JP2001156536A - Slot array antenna, manufacturing method of waveguide and method for forming circuit - Google Patents

Slot array antenna, manufacturing method of waveguide and method for forming circuit

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JP2001156536A
JP2001156536A JP33921899A JP33921899A JP2001156536A JP 2001156536 A JP2001156536 A JP 2001156536A JP 33921899 A JP33921899 A JP 33921899A JP 33921899 A JP33921899 A JP 33921899A JP 2001156536 A JP2001156536 A JP 2001156536A
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Japan
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circuit
waveguide
slot array
slot
array antenna
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JP33921899A
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Japanese (ja)
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Ushio Sagawa
潮 寒川
Taku Fujita
卓 藤田
Kazuaki Takahashi
和晃 高橋
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slot array antenna used for various communication units that can realize high processing accuracy and reproducibility even at a high frequency with a high efficiency and compactness where a signal processing circuit and an antenna function are integrated and to provide its manufacturing method. SOLUTION: Vapor-depositing a conductor layer onto a surface of a dielectric square material obtained by cutting a dielectric parallel plate configures a waveguide. After joining a plurality of waveguides, a slot array 101 and a feeding circuit 102 are configured by transcribing apertures such as slots to the waveguides through the use of the photolithography technology, and after joining the slot array 101 and the feeding circuit 102, a high frequency circuit 103 with a multi-layered wiring structure is laminated onto the feeding circuit 102.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路と一体
化されたスロットアレイアンテナおよび導波管製造法お
よび導波管の回路形成方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a slot array antenna integrated with a high-frequency circuit, a waveguide manufacturing method, and a waveguide circuit forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のスロットアレイアンテナは、例え
ばRichard C.Johnson編纂「Ante
nna Engineering Handbook
third edition」ページ9−23のFI
G.9−18に記載されたものが知られている。ここ
で、図9を用いて従来のスロットアレイアンテナの構成
について説明する。
2. Description of the Related Art A conventional slot array antenna is disclosed in, for example, Richard C.A. Compilation of Johnson "Ante
nna Engineering Handbook
third edition "page 9-23 FI
G. FIG. What is described in 9-18 is known. Here, a configuration of a conventional slot array antenna will be described with reference to FIG.

【0003】図9は従来のスロットアレイアンテナの概
略構造を示している。図9においては分かり易さのた
め、スロットアレイアンテナの各構成要素に分解されて
示されている。図9において、901は給電回路,90
2は導波管アレイ,903は放射スロットアレイ板,9
04はレドーム,905は結合用スロット,906は放
射スロット,907はアンテナ入力端である。以下に、
各構成要素の構造について説明する。
FIG. 9 shows a schematic structure of a conventional slot array antenna. In FIG. 9, for the sake of simplicity, the components of the slot array antenna are exploded and shown. In FIG. 9, reference numeral 901 denotes a power supply circuit;
2 is a waveguide array, 903 is a radiation slot array plate, 9
04 is a radome, 905 is a coupling slot, 906 is a radiation slot, and 907 is an antenna input terminal. less than,
The structure of each component will be described.

【0004】給電回路901はパイプ構造の導波管から
構成される複雑な分岐回路であり、入力端907から入
力された電力を必要に応じた電力分配比と位相差を形成
しながら多数本の導波管に分配伝送する作用を有する。
A power supply circuit 901 is a complicated branch circuit composed of a waveguide having a pipe structure. The power supply circuit 901 converts a power input from an input terminal 907 into a large number of wires while forming a power distribution ratio and a phase difference as required. It has the function of distributing and transmitting to the waveguide.

【0005】導波管アレイ902は一枚の金属板上に平
行な多数の深溝が形成されており、上面を金属製の放射
スロットアレイ板903が覆うことにより、導波管が平
行に多数配置された導波管アレイ構造を実現する。
[0005] The waveguide array 902 has a large number of parallel deep grooves formed on a single metal plate, and the upper surface is covered with a metal radiating slot array plate 903 so that many waveguides are arranged in parallel. Waveguide array structure is realized.

【0006】放射スロット板903は、薄い金属板に矩
形状開口である放射スロット906を多数設けることに
より構成されている。放射特性などのアンテナ特性は放
射スロット906の相対的な励振強度と位相差によって
決定される。励振強度と位相は導波管に対する放射スロ
ット906の相対位置で決定されるため、導波管アレイ
902に対する放射スロット906の位置精度は高いも
のでなければならない。
The radiation slot plate 903 is formed by providing a large number of radiation slots 906 each having a rectangular opening in a thin metal plate. Antenna characteristics such as radiation characteristics are determined by the relative excitation intensity and phase difference of the radiation slot 906. Since the excitation intensity and phase are determined by the relative position of the radiation slot 906 with respect to the waveguide, the positional accuracy of the radiation slot 906 with respect to the waveguide array 902 must be high.

【0007】給電回路901から導波管アレイ902へ
の電力伝送は、導波管アレイ902に貫通加工された結
合用スロット905によりなされる。導波管アレイ90
2中の各導波管の相対的な励振分布と位相は、給電回路
901,結合用スロット905,導波管アレイ902の
各構成要素間の相対的位置により決定されるため、給電
回路901と結合用スロット905、及び導波管アレイ
902に高い加工精度と組み立て精度が要求される。
Power transmission from the power supply circuit 901 to the waveguide array 902 is performed by a coupling slot 905 penetrating the waveguide array 902. Waveguide array 90
The relative excitation distribution and phase of each waveguide in 2 are determined by the relative positions among the components of the feed circuit 901, the coupling slot 905, and the waveguide array 902. High processing accuracy and assembly accuracy are required for the coupling slot 905 and the waveguide array 902.

【0008】以上の構成を有する従来のアンテナの動作
原理について説明する。アンテナ入力端907に入力さ
れた電力は給電回路901を伝送しながら、結合用スロ
ット905直前において必要とされる位相差と振幅比の
複数の進行波に分配される。各進行波は、結合用スロッ
ト905によって更に整えられるとともに効率良く導波
管アレイ902に導かれ、各導波管中で定在波を生成す
る。導波管内に励起された定在波によって放射スロット
906は励振され、導波管中の電力を効率良く空間に放
射し、スロットアレイアンテナとして動作する。
The operation principle of the conventional antenna having the above configuration will be described. The power input to the antenna input end 907 is distributed to a plurality of traveling waves having a phase difference and an amplitude ratio required immediately before the coupling slot 905 while transmitting the power through the feed circuit 901. Each traveling wave is further arranged by the coupling slot 905 and efficiently guided to the waveguide array 902 to generate a standing wave in each waveguide. The radiation slot 906 is excited by the standing wave excited in the waveguide, efficiently radiates the power in the waveguide to space, and operates as a slot array antenna.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】スロットアレイアンテ
ナは放射指向性などの所望のアンテナ特性を実現するた
め、各放射スロットから外界へ放射される電磁波の相対
的強度と位相の高精度な制御が要求される。そのため、
給電回路,導波管アレイ,放射スロットの各構成要素、
並びに、結合用スロットと放射スロットの高精度加工が
必要不可欠である。
In order to realize desired antenna characteristics such as radiation directivity, a slot array antenna requires highly accurate control of the relative intensity and phase of electromagnetic waves radiated from each radiation slot to the outside. Is done. for that reason,
Each component of feed circuit, waveguide array, radiation slot,
In addition, high-precision processing of the coupling slot and the radiation slot is indispensable.

