JP2000295030A - 高周波装置およびその製造方法 - Google Patents
高周波装置およびその製造方法Info
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- Y10S257/923—Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes with means to optimize electrical conductor current carrying capacity, e.g. particular conductor aspect ratio
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フェーズドアレイアンテナなど、高利得で高
周波数帯に適用する高周波装置でマイクロマシンスイッ
チを用いることができるようにする。 【解決手段】 位相制御層１０２とその上の層との間
に、誘電体材料からなるスペーサ１１３を配置すること
で、位相制御層１０２のマイクロマシンスイッチ１０２
ｂが形成された領域上に空間を設ける。
周波数帯に適用する高周波装置でマイクロマシンスイッ
チを用いることができるようにする。 【解決手段】 位相制御層１０２とその上の層との間
に、誘電体材料からなるスペーサ１１３を配置すること
で、位相制御層１０２のマイクロマシンスイッチ１０２
ｂが形成された領域上に空間を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波など
の高周波信号の送受信に用いられるフェーズドアレイア
ンテナなど、高周波信号を伝送する高周波装置におよび
その製造方法に関する。
の高周波信号の送受信に用いられるフェーズドアレイア
ンテナなど、高周波信号を伝送する高周波装置におよび
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波装置として、例えば、衛星追尾車
載アンテナや衛星搭載用アンテナに用いられ、多数の放
射素子が配置されたフェーズドアレイアンテナが提案さ
れている（例えば、電子情報通信学会技術報告ＡＰ９０
−７５や特開平１−２９０３０１号公報など参照）。こ
の種のフェーズドアレイアンテナは、各放射素子に給電
する位相を変えることによって、ビームの方向を任意に
変更する機能を有している。その給電する位相を変化さ
せる手段として、それぞれが固定的な異なる移相量を有
する複数の移相回路から構成されたディジタル移相器が
一般的に使用されている（以下、ディジタル移相器を単
に移相器という）。そして、フェーズドアレイアンテナ
においては、それら各移相回路を各々１ビットのディジ
タルの制御信号によりオン／オフ制御してそれぞれの移
相回路が有する移相量を組み合わせることにより、移相
器全体で０〜３６０゜の給電位相を得られるようにして
いる。
載アンテナや衛星搭載用アンテナに用いられ、多数の放
射素子が配置されたフェーズドアレイアンテナが提案さ
れている（例えば、電子情報通信学会技術報告ＡＰ９０
−７５や特開平１−２９０３０１号公報など参照）。こ
の種のフェーズドアレイアンテナは、各放射素子に給電
する位相を変えることによって、ビームの方向を任意に
変更する機能を有している。その給電する位相を変化さ
せる手段として、それぞれが固定的な異なる移相量を有
する複数の移相回路から構成されたディジタル移相器が
一般的に使用されている（以下、ディジタル移相器を単
に移相器という）。そして、フェーズドアレイアンテナ
においては、それら各移相回路を各々１ビットのディジ
タルの制御信号によりオン／オフ制御してそれぞれの移
相回路が有する移相量を組み合わせることにより、移相
器全体で０〜３６０゜の給電位相を得られるようにして
いる。
【０００３】特に、従来のフェーズドアレイアンテナで
は、各移相回路におけるスイッチング素子として、ＰＩ
Ｎダイオード、ＧａＡｓＦＥＴなどの半導体素子や、こ
れらを駆動するための駆動回路部品が多数使用されてい
る。そして、その移相器は、これらスイッチング素子に
直流電流または直流電圧を印加してオン／オフし、伝送
路長、サセプタンス、反射係数などを変化させることに
より、所定の移相量を発生させる構成となっている。一
方、近年では、低軌道衛星通信の分野などにおいて、イ
ンターネットの利用拡大さらにはマルチメディア通信の
普及などにより、高データレートでの通信が要求されて
おり、このためにアンテナの高利得化が必要となってい
る。また、高データレートでの通信を実現するためには
伝送帯域幅の拡大が必要となり、さらには低周波数帯に
おける周波数資源の欠乏などから、Ｋａ帯（２０ＧＨｚ
〜）以上の高周波数帯で適用できるアンテナの実現が急
がれている。
は、各移相回路におけるスイッチング素子として、ＰＩ
Ｎダイオード、ＧａＡｓＦＥＴなどの半導体素子や、こ
れらを駆動するための駆動回路部品が多数使用されてい
る。そして、その移相器は、これらスイッチング素子に
直流電流または直流電圧を印加してオン／オフし、伝送
路長、サセプタンス、反射係数などを変化させることに
より、所定の移相量を発生させる構成となっている。一
方、近年では、低軌道衛星通信の分野などにおいて、イ
ンターネットの利用拡大さらにはマルチメディア通信の
普及などにより、高データレートでの通信が要求されて
おり、このためにアンテナの高利得化が必要となってい
る。また、高データレートでの通信を実現するためには
伝送帯域幅の拡大が必要となり、さらには低周波数帯に
おける周波数資源の欠乏などから、Ｋａ帯（２０ＧＨｚ
〜）以上の高周波数帯で適用できるアンテナの実現が急
がれている。
【０００４】具体的には、低軌道衛星追尾端末（地上
局）のアンテナとして、例えば、 周波数：３０ＧＨｚ、 アンテナ利得：３６ｄＢｉ、 ビーム走査範囲：正面方向よりビームチルト角５０゜ という技術性能が要求されている。これをフェーズドア
レイアンテナで実現するためには、まず、開口面積：約
０．１３ｍ2 （３６０ｍｍ×３６０ｍｍ）が必要とな
る。さらに、サイドローブを抑制するためには、放射素
子を約１／２波長（３０ＧＨｚで５ｍｍ前後）間隔で配
置してグレーティングローブの発生を回避する必要があ
る。
局）のアンテナとして、例えば、 周波数：３０ＧＨｚ、 アンテナ利得：３６ｄＢｉ、 ビーム走査範囲：正面方向よりビームチルト角５０゜ という技術性能が要求されている。これをフェーズドア
レイアンテナで実現するためには、まず、開口面積：約
０．１３ｍ2 （３６０ｍｍ×３６０ｍｍ）が必要とな
る。さらに、サイドローブを抑制するためには、放射素
子を約１／２波長（３０ＧＨｚで５ｍｍ前後）間隔で配
置してグレーティングローブの発生を回避する必要があ
る。
【０００５】また、ビーム走査ステップを細かくし、か
つディジタル移相器量子化誤差にともなうサイドローブ
劣化を低く抑えるためには、各移相器に使用される移相
回路は４ビット（最小ビット移相器２２．５゜）以上で
あることが望ましい。上記の条件を満たすフェーズドア
レイアンテナに用いられる合計の放射素子数および移相
回路ビット数は、 移相回路素子数：７２×７２＝約５０００個、 移相回路ビット数：７２×７２×４＝約２００００ビッ
ト となる。
つディジタル移相器量子化誤差にともなうサイドローブ
劣化を低く抑えるためには、各移相器に使用される移相
回路は４ビット（最小ビット移相器２２．５゜）以上で
あることが望ましい。上記の条件を満たすフェーズドア
レイアンテナに用いられる合計の放射素子数および移相
回路ビット数は、 移相回路素子数：７２×７２＝約５０００個、 移相回路ビット数：７２×７２×４＝約２００００ビッ
ト となる。
【０００６】ここで、そのような高利得で高周波数帯に
適用可能なフェーズドアレイアンテナを、前述した従来
技術、例えば図１１に示す特開平１−２９０３０１号公
報記載のフェーズドアレイアンテナで実現しようとした
場合、次のような問題点があった。すなわち、このよう
な従来のフェーズドアレイアンテナでは、図１１に示す
ように駆動回路基板に形成された１つのドライバ回路
で、各移相器内の個々の移相回路を制御する構成となっ
ているため、このドライバ回路とすべての移相回路とを
個々に接続する必要がある。したがって、その接続のた
めの配線は、放射素子数×移相回路ビット数の本数だけ
必要となり、前述した数値を適用すれば、放射素子７２
個×７２個のアレイ配置において、１列分（放射素子７
２個分）の各移相回路（４ビット）への配線数は、７２
×４＝２８８本となる。
適用可能なフェーズドアレイアンテナを、前述した従来
技術、例えば図１１に示す特開平１−２９０３０１号公
報記載のフェーズドアレイアンテナで実現しようとした
場合、次のような問題点があった。すなわち、このよう
な従来のフェーズドアレイアンテナでは、図１１に示す
ように駆動回路基板に形成された１つのドライバ回路
で、各移相器内の個々の移相回路を制御する構成となっ
ているため、このドライバ回路とすべての移相回路とを
個々に接続する必要がある。したがって、その接続のた
めの配線は、放射素子数×移相回路ビット数の本数だけ
必要となり、前述した数値を適用すれば、放射素子７２
個×７２個のアレイ配置において、１列分（放射素子７
２個分）の各移相回路（４ビット）への配線数は、７２
