JP2007295350A - Submillimeter wave oscillator, array antenna and cavity resonator - Google Patents
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Abstract
【課題】容易、かつ、安価に製造でき、小型で高出力なサブミリ波帯発振器を実現できるようにする。
【解決手段】サブミリ波帯の発振波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられた複数の貫通孔1を有する基板2と、複数の貫通孔1に設けられた複数の導電性材料製の空洞共振器3と、複数の空洞共振器3のそれぞれに電気的に接続された複数の負性抵抗素子4と、複数の負性抵抗素子4に電気的に接続されたバイアス線路5とを備える。
【選択図】図1An object of the present invention is to realize a small and high-power submillimeter wave oscillator that can be easily and inexpensively manufactured.
A substrate 2 having a plurality of through-holes 1 provided at intervals corresponding to one or almost one wavelength of an oscillation wavelength in a submillimeter wave band, and a plurality of conductive layers provided in the plurality of through-holes 1. Cavities 3 made of a conductive material, a plurality of negative resistance elements 4 electrically connected to each of the plurality of cavity resonators 3, and a bias line electrically connected to the plurality of negative resistance elements 4 5.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えばイメージング、高速通信システムなどに用いることができ、サブミリ波帯で動作するサブミリ波帯発振器、アレイアンテナ及び空洞共振器に関する。 The present invention relates to a submillimeter wave oscillator, an array antenna, and a cavity resonator that can be used in, for example, imaging and a high-speed communication system and operate in a submillimeter wave band.
従来、発振器としては、(1)ファブリペロー共振器を利用した構成、(2)基板上に周期的に金属膜又は半導体膜を形成した構成(例えば特許文献1)、(3)例えばダイオードなどの負性抵抗素子及び導波管を用いた構成(例えば特許文献2の第4図参照)などが報告されている。
また、上記(3)の構成のものとして、マイクロ波帯発振器において、負性抵抗素子とショートスタブとの間隔を調整することによって発振周波数を調整できるようにしたものもある。
Conventionally, as an oscillator, (1) a configuration using a Fabry-Perot resonator, (2) a configuration in which a metal film or a semiconductor film is periodically formed on a substrate (for example, Patent Document 1), (3) a diode, for example, A configuration using a negative resistance element and a waveguide (for example, see FIG. 4 of Patent Document 2) has been reported.
Further, in the microwave band oscillator, the oscillation frequency can be adjusted by adjusting the distance between the negative resistance element and the short stub in the configuration of the above (3).
なお、非特許文献1には、2個のガンダイオードを用いた発振器において、素子間の距離を最適化することにより素子の固有出力の和に等しい出力が得られることが記載されている。
しかしながら、上記(1)の構成は、準光学的な設計手法を用いて構成したものであるが、波長に対して共振器長が大きいため、機械的振動に対して弱く、また、放熱もしにくいという課題がある。
上記(2)の構成は、金属膜又は半導体膜の膜厚や性質が変わってしまうと、発振周波数が変化してしまうという課題がある。
However, although the configuration (1) is configured by using a quasi-optical design method, the resonator length is large with respect to the wavelength, so that the configuration is weak against mechanical vibrations and is not easily radiated. There is a problem.
The configuration (2) has a problem that the oscillation frequency changes when the thickness or properties of the metal film or semiconductor film changes.
上記(3)の構成は、放熱性が良く、マイクロ波帯発振器ではよく用いられてきた手法であるが、サブミリ波帯発振器では波長が短いため、組み立てが難しく、組み立てにかかるコストが高くなってしまうという課題がある。例えば、発振周波数を300GHzにするためには、共振器長(発振波長の半分に相当する長さ)を0.5mm程度に短くすることになる。さらに、発振周波数をテラヘルツ帯の所望の周波数にするためには、より短い数10μm程度に共振器長を合わせる必要がある。このため、組み立てが難しく、組み立てにかかるコストが高くなってしまう。 The configuration of (3) has good heat dissipation and is a technique that has been often used in microwave band oscillators. However, sub-millimeter wave oscillators have short wavelengths, making assembly difficult and increasing the cost of assembly. There is a problem of end. For example, in order to set the oscillation frequency to 300 GHz, the resonator length (length corresponding to half of the oscillation wavelength) is shortened to about 0.5 mm. Furthermore, in order to set the oscillation frequency to a desired frequency in the terahertz band, it is necessary to adjust the resonator length to about a few tens of μm. For this reason, assembling is difficult and the cost for assembling becomes high.