【0010】ところで、近年、新規通信システムにおい
て利用される周波数帯の高周波化が著しい。一般に、周
波数が高くなるに従ってアンテナの製作には高い加工精
度が必要とされるが、それはスロットアンテナにも当て
はまり、導波管の寸法精度および導波管に対するスロッ
トの位置精度に対して絶えず高い加工精度の実現が要求
されている。例えば、車載用前方監視レーダで使用され
る78GHz帯においてスロットアレイアンテナを構成
しようとすると、使用される導波管の断面サイズは縦1
mm横2mmと小さくなり、従って導波管の側壁に形成
されるスロット開口の加工精度は数10μm以下の精度
が要求される。そのため、従来の機械加工では高性能な
アンテナの実現が困難になってきている。
In recent years, the frequency band used in a new communication system has been significantly increased. In general, the higher the frequency, the higher processing accuracy is required for antenna fabrication, but this also applies to slot antennas, where the dimensional accuracy of the waveguide and the positioning accuracy of the slot relative to the waveguide are constantly high. Realization of accuracy is required. For example, if an attempt is made to construct a slot array antenna in the 78 GHz band used in a vehicle-mounted forward-looking radar, the cross-sectional size of the waveguide used is one vertical.
Therefore, the processing accuracy of the slot opening formed on the side wall of the waveguide is required to be several tens μm or less. Therefore, it has become difficult to realize a high-performance antenna by conventional machining.

【0011】また、現在は、通信装置の携帯性・適用性
などの市場要求によりアンテナを含む装置全体の小型・
軽量化に拍車がかかり、物理的に大きな領域を占有する
アンテナと高周波回路の小型・軽量化が必要とされてい
る。そのうえ、高周波数帯で高性能な通信装置を実現す
るためには、アンテナと高周波回路を可能な限り隣接さ
せることが必要不可欠である。
At present, due to market demands such as portability and applicability of the communication device, the size of the entire device including the antenna is reduced.
The weight reduction is spurred, and there is a need to reduce the size and weight of antennas and high-frequency circuits that occupy a physically large area. In addition, in order to realize a high-performance communication device in a high frequency band, it is essential to place the antenna and the high-frequency circuit as close as possible.

【0012】ところが、従来のスロットアレイアンテナ
の裏面には金属製の巨大な給電回路が存在するために大
変大型で重量がある。更に、従来のスロットアレイアン
テナは、アンテナと高周波回路は別体で構成され、通信
装置として組み上げる段になって始めて両者は結合され
る。そのため、不必要な配線構造や結合部で発生する予
期できない特性劣化が生じることがある。
However, the conventional slot array antenna is very large and heavy due to the presence of a huge metal feed circuit on the back surface. Further, in the conventional slot array antenna, the antenna and the high-frequency circuit are formed separately, and the two are coupled only when the communication device is assembled. As a result, there is a possibility that an unexpected characteristic deterioration occurs in an unnecessary wiring structure or a coupling portion.

【0013】そこで、本発明はフォトリソグラフィ技術
とセラミック加工技術を応用し、スロットと導波管、及
び導波管構成による給電回路の加工精度を飛躍的に向上
させるスロットアンテナ製造法を提供し、給電回路が小
型に構成可能であり高周波回路と一体化したスロットア
レイアンテナ構造を提供することによって上記課題を解
決することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a slot antenna manufacturing method which uses photolithography technology and ceramic processing technology to drastically improve the processing accuracy of a slot, a waveguide, and a feed circuit having a waveguide configuration. An object of the present invention is to solve the above problem by providing a slot array antenna structure in which a feed circuit can be configured to be small and integrated with a high-frequency circuit.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は導波管アレイと給電回路と高周波回路を一
体化したスロットアレイアンテナ構造を用いた。前記導
波管アレイと前記給電回路は同一の基板を用いて構成さ
れ、前記基板は、低損失な誘電体平行平板基板を平行に
裁断して断面が矩形状の誘電体基材を作成し、その表面
に良導体薄膜を堆積して導波管と同様な作用を有する線
路を構成し、これを複数本平行に接合することによって
製造される。
In order to solve the above problems, the present invention uses a slot array antenna structure in which a waveguide array, a feed circuit and a high frequency circuit are integrated. The waveguide array and the power supply circuit are configured using the same substrate, the substrate is a low-loss dielectric parallel plate substrate cut in parallel to form a dielectric substrate having a rectangular cross section, It is manufactured by depositing a good conductor thin film on the surface to form a line having the same function as a waveguide, and joining a plurality of these lines in parallel.

【0015】また、前記導波管アレイは、フォトリソグ
ラフィ技術により前記基板表面の適当な位置に放射スロ
ットと給電回路との結合用スロットを一斉形成すること
により構成され、また、前記給電回路は、フォトリソグ
ラフィ技術により適当な位置に結合用スロットが形成さ
れた前記基板を1枚以上重ねることによって製造され
る。
Further, the waveguide array is formed by simultaneously forming a coupling slot between a radiation slot and a power supply circuit at an appropriate position on the substrate surface by photolithography technology, and the power supply circuit includes: It is manufactured by laminating one or more substrates having coupling slots formed at appropriate positions by photolithography.

【0016】さらに、高周波回路は、前記給電回路の裏
面に直接構成され、高周波回路により信号処理された信
号は前記給電回路上に形成されている結合用スロットを
通じて直接給電回路に伝達される。なお、高周波回路は
多層配線構造を有し放射損失の少ない線路構造を実現す
るとともに回路全体をコンパクトに構成して伝送損失の
低減を図る。また、高周波回路への部品実装は高周波数
帯において接続損失の少ないフリップチップ実装を用い
て更なる低損失化を図る。
Further, the high-frequency circuit is directly formed on the back surface of the power supply circuit, and a signal processed by the high-frequency circuit is directly transmitted to the power supply circuit through a coupling slot formed on the power supply circuit. The high-frequency circuit has a multilayer wiring structure and realizes a line structure with less radiation loss, and at the same time, reduces the transmission loss by making the entire circuit compact. Further, in mounting components on a high-frequency circuit, further reduction in loss is achieved by using flip-chip mounting with a small connection loss in a high frequency band.

【0017】以上の構成と製造法を用いることにより、
導波管の加工精度、及び、スロットの位置精度の飛躍的
な向上と、アンテナと高周波回路との一体化が実現でき
るため、ミリ波帯においても小型軽量・高性能なスロッ
トアレイアンテナが得られる。
By using the above configuration and manufacturing method,
Dramatic improvement in waveguide processing accuracy and slot position accuracy, and integration of the antenna and high-frequency circuit can be realized, so that a small, lightweight, and high-performance slot array antenna can be obtained even in the millimeter wave band. .

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図8を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0019】(実施の形態1)図1は本発明の高周波回
路一体型スロットアレイアンテナの構造を示す概略構成
図である。図1において、101はスロットアレイ、1
02は給電回路、103は高周波回路であり、本発明の
高周波回路一体型スロットアレイアンテナは高周波回路
105、給電回路104、スロットアレイ101の順に
各構成要素が積層された構造を有している。また、10
4はスロットアレイ101上に構成された放射スロッ
ト、105は放射スロット104から発生する電波を表
わす。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a slot array antenna integrated with a high-frequency circuit according to the present invention. In FIG. 1, 101 is a slot array, 1
Reference numeral 02 denotes a power supply circuit, and reference numeral 103 denotes a high-frequency circuit. The high-frequency circuit-integrated slot array antenna of the present invention has a structure in which components are stacked in the order of a high-frequency circuit 105, a power supply circuit 104, and a slot array 101. Also, 10
Reference numeral 4 denotes a radiation slot formed on the slot array 101, and 105 denotes a radio wave generated from the radiation slot 104.