×４＝２８８本となる。
【０００７】このような配線を同一平面上に形成した場
合、配線幅／配線間隔（Ｌ／Ｓ）＝５０／５０μｍとし
ても、１列分（放射素子７２個分）の配線束の幅は０．
１ｍｍ×２８８＝２８．８ｍｍとなる。これに対して、
前述したように、周波数３０ＧＨｚに適用できるフェー
ズドアレイアンテナでは、その放射素子の間隔を５ｍｍ
前後で配置する必要があるが、従来技術では、上述した
ように配線束の幅が２８．８ｍｍにもなり太すぎて物理
的に配置できなくなる。
合、配線幅／配線間隔（Ｌ／Ｓ）＝５０／５０μｍとし
ても、１列分（放射素子７２個分）の配線束の幅は０．
１ｍｍ×２８８＝２８．８ｍｍとなる。これに対して、
前述したように、周波数３０ＧＨｚに適用できるフェー
ズドアレイアンテナでは、その放射素子の間隔を５ｍｍ
前後で配置する必要があるが、従来技術では、上述した
ように配線束の幅が２８．８ｍｍにもなり太すぎて物理
的に配置できなくなる。
【０００８】ここで、放射素子が形成される層（放射素
子基板や無給電素子基板）だけでなく、分配合成器と移
相器とを異なる層に形成すれば、移相器を形成する層に
おいては移相器だけを自由に配置できるようになるの
で、上述した配置の問題を解消することができる。この
ように、多層構造とすることで、より高周波数帯に適用
可能なフェーズドアレイアンテナを実現することができ
る。また、多層構造とした場合、各層の厚さは数ｍ程度
と小さいので、あまり厚くなることはなく、より小さい
面積にすることができるので、衛星に搭載するなどのと
きに特に有利である。
子基板や無給電素子基板）だけでなく、分配合成器と移
相器とを異なる層に形成すれば、移相器を形成する層に
おいては移相器だけを自由に配置できるようになるの
で、上述した配置の問題を解消することができる。この
ように、多層構造とすることで、より高周波数帯に適用
可能なフェーズドアレイアンテナを実現することができ
る。また、多層構造とした場合、各層の厚さは数ｍ程度
と小さいので、あまり厚くなることはなく、より小さい
面積にすることができるので、衛星に搭載するなどのと
きに特に有利である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな高周波装置において、移相器の移相量を切り換える
ときに用いるスイッチ素子として、微小な機械スイッチ
素子（マイクロマシーンスイッチ）を用いることが検討
されている。しかしながら、上述したように多層構造に
する場合、従来では各層間が誘電体で充填された構成と
なっていたため、中間に配置される層に形成される移相
器には、可動部を有するマイクロマシンスイッチを用い
ることができなかった。すなわち、従来では、フェーズ
ドアレイアンテナなどの高周波装置を多層構造とする場
合、移相器に用いるスイッチ素子として、マイクロマシ
ンスイッチを用いることができないという問題があっ
た。
うな高周波装置において、移相器の移相量を切り換える
ときに用いるスイッチ素子として、微小な機械スイッチ
素子（マイクロマシーンスイッチ）を用いることが検討
されている。しかしながら、上述したように多層構造に
する場合、従来では各層間が誘電体で充填された構成と
なっていたため、中間に配置される層に形成される移相
器には、可動部を有するマイクロマシンスイッチを用い
ることができなかった。すなわち、従来では、フェーズ
ドアレイアンテナなどの高周波装置を多層構造とする場
合、移相器に用いるスイッチ素子として、マイクロマシ
ンスイッチを用いることができないという問題があっ
た。
【００１０】本発明はこのような課題を解決するための
ものであり、フェーズドアレイアンテナなど、高利得で
高周波数帯に適用する高周波装置でマイクロマシンスイ
ッチを用いることができるようにすることを目的とす
る。
ものであり、フェーズドアレイアンテナなど、高利得で
高周波数帯に適用する高周波装置でマイクロマシンスイ
ッチを用いることができるようにすることを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の高周波装置
は、誘電体からなる基板上に形成された高周波信号を伝
搬する複数の導波路と、基板上に形成された導波路の接
続状態を切り換える可動部を備えたスイッチと、基板上
に配置されてスイッチの形成領域上部に空間を備えた構
造体と、構造体上に形成されて導波路の所定の領域上に
高周波信号を結合する結合手段を備えた導電材料からな
る結合層と、その結合層上に形成された誘電体材料から
なる分離層と、その分離層上に形成されて導波路との間
で結合手段を介して高周波信号が結合される高周波部品
と、スイッチの動作を制御する制御手段とを備えるよう
にした。
は、誘電体からなる基板上に形成された高周波信号を伝
搬する複数の導波路と、基板上に形成された導波路の接
続状態を切り換える可動部を備えたスイッチと、基板上
に配置されてスイッチの形成領域上部に空間を備えた構
造体と、構造体上に形成されて導波路の所定の領域上に
高周波信号を結合する結合手段を備えた導電材料からな
る結合層と、その結合層上に形成された誘電体材料から
なる分離層と、その分離層上に形成されて導波路との間
で結合手段を介して高周波信号が結合される高周波部品
と、スイッチの動作を制御する制御手段とを備えるよう
にした。
【００１２】このように構成したので、制御手段に制御
されることで、スイッチは構造体の空間内で接続／非接
続の動作をする。そのように構成された中で、構造体
は、複数のスペーサから構成するようにしてもよい。ま
た、そのとき、スペーサは誘電体から構成し、かつ結合
手段の部分に配置するようにしてもよい。また、スペー
サを導電体から構成し、かつ導波路と絶縁分離されて配
置するようにしてもよい。
されることで、スイッチは構造体の空間内で接続／非接
続の動作をする。そのように構成された中で、構造体
は、複数のスペーサから構成するようにしてもよい。ま
た、そのとき、スペーサは誘電体から構成し、かつ結合
手段の部分に配置するようにしてもよい。また、スペー
サを導電体から構成し、かつ導波路と絶縁分離されて配
置するようにしてもよい。
【００１３】また、構造体は、空間が形成された一体構
造の板から構成してもよい。また、導波路とスイッチと
で移相器が構成された状態としてもよい。そのとき、高
周波部品を放射素子から構成し、また、導波路に所望の
周波数の高周波を導入する分配器を備えれば、フェーズ
ドアレイアンテナなどの高周波装置を構成することがで
きる。
造の板から構成してもよい。また、導波路とスイッチと
で移相器が構成された状態としてもよい。そのとき、高
周波部品を放射素子から構成し、また、導波路に所望の
周波数の高周波を導入する分配器を備えれば、フェーズ
ドアレイアンテナなどの高周波装置を構成することがで
きる。
【００１４】また、この発明では、誘電体からなる基板
上高周波信号を伝搬する複数の導波路を形成し、導波路
の接続状態を切り換える可動部を備えたスイッチを基板
上に形成し、スイッチの形成領域上部に空間を備えた構
造体を基板上に形成し、高周波信号を結合する結合手段
を備えた導電材料からなる結合層を、結合手段が導波路
の所定の領域上に配置されるように構造体上に形成し、
誘電体材料からなる分離層を結合層上に形成し、導波路
との間で結合手段を介して高周波信号が結合される高周
波部品をその分離層上に形成し、また、スイッチの動作
を制御する制御手段を形成するようにした。したがっ
て、制御手段に制御されるスイッチが、構造体の空間内
で接続／非接続の動作する状態を構成できる。
上高周波信号を伝搬する複数の導波路を形成し、導波路
の接続状態を切り換える可動部を備えたスイッチを基板
上に形成し、スイッチの形成領域上部に空間を備えた構
造体を基板上に形成し、高周波信号を結合する結合手段
を備えた導電材料からなる結合層を、結合手段が導波路
の所定の領域上に配置されるように構造体上に形成し、
誘電体材料からなる分離層を結合層上に形成し、導波路
との間で結合手段を介して高周波信号が結合される高周
波部品をその分離層上に形成し、また、スイッチの動作
を制御する制御手段を形成するようにした。したがっ
て、制御手段に制御されるスイッチが、構造体の空間内
で接続／非接続の動作する状態を構成できる。
【００１５】また、この発明の高周波装置は、多層基板
を構成する内層基板の主面に形成された高周波信号を伝
搬する複数の導波路と、内層基板の主面に形成された導
波路の接続状態を切り換える可動部を備えたスイッチ
と、内層基板の主面とこの上に配置された基板との間に
配置され、スイッチ形成領域上部に空間を備えた構造体
とを備えるようにした。このように構成したので、スイ
ッチは構造体の空間内で接続／非接続の動作をする。そ
の構造体は、複数のスペーサから構成すれば良く、ま
た、スペーサは誘電体から構成し、かつ結合手段の部分
に配置すればよい。一方、そのスペーサは導電体から構
成し、かつ導波路と絶縁分離して配置してもよい。ま
た、構造体は、空間が形成された一体構造の板から構成
してもよい。
を構成する内層基板の主面に形成された高周波信号を伝
搬する複数の導波路と、内層基板の主面に形成された導
波路の接続状態を切り換える可動部を備えたスイッチ
と、内層基板の主面とこの上に配置された基板との間に
配置され、スイッチ形成領域上部に空間を備えた構造体
