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ストリップ線路型左手系線路

国内特許コード P160013094
整理番号 H17-084
掲載日 2016年7月8日
出願番号 特願2006-220026
公開番号 特開2008-028964
登録番号 特許第3978502号
出願日 平成18年8月11日(2006.8.11)
公開日 平成20年2月7日(2008.2.7)
登録日 平成19年7月6日(2007.7.6)
優先権データ
  • 特願2006-172404 (2006.6.22) JP
発明者
  • 真田 篤志
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 ストリップ線路型左手系線路
発明の概要 【課題】 放射領域となる領域でも放射せず、放射なく信号伝送を行うことができるストリップ線路構造の左手系線路を実現する。
【解決手段】 中間層1の両面を接地導体2、3により囲まれたストリップ線路構造からなる。中間層の誘電体1の中に配置される中間層導体4は、誘電体基板の表面に金属パターンを周囲に誘電体を残して単位セルを形成し、この単位セルの集合体により構成され、左手系領域で機能させ、この線路は中間層の金属パターン4に電界が集中するストリップ線路型の伝送モードを基本モードにもつ。
【選択図】 図3
従来技術、競合技術の概要


金属、誘電体、磁性体、超伝導体などの小片を、波長に対して十分短い間隔(波長の10分の1程度以下)で並べることで自然にはない性質を待った媒質を人工的に構成することができる。この媒質を自然にある媒質を超えると言う意味でメタマテリアル(metamaterials)と呼んでいる。メタマテリアルの性質は、単位粒子の形状、材質およびそれらの配置により様々に変化するが、中でも、等価的な誘電率εと透磁率μとが同時に負となるメタマテリアルは、その電界と磁界と波数ベクトルが左手系をなすことから「左手系媒質
(Left-Handed Materials)」と名づけられた。これに対して、等価的な誘電率εと透磁 率μとが同時に正となる通常の媒質は「右手系媒質(Right-Handed Materials)」と呼ばれる。これら誘電率ε、透磁率μと媒質との関係領域は、図1に示すように、誘電率εの正負及び透磁率μの正負に応じた第1象限~第4象限の媒質に分類できる。



特に、「左手系媒質(LHM)」は、バックワード波と呼ばれる、波の群速度(エネルギーの伝播する速度)と位相速度(位相の進む速度)の符号が逆転している波の存在や、また、非伝播領域で指数関数的に減衰する波であるエバネセント波の増幅、等の特異な性質を持つものである。そして、左手系媒質によるバックワード波を伝送する線路を人工的に構成することができることは公知である(例えば、非特許文献1、2参照。)。



この左手系媒質構成の概念に基づき、金属パターンからなる単位セルを周期的に並べてバックワード波を伝搬させる線路が提案されている。これまで、その伝送特性が理論的に取り扱われ、この線路が左手系伝送帯域を持つこと理論的に明らかになっている。従来、図2に示すようなマイクロストリップ線路構成において、左手系線路が作製され、このマイクロストリップ線路の左手系伝送特性が実験的に実証されている(例えば、非特許文献2参照。)。



図2(A)はマイクロストリップ線路の左手系線路構造の部分構成を示す。該線路は、誘電体基板1の表面に金属パターン4を周囲に誘電体を残して単位セルを形成し、この単位セルの集合体により構成される誘電体基板の裏面(一方面)には全面に接地導体3を有して形成される。



このような構造のマイクロストリップ線路型の左手系線路では、電界、磁界の大部分は誘電体1の内部で伝送されるが、線路の半空間が開放されているため、一部は接地導体のない表面に放射される。即ち、伝送エネルギーの一部は外部に放射されて伝送線路に損失が生じることとなる。
【非特許文献1】
D. R. Smith, W. J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S.Schultz, “Composite medium with simultaneously negativepermeability and permittivity,” Phys. Rev. Lett., vol.84, no. 18, pp.4184-4187, May 2000.
【非特許文献2】
C. Caloz, and T. Itoh, “Application of the transmission linetheory of left-handed (LH) materials to the realization of a microstrip LH line”, IEEE-APS Int'l Symp. Digest, vol. 2, pp. 412-415, June 2002.

産業上の利用分野


本発明はメタマテリアルで構成されたストリップ線路構造の左手系線路に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
中間層の誘電体の中に配置される中間層導体は、金属パターン周囲に誘電体を残して形成される単位セルの集合体により構成され、該中間層の両面を接地導体により囲んでなり、左手系領域で機能させることを特徴とするストリップ線路型の左手系線路。

【請求項2】
中間層の誘電体の中に配置される中間層導体は、金属パターン周囲に誘電体を残して形成される単位セルの集合体により構成され、該中間層の両面を接地導体により囲んでなり、伝搬波の位相定数βを(π/単位セルの周期a)で規格化した値が-1.0~0の範囲で機能させることを特徴とするストリップ線路型左手系線路。

【請求項3】
前記単位セルはビアを用いない単位セル構造であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のストリップ線路構造の左手系線路。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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