【0020】高周波回路103は、低周波数帯の入力信
号を高周波数帯の送信信号に変換する作用を有する。高
周波回路103からの高周波信号は給電回路102に伝
えられ、給電回路102において適当な電力分配比と位
相差を有した複数の信号に分割される。分割後の高周波
信号はスロットアレイ101に伝送され、放射スロット
104を通して外界に電波105として放射される。
The high frequency circuit 103 has a function of converting a low frequency band input signal into a high frequency band transmission signal. The high-frequency signal from the high-frequency circuit 103 is transmitted to the power supply circuit 102, where the signal is divided into a plurality of signals having an appropriate power distribution ratio and a phase difference. The divided high-frequency signal is transmitted to the slot array 101 and radiated to the outside world as a radio wave 105 through the radiation slot 104.

【0021】本発明は、従来では大型の構造体となって
いたアンテナシステム全体を、高周波回路と給電回路と
スロットアレイを一体化することによって小型化し、良
好な携行性・搭載性を実現するとともに伝送線路長を短
縮し、伝送損失が低い高性能なスロットアレイアンテナ
を提供する。また、本発明の特徴である低損失特性はア
ンテナ利得の向上をもたらし、特に伝送線路における損
失が顕著となるミリ波帯において、アンテナを小型に構
成することを可能にする。
According to the present invention, the entire antenna system, which has conventionally been a large-sized structure, is reduced in size by integrating a high-frequency circuit, a feed circuit, and a slot array, thereby realizing good portability and mountability. Provided is a high-performance slot array antenna with a reduced transmission line length and low transmission loss. In addition, the low loss characteristic that is a feature of the present invention provides an improvement in antenna gain, and makes it possible to reduce the size of the antenna particularly in a millimeter wave band where loss in a transmission line is significant.

【0022】なお、図1の説明では電波を放射する送信
用アンテナとしての構成を示したが、高周波回路103
を受信用あるいは送受共用の高周波回路にすることによ
って受信用あるいは送受共用アンテナとして動作するこ
とは言うまでもない。
In the description of FIG. 1, the configuration as a transmitting antenna for radiating radio waves is shown.
It is needless to say that by using a high-frequency circuit for receiving or transmitting and receiving, the antenna operates as a receiving or transmitting and receiving antenna.

【0023】また、図1の説明では、高周波回路103
は高周波数帯と低周波数帯の周波数変換の作用をする構
成を示したが、高周波回路103中にデジタル信号処理
の作用などの信号処理系全ての作用を包含させる構成も
可能であることは言うまでもない。
In the description of FIG. 1, the high-frequency circuit 103
Has shown the configuration for effecting the frequency conversion between the high frequency band and the low frequency band. However, it is needless to say that the configuration in which the high frequency circuit 103 includes all the operations of the signal processing system such as the operation of digital signal processing is also possible. No.

【0024】次に本発明におけるスロットアレイ101
の詳細構造について図2を参照しながら説明する。図2
はスロットアレイ101の詳細構造を示す概略構成図で
ある。図2において、201は導波管、202は結合用
スロットである。スロットアレイ101は、導電性の優
れた接着剤を用いて導波管201を多数本平行に固定す
ることによって構成される。導波管201の対向する2
面は、それぞれ多数の放射スロット104と複数個の結
合用スロット202が形成されている。
Next, the slot array 101 of the present invention
Will be described with reference to FIG. FIG.
3 is a schematic configuration diagram showing a detailed structure of the slot array 101. FIG. In FIG. 2, 201 is a waveguide, and 202 is a coupling slot. The slot array 101 is configured by fixing a large number of waveguides 201 in parallel using an adhesive having excellent conductivity. Opposite 2 of waveguide 201
On the surface, a plurality of radiating slots 104 and a plurality of coupling slots 202 are formed.

【0025】結合用スロット202は、図1記載の給電
回路102とスロットアレイ101間の電力伝送作用を
有する。すなわち、給電回路102からの信号をアンテ
ナの放射特性の実現に必要な電力分配比と位相差を生成
しつつ、各導波管201へ効率良く電力伝送する。
The coupling slot 202 has a power transmission function between the power supply circuit 102 and the slot array 101 shown in FIG. That is, the power from the power supply circuit 102 is efficiently transmitted to each waveguide 201 while generating a power distribution ratio and a phase difference necessary for realizing the radiation characteristics of the antenna.

【0026】ここで、スロットアレイ101を構成する
導波管201の詳細構造について以下に述べる。図3は
本発明の導波管201の詳細構造を示した概略構成図で
ある。図3において、301は誘電体、302は導体層
である。
Here, the detailed structure of the waveguide 201 constituting the slot array 101 will be described below. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a detailed structure of the waveguide 201 of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a dielectric, and 302 denotes a conductor layer.

【0027】誘電体301は断面が矩形形状をした1次
元状誘電体であり、その表面は滑らかに研磨されてい
る。良導性の物質から成る導体層302は、導波管20
1内部を伝播する電磁波の周波数に依存する表皮深さ以
上の膜厚で誘電体301表面を被覆しており、低い伝送
損失を実現する。
The dielectric 301 is a one-dimensional dielectric having a rectangular cross section, and its surface is polished smoothly. The conductor layer 302 made of a good conductive material is
1. The surface of the dielectric body 301 is coated with a film thickness greater than the skin depth depending on the frequency of the electromagnetic wave propagating inside 1, thereby realizing low transmission loss.

【0028】従来では中空のパイプ状構造であった導波
管を、誘電体で充填された本発明の導波管構造をとるこ
とによって次の利点が生じる。
The following advantages are obtained by adopting the waveguide structure of the present invention which is filled with a dielectric material, instead of the waveguide having a hollow pipe structure in the past.

【0029】まず第1に、内部に誘電体が充填された導
波管の伝搬波長は従来の導波管に比べ短くなるために、
従来のスロットアンテナ特有の不必要なグレーティング
ローブの発生を抑圧することが可能である。通常のスロ
ットアレイアンテナにおける放射スロットは、図3に示
すように導波管の伝搬波長の1/2波長間隔で、導波管
面に対して異なった位置に配置される。そのため、隣接
した1対の放射スロットが伝搬波長の1波長間隔で繰り
返す構造が生成される。中空パイプの導波管の伝搬波長
は自由空間の伝搬波長に比べ長いため、伝搬波長1波長
の繰り返し構造は不必要なグレーティングローブを発生
させる原因となる。ところが、本発明における導波管内
の伝搬波長は従来の導波管に比べ短くなるために、上記
の繰り返し構造により発生するグレーティングローブを
アンテナの可視領域外に位置させることが可能となる。
First, the propagation wavelength of a waveguide filled with a dielectric is shorter than that of a conventional waveguide.
It is possible to suppress the generation of unnecessary grating lobes peculiar to the conventional slot antenna. Radiation slots in a normal slot array antenna are arranged at different positions with respect to the waveguide surface at a half wavelength interval of the propagation wavelength of the waveguide as shown in FIG. Therefore, a structure is generated in which a pair of adjacent radiation slots repeat at one wavelength interval of the propagation wavelength. Since the propagation wavelength of the waveguide of the hollow pipe is longer than the propagation wavelength in free space, the repetitive structure of one wavelength of the propagation wavelength causes unnecessary grating lobes. However, since the propagation wavelength in the waveguide in the present invention is shorter than that in the conventional waveguide, the grating lobe generated by the above-described repetitive structure can be positioned outside the visible region of the antenna.