とを備えるようにした。このように構成したので、スイ
ッチは構造体の空間内で接続／非接続の動作をする。そ
の構造体は、複数のスペーサから構成すれば良く、ま
た、スペーサは誘電体から構成し、かつ結合手段の部分
に配置すればよい。一方、そのスペーサは導電体から構
成し、かつ導波路と絶縁分離して配置してもよい。ま
た、構造体は、空間が形成された一体構造の板から構成
してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態について説明す
る。ここでは、高周波装置として３０ＧＨｚ帯のフェー
ズドアレイアンテナを例にとり図１を用いて説明する。
この実施の形態１では、図１（ａ）の断面図に示すよう
に、フェーズドアレイアンテナを多層構造とした。すな
わち、まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基板１
０１上に、マイクロストリップ線路（導波路）１０２ａ
とマイクロマシンスイッチ（スイッチ）１０２ｂとを用
いて高周波信号の位相を制御する複数の移相ユニットか
らなる位相制御層１０２が形成されている。このマイク
ロマシンスイッチ１０２ｂは、図１（ｂ）に示すよう
に、固定電極１２１と柱体１２２に支えられた可動電極
１２３とを備え、図示していない制御手段により可動電
極１２３の動作を制御し、固定電極１２１と可動電極１
２３との接続／非接続を行うことでオンオフ動作を行う
ものである。
参照して説明する。 実施の形態１ はじめに、この発明の第１の実施の形態について説明す
る。ここでは、高周波装置として３０ＧＨｚ帯のフェー
ズドアレイアンテナを例にとり図１を用いて説明する。
この実施の形態１では、図１（ａ）の断面図に示すよう
に、フェーズドアレイアンテナを多層構造とした。すな
わち、まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基板１
０１上に、マイクロストリップ線路（導波路）１０２ａ
とマイクロマシンスイッチ（スイッチ）１０２ｂとを用
いて高周波信号の位相を制御する複数の移相ユニットか
らなる位相制御層１０２が形成されている。このマイク
ロマシンスイッチ１０２ｂは、図１（ｂ）に示すよう
に、固定電極１２１と柱体１２２に支えられた可動電極
１２３とを備え、図示していない制御手段により可動電
極１２３の動作を制御し、固定電極１２１と可動電極１
２３との接続／非接続を行うことでオンオフ動作を行う
ものである。
【００１７】また、その位相制御層１０２上には、結合
スロット（結合手段）１０３ａを備えた結合層１０３お
よび分離層１０４を介し、複数の放射素子が形成された
放射素子層１０５が配置されている。またその上には、
分離層１０６を介し、複数の無給電素子が形成された無
給電素子層１０７が配置されている。この、無給電素子
は、広帯域化のために付加されるものであり、必要に応
じて構成すればよい。一方、基板１０１裏面には、結合
スロット１０８ａを備えた結合層１０８および分離層１
０９を介し、マイクロストリップ線路などから構成され
た分配合成層１１０が配置され、図示していない給電部
からの高周波信号を、上層の各移相ユニットそれぞれに
分配している。さらに、図１に示した例では、合成分配
層１１０の下に誘電体からなる分離層１１１を介して導
電体材料からなる接地層１１２が備えられている。これ
ら、分離層１１１，接地層１１２は、合成分配層１１０
から不要複写を抑制するために付加されるものであり、
必要に応じて構成すればよい。
スロット（結合手段）１０３ａを備えた結合層１０３お
よび分離層１０４を介し、複数の放射素子が形成された
放射素子層１０５が配置されている。またその上には、
分離層１０６を介し、複数の無給電素子が形成された無
給電素子層１０７が配置されている。この、無給電素子
は、広帯域化のために付加されるものであり、必要に応
じて構成すればよい。一方、基板１０１裏面には、結合
スロット１０８ａを備えた結合層１０８および分離層１
０９を介し、マイクロストリップ線路などから構成され
た分配合成層１１０が配置され、図示していない給電部
からの高周波信号を、上層の各移相ユニットそれぞれに
分配している。さらに、図１に示した例では、合成分配
層１１０の下に誘電体からなる分離層１１１を介して導
電体材料からなる接地層１１２が備えられている。これ
ら、分離層１１１，接地層１１２は、合成分配層１１０
から不要複写を抑制するために付加されるものであり、
必要に応じて構成すればよい。
【００１８】また、位相制御層１０２は、図１（ｃ）の
平面図に示すように、異なる線路長のマイクロストリッ
プ線路１０２ａを、複数のマイクロマシンスイッチ１０
２ｂで切り換えるように構成されている。図１（ｃ）
は、高周波装置であるフェーズドアレイアンテナを構成
している１つのセル部分を示しており、セルの周部に
は、信号線選択部（図示せず）からの信号線Ｘｉ１，Ｘ
ｉ２、走査線選択部（図示せず）からの走査線Ｙｊ１，
Ｙｊ２、制御装置（図示せず）からのトリガ信号線Ｔｒ
ｇ、およびスイッチの駆動電源線Ｖｄｒｖが配置されて
いる。そして、それら信号線に接続している駆動回路
（制御手段）１０２ｃにより、マイクロマシンスイッチ
１０２ｂは駆動されている。また、これら信号線の内側
では、上述したマイクロストリップ線路１０２ａが、結
合スロット１０８ａの上部位置から結合スロット１０３
ａの下部位置までを接続するように構成されている。
平面図に示すように、異なる線路長のマイクロストリッ
プ線路１０２ａを、複数のマイクロマシンスイッチ１０
２ｂで切り換えるように構成されている。図１（ｃ）
は、高周波装置であるフェーズドアレイアンテナを構成
している１つのセル部分を示しており、セルの周部に
は、信号線選択部（図示せず）からの信号線Ｘｉ１，Ｘ
ｉ２、走査線選択部（図示せず）からの走査線Ｙｊ１，
Ｙｊ２、制御装置（図示せず）からのトリガ信号線Ｔｒ
ｇ、およびスイッチの駆動電源線Ｖｄｒｖが配置されて
いる。そして、それら信号線に接続している駆動回路
（制御手段）１０２ｃにより、マイクロマシンスイッチ
１０２ｂは駆動されている。また、これら信号線の内側
では、上述したマイクロストリップ線路１０２ａが、結
合スロット１０８ａの上部位置から結合スロット１０３
ａの下部位置までを接続するように構成されている。
【００１９】また、そのマイクロストリップ線路１０２
ａの途中には、例えば、２２．５゜，４５゜，９０゜，
１８０゜の各移相回路が構成され、それらがマイクロマ
シンスイッチ１０２ｂで切り換えられ、導波する高周波
の位相を所望の値にずらすようにしている。そして、こ
の実施の形態１では、位相制御層１０２とその上の層と
の間に、誘電体材料からなるスペーサ１１３を配置する
ことで、位相制御層１０２のマイクロマシンスイッチ１
０２ｂが形成された領域上に空間を設けるようにした。
ここでは、そのスペーサ１１３は位相制御層１０２と結
合層１０３との間に配置され、それらの間隔が約０．２
ｍｍとなるようにしている。すなわち、そのスペーサ１
１３により、マイクロマシンスイッチ１０２ｂの可動空
間を確保するとともに、マイクロストリップ線路１０２
ａを、高周波が問題なく伝搬しうる距離を確保してい
る。
ａの途中には、例えば、２２．５゜，４５゜，９０゜，
１８０゜の各移相回路が構成され、それらがマイクロマ
シンスイッチ１０２ｂで切り換えられ、導波する高周波
の位相を所望の値にずらすようにしている。そして、こ
の実施の形態１では、位相制御層１０２とその上の層と
の間に、誘電体材料からなるスペーサ１１３を配置する
ことで、位相制御層１０２のマイクロマシンスイッチ１
０２ｂが形成された領域上に空間を設けるようにした。
ここでは、そのスペーサ１１３は位相制御層１０２と結
合層１０３との間に配置され、それらの間隔が約０．２
ｍｍとなるようにしている。すなわち、そのスペーサ１
１３により、マイクロマシンスイッチ１０２ｂの可動空
間を確保するとともに、マイクロストリップ線路１０２
ａを、高周波が問題なく伝搬しうる距離を確保してい
る。
【００２０】ここで、フェーズドアレイアンテナの全体
的な構成に関して簡単に説明する。そのフェーズドアレ
イアンテナは、図２に示すように、まず、位相制御層１
０２上には、放射素子層１０５と無給電素子層１０７が
配置されている。また、位相制御層１０２下には、分配
合成層１１０が配置されている。そのような構成の中
で、例えば、放射素子層１０５は下部に分離層１０４を
備え、その下面に例えば薄いＣｕの層からなる結合層１
０３を備え、その結合層１０３にはアレイに対応して孔
部からなる結合スロット１０３ａが形成されている。同
様に、位相制御層１０２裏面には、例えば薄いＣｕの層
からなる結合層１０８を備え、その結合層１０８にはア
レイに対応して結合スロット１０８ａが形成されてい
る。
的な構成に関して簡単に説明する。そのフェーズドアレ
イアンテナは、図２に示すように、まず、位相制御層１
０２上には、放射素子層１０５と無給電素子層１０７が
配置されている。また、位相制御層１０２下には、分配
合成層１１０が配置されている。そのような構成の中
で、例えば、放射素子層１０５は下部に分離層１０４を
備え、その下面に例えば薄いＣｕの層からなる結合層１
０３を備え、その結合層１０３にはアレイに対応して孔
