特開 2024-22427 ノイズキャンセラ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024022427

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】ノイズキャンセラ装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/10 20060101AFI20240208BHJP

   H01Q 17/00 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

H04B1/10 L

H01Q17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022196201

(22)【出願日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】P 2022123859

(32)【優先日】2022-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】514300845

【氏名又は名称】デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 利明

【テーマコード（参考）】

5J020

5K052

【Ｆターム（参考）】

5J020EA03

5J020EA08

5J020EA10

5K052BB02

5K052DD01

5K052FF32

5K052GG19

5K052GG32

5K052GG41

(57)【要約】

【課題】簡単な構成で電磁波のノイズ成分を効果的に除去するノイズキャンセラ装置を提供する。
【解決手段】ノイズキャンセラ装置１は、電磁波を受信するアンテナ２と、アンテナ２を挟む半導体シート３と、半導体シート３の外側表面に設けられた電極板４と、電極板４とアンテナ２との間に接続され、半導体シート３から電極板４に伝えられた電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、アンテナ２に戻す位相回転回路51と、を備え、半導体シート３は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波を受信するアンテナと、
前記アンテナを挟む半導体シートと、
前記半導体シートの外側表面に設けられた電極板と、
前記電極板と前記アンテナとの間に接続され、前記半導体シートから前記電極板に伝えられた前記電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、前記アンテナに戻す位相回転回路と、を備え、
前記半導体シートは、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成されることを特徴とするノイズキャンセラ装置。

【請求項2】

前記アンテナと、前記半導体シートと、前記電極板とを両側から外装基板で挟んでシート状に形成したノイズキャンセラ装置であって、シート状に形成した前記ノイズキャンセラ装置内の任意の位置に前記位相回転回路の回路基板を挿入したことを特徴とする請求項１に記載のノイズキャンセラ装置。

【請求項3】

電磁波を受信するアンテナが外側表面に取付けられ、中空状となるように巻かれた第１半導体シートと、
前記第１半導体シートの上に巻かれ、前記アンテナが外側表面に取付けられた第２半導体シートと、
前記第２半導体シートの上に巻かれた第３半導体シートと、
前記第１半導体シートの内側表面および前記第３半導体シートの外側表面に設けられた電極板と、
前記電極板と前記アンテナとの間に接続され、前記第１～第３半導体シートから前記電極板に伝えられた前記電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、前記アンテナに戻す位相回転回路と、を備え、
前記第１～第３半導体シートは、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成されることを特徴とするノイズキャンセラ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音響機器や電子機器が発生する電磁波のノイズ成分を除去するノイズキャンセラ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、収納された電子機器が外部からの電磁波の影響を受けなく、また、発生した電磁波を外部へ流出させない十分な耐力および機能を有するような電磁波シールドボックスが提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１３４９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、電子機器をボックス内に収容する場合、その内部は電磁波で満たされ、電子機器のノイズやエラーが増える虞があった。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で電磁波のノイズ成分を効果的に除去するノイズキャンセラ装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明はかかる課題を解決するため、電磁波を受信するアンテナと、前記アンテナを挟む半導体シートと、前記半導体シートの外側表面に設けられた電極板と、前記電極板と前記アンテナとの間に接続され、前記半導体シートから前記電極板に伝えられた前記電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、前記アンテナに戻す位相回転回路と、を備え、前記半導体シートは、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成される、ノイズキャンセラ装置を提供する。

【0007】

前記ノイズキャンセラ装置では、前記アンテナと、前記半導体シートと、前記電極板とを両側から外装基板で挟んでシート状に形成したノイズキャンセラ装置であって、シート状に形成した前記ノイズキャンセラ装置内の任意の位置に前記位相回転回路の回路基板を挿入した、としてもよい。

【0008】

本発明はまた、電磁波を受信するアンテナが外側表面に取付けられ、中空状となるように巻かれた第１半導体シートと、前記第１半導体シートの上に巻かれ、前記アンテナが外側表面に取付けられた第２半導体シートと、前記第２半導体シートの上に巻かれた第３半導体シートと、前記第１半導体シートの内側表面および前記第３半導体シートの外側表面に設けられた電極板と、前記電極板と前記アンテナとの間に接続され、前記第１～第３半導体シートから前記電極板に伝えられた前記電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、前記アンテナに戻す位相回転回路と、を備え、前記第１～第３半導体シートは、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成される、ノイズキャンセラ装置を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明のノイズキャンセラ装置によれば、アンテナで受信した電磁波のノイズ成分の電気エネルギーを半導体シートで熱エネルギーに変換して消費し、かつ、ノイズ成分の位相が回転してアンテナに戻されることで、戻されたノイズ成分とアンテナで受信した電磁波のノイズ成分とが互いに打ち消され、これにより効果的にノイズを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の好適な実施形態に係るノイズキャンセラ装置の部分側断面図である。