また、上記(3)の構成では、例えばダイオードなどの負性抵抗素子(半導体素子)は一般に周波数が高くなるにつれて増幅度が低くなるため、発振出力が小さくなってしまうという課題もある。さらに、導波管を用いるため、小型化を図るのも難しい。このため、このような構造の発振器では小型で高出力なサブミリ波帯発振器を実現することができなかった。 In the configuration (3), for example, a negative resistance element (semiconductor element) such as a diode generally has a problem in that the oscillation output decreases because the amplification degree decreases as the frequency increases. Furthermore, since a waveguide is used, it is difficult to reduce the size. For this reason, a small and high-power submillimeter wave oscillator could not be realized with an oscillator having such a structure.
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、容易、かつ、安価に製造でき、小型で高出力なサブミリ波帯発振器を提供することを目的とする。また、容易、かつ、安価に製造でき、アンテナ利得を向上させたアレイアンテナを提供することも目的とする。さらに、容易、かつ、安価に製造できる空洞共振器を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a small, high-power submillimeter wave oscillator that can be manufactured easily and inexpensively. Another object of the present invention is to provide an array antenna that can be manufactured easily and inexpensively and has an improved antenna gain. Furthermore, it aims at providing the cavity resonator which can be manufactured easily and cheaply.
このため、本発明のサブミリ波帯発振器は、サブミリ波帯の発振波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられた複数の貫通孔を有する基板と、複数の貫通孔に設けられた複数の導電性材料製の空洞共振器と、複数の空洞共振器のそれぞれに電気的に接続された複数の負性抵抗素子と、複数の負性抵抗素子に電気的に接続されたバイアス線路とを備えることを特徴としている。 For this reason, the submillimeter wave band oscillator of the present invention includes a substrate having a plurality of through holes provided at intervals corresponding to one or almost one wavelength of the submillimeter wave band oscillation wavelength, and a plurality of through holes. A plurality of conductive cavity resonators, a plurality of negative resistance elements electrically connected to each of the plurality of cavity resonators, and a bias electrically connected to the plurality of negative resistance elements It is characterized by comprising a track.
本発明のアレイアンテナは、対象とする波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられた複数の貫通孔を有する基板と、基板の裏面から突出するように複数の貫通孔の内周面に設けられた袋状の導電膜によって構成される複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子間を電気的に接続するように基板の表面に設けられた給電線と、基板の裏面のアンテナ素子が形成されている部分以外の部分に設けられた接地用導電パターンとを備えることを特徴としている。 The array antenna of the present invention includes a substrate having a plurality of through holes provided at intervals corresponding to one wavelength of the target wavelength or substantially one wavelength, and a plurality of through holes so as to protrude from the back surface of the substrate. A plurality of antenna elements constituted by bag-like conductive films provided on the inner peripheral surface, a feeder line provided on the surface of the substrate so as to electrically connect the plurality of antenna elements, and a back surface of the substrate And a grounding conductive pattern provided in a portion other than the portion where the antenna element is formed.
本発明の空洞共振器は、複数の貫通孔を有する基板の裏面にレジストを塗布し、レジストに貫通孔に連なる空間部を形成し、貫通孔及び空間部の内周面に導電膜を成膜することによって形成されることを特徴としている。 In the cavity resonator of the present invention, a resist is applied to the back surface of a substrate having a plurality of through holes, a space portion connected to the through holes is formed in the resist, and a conductive film is formed on the inner peripheral surfaces of the through holes and the space portions. It is formed by doing.
したがって、本発明のサブミリ波帯発振器によれば、容易、かつ、安価に製造でき、小型で高出力なサブミリ波帯発振器を実現できるという利点がある。
また、本発明のアレイアンテナによれば、容易、かつ、安価に製造でき、アンテナ利得を向上させることができるという利点がある。
さらに、本発明の空洞共振器によれば、容易、かつ、安価に製造できる空洞共振器を実現できるという利点がある。
Therefore, according to the submillimeter wave oscillator of the present invention, there is an advantage that a small and high output submillimeter wave oscillator can be realized easily and inexpensively.