部からなる結合スロット１０３ａが形成されている。同
様に、位相制御層１０２裏面には、例えば薄いＣｕの層
からなる結合層１０８を備え、その結合層１０８にはア
レイに対応して結合スロット１０８ａが形成されてい
る。
【００２１】そのように配置された中で、位相制御層１
０２には、各移相ユニットおよびこれら移相ユニットを
個別に制御するための配線Ｘ１〜Ｘｍ，Ｙ１〜Ｙｎが設
けられている。そして、給電部からの高周波信号は、分
配合成層１１０のストリップ線路に伝搬し、これが位相
制御層１０２の各移相ユニットに供給され、そこで所定
に給電移相量が与えられ、結合層１０３の結合スロット
１０３ａを介して、放射素子層１０５の各放射素子に伝
搬し、それぞれの放射素子から所定のビーム方向に放射
される。
０２には、各移相ユニットおよびこれら移相ユニットを
個別に制御するための配線Ｘ１〜Ｘｍ，Ｙ１〜Ｙｎが設
けられている。そして、給電部からの高周波信号は、分
配合成層１１０のストリップ線路に伝搬し、これが位相
制御層１０２の各移相ユニットに供給され、そこで所定
に給電移相量が与えられ、結合層１０３の結合スロット
１０３ａを介して、放射素子層１０５の各放射素子に伝
搬し、それぞれの放射素子から所定のビーム方向に放射
される。
【００２２】次に、この実施の形態１におけるフェーズ
ドアレイアンテナ（高周波装置）の製造方法に関して説
明する。まず、図３（ａ）に示すように、基板１０１上
にマイクロストリップ線路１０２ａとマイクロマシンス
イッチ１０２ｂとを備えた複数の移相ユニットからなる
位相制御層１０２を形成する。
ドアレイアンテナ（高周波装置）の製造方法に関して説
明する。まず、図３（ａ）に示すように、基板１０１上
にマイクロストリップ線路１０２ａとマイクロマシンス
イッチ１０２ｂとを備えた複数の移相ユニットからなる
位相制御層１０２を形成する。
【００２３】一方、図３（ｂ）に示すように、まず、誘
電体からなる分離層１０９上に銅膜を形成し、この銅膜
をパターン加工することで、分離層１０９上に結合スロ
ット１０８ａを備えた結合層１０８を形成する。また、
誘電体からなる分離層１１１上に金などの導電性材料膜
を形成し、この膜をパターン加工することで、分離層１
１１上に分配合成層１１０を形成する。また、分離層１
１１裏面には接地層１１２を形成する。また、分離層１
０９の裏面と分離層１１１の分配合成層１１０形成面と
を当接させてそれらを貼り合わせ、一体構造とする。そ
して、その一体構造体の結合層１０８表面と、基板１０
１裏面とを、接着フィルム３０１を介して当接させ、所
定の圧力を印加した状態で加熱し、基板１０１裏面に結
合層１０８表面が接着された状態とする。
電体からなる分離層１０９上に銅膜を形成し、この銅膜
をパターン加工することで、分離層１０９上に結合スロ
ット１０８ａを備えた結合層１０８を形成する。また、
誘電体からなる分離層１１１上に金などの導電性材料膜
を形成し、この膜をパターン加工することで、分離層１
１１上に分配合成層１１０を形成する。また、分離層１
１１裏面には接地層１１２を形成する。また、分離層１
０９の裏面と分離層１１１の分配合成層１１０形成面と
を当接させてそれらを貼り合わせ、一体構造とする。そ
して、その一体構造体の結合層１０８表面と、基板１０
１裏面とを、接着フィルム３０１を介して当接させ、所
定の圧力を印加した状態で加熱し、基板１０１裏面に結
合層１０８表面が接着された状態とする。
【００２４】次に、図３（ｃ）に示すように、基板１０
１上の所定箇所にスペーサ１１３を固定する。次に、誘
電体からなる分離層１０４裏面に、例えばＣｕからなる
導電膜を形成し、これをパターン加工することで、分離
層１０４裏面に結合スロット１０３ａを備えた結合層１
０３を形成する。また、その分離層１０４表面には、放
射素子層１０５を形成する。また、分離層１０６上に無
給電素子層１０７を形成し、それら分離層１０４と分離
層１０６を貼り合わせて一体構造とする。そして、図３
（ｄ）に示すように、それら一体構造体をスペーサ１１
３上に固定配置することで、位相制御層１０２上に放射
素子層１０５および無給電素子層１０７が配置された多
層構造が形成される。
１上の所定箇所にスペーサ１１３を固定する。次に、誘
電体からなる分離層１０４裏面に、例えばＣｕからなる
導電膜を形成し、これをパターン加工することで、分離
層１０４裏面に結合スロット１０３ａを備えた結合層１
０３を形成する。また、その分離層１０４表面には、放
射素子層１０５を形成する。また、分離層１０６上に無
給電素子層１０７を形成し、それら分離層１０４と分離
層１０６を貼り合わせて一体構造とする。そして、図３
（ｄ）に示すように、それら一体構造体をスペーサ１１
３上に固定配置することで、位相制御層１０２上に放射
素子層１０５および無給電素子層１０７が配置された多
層構造が形成される。
【００２５】ここで、この実施の形態１の図１（ａ）に
示すように、スペーサ１１３を誘電率の高い材料から構
成し、これを結合スロット１０３ａの箇所に配置するよ
うにすれば、上下の層間で高周波の結合をより効率よく
実現することができる。また、この実施の形態１では、
絶縁材料（誘電体）からスペーサ１１３を構成している
ので、マイクロマシンスイッチ１０２ｂ形成箇所以外で
あれば、そのスペーサ１１３をどのような箇所に配置し
ても、短絡などの問題が発生しない。なお、それらスペ
ーサは、ストリップ線路をさけるように配置した方がよ
い。ストリップ線路をさけるようにスペーサを配置する
ことで、スペーサを用いても高周波信号の伝送の乱れが
発生しにくくできる。ただし、前述のように結合スロッ
ト１０３ａの箇所にスペーサを配置する場合は、スペー
サとストリップ線路が重なってしまうが、このような場
合は別途インピーダンス変換器や整合回路などを設ける
ことにより、高周波信号の伝送の乱れを抑制することが
できる。
示すように、スペーサ１１３を誘電率の高い材料から構
成し、これを結合スロット１０３ａの箇所に配置するよ
うにすれば、上下の層間で高周波の結合をより効率よく
実現することができる。また、この実施の形態１では、
絶縁材料（誘電体）からスペーサ１１３を構成している
ので、マイクロマシンスイッチ１０２ｂ形成箇所以外で
あれば、そのスペーサ１１３をどのような箇所に配置し
ても、短絡などの問題が発生しない。なお、それらスペ
ーサは、ストリップ線路をさけるように配置した方がよ
い。ストリップ線路をさけるようにスペーサを配置する
ことで、スペーサを用いても高周波信号の伝送の乱れが
発生しにくくできる。ただし、前述のように結合スロッ
ト１０３ａの箇所にスペーサを配置する場合は、スペー
サとストリップ線路が重なってしまうが、このような場
合は別途インピーダンス変換器や整合回路などを設ける
ことにより、高周波信号の伝送の乱れを抑制することが
できる。
【００２６】実施の形態２ 次に、この発明の第２の実施の形態に関して説明する。
この実施の形態２では、図４の断面図に示すように、フ
ェーズドアレイアンテナを多層構造とした。すなわち、
まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基板４０１の
裏面に、マイクロストリップ線路４０２ａとマイクロマ
シンスイッチ４０２ｂとを備えた複数の移相ユニットか
らなる位相制御層４０２が形成されているようにした。
この実施の形態２では、図４の断面図に示すように、フ
ェーズドアレイアンテナを多層構造とした。すなわち、
まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基板４０１の
裏面に、マイクロストリップ線路４０２ａとマイクロマ
シンスイッチ４０２ｂとを備えた複数の移相ユニットか
らなる位相制御層４０２が形成されているようにした。
【００２７】また、基板４０１の表面には、結合スロッ
ト４０３ａを備えた結合層４０３および分離層４０４を
介し、複数の放射素子が形成された放射素子層４０５が
配置されているようにした。またその上には、分離層４
０６を介し、複数の無給電素子が形成された無給電素子
層４０７が配置されているようにした。したがって、こ
の実施の形態２では、前述した実施の形態１と異なり、
放射素子層４０５の形成面を上方とすれば、下方を向い
てマイクロマシンスイッチ４０２ｂが形成された状態と
なっている。
ト４０３ａを備えた結合層４０３および分離層４０４を
介し、複数の放射素子が形成された放射素子層４０５が
配置されているようにした。またその上には、分離層４
０６を介し、複数の無給電素子が形成された無給電素子
層４０７が配置されているようにした。したがって、こ
の実施の形態２では、前述した実施の形態１と異なり、
放射素子層４０５の形成面を上方とすれば、下方を向い
てマイクロマシンスイッチ４０２ｂが形成された状態と
なっている。
【００２８】また、その位相制御層４０２の下方には、
結合スロット４０８ａを備えた結合層４０８および分離
層４０９を介し、マイクロストリップ線路などから構成
された分配合成層４１０が配置され、図示していない給
電部からの高周波信号を、上層の各移相ユニットそれぞ
れに分配している。そして、それらマイクロストリップ
線路に低損失で高周波を導波させるため、誘電体からな
る分離層４１１を介して導電体材料からなる接地層４１
２を備えるようにしている。