【0030】また、本発明にける導波管201の第2の
利点は従来構造の導波管に比べ、高い加工精度と量産性
に富むことである。これを示すために、図4を参照しな
がら説明する。
A second advantage of the waveguide 201 according to the present invention is that it has higher processing accuracy and higher mass productivity than a waveguide having a conventional structure. This will be described with reference to FIG.

【0031】図4は本発明におけるスロットアレイ10
1の製造過程を示す工程図である。
FIG. 4 shows a slot array 10 according to the present invention.
FIG. 3 is a process chart showing a manufacturing process of No. 1;

【0032】まず、工程(1)において、導波管201
高さと同じ厚さを有する平行平板状の誘電体基板を平行
に切断し誘電体301を作る。次に工程(2)におい
て、良導性の物質で切断された誘電体301の表面を覆
うことによって導体層302を形成し導波管201を作
成する。そして、工程(3)において良導性の接着剤を
用いて導波管201を複数本配列し固定し、導波管アレ
イ構造を作る。その後工程(4)において、導波管アレ
イの表面を研磨して表面を平坦化する。最後に工程
(5)において研磨後の面にフォトリソグラフィ技術用
いてを放射スロット104と結合用スロット202を形
成する。以上の工程によりスロットアレイ101を製造
する。
First, in step (1), the waveguide 201
A parallel plate-shaped dielectric substrate having the same thickness as the height is cut in parallel to form a dielectric 301. Next, in step (2), the conductor layer 302 is formed by covering the surface of the dielectric material 301 cut with a material having good conductivity, and the waveguide 201 is formed. Then, in step (3), a plurality of waveguides 201 are arranged and fixed using a conductive adhesive to form a waveguide array structure. Thereafter, in step (4), the surface of the waveguide array is polished to flatten the surface. Finally, in step (5), the radiation slot 104 and the coupling slot 202 are formed on the polished surface by using photolithography. Through the above steps, the slot array 101 is manufactured.

【0033】ここで、工程(3)の後に、分厚く良導性
の被覆膜を形成する中間工程を入れたり、あるいは、工
程(2)で十分厚い導体層302を形成したり、あるい
は、工程(3)において使用される良導性の接着剤で全
体を被覆するなどして、十分な厚さの導体層を形成する
ことが損失の少ないスロットアレイ101を構成する上
で大切である。
Here, after the step (3), an intermediate step for forming a thick and well-conductive coating film is inserted, or a sufficiently thick conductor layer 302 is formed in the step (2). It is important to form a sufficiently thick conductor layer, for example, by covering the whole with a highly conductive adhesive used in (3), in configuring the slot array 101 with low loss.

【0034】図4で示したスロットアレイ101の製造
過程は以下の点において優れる。
The manufacturing process of the slot array 101 shown in FIG. 4 is excellent in the following points.

【0035】例えば、78GHz帯で使用される導波管
断面のサイズは約1mm×2mmと小さくなるため、導
波管内を伝播する電磁界の高精度な位相制御が必要とな
るスロットアレイアンテナにおいて、従来の中空パイプ
構造の導波管と機械加工を用いての十分な加工精度の実
現は困難を極める。ところが、本発明における導波管の
製造工程において、誘電体301の製造法が平行平板の
切断のみであるために加工精度が非常に高く、各導波管
201の特性の再現性は良好でかつ量産性に富む。ゆえ
に、本発明のスロットアレイ構成と製造工程を用いるこ
とによって、高性能なスロットアレイが大量に生産する
ことが可能となる。
For example, since the cross-sectional size of a waveguide used in the 78 GHz band is as small as about 1 mm × 2 mm, in a slot array antenna that requires highly accurate phase control of an electromagnetic field propagating in the waveguide, It is extremely difficult to realize sufficient processing accuracy using a conventional hollow pipe structure waveguide and machining. However, in the manufacturing process of the waveguide in the present invention, since the manufacturing method of the dielectric material 301 is only parallel plate cutting, the processing accuracy is very high, and the reproducibility of the characteristics of each waveguide 201 is good and Rich in mass production. Therefore, by using the slot array configuration and the manufacturing process of the present invention, a high-performance slot array can be mass-produced.

【0036】また、アンテナの放射指向性などのアンテ
ナ特性を決定する放射スロットからの放射電磁界の振幅
・位相精度は導波管と放射スロットの相対的位置により
決定されるため、従来の機械加工に比べ遥かに高い描画
精度を有するフォトリソグラフィ技術を利用することに
より、本発明のスロットアレイの特性は大変再現性が高
い上に量産性に富むという特徴を有する。
Further, since the amplitude and phase accuracy of the radiated electromagnetic field from the radiating slot which determines the antenna characteristics such as the radiation directivity of the antenna are determined by the relative position between the waveguide and the radiating slot, the conventional machining By using a photolithography technique having much higher drawing accuracy than that of the slot array, the characteristics of the slot array of the present invention are very high in reproducibility and high in mass productivity.

【0037】なお、工程(1)において誘電体301を
誘電体平行平板から切断することよって形成すると述べ
たが、粉状セラミックを矩形上の鋳型に充填し加圧昇温
することによって形成したり、粉状セラミック材料を高
温で分解可能な樹脂などの結合材に混入し、焼成前に誘
電体301と同様な形状の構造体を作成した後、加圧・
加温工程を経るこにより製造することが可能であること
は言うまでもない。
Although it has been described that the dielectric 301 is formed by cutting the dielectric parallel plate in the step (1), the dielectric may be formed by filling a powdery ceramic into a rectangular mold and heating under pressure. Then, a powdery ceramic material is mixed into a binder such as a resin that can be decomposed at a high temperature, and a structure having the same shape as the dielectric material 301 is formed before firing.
Needless to say, it can be produced by going through a heating step.

【0038】以上、スロットアレイ101の構造とその
製造工程について述べた。次に、本発明の高周波回路一
体型スロットアレイアンテナの構成要素である給電回路
102の詳細構造について図5を参照しながら説明す
る。
The structure of the slot array 101 and the manufacturing process thereof have been described above. Next, the detailed structure of the power supply circuit 102, which is a component of the high-frequency circuit integrated slot array antenna of the present invention, will be described with reference to FIG.

【0039】図5は給電回路102の構成を示す概略構
成図である。図5において、501は開口であり導波管
201の上面の導体層302をほぼ全域取り除くことに
よって構成される。また、502は給電用スロットであ
り、高周波回路103からの電力を効率良く給電回路1
02に導く作用を有する。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the power supply circuit 102. In FIG. 5, reference numeral 501 denotes an opening, which is formed by removing substantially the entire conductive layer 302 on the upper surface of the waveguide 201. Reference numeral 502 denotes a power supply slot, which efficiently supplies power from the high-frequency circuit 103 to the power supply circuit 1.
02.

【0040】本発明における給電回路102は、図4で
述べたスロットアレイ101と同様な製造過程により作
成される。すなわち、誘電体基板を裁断することによっ
て誘電体角材を作り、その表面を導体膜で覆うことによ
って製作した導波管を多数本平行に配置し、それらを良
導性の接着剤で結合して導波管アレイを作成する。そし
て導波管アレイ表面に、フォトリソグラフィ技術を用い
て結合用スロット502と開口501をパターンニング
することにより給電回路102は作成される。その後、
給電回路102と先述のスロットアレイ101は良導性
の接着材などで結合され、開口501はスロットアレイ
101下面にある結合用スロット202で覆われること
になり導波管を形成する。
The power supply circuit 102 according to the present invention is manufactured by the same manufacturing process as that of the slot array 101 described with reference to FIG. In other words, a dielectric square material is made by cutting a dielectric substrate, and a large number of waveguides manufactured by covering the surface with a conductive film are arranged in parallel, and they are bonded with a good adhesive. Create a waveguide array. Then, the power supply circuit 102 is formed by patterning the coupling slot 502 and the opening 501 on the surface of the waveguide array using photolithography technology. afterwards,
The power supply circuit 102 and the above-described slot array 101 are connected with a good adhesive material or the like, and the opening 501 is covered with a connecting slot 202 on the lower surface of the slot array 101 to form a waveguide.