Further, the array antenna of the present invention is advantageous in that it can be manufactured easily and inexpensively and the antenna gain can be improved.
Furthermore, according to the cavity resonator of the present invention, there is an advantage that a cavity resonator that can be manufactured easily and inexpensively can be realized.
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかるサブミリ波帯発振器、アレイアンテナ及び空洞共振器について説明する。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態にかかるサブミリ波帯発振器及び空洞共振器について、図1〜図6を参照しながら説明する。
Hereinafter, a submillimeter wave oscillator, an array antenna, and a cavity resonator according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a submillimeter wave oscillator and a cavity resonator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態にかかるサブミリ波帯発振器は、例えば図1(A)の模式的斜視図,図1(B)の模式的平面図に示すように、複数の貫通孔(貫通ビア)1を有する基板2と、複数の貫通孔1の基板2の裏面側に設けられた複数の金属製(導電性材料製)の空洞共振器3と、複数の空洞共振器3のそれぞれに電気的に接続された複数の負性抵抗素子(例えばダイオードなど)4と、複数の負性抵抗素子4に電気的に接続されたバイアス線路(バイアス供給線;電源回路)5とを備える。なお、図1(A)中、符号7はレジスト(感光性樹脂)である。
The submillimeter wave oscillator according to the present embodiment includes a substrate having a plurality of through holes (through vias) 1 as shown in a schematic perspective view of FIG. 1A and a schematic plan view of FIG. 2, a plurality of metal (conductive material)
なお、本サブミリ波帯発振器は、例えばテラヘルツ帯の発振周波数の電磁波を出力しうるテラヘルツ・サブミリ波帯発振器(テラヘルツ・サブミリ波帯信号発生器)と呼ぶこともできる。
ここで、複数の貫通孔1は、サブミリ波帯の発振波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられている。また、複数の負性抵抗素子4及びバイアス線路5は、いずれも基板2の表面に設けられている。
The submillimeter wave oscillator can also be called a terahertz submillimeter wave oscillator (terahertz submillimeter wave signal generator) capable of outputting an electromagnetic wave having an oscillation frequency in the terahertz band, for example.
Here, the plurality of through
また、空洞共振器3は、図2(E)に示すように、基板2の裏面から突出するように貫通孔1の内周面に設けられた袋状の金属膜(導電膜)3Aによって構成される。なお、この空洞共振器3を構成する金属膜3Aは接地されている。
ここで、空洞共振器3の共振器長(袋状の金属膜3Aの内周面の最下端から負性抵抗素子4が設けられている位置までの距離)は、サブミリ波帯の発振波長の半分(1/2波長)又はほぼ半分(ほぼ1/2波長)に相当する長さになっている。
The
Here, the resonator length of the cavity resonator 3 (the distance from the lowermost end of the inner peripheral surface of the bag-
本実施形態では、図1(A)に示すように、一の基板2上に設けられた複数の空洞共振器3のそれぞれに負性抵抗素子4を電気的に接続することで、一の基板2上にサブミリ波帯の発振波長を持つ複数の発振素子6を形成している。このため、本サブミリ波帯発振器をサブミリ波帯多素子発振器ともいう。
本実施形態では、複数の発振素子6は、基板2上にサブミリ波帯の発振波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて並んでいる。これにより、ある発振素子6が発振すると隣の発振素子6に同期がかかり、同位相で発振することになり、個々の発振素子6から出力された電力が空間合成(電力合成)されるため、小型な構造でありながら、発振出力として大きな電力(高出力の発振電力)を得ることが可能となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, a negative resistance element 4 is electrically connected to each of a plurality of
In the present embodiment, the plurality of oscillating
次に、本実施形態にかかるサブミリ波帯発振器の製造方法について説明する。
まず、本サブミリ波帯発振器を構成する空洞共振器3は、以下のようにして形成される。
まず、図2(A)の模式的平面図に示すように、複数の貫通孔1を有する基板2を用意し、図2(B)の模式的断面図に示すように、この基板2の裏面にレジスト(厚膜レジスト)7を塗布する。
Next, the manufacturing method of the submillimeter wave band oscillator concerning this embodiment is explained.