結合スロット４０８ａを備えた結合層４０８および分離
層４０９を介し、マイクロストリップ線路などから構成
された分配合成層４１０が配置され、図示していない給
電部からの高周波信号を、上層の各移相ユニットそれぞ
れに分配している。そして、それらマイクロストリップ
線路に低損失で高周波を導波させるため、誘電体からな
る分離層４１１を介して導電体材料からなる接地層４１
２を備えるようにしている。
【００２９】そして、この実施の形態４では、位相制御
層４０２とその下方の層との間に、誘電体材料からなる
スペーサ４２１を配置することで、位相制御層４０２の
マイクロマシンスイッチ４０２ｂが形成された領域上に
空間を設けるようにした。ここでは、そのスペーサ４２
１は位相制御層４０２と結合層４０８との間に配置さ
れ、それらの間隔が約０．２ｍｍとなるようにしてい
る。すなわち、そのスペーサ４２１により、マイクロマ
シンスイッチ４０２ｂの可動空間を確保するとともに、
マイクロストリップ線路４０２ａを、高周波が問題なく
伝搬しうる距離を確保している。
層４０２とその下方の層との間に、誘電体材料からなる
スペーサ４２１を配置することで、位相制御層４０２の
マイクロマシンスイッチ４０２ｂが形成された領域上に
空間を設けるようにした。ここでは、そのスペーサ４２
１は位相制御層４０２と結合層４０８との間に配置さ
れ、それらの間隔が約０．２ｍｍとなるようにしてい
る。すなわち、そのスペーサ４２１により、マイクロマ
シンスイッチ４０２ｂの可動空間を確保するとともに、
マイクロストリップ線路４０２ａを、高周波が問題なく
伝搬しうる距離を確保している。
【００３０】次に、この実施の形態２におけるフェーズ
ドアレイアンテナ（高周波装置）の製造方法に関して説
明する。まず、図５（ａ）に示すように、基板４０１の
一方の面にマイクロストリップ線路４０２ａとマイクロ
マシンスイッチ４０２ｂとを備えた複数の移相ユニット
からなる位相制御層４０２を形成する。一方、誘電体か
らなる分離層４０４の一方の面に、例えばＣｕからなる
導電膜を形成し、これをパターン加工することで、分離
層４０４の一方の面に結合スロット４０３ａを備えた結
合層４０３を形成する。
ドアレイアンテナ（高周波装置）の製造方法に関して説
明する。まず、図５（ａ）に示すように、基板４０１の
一方の面にマイクロストリップ線路４０２ａとマイクロ
マシンスイッチ４０２ｂとを備えた複数の移相ユニット
からなる位相制御層４０２を形成する。一方、誘電体か
らなる分離層４０４の一方の面に、例えばＣｕからなる
導電膜を形成し、これをパターン加工することで、分離
層４０４の一方の面に結合スロット４０３ａを備えた結
合層４０３を形成する。
【００３１】また、その分離層４０４の他方の面には、
放射素子層４０５を形成する。また、分離層４０６上に
無給電素子層４０７を形成し、それら分離層４０４と分
離層４０６を貼り合わせて一体構造とする。そして、そ
の一体構造体の結合層４０３表面と基板４０２の他方の
面とを、接着フィルム５０１を介して当接させ、所定の
圧力を印加した状態で加熱し、基板４０１と結合層４０
３とが接着された状態とする。
放射素子層４０５を形成する。また、分離層４０６上に
無給電素子層４０７を形成し、それら分離層４０４と分
離層４０６を貼り合わせて一体構造とする。そして、そ
の一体構造体の結合層４０３表面と基板４０２の他方の
面とを、接着フィルム５０１を介して当接させ、所定の
圧力を印加した状態で加熱し、基板４０１と結合層４０
３とが接着された状態とする。
【００３２】次に、図５（ｂ）に示すように、基板４０
１の位相制御層４０２形成面上に、スペーサ４２１を固
定する。次に、誘電体からなる分離層４０９の一方の面
に銅膜を形成し、この銅膜をパターン加工することで、
分離層４０９の一方の面に結合スロット４０８ａを備え
た結合層４０８を形成する。また、誘電体からなる分離
層４１１の一方の面に金などの導電性材料膜を形成し、
この膜をパターン加工することで、分離層４１１の一方
の面に分配合成層４１０を形成する。また、分離層４１
１の他方の面には接地層４１２を形成する。そして、分
離層４０９と分離層４１１を貼り合わせて一体構造とす
る。
１の位相制御層４０２形成面上に、スペーサ４２１を固
定する。次に、誘電体からなる分離層４０９の一方の面
に銅膜を形成し、この銅膜をパターン加工することで、
分離層４０９の一方の面に結合スロット４０８ａを備え
た結合層４０８を形成する。また、誘電体からなる分離
層４１１の一方の面に金などの導電性材料膜を形成し、
この膜をパターン加工することで、分離層４１１の一方
の面に分配合成層４１０を形成する。また、分離層４１
１の他方の面には接地層４１２を形成する。そして、分
離層４０９と分離層４１１を貼り合わせて一体構造とす
る。
【００３３】そして、図５（ｃ）に示すように、それら
一体構造体をスペーサ４２１上に固定配置することで、
図４に示した多層構造が形成される。ここで、この実施
の形態４のように、スペーサ４２１を誘電率の高い材料
から構成し、これを結合スロット４０８ａの箇所に配置
するようにすれば、前述した実施の形態１と同様に、上
下の層間で高周波の結合をより効率よく実現することが
できる。
一体構造体をスペーサ４２１上に固定配置することで、
図４に示した多層構造が形成される。ここで、この実施
の形態４のように、スペーサ４２１を誘電率の高い材料
から構成し、これを結合スロット４０８ａの箇所に配置
するようにすれば、前述した実施の形態１と同様に、上
下の層間で高周波の結合をより効率よく実現することが
できる。
【００３４】ところで、誘電体材料をスペーサとして用
いる場合、例えば、アルミナや窒化アルミなどを用いる
と、誘電体損が少なくて済む。一方、ガラスセラミック
スを用いれば、比較的安価にできる。また、チタン酸バ
リウムを用いると、これは高誘電率なので、結合の効率
を向上させることができる。他方、フッ素樹脂やＡＢＳ
樹脂、また、エポキシ樹脂や紙フェノールなどを用いる
ことも可能であり、これらをスペーサに用いる場合、非
常に安価に装置を構成できる。一方、半導体を用いるよ
うにしても良く、例えば、シリコンやＧａＡｓを用いる
ようにしても良い。これは半導体は、加工性がよいの
で、高い機械的精度を得ることができる。
いる場合、例えば、アルミナや窒化アルミなどを用いる
と、誘電体損が少なくて済む。一方、ガラスセラミック
スを用いれば、比較的安価にできる。また、チタン酸バ
リウムを用いると、これは高誘電率なので、結合の効率
を向上させることができる。他方、フッ素樹脂やＡＢＳ
樹脂、また、エポキシ樹脂や紙フェノールなどを用いる
ことも可能であり、これらをスペーサに用いる場合、非
常に安価に装置を構成できる。一方、半導体を用いるよ
うにしても良く、例えば、シリコンやＧａＡｓを用いる
ようにしても良い。これは半導体は、加工性がよいの
で、高い機械的精度を得ることができる。
【００３５】また、スペーサは、例えば、円柱や多角柱
など柱状を用いるようにすれば、所定の厚さの板を加工
すれば得られるので、製造が容易である。また、球状の
スペーサを用いるようにしても良く、均一な大きさのス
ペーサを大量に製造することが容易である。また、円錐
などの先が尖った状態のスペーサを用いれば、配置する
基板に、高い剛性と平面精度があれば、先端を変形させ
ることにより個々のスペーサ間の高さのバラツキを吸収
できる。
など柱状を用いるようにすれば、所定の厚さの板を加工
すれば得られるので、製造が容易である。また、球状の
スペーサを用いるようにしても良く、均一な大きさのス
ペーサを大量に製造することが容易である。また、円錐
などの先が尖った状態のスペーサを用いれば、配置する
基板に、高い剛性と平面精度があれば、先端を変形させ
ることにより個々のスペーサ間の高さのバラツキを吸収
できる。
【００３６】実施の形態３ ところで、上記実施の形態１，２では、スペーサを誘電
体材料から構成するようにしたが、これに限るものでは
ない。スペーサを導電材料から構成するようにしても良
い。この場合、図６に示すように、位相制御層１０２の
マイクロストリップ線路１０２ａ以外の領域に、導電材
料からなるスペーサ６１３を配置すればよい。そして、
この場合、そのスペーサ６１３および基板１０１に別途
設けられたスルーホール（図示せず）を介して上下の層
間で、接地などの導通をとることが可能となる。したが
って、別途、接地電位を結合する手段を各層に設けるこ
となく、接地板間不要モード（パラレルプレートモー
ド）を抑制することができる。このように、導電体をス
ペーサとして用いる場合、金，銀，銅，アルミニウム，
黄銅などの金属もしくは合金材料を用いれば、パラレル
モードの抑圧効果がより効率よくなり、また、装置の機
械的な強度を増強できる。
体材料から構成するようにしたが、これに限るものでは
ない。スペーサを導電材料から構成するようにしても良
い。この場合、図６に示すように、位相制御層１０２の
マイクロストリップ線路１０２ａ以外の領域に、導電材
料からなるスペーサ６１３を配置すればよい。そして、
この場合、そのスペーサ６１３および基板１０１に別途
設けられたスルーホール（図示せず）を介して上下の層
間で、接地などの導通をとることが可能となる。したが
って、別途、接地電位を結合する手段を各層に設けるこ