【図2】本発明の好適な実施形態に係るノイズキャンセラ装置の別な例を示す部分側断面図である。

【図3】本発明の好適な実施形態に係るノイズキャンセラ装置の電気的構成を含む構成図である。

【図4】本発明の好適な別の実施形態に係るノイズキャンセラ装置の部分側断面図である。

【図5】本発明の好適な別の実施形態に係るノイズキャンセラ装置の１層目の半導体シートを示す斜視図である。

【図6】本発明の好適な別の実施形態に係るノイズキャンセラ装置の２層目の半導体シートを示す斜視図である。

【図7】本発明の好適な別の実施形態に係るノイズキャンセラ装置の３層目の半導体シートを示す斜視図である。

【図8】本発明の好適な別の実施形態に係るノイズキャンセラ装置の電気的構成を含む構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明のノイズキャンセラ装置の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または、発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。そのような変形や変更もまた、本発明の範囲に含まれる。

【0012】

＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態のノイズキャンセラ装置１の部分側断面図の一例を示す。まず、ノイズキャンセラ装置１は、音響機器や電子機器が発生する電磁波を受信するアンテナ２を備える。アンテナ２は、後述する半導体シート３で挟まれる。半導体シート３の外側表面には、金属の電極板４が設けられる。一方の電極板４の外側表面に、位相回転回路51の回路基板５が設けられる。最外装として、両側から、プラスチック等の電磁波を通す材料で構成される外装基板６で挟む。回路基板５は、図２に示すように、半導体シート３の外側表面上で、電極板４と並べて設けられてもよい。

【0013】

本実施形態のノイズキャンセラ装置１は、このようにアンテナ２と、半導体シート３と、電極板４と、位相回転回路51の回路基板５と、外装基板６とを積層して、シート状に形成することができる。なお、回路基板５の位置は、図１および図２の位置に限定されず、任意の位置に設けられることができる。すなわち、例えば、シート状に形成したノイズキャンセラ装置１内の任意の位置に回路基板５を挿入することができる。また、回路基板５は、例えば回路ボックス（図示せず）等に収容してもよく、シート状に形成したノイズキャンセラ装置１内の任意の位置に回路ボックスを挿入してもよいし、外装基板６の外側表面に回路ボックスを固定するようにしてもよい。

【0014】

＜アンテナ＞
図３は、ノイズキャンセラ装置１の電気的構成を含む構成図である。アンテナ２は、例えば、絶縁体21に導体22をらせん状に形成したシート状のスパイラルアンテナとすることができる。例えば、アンテナ２として、導体22である銅箔を絶縁体21である絶縁基板にらせん状にプリントしたプリント基板を用いることができる。

【0015】

アンテナ２の長さを確保するため、絶縁体21の表面23および裏面23’の両面に、それぞれ第１導体24および第２導体24’を形成することが好ましい。図３では、スルーホールピンＡ，Ａ’を介して、表面23の第１導体24と裏面23’の第２導体24’とを接続している。

【0016】

スルーホールピンＢ，Ｂ’間には、バリアブルコンデンサＣｖを接続することで、目的とする任意の周波数帯の電磁波を受信できるようになる。また、アンテナ２は、平面視の面積が大きいほど、低周波数帯の電磁波を受信することができる。

【0017】

＜半導体シート＞
半導体シート３は、アンテナ２に接して設けられ、アンテナ２が受信した電磁波の電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する。半導体シート３の材料は、高分子内に導電性、圧電性および誘電性をもつ機能性材料を分散させた有機系のハイブリッド系制振材料であり、木曽興業株式会社製の「ＰＩＥＺＯＮシート」という名前で既に商品化されている（詳しくは、例えば特開２０１３－２２８０９７号公報などを参照されたい）。本実施形態で選択使用したのは、木曽興業株式会社製の音質調整材ｆｏ．Ｑで商品名「ＳＨ－２１Ｋ」である。