First, the
First, as shown in the schematic plan view of FIG. 2A, a
次いで、図2(C)の模式的断面図に示すように、例えばエッチングによって、レジスト7に貫通孔1に連なる空間部8を形成する。つまり、複数の空洞共振器3を構成する複数の袋状金属膜(導電膜)3Aを形成するために用いられる複数の空間部8をレジスト7にパターニングする。
次に、図2(D)の模式的断面図に示すように、例えばスパッタ,蒸着,めっきのいずれか、又は、これらの組み合わせによって、貫通孔2及び空間部8の内周面に金属膜3Aを成膜して、袋状の金属膜(導電膜)3Aからなる空洞共振器3を形成する。
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 2C, a
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 2D, the
なお、ここでは、レジスト7はそのまま残しているが、例えば図3に示すように、金属膜3Aを成膜して、袋状の金属膜(導電膜)3Aからなる空洞共振器3を形成した後、レジスト7を除去しても良い。
本実施形態にかかる空洞共振器3は、容易、かつ、安価に製造できるという利点がある。また、上述のようにして形成される空洞共振器は、表面積が大きいため、放熱しやすいという利点がある。
Here, although the
The
なお、パターンニングの条件(例えばエッチング条件など)、及び、金属膜3Aの成膜条件によって、共振器長がサブミリ波帯の発振波長の半分程度の長さとなる空洞共振器3を形成することができる。例えば、発振周波数を300GHz〜10THzとするには、空洞共振器3の共振器長は数15μm〜0.5mm程度にすることになる。
このようにして空洞共振器3を形成した後、図2(E)に示すように、基板2の表面(空洞共振器3を形成した面とは反対側の面)の貫通孔1の周辺に負性抵抗素子4を設け、さらに、図1(B)に示すように、負性抵抗素子4のバイアス供給線5を設ける。
Depending on the patterning conditions (for example, etching conditions) and the film formation conditions of the
After the
したがって、本実施形態にかかるサブミリ波帯発振器によれば、容易、かつ、安価に製造でき、小型で高出力なサブミリ波帯発振器を実現できるという利点がある。特に、簡単なプロセスで、一の基板2上に複数の空洞共振器3及び複数の負性抵抗素子4(固体発振素子)を設けることができるため、低価格化が可能であり、実用的なサブミリ波帯固体発振器を実現できることになる。
Therefore, the submillimeter wave oscillator according to the present embodiment has an advantage that a small and high output submillimeter wave oscillator can be realized easily and inexpensively. In particular, since a plurality of
なお、例えば、図4の等価回路に示すように、上述の実施形態にかかるサブミリ波帯発振器を構成する負性抵抗素子4に、例えばバラクタダイオード(可変容量ダイオード)などのリアクタンス成分を変えられるリアクタンス素子9を並列に接続することで、発振周波数を可変にできるように構成しても良い。
また、例えば、図5に示すように、上述の実施形態にかかるサブミリ波帯発振器を構成する空洞共振器3に接続されるように、基板2の裏面側に金属材料又は所望の熱伝導率を有する樹脂材料からなる層10を介してヒートシンク(放熱部材;放熱素子)11を設けても良い。なお、空洞共振器3を形成するために用いたレジスト7が所望の熱伝導率を有するものであれば、このレジスト7を介してヒートシンク11を設ければ良い。これにより、負性抵抗素子4が発生する熱を、空洞共振器3を介してヒートシンク11に効率良く逃がすことができるようになり、良好な放熱性が得られることになる。
For example, as shown in the equivalent circuit of FIG. 4, reactance components such as varactor diodes (variable capacitance diodes) can be changed to the negative resistance elements 4 constituting the submillimeter wave oscillator according to the above-described embodiment. You may comprise so that an oscillation frequency can be made variable by connecting the element 9 in parallel.