【0041】次に給電回路102の動作について述べ
る。給電用スロット502を通して信号が導波管201
に伝えられると、導波管201上面には結合用スロット
202があるために、導波管201内の電磁界はスロッ
トアレイ101を構成する全ての導波管201へ伝えら
れる。伝送された電磁界は、最終的に放射スロット10
4から外界へ向って放射される。
Next, the operation of the power supply circuit 102 will be described. A signal is transmitted through the waveguide 201 through the feeding slot 502.
The electromagnetic field in the waveguide 201 is transmitted to all the waveguides 201 constituting the slot array 101 because the coupling slot 202 is provided on the upper surface of the waveguide 201. The transmitted electromagnetic field is finally
Radiated from 4 toward the outside world.

【0042】ここで、給電回路102は図5において3
つの誘電体材から構成される例を示したが、図2で示し
たスロットアレイ101と同様の導波管アレイを用いて
も構成可能であることは言うまでもない。図4におい
て、工程(4)まで、スロットアレイ101と全く同一
の工程・材料・寸法で導波管アレイを作成し、工程
(5)においてスロットアレイ101用と給電回路10
2用のパターンニングに変えることによって給電回路1
02を作成する。この場合、導波管アレイを構成する導
波管1本に開口501がパターンニングされることにな
る。
Here, the power supply circuit 102 is 3 in FIG.
Although an example composed of two dielectric materials has been described, it is needless to say that the configuration can be made using a waveguide array similar to the slot array 101 shown in FIG. In FIG. 4, a waveguide array is formed in the same process, material, and dimensions as those of the slot array 101 until the process (4).
Feeding circuit 1 by changing to patterning for 2
02 is created. In this case, the opening 501 is patterned in one waveguide constituting the waveguide array.

【0043】更に、図5で示した給電回路102は1層
構造であったが、これを多層構造にして、より複雑な給
電回路が構成可能であることは言うまでもない。以上、
本発明の高周波回路一体型スロットアレイアンテナの給
電回路について述べた。次に、本発明の高周波回路10
3について述べる。
Further, although the power supply circuit 102 shown in FIG. 5 has a single-layer structure, it is needless to say that a more complicated power supply circuit can be configured by using a multilayer structure. that's all,
The feed circuit of the slot array antenna integrated with a high-frequency circuit according to the present invention has been described. Next, the high-frequency circuit 10 of the present invention
3 will be described.

【0044】図6は本発明の高周波回路一体型スロット
アレイアンテナの構成要素である高周波回路103の層
構造を示した概略構成図である。図6において、601
はMMIC(Millimeter Monolith
ic IC),602は多層配線,603はVIAホー
ル,604はバンプである。高周波回路103は、給電
回路102において給電用スロット502の形成された
面に多層配線構造602を設けることによって形成され
ている。また、多層配線構造602の回路上へのMMI
Cなどの回路部品の実装は、バンプ604を介して行わ
れるいわゆるフリップチップ実装が用いられる。高周波
回路103から給電回路102への信号の伝達は、給電
用スロット502を介して高周波回路103の線路と導
波管201を電磁界結合させることにより実現されてい
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the layer structure of the high-frequency circuit 103 which is a component of the high-frequency circuit-integrated slot array antenna of the present invention. In FIG.
Is MMIC (Millimeter Monolith)
ic IC), 602 is a multilayer wiring, 603 is a via hole, and 604 is a bump. The high-frequency circuit 103 is formed by providing the multilayer wiring structure 602 on the surface of the power supply circuit 102 where the power supply slot 502 is formed. Also, the MMI on the circuit of the multilayer wiring structure 602 is
For mounting of circuit components such as C, so-called flip-chip mounting performed via bumps 604 is used. Signal transmission from the high-frequency circuit 103 to the power supply circuit 102 is realized by electromagnetically coupling the line of the high-frequency circuit 103 and the waveguide 201 via the power supply slot 502.

【0045】高周波回路103の構成にフリップチップ
実装や多層配線構造を用いることによって以下の利点が
生じる。高周波数帯において高効率な回路を実現する際
に問題となるのが、伝送線路において発生する線路損失
と、回路部品あるいは回路と回路の接続する際に発生す
る接続損失である。そこで、低損失な線路構造を実現す
るとともに可能な限り線路長を短くすることが必要であ
る。本発明においては多層配線構造を用いることによっ
て、伝送線路を接地導体で被覆し放射損失の少ない線路
構造を実現するとともに、回路全体をコンパクトに構成
して線路長を短くする。また、MMICなどの部品の実
装には通常のワイヤボンディングよりも高周波数帯にお
ける接続損失の低いフリップチップ実装を用いて低損失
化を実現している。
The use of flip-chip mounting or a multilayer wiring structure in the configuration of the high-frequency circuit 103 has the following advantages. When realizing a highly efficient circuit in a high frequency band, problems that arise in the transmission line and the connection loss that occur when connecting a circuit to a circuit component or a circuit are problems. Therefore, it is necessary to realize a low-loss line structure and to shorten the line length as much as possible. In the present invention, by using a multilayer wiring structure, the transmission line is covered with a ground conductor to realize a line structure with less radiation loss, and the entire circuit is made compact to shorten the line length. In mounting components such as MMICs, flip-chip mounting with lower connection loss in a higher frequency band than that of ordinary wire bonding is used to achieve low loss.

【0046】高周波回路103と給電回路102の結合
は、例えば、スロットアレイ101と給電回路102が
接合された後に、液体状の誘電体材料の塗布と焼成によ
って誘電体薄膜を形成し、その上に金属箔膜による線路
配線を構成するプロセスを複数回用いて直接給電回路1
02裏面に多層配線回路を構成する。そして最後にMM
ICなどの回路部品をフリップチップ実装する。その
際、高周波回路だけではなく、IF(中間周波数)回路
やデジタル回路、電源回路まで集積出来れば本発明のア
ンテナを用いた通信装置全体のコンパクト性も本発明の
特徴の一つにすることができる。
The high-frequency circuit 103 and the power supply circuit 102 are coupled, for example, after the slot array 101 and the power supply circuit 102 are joined, a dielectric thin film is formed by applying and firing a liquid dielectric material, and a dielectric thin film is formed thereon. Direct power supply circuit 1 using the process of forming line wiring with metal foil film a plurality of times
02, a multilayer wiring circuit is formed on the back surface. And finally MM
Circuit components such as ICs are flip-chip mounted. In this case, if not only high frequency circuits but also IF (intermediate frequency) circuits, digital circuits, and power supply circuits can be integrated, compactness of the entire communication device using the antenna of the present invention can be one of the features of the present invention. it can.

【0047】以上、本発明における高周波回路103の
構成について述べた。なお、図6においは多層配線構造
を有した高周波回路103の構成例について説明した
が、単層誘電体基板を用いた回路構成が可能であること
は言うまでもない。また、多層配線を一旦セラミック基
板上に構成し、その後良導性の接着剤を用いて、スロッ
トアレイ101と一体化された給電回路102上に高周
波回路を接合する構成が可能であることも言うまでもな
い。
The configuration of the high-frequency circuit 103 according to the present invention has been described above. Although the configuration example of the high-frequency circuit 103 having the multilayer wiring structure has been described with reference to FIG. 6, it goes without saying that a circuit configuration using a single-layer dielectric substrate is possible. Needless to say, a configuration in which the multilayer wiring is once formed on the ceramic substrate and then a high-frequency circuit is bonded to the power supply circuit 102 integrated with the slot array 101 by using an adhesive having good conductivity is possible. No.

