを保護するため、露出した導電層17の外側にさらにもう1つの保護層を設けても良い。この場合、本例のシート片19を複数重ね合わせたとしても、下側に位置するシート片19の絶縁層18が、重なり合う導電層17同士を絶縁するので、両者は電気的には不連続な状態を保つことができる。 In this example, the insulating layer 18 insulates the conductive layers 17 stacked on the front and back surfaces, so that they are electrically discontinuous. Note that in this example, the conductive layer 17 stacked on the surface of the insulating layer 18 is exposed to the outside. In order to protect this, another protective layer may be provided outside the exposed conductive layer 17. In this case, even if a plurality of sheet pieces 19 of this example are overlapped, the insulating layer 18 of the lower sheet piece 19 insulates the overlapping conductive layers 17, so that they are electrically discontinuous. can maintain its condition.

<効果>
本発明の効果を実証するため比較実験を行った。図7B及び図9に示した構成を有する電磁波伝送シート1と、従来の電磁波伝送シート1(第2の導電層13の構造以外の諸元は同一である)とに対し、10Wの2.45GHzマイクロ波をそれぞれ入力し、カプラ20により獲得できる電力(W)を測定した。この際、電磁波伝送シート1の表面を4×6=24のブロックに仮想的に分割し、各ブロックの代表点において測定を行った。なお、給電ポート16は左上のセル(0,0)に設置した。この場合、セル(0,0)にはカプラ20を設置できないことから(給電ポート16と干渉するため)、セル(0,0)では電力(W)を測定していない。
<Effect>
A comparative experiment was conducted to demonstrate the effects of the present invention. The electromagnetic wave transmission sheet 1 having the configuration shown in FIGS. 7B and 9 and the conventional electromagnetic wave transmission sheet 1 (the specifications other than the structure of the second conductive layer 13 are the same) are 10W and 2.45GHz. Microwaves were input to each sample, and the power (W) that could be obtained by the coupler 20 was measured. At this time, the surface of the electromagnetic wave transmission sheet 1 was virtually divided into 4×6=24 blocks, and measurements were taken at representative points of each block. Note that the power feeding port 16 was installed in the upper left cell (0,0). In this case, since the coupler 20 cannot be installed in the cell (0,0) (because it will interfere with the power feeding port 16), power (W) is not measured in the cell (0,0).

図14は、従来の電磁波伝送シート1、すなわち電気的に連続するメッシュパターンがシート表面全体に形成された電磁波伝送シート1を使用した場合の実験結果である。メッシュパターンは、図2に示すメアンダ形状を有し、ピッチPは約8mm、線幅Wは約1mmであった。この場合、出力の最大値は約1(W)、最小値は約0.2(W)、平均は0.522(W)、分散は0.037であった。 FIG. 14 shows the results of an experiment using a conventional electromagnetic wave transmission sheet 1, that is, an electromagnetic wave transmission sheet 1 in which an electrically continuous mesh pattern is formed over the entire surface of the sheet. The mesh pattern had a meander shape as shown in FIG. 2, the pitch P was about 8 mm, and the line width W was about 1 mm. In this case, the maximum value of the output was approximately 1 (W), the minimum value was approximately 0.2 (W), the average was 0.522 (W), and the variance was 0.037.

図15は、図7B及び図9に示した構成を有する電磁波伝送シート1、すなわち互いに電気的に絶縁された複数の導電層を組み合わせて作成された電磁波伝送シート1を使用した場合の実験結果である。各導電層には、図2に示すメアンダ形状のメッシュパターンが形成されており、ピッチPは約8mm、線幅Wは約1mmであった。また、各導電層は、Y方向の端部においてそれぞれ約2.5P(約20mm)の幅dyをもって重ね合わされていた。この場合、出力の最大値は約0.65(W)、最小値は約0.2(W)、平均は0.363(W)、分散は0.015であった。 FIG. 15 shows the experimental results when using the electromagnetic wave transmission sheet 1 having the configuration shown in FIGS. 7B and 9, that is, the electromagnetic wave transmission sheet 1 created by combining a plurality of conductive layers that are electrically insulated from each other. be. A meander-shaped mesh pattern shown in FIG. 2 was formed in each conductive layer, and the pitch P was about 8 mm and the line width W was about 1 mm. Further, each conductive layer was overlapped with a width dy of approximately 2.5P (approximately 20 mm) at each end in the Y direction. In this case, the maximum value of the output was approximately 0.65 (W), the minimum value was approximately 0.2 (W), the average was 0.363 (W), and the variance was 0.015.