Further, for example, as shown in FIG. 5, a metal material or a desired thermal conductivity is provided on the back side of the
さらに、上述の実施形態では、空洞共振器3を構成する袋状の金属膜3Aによって形成される空洞は空気で満たされているが、これに限られるものではなく、例えば誘電体材料又は気体で満たされていれば良い。これにより、空洞共振器3の実効的な共振器長を長くし、共振周波数を低くすることができるため、共振周波数の微調整を行なえるようになる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the cavity formed by the bag-shaped
また、上述の実施形態では、空洞共振器3を袋状の金属膜3Aによって形成しているが、これに限られるものではない。
例えば、空洞共振器3をMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スイッチ3Bによって構成しても良い。例えば図6(A),(B)に示すように、空洞共振器3を、MEMSスイッチ3Bと、基板2の貫通孔1の内周面に形成された金属膜3Cとによって構成することができる。
In the above-described embodiment, the
For example, the
ここで、MEMSスイッチ3Bは、図6(B)[図6(A)のA部の部分拡大図]に示すように、円盤状の金属膜3Baと、この円盤状金属膜3Baを支持する一対の金属膜3Bbと、これらの金属膜3Bbのそれぞれに接続されたバイアス端子3Bcとを備えるものとして構成される。このため、貫通孔1の内側に、円盤状の金属膜(導電膜)3Baと、貫通孔1の内周面に形成された金属膜(導電膜)3Cとからなる導電性材料製の空洞共振器3が形成されることになる。この場合、基板2の裏面側から発振出力が得られることになる。なお、空洞共振器3を構成する金属膜3Cは接地されている。また、図示しないが、バイアス端子3Bcにはバイアス供給線が接続されている。
Here, as shown in FIG. 6B [partial enlarged view of part A of FIG. 6A], the
ここでは、基板2の厚さを、サブミリ波帯の発振波長の半分程度の長さとし、円盤状金属膜3の位置を貫通孔1の最も下側の位置にすることで、共振器長がサブミリ波帯の発振波長の半分程度の長さとなる空洞共振器3を形成するようにしている。
なお、このように構成する場合、基板2の表面側の貫通孔1の周辺にMEMSスイッチ3Bのバイアス端子を設けることになるため、負性抵抗素子4及び図示しないバイアス供給線は基板2の裏面側に設けることになる。
Here, the thickness of the
In this case, since the bias terminal of the
このように、MEMSスイッチ3Bによって空洞共振器3を構成することによって、図6(B)中、矢印で示すように、MEMSスイッチ3Bを構成する円盤状金属膜3Baの位置を上下に移動させ、円盤状金属膜3Baを貫通孔1の内周面に沿って上下に移動させることで[図6(A)参照]、空洞共振器3の共振器長を変化させることができるようになり、これにより、発振周波数を可変にできるようになる。
Thus, by configuring the
また、MEMSスイッチ3Bを構成する円盤状金属膜3Baを移動させて、貫通孔1の最も下側の位置(基板裏面位置;共振器長は半波長程度)と、貫通孔1の最も上側の位置(基板表面位置;共振器長はゼロ)とに交互に位置させることで、発振出力をON/OFFさせることができ、これにより、振幅変調をかけることもできるようになる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態にかかるアレイアンテナについて、図7,図8を参照しながら説明する。
Further, the disk-shaped metal film 3Ba constituting the
[Second Embodiment]
Next, an array antenna according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態にかかるアレイアンテナは、アンテナ素子の構成が、上述の第1実施形態にかかるサブミリ波帯発振器の空洞共振器の構成と共通している。
本アレイアンテナは、図7(A)の模式的断面図に示すように、複数の貫通孔(貫通ビア)21を有する基板22と、基板22の裏面から突出するように貫通孔21の内周面に設けられた袋状の金属膜(導電膜)23Aによって構成される複数のアンテナ素子23と、複数のアンテナ素子23間を電気的に接続するように基板22の表面に設けられた給電線24とを備える。
In the array antenna according to this embodiment, the configuration of the antenna element is the same as the configuration of the cavity resonator of the submillimeter wave band oscillator according to the first embodiment described above.