【0048】以上本発明の高周波回路一体型スロットア
レイアンテナの構造について述べた。本発明において
は、低損失な誘電体平行平板基板を平行に裁断して断面
が矩形状の誘電体基材を作成し、その表面に良導体薄膜
を堆積して導波管と同様な作用を有する伝送線路を構成
し、これを複数本平行に接合することによって平面状の
導波管アレイを製造する。スロットアレイと給電回路は
フォトリソグラフィ技術により導波管アレイの適当な位
置に放射スロットと給電回路との結合用スロットを形成
することにより構成され、また、給電回路は、フォトリ
ソグラフィ技術により適当な位置に結合用スロットが形
成された前記基板を1枚以上重ねることによって製造さ
れる。さらに、多層配線構造を有する高周波回路は、前
記給電回路の裏面に構成され、高周波回路により信号処
理された信号は前記給電回路上に形成されている結合用
スロットを通じて直接給電回路に伝達される。
The structure of the high frequency circuit integrated slot array antenna of the present invention has been described above. In the present invention, a low-loss dielectric parallel plate substrate is cut in parallel to form a dielectric base material having a rectangular cross section, and a good conductor thin film is deposited on its surface to have the same function as a waveguide. A transmission line is formed, and a plurality of the transmission lines are joined in parallel to manufacture a planar waveguide array. The slot array and the feed circuit are formed by forming a coupling slot between the radiation slot and the feed circuit at an appropriate position on the waveguide array by photolithography technology, and the feed circuit is formed at an appropriate position by photolithography technology. It is manufactured by laminating one or more substrates each having a coupling slot formed therein. Further, a high-frequency circuit having a multilayer wiring structure is provided on the back surface of the power supply circuit, and a signal processed by the high-frequency circuit is directly transmitted to the power supply circuit through a coupling slot formed on the power supply circuit.

【0049】以上の構成と製造法を用いることにより、
導波管の加工精度、及び、スロットの位置精度の飛躍的
な向上と、アンテナと高周波回路との一体化が実現でき
るため、ミリ波帯においても小型・軽量・高性能なスロ
ットアレイアンテナが得られる。
By using the above configuration and manufacturing method,
Dramatic improvement in waveguide processing accuracy and slot position accuracy, and integration of the antenna and high-frequency circuit can be realized, resulting in a small, lightweight, and high-performance slot array antenna even in the millimeter wave band. Can be

【0050】(実施の形態2)図7は、本発明の高周波
回路一体型スロットアレイアンテナを用いた衝突防止レ
ーダの動作を示した概略構成図である。図7において、
701は本発明のスロットアレイアンテナ,702は自
動車,703はミリ波である。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a schematic diagram showing the operation of a collision prevention radar using a high-frequency circuit-integrated slot array antenna according to the present invention. In FIG.
701 is a slot array antenna of the present invention, 702 is an automobile, and 703 is a millimeter wave.

【0051】本発明の衝突防止レーダの動作について以
下に述べる。
The operation of the collision prevention radar of the present invention will be described below.

【0052】本発明のスロットアンテナ701からミリ
波702を自動車の前方・側方・後方に放射し、衝突の
可能性がある障害物を位置・速度検知するとともに運転
者への警告、ならびに自動車の自動制御による回避を行
なう。また、自動車に搭載された本発明のスロットアレ
イアンテナ701は他の自動車間、道路に固定されたア
ンテナとのミリ波を通した通信が可能であり、ミリ波特
有の通信エリアの狭域性と高速伝送を用いた通信網を構
築することが可能である。
The slot antenna 701 of the present invention radiates a millimeter wave 702 forward, sideward, and rearward of the vehicle, detects the position and speed of an obstacle that may cause a collision, warns the driver, and alerts the driver. Avoidance is performed by automatic control. Further, the slot array antenna 701 of the present invention mounted on a vehicle can communicate with another vehicle or an antenna fixed on a road through a millimeter wave, and has a narrow communication area unique to the millimeter wave. It is possible to construct a communication network using high-speed transmission.

【0053】(実施の形態3)図8は、本発明のスロッ
トアレイアンテナを用いた高速無線LANの構成を示し
た概略構成図である。図8において、801は家電・音
響映像機器,802はコンピューター,803はOA機
器,805は本発明のスロットアレイアンテナであり全
て室内806に設置されている。また、807は基地局
であり屋外に設置されている。
(Embodiment 3) FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a high-speed wireless LAN using the slot array antenna of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 801 denotes a home appliance / audio / video device, 802 denotes a computer, 803 denotes an OA device, and 805 denotes a slot array antenna of the present invention, all of which are installed in a room 806. A base station 807 is installed outdoors.

【0054】家電・音響映像機器801とコンピュータ
802とOA機器803は各々直接装置間で相互通信が
可能であるが、室内806に設置された本発明のスロッ
トアレイアンテナ805を通しても相互に通信回線が形
成されている。また、室内806の全ての機器群は、屋
外にある基地局807と本発明のスロットアレイアンテ
ナ805を介して高速通信回線が引かれており、室外と
の高速な情報収集・発信が可能である。
Although the home appliance / audio / video equipment 801, the computer 802 and the OA equipment 803 can directly communicate with each other, the mutual communication lines can also be established through the slot array antenna 805 of the present invention installed in the room 806. Is formed. In addition, all the equipment groups in the room 806 are connected to the base station 807 located outdoors and the high-speed communication line via the slot array antenna 805 of the present invention, so that high-speed information collection and transmission with the outside can be performed. .

【0055】[0055]

【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。Next, specific examples of the present invention will be described.

【0056】(実施例1)以下、本発明の高周波回路一
体型スロットアレイアンテナの第1の実施例について説
明する。第1の実施例においては、図2で説明したスロ
ットアレイ101と図5で説明した給電回路は全て石英
基板から作成されている。
(Embodiment 1) A first embodiment of a slot array antenna integrated with a high-frequency circuit according to the present invention will be described below. In the first embodiment, the slot array 101 described in FIG. 2 and the power supply circuit described in FIG. 5 are all made of a quartz substrate.

【0057】図4で説明したプロセスを辿って以下にそ
の作成法を説明する。まず、厚さ650μmの石英基板
を平行に、幅1300μmの幅で裁断する。裁断された
石英棒の表面に真空蒸着によって銅薄膜を形成し、それ
を電極として1μm以上の銅厚膜を電解メッキして石英
棒を軸とした導波管を作成する。次に導波管を平行に配
置し短辺同士を低温半田で接合する。その後、表面を研
磨し平坦化する。そして最後に、感光性のレジストを塗
布し、そこに放射スロットや結合用スロットあるいは給
電回路用の給電スロットや開口を光学転写し、それを転
写マスクとして表面の銅厚膜を石英棒表面まで貫通エッ
チングすることより、スロットアレイ101と給電回路
102を各々作成する。
The creation method will be described below by following the process described in FIG. First, a quartz substrate having a thickness of 650 μm is cut in parallel with a width of 1300 μm. A copper thin film is formed on the surface of the cut quartz rod by vacuum evaporation, and a copper thick film of 1 μm or more is electroplated using the copper thin film as an electrode to form a waveguide with the quartz rod as an axis. Next, the waveguides are arranged in parallel and the short sides are joined by low-temperature solder. After that, the surface is polished and flattened. Finally, apply a photosensitive resist and optically transfer the radiation slot, coupling slot, or power supply slot or opening for the power supply circuit, and use that as a transfer mask to penetrate the copper thick film on the surface to the quartz rod surface. The slot array 101 and the power supply circuit 102 are formed by etching.