となく、接地板間不要モード（パラレルプレートモー
ド）を抑制することができる。このように、導電体をス
ペーサとして用いる場合、金，銀，銅，アルミニウム，
黄銅などの金属もしくは合金材料を用いれば、パラレル
モードの抑圧効果がより効率よくなり、また、装置の機
械的な強度を増強できる。
【００３７】実施の形態４ 次に、この発明の第４の実施の形態について説明する。
この実施の形態４では、図７の断面図に示すように、フ
ェーズドアレイアンテナを多層構造とした。すなわち、
まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基板７０１上
に、マイクロストリップ線路７０２ａとマイクロマシン
スイッチ７０２ｂとを備えた複数の移相ユニットからな
る位相制御層７０２が形成されているようにした。
この実施の形態４では、図７の断面図に示すように、フ
ェーズドアレイアンテナを多層構造とした。すなわち、
まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基板７０１上
に、マイクロストリップ線路７０２ａとマイクロマシン
スイッチ７０２ｂとを備えた複数の移相ユニットからな
る位相制御層７０２が形成されているようにした。
【００３８】また、その位相制御層７０２上には、結合
スロット７０３ａを備えた結合層７０３および分離層７
０４を介し、複数の放射素子が形成された放射素子層７
０５が配置されているようにした。またその上には、分
離層７０６を介し、複数の無給電素子が形成された無給
電素子層７０７が配置されているようにした。この、無
給電素子は、広帯域化のために付加されるものであり、
必要に応じて構成すればよい。一方、基板７０１裏面に
は、結合スロット７０８ａを備えた結合層７０８および
分離層７０９を介し、マイクロストリップ線路などから
構成された分配合成層７１０が配置されているように
し、図示していない給電部からの高周波信号を、上層の
各移相ユニットそれぞれに分配する構成とした。そし
て、それらマイクロストリップ線路に低損失で高周波を
導波させるため、誘電体からなる分離層７１１を介して
導電体材料からなる接地層７１２を備えるようにした。
スロット７０３ａを備えた結合層７０３および分離層７
０４を介し、複数の放射素子が形成された放射素子層７
０５が配置されているようにした。またその上には、分
離層７０６を介し、複数の無給電素子が形成された無給
電素子層７０７が配置されているようにした。この、無
給電素子は、広帯域化のために付加されるものであり、
必要に応じて構成すればよい。一方、基板７０１裏面に
は、結合スロット７０８ａを備えた結合層７０８および
分離層７０９を介し、マイクロストリップ線路などから
構成された分配合成層７１０が配置されているように
し、図示していない給電部からの高周波信号を、上層の
各移相ユニットそれぞれに分配する構成とした。そし
て、それらマイクロストリップ線路に低損失で高周波を
導波させるため、誘電体からなる分離層７１１を介して
導電体材料からなる接地層７１２を備えるようにした。
【００３９】そして、この実施の形態４では、位相制御
層７０２とその上の層との間に、空間７１３ａを備えた
分離板７１３を配置することで、位相制御層７０２のマ
イクロマシンスイッチ７０２ｂが形成された領域上に空
間を設けるようにした。ここでは、その分離板７１３は
位相制御層７０２と結合層７０３との間に配置され、そ
れらの間隔が約０．２ｍｍとなるようにしている。すな
わち、その分離板７１３により、マイクロマシンスイッ
チ７０２ｂの可動空間を確保するとともに、マイクロス
トリップ線路７０２ａを、高周波が問題なく伝搬しうる
距離を確保している。
層７０２とその上の層との間に、空間７１３ａを備えた
分離板７１３を配置することで、位相制御層７０２のマ
イクロマシンスイッチ７０２ｂが形成された領域上に空
間を設けるようにした。ここでは、その分離板７１３は
位相制御層７０２と結合層７０３との間に配置され、そ
れらの間隔が約０．２ｍｍとなるようにしている。すな
わち、その分離板７１３により、マイクロマシンスイッ
チ７０２ｂの可動空間を確保するとともに、マイクロス
トリップ線路７０２ａを、高周波が問題なく伝搬しうる
距離を確保している。
【００４０】次に、この実施の形態４におけるフェーズ
ドアレイアンテナ（高周波装置）の製造方法に関して説
明する。まず、図８（ａ）に示すように、基板７０１上
にマイクロストリップ線路７０２ａとマイクロマシンス
イッチ７０２ｂとを備えた複数の移相ユニットからなる
位相制御層７０２を形成する。
ドアレイアンテナ（高周波装置）の製造方法に関して説
明する。まず、図８（ａ）に示すように、基板７０１上
にマイクロストリップ線路７０２ａとマイクロマシンス
イッチ７０２ｂとを備えた複数の移相ユニットからなる
位相制御層７０２を形成する。
【００４１】一方、まず、誘電体からなる分離層７０９
上に銅膜を形成し、この銅膜をパターン加工すること
で、分離層７０９上に結合スロット７０８ａを備えた結
合層７０８を形成する。また、誘電体からなる分離層７
１１上に金などの導電性材料膜を形成し、この膜をパタ
ーン加工することで、分離層７１１上に分配合成層７１
０を形成する。また、分離層７１１裏面には接地層７１
２を形成する。そして、分離層７０９の裏面と分離層７
１１の分配合成層７１０形成面とを当接させてそれらを
貼り合わせ、一体構造とする。
上に銅膜を形成し、この銅膜をパターン加工すること
で、分離層７０９上に結合スロット７０８ａを備えた結
合層７０８を形成する。また、誘電体からなる分離層７
１１上に金などの導電性材料膜を形成し、この膜をパタ
ーン加工することで、分離層７１１上に分配合成層７１
０を形成する。また、分離層７１１裏面には接地層７１
２を形成する。そして、分離層７０９の裏面と分離層７
１１の分配合成層７１０形成面とを当接させてそれらを
貼り合わせ、一体構造とする。
【００４２】そして、図８（ｂ）に示すように、その一
体構造体の結合層７０８表面と基板７０１裏面とを、接
着フィルム８０１を介して当接させ、所定の圧力を印加
した状態で加熱し、基板７０１裏面に結合層７０８表面
が接着された状態とする。次に、図８（ｃ）に示すよう
に、基板７０１上の所定箇所に、空間７１３ａ形成箇所
がマイクロマシンスイッチ７０２ｂの上になるように、
分離板７１３を固定する。
体構造体の結合層７０８表面と基板７０１裏面とを、接
着フィルム８０１を介して当接させ、所定の圧力を印加
した状態で加熱し、基板７０１裏面に結合層７０８表面
が接着された状態とする。次に、図８（ｃ）に示すよう
に、基板７０１上の所定箇所に、空間７１３ａ形成箇所
がマイクロマシンスイッチ７０２ｂの上になるように、
分離板７１３を固定する。
【００４３】次に、誘電体からなる分離層７０４裏面
に、例えばＣｕからなる導電膜を形成し、これをパター
ン加工することで、分離層７０４裏面に結合スロット７
０３ａを備えた結合層７０３を形成する。また、その分
離層７０４表面には、放射素子層７０５を形成する。ま
た、分離層７０６上に無給電素子層７０７を形成し、そ
れら分離層７０４と分離層７０６を貼り合わせて一体構
造とする。そして、図８（ｄ）に示すように、それら一
体構造体を分離板７１３上に固定配置することで、位相
制御層７０２上に放射素子層７０５および無給電素子層
７０７が配置された多層構造が形成される。
に、例えばＣｕからなる導電膜を形成し、これをパター
ン加工することで、分離層７０４裏面に結合スロット７
０３ａを備えた結合層７０３を形成する。また、その分
離層７０４表面には、放射素子層７０５を形成する。ま
た、分離層７０６上に無給電素子層７０７を形成し、そ
れら分離層７０４と分離層７０６を貼り合わせて一体構
造とする。そして、図８（ｄ）に示すように、それら一
体構造体を分離板７１３上に固定配置することで、位相
制御層７０２上に放射素子層７０５および無給電素子層
７０７が配置された多層構造が形成される。
【００４４】ところで、分離板への空間の形成は、次の
ようにすればよい。例えば、まず、図９（ａ）に示すよ
うに、誘電体からなる基板９０１上に感光性を有する樹
脂膜９０２を塗布形成し。この樹脂膜９０２の所望の箇
所に光学像を露光することで潜像を形成する。そして、
その樹脂膜９０２を現像することで、図９（ｂ）に示す
ように、潜像に対応した箇所に開口部９０２ａを形成す
れば、基板９０１と樹脂膜９０２とからなり、開口部９
０２ａによる空間が形成された分離板を得ることができ
る。また、誘電体からなる基板の所望の箇所を機械加工
することで、空間を形成するようにしても良い。
ようにすればよい。例えば、まず、図９（ａ）に示すよ
うに、誘電体からなる基板９０１上に感光性を有する樹
脂膜９０２を塗布形成し。この樹脂膜９０２の所望の箇
所に光学像を露光することで潜像を形成する。そして、
その樹脂膜９０２を現像することで、図９（ｂ）に示す
ように、潜像に対応した箇所に開口部９０２ａを形成す
れば、基板９０１と樹脂膜９０２とからなり、開口部９
０２ａによる空間が形成された分離板を得ることができ
る。また、誘電体からなる基板の所望の箇所を機械加工
することで、空間を形成するようにしても良い。
【００４５】なお、このように空間を備えた分離板を用
いる場合においても、前述した実施の形態２のように、