The array antenna includes a
ここで、複数の貫通孔21は、図7(A)に示すように、対象する波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられている。
ここで、アンテナ素子23の長さ(袋状の金属膜23Aの内周面の最下端から接地用金属パターン25が形成されている基板裏面までの距離)は、対象とする波長に対して1/4波長又はほぼ1/4波長になっている。これにより、袋状の金属膜23Aによって構成されるアンテナ素子23は、図7(D)に示すような1/4波長接地アンテナとして機能することになる。
Here, as shown in FIG. 7A, the plurality of through
Here, the length of the antenna element 23 (the distance from the lowermost end of the inner peripheral surface of the bag-shaped
本実施形態では、図7(A),図7(B)の模式的平面図に示すように、一の基板22に設けられた複数のアンテナ素子23(ここでは袋状の金属膜23A)のそれぞれに、基板22の表面に形成された給電線24を接続している。また、図7(A),図7(C)の模式的裏面図に示すように、基板22の裏面のアンテナ素子23が形成されている部分以外の部分に接地用導電パターン(ここでは金属パターン)25を形成している。
In this embodiment, as shown in the schematic plan views of FIGS. 7A and 7B, a plurality of antenna elements 23 (here, bag-shaped
本実施形態では、複数のアンテナ素子23は、一の基板22に、対象とする波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて並んでいる。これにより、基板22の裏面側に設けられた個々のアンテナ素子23から同相で放射された電力が空間合成(電力合成)されるため、小型な構造でありながら、アンテナ利得を向上させることができる。
次に、本実施形態にかかるアレイアンテナの製造方法について説明する。
In the present embodiment, the plurality of
Next, a method for manufacturing the array antenna according to this embodiment will be described.
まず、本アレイアンテナを構成するアンテナ素子23は、上述の第1実施形態の空洞共振器と同様に(図2参照)、以下のようにして形成される。
まず、複数の貫通孔21を有する基板22の裏面にレジスト(厚膜レジスト)を塗布する。
次いで、例えばエッチングによって、レジストに貫通孔21に連なる空間部を形成する。つまり、複数のアンテナ素子23を構成する複数の袋状金属膜(導電膜)23Aを形成するために用いられる複数の空間部をレジストにパターニングする。
First, the
First, a resist (thick film resist) is applied to the back surface of the
Next, a space portion that continues to the through
次に、例えばスパッタ,蒸着,めっきのいずれか、又は、これらの組み合わせによって、貫通孔21及び空間部の内周面に金属膜(導電膜)23Aを成膜して、袋状の金属膜(導電膜)23Aからなるアンテナ素子23を形成する。
なお、パターンニングの条件(例えばエッチング条件など)、及び、金属膜23Aの成膜条件によって、アンテナ素子23の長さが、対象とする波長の1/4程度となるアンテナ素子23を形成することができる。
Next, a metal film (conductive film) 23A is formed on the inner peripheral surface of the through
Note that the
このようにしてアンテナ素子23を形成し、レジストを除去した後、図7(B)に示すように、基板22の表面(アンテナ素子23を形成した面とは反対側の面)の貫通孔21間(アンテナ素子23間)を接続するように給電線24(信号線)を設ける。また、図7(C)に示すように、基板22の裏面のアンテナ素子23が形成されている部分以外の部分に接地用導電パターン(ここでは金属パターン)25を設ける。これにより、複数のアンテナ素子23(1/4波長接地アンテナ)を備えるアレイアンテナが製造される。
After the
したがって、本実施形態にかかるアレイアンテナによれば、容易、かつ、安価に製造でき、アンテナ利得を向上させることができるという利点がある。
なお、図8に示すように、上述のアレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子23間を接続している給電線24の途中に位相を制御する位相器27を設けてもよい。これにより、各アンテナ23に給電される電磁界の位相を変えることができ、アンテナ23から放射される主ビームの方向(放射方向)を変えることができるようになる。
[その他]
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
Therefore, the array antenna according to the present embodiment has advantages that it can be manufactured easily and inexpensively and the antenna gain can be improved.