【0058】給電回路102とスロットアレイ101を
低温半田などで接合した後、給電回路102の表面に、
BCB(Benzocyclobuten)を塗布し、
VIAホールなどの導通穴加工を施し、更にその上に1
μmの銅薄膜を堆積し回路パターンをエッチングする。
この工程を複数回繰り返し、給電回路102表面に多層
配線構造を有した高周波回路を形成する。そして最後に
MMICやその他の回路部品をフリップチップ実装し、
高周波回路全体の動作が確認できたら、他の基板上に製
作されたIF回路とデジタル回路、並びに電源回路を搭
載し、第1の実施例における高周波回路一体型スロット
アンテナは完成する。
After the power supply circuit 102 and the slot array 101 are joined by low-temperature solder or the like,
Apply BCB (Benzocyclobuten),
Conducting holes such as VIA holes
A μm copper thin film is deposited and the circuit pattern is etched.
This process is repeated a plurality of times to form a high-frequency circuit having a multilayer wiring structure on the surface of the power supply circuit 102. And finally, flip chip mounting of MMIC and other circuit components,
When the operation of the entire high-frequency circuit is confirmed, the IF circuit, digital circuit, and power supply circuit manufactured on another substrate are mounted, and the high-frequency circuit-integrated slot antenna according to the first embodiment is completed.

【0059】本実施例においては誘電体材として石英基
板を用いたが、これは78GHzにおいて誘電率が3.
8程度と比較的低い上に、伝送損失の原因となる誘電体
損失が0.0004程度と大変低いためである。
In the present embodiment, a quartz substrate was used as the dielectric material.
This is because the dielectric loss, which causes transmission loss, is as low as about 0.0004, which is relatively low at about 8.

【0060】さて、従来の導波管、すなわち米国規格に
おけるWR−10導波管において、管内電磁界の伝搬波
長は78GHzにおいて5.9mmとなる。図3におい
て説明したように、隣り合う放射スロットは伝搬波長の
1/2の間隔で配置されるが、放射スロットの幾何学的
配置は2つの放射スロットが対となった1波長の繰り返
し構造になる。そこで、従来の導波管を用いてスロット
アンテナを構成すると、スロットの繰り返し構造は5.
9mmとなり、自由空間での波長3.85mmを超える
ため、不必要な方向への電波の放射が現れることにな
る。例えばスロットアレイの法線方向にアンテナの電磁
界最大放射方向が一致している場合、従来の導波管を用
いると法線から±41°の角度方向にも電磁界放射の強
い方向が現れる。ところが、本実施例においては石英基
板を用いているために、管内の伝搬波長は3.0mmと
なり、法線方向から±90°の角度範囲には先述の電磁
界放射は生じ得ない。
Now, in a conventional waveguide, that is, a WR-10 waveguide in the United States standard, the propagation wavelength of the electromagnetic field in the tube is 5.9 mm at 78 GHz. As described with reference to FIG. 3, adjacent radiation slots are arranged at intervals of 1 / of the propagation wavelength, but the geometric arrangement of the radiation slots is a one-wavelength repeating structure in which two radiation slots are paired. Become. Thus, when a slot antenna is formed using a conventional waveguide, the slot repetition structure becomes 5.
Since the wavelength is 9 mm, which exceeds the wavelength of 3.85 mm in free space, radiation of radio waves appears in unnecessary directions. For example, when the maximum electromagnetic field radiation direction of the antenna coincides with the normal direction of the slot array, a strong direction of electromagnetic field radiation appears in an angle direction of ± 41 ° from the normal line when a conventional waveguide is used. However, in this embodiment, since the quartz substrate is used, the propagation wavelength in the tube is 3.0 mm, and the above-described electromagnetic field radiation cannot be generated within an angle range of ± 90 ° from the normal direction.

【0061】また、従来の導波管へスロット加工を施し
た場合にはパイプ肉厚が厚いために、スロット開口幅に
比較して比較的深い穴加工となる。この場合、スロット
が単純な開口と見なせなくなるためアンテナ設計が大変
困難になる。ところが、本実施例においては、スロット
穴深さは銅厚膜と等しく、78GHzにおける表皮深さ
0.5μm程度まで銅膜厚を薄く出来るために上記問題
は解消される。
Further, when slot processing is performed on a conventional waveguide, since the wall thickness of the pipe is large, the hole processing is relatively deep compared to the slot opening width. In this case, the antenna design becomes very difficult because the slot cannot be regarded as a simple opening. However, in this embodiment, the slot hole depth is equal to the copper thick film, and the copper film thickness can be reduced to a skin depth of about 0.5 μm at 78 GHz, so that the above problem is solved.

【0062】更に、高周波数帯になればなるほど導波管
配線による給電回路や導波管アレイ構造は従来の導波管
を用いての製作が難しく、量産性・廉価性の実現は困難
になることが予想される。ところが、本実施例は、石英
の平行平板の切断と接合、ならびに半導体の作成に従来
より使用されているプロセスを用いるため、量産性と再
現性が期待できる。
Further, the higher the frequency band, the more difficult it is to manufacture a feeder circuit or a waveguide array structure using waveguide wiring using a conventional waveguide, and it becomes more difficult to realize mass production and low cost. It is expected that. However, in this embodiment, mass production and reproducibility can be expected because processes that have been conventionally used for cutting and joining quartz parallel plates and for manufacturing semiconductors are used.

【0063】ここで最後に本実施例における加工精度に
ついて言及する。例えば、直径4インチの石英基板の平
行度は±15μm以下であり、基板の切断精度は±10
μm以下であるため、導波管加工精度は±15μメート
ルが実現できる。また、スロットの描画精度は全面にわ
たり±1μm以下が実現可能である。この加工精度はス
ロットアレイアンテナの放射指向性特性の不明瞭を無く
し、より高い再現性が得られるものである。
Here, the working accuracy in this embodiment will be described last. For example, the parallelism of a 4-inch diameter quartz substrate is ± 15 μm or less, and the cutting accuracy of the substrate is ± 10 μm.
Since it is not more than μm, a waveguide processing accuracy of ± 15 μm can be realized. Further, the drawing accuracy of the slot can be realized at ± 1 μm or less over the entire surface. This processing accuracy eliminates unclearness of the radiation directivity characteristics of the slot array antenna, and achieves higher reproducibility.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、導波管給
電型スロットアレイアンテナの作成においてミリ波帯に
おいても十分な加工精度を実現でき、また、大量生産を
可能にする。更に、高周波回路とスロットアレイアンテ
ナの一体化が実現されるため、アンテナを含む装置全体
を小型・軽量構成できるという有利な効果が得られる。
As described above, according to the present invention, a sufficient processing accuracy can be realized even in a millimeter wave band in the production of a waveguide-fed slot array antenna, and mass production is enabled. Further, since the high-frequency circuit and the slot array antenna are integrated, an advantageous effect that the entire device including the antenna can be made compact and lightweight can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高周波回路一体型スロットアレイアン
テナの構造を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a high-frequency circuit integrated slot array antenna of the present invention.

【図2】図1のスロットアレイの詳細構造を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a detailed structure of the slot array of FIG. 1;

【図3】図2の導波管の詳細構造を示した斜視図FIG. 3 is a perspective view showing a detailed structure of the waveguide of FIG. 2;

【図4】本発明におけるスロットアレイの製造過程を示
す工程図
FIG. 4 is a process chart showing a manufacturing process of the slot array in the present invention.