両者を比較すると、従来の電気的に連続するメッシュパターンがシート表面全体に形成された電磁波伝送シート1では、シート上の受信位置による電力のばらつきが比較的大きい。一方、互いに電気的に絶縁された複数の導電層を組み合わせて作成された電磁波伝送シート1では、受信電力の分散が大幅に抑えられている。これにより、本発明によれば、シート上の受信位置の違いによる出力の分散を低減できることが実証された。 Comparing the two, in the conventional electromagnetic wave transmission sheet 1 in which an electrically continuous mesh pattern is formed over the entire surface of the sheet, the variation in power depending on the receiving position on the sheet is relatively large. On the other hand, in the electromagnetic wave transmission sheet 1 created by combining a plurality of conductive layers that are electrically insulated from each other, dispersion of received power is significantly suppressed. This proves that according to the present invention, it is possible to reduce output dispersion due to differences in reception positions on the sheet.

(その他の実施形態)
なお、本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。例えば、実施例1乃至3の構成要素を適宜組み合わせてなる第2の導電層13を含む電磁波伝送シート1は、すべて本発明の技術的範囲に含まれる。
(Other embodiments)
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. That is, those skilled in the art may make various changes, combinations, subcombinations, and substitutions with respect to the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or its equivalent scope. For example, all electromagnetic wave transmission sheets 1 including the second conductive layer 13 formed by appropriately combining the components of Examples 1 to 3 are included in the technical scope of the present invention.

1 電磁波伝送シート
11 誘電層
11S 表面
11R 裏面
11E 端部
12 第1の導電層
13 第2の導電層
14 第3の導電層
15 保護層
15A 保護層
15B 保護層
16 給電ポート
165 絶縁体
161 第1の給電体
162 第2の給電体
163 第1の給電板
164 第2の給電板
17 導電層
17E 端部
18 保護層
19 シート片
20 カプラ
21 筐体
22 誘電体
23 内部電極
30 機器
L1 ケーブル
1 Electromagnetic wave transmission sheet 11 Dielectric layer 11S Front surface 11R Back surface 11E End portion 12 First conductive layer 13 Second conductive layer 14 Third conductive layer 15 Protective layer 15A Protective layer 15B Protective layer 16 Power supply port 165 Insulator 161 First Power supply body 162 Second power supply body 163 First power supply plate 164 Second power supply plate 17 Conductive layer 17E End portion 18 Protective layer 19 Sheet piece 20 Coupler 21 Housing 22 Dielectric body 23 Internal electrode 30 Equipment L1 Cable

Claims (1)

誘電層と、
前記誘電層の裏面を覆う第1の導電層と、
前記誘電層の表面を覆う第2の導電層と、を有し、
前記第2の導電層は、
ッシュ状の配線パターンを有する導電層と、絶縁体からなる保護層と、を積層したシート片を複数含み、
前記シート片の端部の少なくとも一部が、他の前記シート片に重なり合っている
電磁波伝送シート。

a dielectric layer;
a first conductive layer covering the back surface of the dielectric layer;
a second conductive layer covering the surface of the dielectric layer,
The second conductive layer is
It includes a plurality of sheet pieces laminated with a conductive layer having a mesh-like wiring pattern and a protective layer made of an insulator,
An electromagnetic wave transmission sheet in which at least a portion of an end of the sheet piece overlaps another sheet piece.

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