放射素子形成方向とは反対の面に位相制御層が形成され
ている構成としても同様である。すなわち、図１０に示
すように、まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基
板１００１の下面に、マイクロストリップ線路１００２
ａとマイクロマシンスイッチ１００２ｂとを備えた複数
の移相ユニットからなる位相制御層１００２が形成され
ている状態とする。
いる場合においても、前述した実施の形態２のように、
放射素子形成方向とは反対の面に位相制御層が形成され
ている構成としても同様である。すなわち、図１０に示
すように、まず、例えばガラスなどの誘電体からなる基
板１００１の下面に、マイクロストリップ線路１００２
ａとマイクロマシンスイッチ１００２ｂとを備えた複数
の移相ユニットからなる位相制御層１００２が形成され
ている状態とする。
【００４６】そして、ガラス基板１００１の上面に、結
合スロット１００３ａを備えた結合層１００３および分
離層１００４を介し、複数の放射素子が形成された放射
素子層１００５が配置されているようにする。またその
上には、分離層１００６を介し、複数の無給電素子が形
成された無給電素子層１００７が配置されているように
する。一方、位相制御層１００２の下には、結合スロッ
ト１００８ａを備えた結合層１００８および分離層１０
０９を介し、マイクロストリップ線路などから構成され
た分配合成層１０１０が配置されているようにし、図示
していない給電部からの高周波信号を、上層の各移相ユ
ニットそれぞれに分配する構成とする。そして、それら
マイクロストリップ線路に低損失で高周波を導波させる
ため、誘電体からなる分離層１０１１を介して導電体材
料からなる接地層１０１２を備える。
合スロット１００３ａを備えた結合層１００３および分
離層１００４を介し、複数の放射素子が形成された放射
素子層１００５が配置されているようにする。またその
上には、分離層１００６を介し、複数の無給電素子が形
成された無給電素子層１００７が配置されているように
する。一方、位相制御層１００２の下には、結合スロッ
ト１００８ａを備えた結合層１００８および分離層１０
０９を介し、マイクロストリップ線路などから構成され
た分配合成層１０１０が配置されているようにし、図示
していない給電部からの高周波信号を、上層の各移相ユ
ニットそれぞれに分配する構成とする。そして、それら
マイクロストリップ線路に低損失で高周波を導波させる
ため、誘電体からなる分離層１０１１を介して導電体材
料からなる接地層１０１２を備える。
【００４７】そして、位相制御層１００２とその下の層
との間に、空間１０１３ａを備えた分離板１０１３を配
置することで、位相制御層１００２のマイクロマシンス
イッチ１００２ｂが形成された領域に空間を設けるよう
にした。ここでは、その分離板１０１３は位相制御層１
００２と結合層１００８との間に配置され、それらの間
隔が約０．２ｍｍとなるようにしている。すなわち、こ
の場合においても、その分離板１０１３により、マイク
ロマシンスイッチ１００２ｂの可動空間を確保するとと
もに、マイクロストリップ線路１００２ａを、高周波が
問題なく伝搬しうる距離を確保している。
との間に、空間１０１３ａを備えた分離板１０１３を配
置することで、位相制御層１００２のマイクロマシンス
イッチ１００２ｂが形成された領域に空間を設けるよう
にした。ここでは、その分離板１０１３は位相制御層１
００２と結合層１００８との間に配置され、それらの間
隔が約０．２ｍｍとなるようにしている。すなわち、こ
の場合においても、その分離板１０１３により、マイク
ロマシンスイッチ１００２ｂの可動空間を確保するとと
もに、マイクロストリップ線路１００２ａを、高周波が
問題なく伝搬しうる距離を確保している。
【００４８】なお、分離板の材料としては、アルミナや
窒化アルミなどを用いると、誘電体損が少なくて済む。
一方、ガラスセラミックスを用いれば、比較的安価にで
きる。また、フッ素樹脂やＡＢＳ樹脂、また、エポキシ
樹脂や紙フェノールなどを用いることも可能であり、非
常に安価に装置を構成できる。
窒化アルミなどを用いると、誘電体損が少なくて済む。
一方、ガラスセラミックスを用いれば、比較的安価にで
きる。また、フッ素樹脂やＡＢＳ樹脂、また、エポキシ
樹脂や紙フェノールなどを用いることも可能であり、非
常に安価に装置を構成できる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、誘
電体からなる基板上に形成された高周波信号を伝搬する
複数の導波路と、基板上に形成された導波路の接続状態
を切り換える可動部を備えたスイッチと、基板上に配置
されてスイッチの形成領域上部に空間を備えた構造体
と、構造体上に形成されて導波路の所定の領域上に結合
手段を備えた導電材料からなる結合層と、その結合層上
に形成された誘電体材料からなる分離層と、その分離層
上に形成されて導波路との間で結合手段を介して高周波
信号が結合される高周波部品と、スイッチの動作を制御
する制御手段とを備えるようにした。このように構成し
たので、制御手段に制御されることで、スイッチは構造
体の空間内で接続／非接続の動作をする。この結果、こ
の発明によれば、フェーズドアレイアンテナなど、高利
得で高周波数帯に適用する高周波装置でスイッチを用い
ることができるという優れた効果が得られる。
電体からなる基板上に形成された高周波信号を伝搬する
複数の導波路と、基板上に形成された導波路の接続状態
を切り換える可動部を備えたスイッチと、基板上に配置
されてスイッチの形成領域上部に空間を備えた構造体
と、構造体上に形成されて導波路の所定の領域上に結合
手段を備えた導電材料からなる結合層と、その結合層上
に形成された誘電体材料からなる分離層と、その分離層
上に形成されて導波路との間で結合手段を介して高周波
信号が結合される高周波部品と、スイッチの動作を制御
する制御手段とを備えるようにした。このように構成し
たので、制御手段に制御されることで、スイッチは構造
体の空間内で接続／非接続の動作をする。この結果、こ
の発明によれば、フェーズドアレイアンテナなど、高利
得で高周波数帯に適用する高周波装置でスイッチを用い
ることができるという優れた効果が得られる。
【００５０】また、この発明では、誘電体からなる基板
上高周波信号を伝搬する複数の導波路を形成し、導波路
の接続状態を切り換える可動部を備えたスイッチを基板
上に形成し、スイッチの形成領域上部に空間を備えた構
造体を基板上に形成し、結合手段を備えた導電材料から
なる結合層を、結合手段が導波路の所定の領域上に配置
されるように構造体上に形成し、誘電体材料からなる分
離層を結合層上に形成し、導波路との間で結合手段を介
して高周波信号が結合される高周波部品をその分離層上
に形成し、また、スイッチの動作を制御する制御手段を
形成するようにした。したがって、制御手段に制御され
るスイッチが、構造体の空間内で接続／非接続の動作す
る状態を構成できる。この結果、この発明によれば、フ
ェーズドアレイアンテナなど、高利得で高周波数帯に適
用する高周波装置でスイッチを用いることができるとい
う優れた効果が得られる。
上高周波信号を伝搬する複数の導波路を形成し、導波路
の接続状態を切り換える可動部を備えたスイッチを基板
上に形成し、スイッチの形成領域上部に空間を備えた構
造体を基板上に形成し、結合手段を備えた導電材料から
なる結合層を、結合手段が導波路の所定の領域上に配置
されるように構造体上に形成し、誘電体材料からなる分
離層を結合層上に形成し、導波路との間で結合手段を介
して高周波信号が結合される高周波部品をその分離層上
に形成し、また、スイッチの動作を制御する制御手段を
形成するようにした。したがって、制御手段に制御され
るスイッチが、構造体の空間内で接続／非接続の動作す
る状態を構成できる。この結果、この発明によれば、フ
ェーズドアレイアンテナなど、高利得で高周波数帯に適
用する高周波装置でスイッチを用いることができるとい
う優れた効果が得られる。
【００５１】また、この発明では、多層基板を構成する
内層基板の主面に形成された高周波信号を伝搬する複数
の導波路と、内層基板の主面に形成された導波路の接続
状態を切り換える可動部を備えたスイッチと、内層基板
の主面とこの上に配置された基板との間に配置され、ス
イッチ形成領域上部に空間を備えた構造体とを備えるよ
うにした。このように構成したので、スイッチは構造体
の空間内で接続／非接続の動作をする。この結果、この
発明によれば、フェーズドアレイアンテナなど、高利得
で高周波数帯に適用する高周波装置でスイッチを用いる
ことができるという優れた効果が得られる。
内層基板の主面に形成された高周波信号を伝搬する複数
の導波路と、内層基板の主面に形成された導波路の接続
状態を切り換える可動部を備えたスイッチと、内層基板
の主面とこの上に配置された基板との間に配置され、ス
イッチ形成領域上部に空間を備えた構造体とを備えるよ
うにした。このように構成したので、スイッチは構造体
の空間内で接続／非接続の動作をする。この結果、この
発明によれば、フェーズドアレイアンテナなど、高利得
で高周波数帯に適用する高周波装置でスイッチを用いる
ことができるという優れた効果が得られる。
【図１】 この発明の第１の実施の形態における高周波