【0018】

＜位相回転回路＞
図３において、51は、位相回転回路である。アンテナ２で受信された電磁波は、半導体シート３を介して電極板４に伝わる。ここで、電極板４を通して、電磁波のノイズ成分がノイズ電流として分離される。位相回転回路51は、電極板４とアンテナ２との間に接続され、半導体シート３から電極板４に伝えられた電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、アンテナ２に戻す。

【0019】

位相回転回路51は、１つのコンデンサＣ１の他に抵抗Ｒ１，Ｒ２を備えた第１回路52と、２つのコンデンサＣ２，Ｃ３の他に抵抗Ｒ３，Ｒ４を備えた第２回路53と、３つのコンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６の他に抵抗Ｒ５，Ｒ６を備えた第３回路54と、により構成される。

【0020】

第１回路52は、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とによる並列回路の一端に、一方の半導体シート３に設けられた第１電極板41から引き出されたリード線55を接続し、その並列回路の他端とリード線58との間に、抵抗Ｒ２を接続して構成される。

【0021】

第２回路53は、コンデンサＣ２，Ｃ３と抵抗Ｒ３とによる並列回路の一端に、一方の半導体シート３に設けられた第２電極板42、および、他方の半導体シート３に設けられた第３電極板43から引き出されたリード線56を接続し、その並列回路の他端とリード線58との間に、抵抗Ｒ４を接続して構成される。

【0022】

第３回路54は、コンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６と抵抗Ｒ５とによる並列回路の一端に、他方の半導体シート３に設けられた第４電極板44から引き出されたリード線57を接続し、その並列回路の他端とリード線58との間に、抵抗Ｒ６を接続して構成される。

【0023】

第１回路52では、リード線55を通して第１電極板41から流れ込んだノイズ成分（ノイズ電流）の位相が、１個のコンデンサＣ１により９０度回転し、抵抗Ｒ２からリード線58を経由してアンテナ２に戻される。

【0024】

第２回路53では、リード線56を通して第２電極板42および第３電極板43から流れ込んだノイズ成分（ノイズ電流）の位相が、２個のコンデンサＣ２，Ｃ３により１８０度回転（反転）し、抵抗Ｒ４からリード線58を経由してアンテナ２に戻される。

【0025】

第３回路54では、リード線57を通して第４電極板41から流れ込んだノイズ成分（ノイズ電流）の位相が、３個のコンデンサＣ４，Ｃ５，Ｃ６により２７０度回転し、抵抗Ｒ６からリード線58を経由してアンテナ２に戻される。

【0026】

このように、ノイズ成分の位相が回転してアンテナ２に戻されることで、戻されたノイズ成分とアンテナ２で受信した電磁波のノイズ成分とが互いに打ち消される。

【0027】

なお、位相回転回路51の構成は、図３に示すものに限定されない。本実施形態では、３つの第１回路52～第３回路54を組み合わせた構成としているが、第２回路53だけで構成した位相反転回路としてもよく、コンデンサＣ１～Ｃ６や抵抗Ｒ１～Ｒ６などの受動素子の他に、各種の能動素子を組み込んだ回路構成としてもよい。位相回転回路51の回路基板５は、絶縁基板にこれらの受動素子や能動素子を搭載し、配線することにより構成させる。

【0028】

また、図３では電極板４は４つであるが、その個数や、半導体シート３に固定される位置は特に限定されない。電極板４は、２枚の半導体シート３の両方に設けられることが好ましいが、片方の半導体シート３のみに設けるようにしてもよい。

【0029】

以上のように、本実施形態におけるノイズキャンセラ装置１は、電磁波を受信するアンテナ２と、アンテナ２を挟む半導体シート３と、半導体シート３の外側表面に設けられた電極板４と、電極板４とアンテナ２との間に接続され、半導体シート３から電極板４に伝えられた電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、アンテナ２に戻す位相回転回路51と、を備え、半導体シート３は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成される。

【0030】

この場合、アンテナ２で受信した電磁波のノイズ成分の電気エネルギーを半導体シート３で熱エネルギーに変換して消費することができる。さらに、電極板４が、半導体シート３から伝えられた電磁波のノイズ成分をノイズ電流として分離し、分離されたノイズ成分であるノイズ電流の位相が回転してアンテナ２に戻されることで、戻されたノイズ成分とアンテナ２で受信した電磁波のノイズ成分とが互いに打ち消されることができる。この２つの作用により、効果的にノイズを除去することができる。例えば、本実施形態のノイズキャンセラ装置１を音響機器に設置することで、音響機器の音がクリアになる。