【図5】図1の給電回路の構成を示す斜視図FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the power supply circuit of FIG. 1;

【図6】図1の高周波回路の層構造を示した断面図FIG. 6 is a sectional view showing a layer structure of the high-frequency circuit of FIG. 1;

【図7】本発明の高周波回路一体型スロットアレイアン
テナを用いた衝突防止レーダの動作を説明する概略構成
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the operation of a collision prevention radar using the high-frequency circuit-integrated slot array antenna of the present invention.

【図8】本発明のスロットアレイアンテナを用いた高速
無線LANの動作を説明する概略構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an operation of a high-speed wireless LAN using the slot array antenna of the present invention.

【図9】従来のスロットアレイアンテナの構造を示す分
解斜視図
FIG. 9 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional slot array antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 スロットアレイ 102 給電回路 103 高周波回路 104 放射スロット 105 電波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Slot array 102 Feeding circuit 103 High frequency circuit 104 Radiation slot 105 Radio wave

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 和晃 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 Fターム(参考) 5J014 DA06 5J021 AA05 AA06 AA11 AB05 CA03 DB01 EA02 HA04 HA10 5J045 AB05 DA04 EA06 HA03 JA01 LA01 MA04 NA07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuaki Takahashi 3-10-1 Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Matsushita Giken Co., Ltd. 5J014 DA06 5J021 AA05 AA05 AA11 AB05 CA03 DB01 EA02 HA04 HA10 5J045 AB05 DA04 EA06 HA03 JA01 LA01 MA04 NA07

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元スロットアレイと給電回路と信号
処理回路を備え、前記スロットアレイと給電回路を構成
する線路は導波管群であり、前記2次元スロットアレ
イ、前記給電回路、前記信号処理回路の順に一体化され
たことを特徴とするスロットアレイアンテナ。
1. A slot comprising a two-dimensional slot array, a power supply circuit, and a signal processing circuit, wherein a line forming the slot array and the power supply circuit is a waveguide group, and the two-dimensional slot array, the power supply circuit, and the signal processing. A slot array antenna characterized by being integrated in the order of circuits.
【請求項2】 信号処理回路から給電回路への電力伝送
は、前記両回路を隔てる接地面に形成されたスロットを
介した、前記両回路間の電磁界結合により実現されるこ
とを特徴とする請求項1記載のスロットアレイアンテ
ナ。
2. The power transmission from the signal processing circuit to the power supply circuit is realized by electromagnetic field coupling between the two circuits via a slot formed in a ground plane separating the two circuits. The slot array antenna according to claim 1.
【請求項3】 信号処理回路は、高周波回路と中間周波
数回路とデジタル回路と電源回路から構成される請求項
1記載のスロットアレイアンテナ。
3. The slot array antenna according to claim 1, wherein the signal processing circuit includes a high frequency circuit, an intermediate frequency circuit, a digital circuit, and a power supply circuit.
【請求項4】 信号処理回路は多層配線構造を有した高
周波回路であり、回路部品の前記高周波回路への実装は
フリップチップ実装よりなされることを特徴とする請求
項1記載のスロットアレイアンテナ。
4. The slot array antenna according to claim 1, wherein the signal processing circuit is a high-frequency circuit having a multilayer wiring structure, and the circuit components are mounted on the high-frequency circuit by flip-chip mounting.
【請求項5】 高周波回路は、ベンゾシクロブタンを塗
布・焼成することによって形成される誘電体薄膜と、フ
ォトリソグラフィ技術により回路パターンを転写した銅
蒸着薄膜を交互に積層することによって構成される多層
配線回路をであり、各々の回路層は貫通穴によって電気
的導通が確保され、回路部品は多層配線の表層にある回
路層においてフリップチップ実装されることを特徴とす
る請求項4記載のスロットアレイアンテナ。
5. A high-frequency circuit is a multilayer wiring formed by alternately stacking a dielectric thin film formed by applying and firing benzocyclobutane and a copper vapor-deposited thin film on which a circuit pattern is transferred by a photolithography technique. 5. The slot array antenna according to claim 4, wherein each of the circuit layers is electrically connected by a through hole, and the circuit components are flip-chip mounted on the circuit layer on the surface of the multilayer wiring. .
【請求項6】 誘電体平行平板基板を平行に切断するこ
とによって1次元状基材を作成し、前記1次元状基材の
表面を良導性の物質で覆うことにより導波管と同一作用
を有する伝送線路を作成することを特徴とする導波管製
造法。
6. A one-dimensional base material is formed by cutting a parallel dielectric substrate in parallel, and the surface of the one-dimensional base material is covered with a material having good conductivity so that the same function as a waveguide is obtained. A method for manufacturing a waveguide, comprising: forming a transmission line having:
【請求項7】 良導性の物質を用いて複数本の導波管を
平行に接合することにより導波管アレイを構成し、その
後フォトリソグラフィ技術を用いて前記導波管アレイ表
面に回路形状を転写することを特徴とする回路形成方
法。
7. A waveguide array is formed by joining a plurality of waveguides in parallel using a material having good conductivity, and thereafter, a circuit shape is formed on the surface of the waveguide array using a photolithography technique. A circuit forming method.
【請求項8】 請求項7記載の導波管配線回路製造法に
より作成された導波管配線回路を複数層積層することに
よって構成された給電回路。
8. A power supply circuit formed by laminating a plurality of waveguide wiring circuits formed by the waveguide wiring circuit manufacturing method according to claim 7.
【請求項9】 2次元スロットアレイと給電回路を構成
する導波管は請求項6記載の導波管製造法により作成さ
れ、前記2次元スロットアレイと前記給電回路は請求項
7記載の導波管回路製造法により構成されることを特徴
とする請求項1記載のスロットアレイアンテナ。
9. A waveguide forming a two-dimensional slot array and a feed circuit is produced by the waveguide manufacturing method according to claim 6, and the two-dimensional slot array and the feed circuit are guided by the waveguide according to claim 7. 2. The slot array antenna according to claim 1, wherein the slot array antenna is formed by a tube circuit manufacturing method.
【請求項10】 誘電体は石英基板であることを特徴と
した請求項9記載のスロットアレイアンテナ。
10. The slot array antenna according to claim 9, wherein the dielectric is a quartz substrate.
【請求項11】 誘電損失が低い誘電体材を導波管内に
封入することによって、前記導波管内を伝播する電磁界
の伝搬波長を空気中における電磁界の伝搬波長よりも短
くし、不必要な放射指向性を抑圧したことを特徴とする
スロットアレイアンテナ。
11. By encapsulating a dielectric material having a low dielectric loss in a waveguide, the propagation wavelength of an electromagnetic field propagating in the waveguide can be made shorter than the propagation wavelength of the electromagnetic field in air, which is unnecessary. A slot array antenna characterized by suppression of the radiation directivity.
【請求項12】 請求項1記載のスロットアレイアンテ
ナを、送信、あるいは受信、あるいは送受信アンテナに
使用したことを特徴とする障害物監視レーダ。
12. An obstacle monitoring radar, wherein the slot array antenna according to claim 1 is used as a transmitting, receiving, or transmitting / receiving antenna.
【請求項13】 請求項1記載のスロットアレイアンテ
ナを、送信、あるいは受信、あるいは送受信アンテナに
使用したことを特徴とする高速無線伝送装置。
13. A high-speed wireless transmission apparatus using the slot array antenna according to claim 1 as a transmitting, receiving, or transmitting / receiving antenna.
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