In addition, as shown in FIG. 8, you may provide the
[Others]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
(付記1)
サブミリ波帯の発振波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられた複数の貫通孔を有する基板と、
前記複数の貫通孔に設けられた複数の導電性材料製の空洞共振器と、
前記複数の空洞共振器のそれぞれに電気的に接続された複数の負性抵抗素子と、
前記複数の負性抵抗素子に電気的に接続されたバイアス線路とを備えることを特徴とする、サブミリ波帯発振器。
(Appendix 1)
A substrate having a plurality of through-holes provided at an interval corresponding to one or almost one wavelength of the oscillation wavelength of the submillimeter wave band;
A plurality of conductive resonator cavities provided in the plurality of through holes;
A plurality of negative resistance elements electrically connected to each of the plurality of cavity resonators;
A submillimeter wave band oscillator comprising a bias line electrically connected to the plurality of negative resistance elements.
(付記2)
前記空洞共振器が、前記基板の裏面にレジストを塗布し、前記レジストに前記貫通孔に連なる空間部を形成し、前記貫通孔及び前記空間部の内周面に導電膜を成膜することによって形成されることを特徴とする、付記1記載のサブミリ波帯発振器。
(付記3)
前記空洞共振器が、前記基板の裏面から突出するように前記貫通孔の内周面に設けられた袋状の導電膜によって構成されることを特徴とする、付記1記載のサブミリ波帯発振器。
(Appendix 2)
The cavity resonator applies a resist to the back surface of the substrate, forms a space portion connected to the through hole in the resist, and forms a conductive film on the inner peripheral surface of the through hole and the space portion. The submillimeter wave band oscillator according to
(Appendix 3)
The submillimeter wave band oscillator according to
(付記4)
前記負性抵抗素子に並列に接続されたリアクタンス素子を備えることを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載のサブミリ波帯発振器。
(付記5)
前記基板の裏面側に金属材料又は所望の熱伝導率を有する樹脂材料を介して設けられた放熱部材を備えることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載のサブミリ波帯発振器。
(Appendix 4)
The submillimeter wave band oscillator according to any one of
(Appendix 5)
The submillimeter wave band oscillator according to any one of
(付記6)
前記空洞共振器が、前記貫通孔の内側に形成されたMEMSスイッチによって構成されることを特徴とする、付記1記載のサブミリ波帯発振器。
(付記7)
前記空洞共振器を構成する空洞が誘電体材料又は気体で満たされていることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載のサブミリ波帯発振器。
(Appendix 6)
The submillimeter wave oscillator according to
(Appendix 7)
The submillimeter wave band oscillator according to any one of
(付記8)
対象とする波長の1波長又はほぼ1波長に相当する間隔をあけて設けられた複数の貫通孔を有する基板と、
前記基板の裏面から突出するように前記複数の貫通孔の内周面に設けられた袋状の導電膜によって構成される複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子間を電気的に接続するように前記基板の表面に設けられた給電線と、
前記基板の裏面の前記アンテナ素子が形成されている部分以外の部分に設けられた接地用導電パターンとを備えることを特徴とする、アレイアンテナ。
(Appendix 8)
A substrate having a plurality of through-holes provided at intervals corresponding to one or almost one wavelength of the target wavelength;
A plurality of antenna elements constituted by bag-like conductive films provided on the inner peripheral surfaces of the plurality of through holes so as to protrude from the back surface of the substrate;
A feed line provided on the surface of the substrate so as to electrically connect the plurality of antenna elements;
An array antenna comprising: a grounding conductive pattern provided on a portion of the back surface of the substrate other than the portion where the antenna element is formed.