【0031】

また、本実施形態におけるノイズキャンセラ装置１は、アンテナ２と、半導体シート３と、電極板４とを両側から外装基板６で挟んでシート状に形成したノイズキャンセラ装置１であって、シート状に形成したノイズキャンセラ装置１内の任意の位置に位相回転回路51の回路基板５を挿入することができる。

【0032】

この場合、ノイズキャンセラ装置１がシート状であるので、設置場所の汎用性が向上する。例えば、コンピュータの基板の間に本実施形態のノイズキャンセラ装置１を挟み込むことで、エラーの発生を低減し、処理速度を改善することができる。また、本実施形態のノイズキャンセラ装置１をＭＲＩなどに適用すれば、より鮮明な画像を得ることができるようになる。

【0033】

＜第２実施形態＞
本実施形態のノイズキャンセラ装置１は、図４～図７に示すように、半導体シート３（31，32，33）が巻かれて、中空状の構成を有する点のみが、第１実施形態と異なる。その他の点は第１実施形態と共通であるため、説明を省略する。中空部分に、ケーブル７などの電磁波を発生する物品を挿入することができる。尚、同図のノイズキャンセラ装置１は円筒形であるが、断面形状は楕円形でもよく、三角形や四角形などの多角形でもよい。また、対称であっても、非対称であってもよい。

【0034】

図４および図５に示すように、第１半導体シート31は、電磁波を受信するアンテナ２が外側表面に取付けられ、中空状となるように巻かれている。第１半導体シート31の内側表面には電極板４（第１電極板41，第２電極板42）が設けられる。

【0035】

図４および図６に示すように、第２半導体シート32は、第１半導体シート31の上に巻かれ、アンテナ２が外側表面に取付けられている。アンテナ２は、第１半導体シート31から点Ｐで第２半導体シート32を貫通し、第２半導体シート32の外側表面に取付けられる。図５および図６では、アンテナ２はコイル状になっている。

【0036】

図４および図７に示すように、第３半導体シート32は、第２半導体シート32の上に巻かれている。第３半導体シート33の外側表面には電極板４（第３電極板43，第４電極板44）が設けられる。

【0037】

回路基板５は、例えば回路ボックス（図示せず）等に収容し、例えば第３半導体シート33の外側表面（例えば図７の文字が書かれている部分）に固定することができる。

【0038】

図８に示すように、電気的構成は、アンテナ２の構成のみが第１実施形態と異なる。第２半導体シート32には電極板４が取付けられていないが、第２半導体シート32が第１半導体シート31および第３半導体シート33に物理的に接触しているので、第２半導体シート32から電磁波のノイズ成分が電極板４に伝えられ、その位相が位相回転回路51により回転され、アンテナ２に戻される。

【0039】

以上のように、本実施形態におけるノイズキャンセラ装置１は、電磁波を受信するアンテナ２が外側表面に取付けられ、中空状となるように巻かれた第１半導体シート31と、第１半導体シート31の上に巻かれ、アンテナ２が外側表面に取付けられた第２半導体シート32と、第２半導体シート32の上に巻かれた第３半導体シート33と、第１半導体シート31の内側表面および第３半導体シート33の外側表面に設けられた電極板４と、電極板４とアンテナ２との間に接続され、第１～第３半導体シート31，32，33から電極板４に伝えられた電磁波のノイズ成分の位相を回転させて、アンテナ２に戻す位相回転回路51と、を備え、第１～第３半導体シート31，32，33は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する材料で構成される。

【0040】

この場合、例えば音響機器のケーブル７を中空部分に挿入することで、ノイズが効果的に除去されて、音響機器の音がクリアになる。

【0041】

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は種々の変形実施をすることができる。例えば、位相回転回路51に接続される電極板４を取付けたアルミ板（図示せず）を設け、高周波を反射させ、アルミ板から電極板４に伝えられた電磁波のノイズ成分の位相を位相回転回路51で回転させて、アンテナ２に戻すようにしてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１ ノイズキャンセラ装置
２ アンテナ
３，31，32，33 半導体シート
４ 電極板
５ 回路基板
51 位相回転回路
６ 外装基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】