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す断面図である。
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す断面図である。
【図２】 実施の形態１の高周波装置の構成を示す斜視
図および断面図である。
図および断面図である。
【図３】 実施の形態１の高周波装置の製造過程を示す
工程図である。
工程図である。
【図４】 この発明の第２の実施の形態における高周波
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す断面図である。
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す断面図である。
【図５】 実施の形態２の高周波装置の製造過程を示す
工程図である。
工程図である。
【図６】 この発明の第３の実施の形態における高周波
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す平面図である。
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す平面図である。
【図７】 この発明の第４の実施の形態における高周波
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す断面図である。
装置としてのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示
す断面図である。
【図８】 実施の形態４の高周波装置の製造過程を示す
工程図である。
工程図である。
【図９】 実施の形態４における分離板の製造過程を示
す工程図である。
す工程図である。
【図１０】 この発明の他の形態における高周波装置と
してのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示す断面
図である。
してのフェーズドアレイアンテナの一部構成を示す断面
図である。
【図１１】 従来よりあるフェーズドアレイアンテナの
簡単な構成を示す斜視図である。
簡単な構成を示す斜視図である。
１０１…基板、１０２…位相制御層、１０２ａ…マイク
ロストリップ線路、１０２ｂ…マイクロマシンスイッ
チ、１０３…結合層、１０３ａ…結合スロット、１０
４，１０６，１０９，１１１…分離層、１０５…放射素
子層、１０７…無給電素子層、１０８…結合スロット、
１１０…分配合成層、１１２…接地層、１１３…スペー
サ、１２１…固定電極、１２２…柱体、１２３…可動電
極。
ロストリップ線路、１０２ｂ…マイクロマシンスイッ
チ、１０３…結合層、１０３ａ…結合スロット、１０
４，１０６，１０９，１１１…分離層、１０５…放射素
子層、１０７…無給電素子層、１０８…結合スロット、
１１０…分配合成層、１１２…接地層、１１３…スペー
サ、１２１…固定電極、１２２…柱体、１２３…可動電
極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒 洋一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 草光 秀樹 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 鈴木 健一郎 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J012 AA07 5J021 AA05 AA09 AB06 CA03 DB03 DB04 EA04 FA06 FA31 FA32 GA02 HA05 JA07 5J045 AA05 AB05 AB06 DA10 FA02 GA03 HA03 JA12 LA01 MA07 NA01
Claims (18)
- 【請求項１】 誘電体からなる基板上に形成された高周
波信号を伝搬する複数の導波路と、 前記基板上に形成され、かつ、前記導波路の接続状態を
切り換える可動部を備えたスイッチと、 前記基板上に配置されて前記スイッチの形成領域上部に
空間を備えた構造体と、 この構造体上に形成されて前記導波路の所定の領域上に
高周波信号を結合する結合手段を備えた導電材料からな
る結合層と、 この結合層上に形成された誘電体材料からなる分離層
と、 この分離層上に形成されて前記導波路との間で前記結合
手段を介して高周波信号が結合される高周波部品と、 前記スイッチの動作を制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とする高周波装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の高周波装置において、 前記構造体は、複数のスペーサから構成されたことを特
徴とする高周波装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の高周波装置において、 前記スペーサは誘電体から構成され、かつ前記結合手段
の部分に配置されたことを特徴とする高周波装置。 - 【請求項４】 請求項２記載の高周波装置において、 前記スペーサは導電体から構成され、かつ前記導波路と
絶縁分離されて配置されたことを特徴とする高周波装
置。 - 【請求項５】 請求項１記載の高周波装置において、 前記構造体は、前記空間が形成された一体構造の板から
構成されたことを特徴とする高周波装置 - 【請求項６】 請求項１〜５いずれか１項記載の高周波
装置において、 前記導波路と前記スイッチとで移相器が構成されたこと
を特徴とする高周波装置。 - 【請求項７】 請求項６記載の高周波装置において、 前記高周波部品は放射素子から構成されたことを特徴と
する高周波装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の高周波装置において、 前記導波路に所望の周波数の高周波を導入する分配器が
備えられたことを特徴とする高周波装置。 - 【請求項９】 誘電体からなる基板上高周波信号を伝搬
する複数の導波路を形成する工程と、 前記導波路の接続状態を切り換える可動部を備えたスイ
ッチを前記基板上に形成する工程と、 前記スイッチの形成領域上部に空間を備えた構造体を前
記基板上に形成する工程と、 高周波信号を結合する結合手段を備えた導電材料からな
る結合層を、前記結合手段が前記導波路の所定の領域上
に配置されるように前記構造体上に形成する工程と、 誘電体材料からなる分離層を前記結合層上に形成する工
程と、 前記導波路との間で前記結合手段を介して高周波信号が
結合される高周波部品をその分離層上に形成する工程
と、 前記スイッチの動作を制御する制御手段を形成する工程
とを備えたことを特徴する高周波装置の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項９記載の高周波装置の製造方法
において、 前記構造体として、複数のスペーサを配置することを特
徴とする高周波装置の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の高周波装置の製造方
法において、 前記スペーサを誘電体から構成し、かつそのスペーサを
前記結合手段の部分に配置することを特徴とする高周波
装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の高周波装置の製造方
法において、 前記スペーサを導電体から構成し、かつそのスペーサを
前記導波路と絶縁分離して配置することを特徴とする高
周波装置の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項９記載の高周波装置において、 前記構造体として、前記空間が形成された一体構造の板
を配置することを特徴とする高周波装置 - 【請求項１４】 高周波回路を多層基板に実装した高周
波装置において、 前記多層基板を構成する内層基板の主面に形成された高
周波信号を伝搬する複数の導波路と、 前記内層基板の主面に形成された導波路の接続状態を切
り換える可動部を備えたスイッチと、 前記内層基板の主面とこの上に配置された基板との間に
配置され、前記スイッチ形成領域上部に空間を備えた構
造体とを備えたことを特徴とする高周波装置。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の高周波装置におい
て、 前記構造体は、複数のスペーサから構成されたことを特
徴とする高周波装置。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の高周波装置におい
て、 前記スペーサは誘電体から構成され、かつ前記結合手段
の部分に配置されたことを特徴とする高周波装置。 - 【請求項１７】 請求項１５記載の高周波装置におい
て、 前記スペーサは導電体から構成され、かつ前記導波路と
絶縁分離されて配置されたことを特徴とする高周波装
置。 - 【請求項１８】 請求項１４記載の高周波装置におい
て、 前記構造体は、前記空間が形成された一体構造の板から
構成されたことを特徴とする高周波装置
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