(付記9)
前記アンテナ素子が、前記基板の裏面にレジストを塗布し、前記レジストに前記貫通孔に連なる空間部を形成し、前記貫通孔及び前記空間部の内周面に導電膜を成膜し、前記レジストを除去することによって形成されることを特徴とする、付記8記載のアレイアンテナ。
(Appendix 9)
The antenna element coats a resist on the back surface of the substrate, forms a space portion connected to the through hole in the resist, forms a conductive film on the inner surface of the through hole and the space portion, and forms the resist. The array antenna according to
(付記10)
前記複数のアンテナ素子間を接続している給電線の途中に設けられ、位相を制御する位相器を備えることを特徴とする、付記8又は9記載のアレイアンテナ。
(付記11)
複数の貫通孔を有する基板の裏面にレジストを塗布し、前記レジストに前記貫通孔に連なる空間部を形成し、前記貫通孔及び前記空間部の内周面に導電膜を成膜することによって形成されることを特徴とする、空洞共振器。
(Appendix 10)
The array antenna according to
(Appendix 11)
Formed by applying a resist to the back surface of a substrate having a plurality of through holes, forming a space portion connected to the through hole in the resist, and forming a conductive film on the inner peripheral surface of the through hole and the space portion. A cavity resonator, wherein:
(付記12)
複数の貫通孔を有する基板の裏面にレジストを塗布し、前記レジストに前記貫通孔に連なる空間部を形成し、前記貫通孔及び前記空間部の内周面に導電膜を成膜して、空洞共振器を製造することを特徴とする、空洞共振器の製造方法。
(Appendix 12)
A resist is applied to the back surface of a substrate having a plurality of through-holes, a space portion connected to the through-holes is formed in the resist, and a conductive film is formed on the inner peripheral surface of the through-holes and the space portions. A method for manufacturing a cavity resonator, characterized by manufacturing a resonator.
1,21 貫通孔
2,22 基板
3 空洞共振器
3A,23A 金属膜(導電膜)
3B MEMSスイッチ
3Ba 円盤状金属膜(導電膜)
3Bb 金属膜
3Bc バイアス端子
3C 金属膜(導電膜)
4 負性抵抗素子
5 バイアス線路(バイアス供給線;電源回路)
6 発振素子
7 レジスト
8 空間部
9 リアクタンス素子
10 金属材料又は所望の熱伝導率を有する樹脂材料からなる層
11 ヒートシンク
23 アンテナ素子
24 給電線
25 接地用導電パターン(金属パターン)
27 位相器
1,21 Through-
3B MEMS switch 3Ba Disk-shaped metal film (conductive film)
3Bb metal film 3Bc bias terminal 3C metal film (conductive film)
4 Negative resistance element 5 Bias line (bias supply line; power supply circuit)
6
27 Phaser
Claims (5)
前記複数の貫通孔に設けられた複数の導電性材料製の空洞共振器と、
前記複数の空洞共振器のそれぞれに電気的に接続された複数の負性抵抗素子と、
前記複数の負性抵抗素子に電気的に接続されたバイアス線路とを備えることを特徴とする、サブミリ波帯発振器。 A substrate having a plurality of through-holes provided at an interval corresponding to one or almost one wavelength of the oscillation wavelength of the submillimeter wave band;
A plurality of conductive resonator cavities provided in the plurality of through holes;
A plurality of negative resistance elements electrically connected to each of the plurality of cavity resonators;
A submillimeter wave band oscillator comprising a bias line electrically connected to the plurality of negative resistance elements.
前記基板の裏面から突出するように前記複数の貫通孔の内周面に設けられた袋状の導電膜によって構成される複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子間を電気的に接続するように前記基板の表面に設けられた給電線と、
前記基板の裏面の前記アンテナ素子が形成されている部分以外の部分に設けられた接地用導電パターンとを備えることを特徴とする、アレイアンテナ。 A substrate having a plurality of through-holes provided at intervals corresponding to one or almost one wavelength of the target wavelength;
A plurality of antenna elements constituted by bag-like conductive films provided on the inner peripheral surfaces of the plurality of through holes so as to protrude from the back surface of the substrate;
A feed line provided on the surface of the substrate so as to electrically connect the plurality of antenna elements;
An array antenna comprising: a grounding conductive pattern provided on a portion of the back surface of the substrate other than the portion where the antenna element is formed.
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JP2006121832A JP2007295350A (en) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | Submillimeter wave oscillator, array antenna and cavity resonator |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2011523029A (en) * | 2008-03-20 | 2011-08-04 | ザ・キュレーターズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミズーリ | Microwave / millimeter wave imaging |
US9184697B2 (en) | 2013-03-12 | 2015-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Oscillation device |
JP2019033464A (en) * | 2017-08-10 | 2019-02-28 | 国立大学法人大阪大学 | Terahertz unit for generating terahertz waves |
JPWO2021070903A1 (en) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 |
-
2006
- 2006-04-26 JP JP2006121832A patent/JP2007295350A/en not_active Withdrawn
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