JP2003258511A - 能動集積アンテナ用高周波回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電体基板に導電膜を形成して伝送線路等で構
成された回路部を備える高周波回路において、透明性を
確保しつつ効率よく機能を発揮する能動集積アンテナ用
高周波回路を提供する。 【解決手段】高周波回路１０は、導電膜１５が形成され
た透明性を有する誘電体基板１２と、この導電膜１５で
構成された誘電体基板１２上の回路部１６と、この回路
部１６と接続されて誘電体基板１２に実装された能動素
子１４とを備え、回路部１６の導電膜１５は、厚さが異
なる厚膜導体１８と透明性を有する薄膜導体２０，２２
とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、透明性を有する誘
電体基板上に形成された導電膜を用いて回路部を構成し
た高周波回路であって、通信・放送・レーダー（物体探
査）に用いられるマイクロ波やミリ波領域の能動集積ア
ンテナ用高周波回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】今日、高速、大容量通信への要求から、
マイクロ波やミリ波を用いて電波を送受信する高周波の
通信が急速に拡がっている。それとともに、マイクロ波
やミリ波を用いた移動体通信機器の小型化、軽量化に伴
い、マイクロ波やミリ波を効率よく送受信する、小型軽
量で、しかも薄型の送受信アンテナ装置が望まれてい
る。 【０００３】このような状況下、平面アンテナと電界効
果型トランジスタ（ＦＥＴ）等の能動素子を擬光学技術
を用いて渾然一体化した能動集積アンテナが種々提案さ
れている。ここで、能動集積アンテナとは、平面アンテ
ナとＦＥＴ等とを接続コネクタを介さずに平面状の伝送
線路により結合し、高周波信号を効率よく平面アンテナ
に伝送し、あるいは平面アンテナで受信した高周波信号
をＦＥＴ等に伝送し効率よく増幅するものである。この
ような能動集積アンテナは、小型軽量で薄型のアンテナ
装置を提供するので、例えば、建築物や自動車の窓や携
帯通信機器の表示窓に、透明性を有し、光を取り込むこ
とのできる窓としての機能を備えたコンパクトな能動集
積アンテナを組み込むことも可能であると考えられる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、能動集積アン
テナに透明性を有する回路部を用いて、建築物や自動車
の窓や携帯通信機器の表示窓に組み込むことのできるコ
ンパクトな能動集積アンテナを実用化するに至っておら
ず、また、提案されていないのが現状である。 【０００５】そこで、本発明は、誘電体基板に導電膜を
形成して伝送線路等で構成された回路部を備え、透明性
が確保され、しかも、効率よく機能を発揮することので
きる高周波回路であって、高周波信号を効率よく平面ア
ンテナに伝送することができ、あるいは平面アンテナで
受信した高周波信号を効率良く増幅することができる、
透明性を確保した能動集積アンテナに好適に用いられる
能動集積アンテナ用高周波回路を提供することを目的と
する。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、透明性を有する誘電体基板と、この誘電
体基板に設けられた導電膜で構成された前記誘電体基板
上の回路部と、この回路部と接続されて前記誘電体基板
に設けられた能動素子とを備え、前記回路部における前
記導電膜は、透明性を有する導電膜と、この透明性を有
する導電膜より厚さの厚い導電膜を備えることを特徴と
する能動集積アンテナ用高周波回路を提供する。 【０００７】ここで、前記回路部は、前記誘電体基板上
に形成された透明性を有する第１の導電膜と前記誘電体
基板上に形成された第２の導電膜とによって構成しても
よいし、前記誘電体基板上に形成された透明性を有する
第１の導電膜とこの第１の導電膜の上に第２の導電膜を
部分的に積層した積層構造の導電膜とによって構成して
もよい。透明性を有するとは、可視光において透過率が
１０％以上であることをいい、無色、着色された状態で
あってもよい。なお、第２の導電膜は厚さが例えば２〜
１００μｍの厚膜導体であり、好ましくは、２〜２０μ
ｍの厚膜導体である。この厚膜導体は、例えば、Ａｇ，
Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉの群から選択され
た１つ以上の金属単体、前記群から選択された２つ以上
の金属からなる合金、または、前記金属単体または前記
合金からなる混合物を導体材料として有する。その際、
前記厚膜導体は、前記導体材料を９０質量％以上含むの
が好ましい。また、前記能動集積アンテナ用高周波回路
において、前記能動素子と接続される前記回路部の接続
部を含む前記回路部の少なくとも一部分には、前記誘電
体基板に設けられる導電膜として前記厚膜導体が用いら
れるのが好ましい。 【０００８】このような能動集積アンテナ用高周波回路
は、例えば、前記能動素子は増幅素子であり、この増幅
素子により発振回路を構成するものが例示される。そし
て、前記回路部は、伝送線路を有する回路および受動回
路のいずれか一つを少なくとも有するのが好ましい。よ
り具体的な態様としては、前記増幅素子は電界効果型ト
ランジスタであり、前記トランジスタは前記伝送線路お
よび前記受動回路と接続されており、前記トランジスタ
と接続される伝送線路は、前記トランジスタのゲート端
子と接続された接続部から延びるゲート側伝送線路およ
び前記トランジスタのドレイン端子と接続された接続部
から延びるドレイン側伝送線路であり、前記トランジス
タと接続される受動回路は、前記トランジスタのソース
端子と接続されるショートスタブである。その際、前記
ゲート側伝送線路、前記ドレイン側伝送線路および前記
ショートスタブの少なくともいずれか一つにおける導電
膜には前記厚膜導体が用いられるのが好ましい。この場
合、前記厚膜導体は、ゲート側伝送線路、ドレイン側伝
送線路またはショートスタブの一部分に用いられてもよ
いし、全体に用いられてもよい。前記ドレイン側伝送線
路の、前記トランジスタと接続された接続部と反対側の
端部近傍には、前記誘電体基板に設けられた導電膜によ
り構成された平面アンテナが設けられて前記能動集積ア
ンテナ用高周波回路は能動集積アンテナを構成する。 【０００９】また、具体的な態様として、前記誘電体基
板上には前記能動集積アンテナを１単位として複数の能
動集積アンテナが設けられるとともに、この複数の能動
集積アンテナのゲート側伝送線路同士をお互いに結合し
たゲート側強結合線路と、前記複数の能動集積アンテナ
のドレイン側伝送線路同士をお互いに結合したドレイン
側強結合線路とが、前記誘電体基板上に形成された導電
膜で強結合線路として構成されて前記回路部に設けら
れ、各能動集積アンテナの、ゲート側伝送線路、ドレイ
ン側伝送線路、ショートスタブの少なくともいずれか一
つにおける導電膜には前記厚膜導体が用いられる、いわ
ゆる、能動集積アレイアンテナが挙げられる。この場
合、前記厚膜導体は、ゲート側伝送線路、ドレイン側伝
送線路またはショートスタブの一部分に用いられてもよ
いし、全体に用いられてもよい。その際、前記ゲート側
強結合線路における導電膜には、前記厚膜導体が用いら
れるのが好ましい。また、前記トランジスタにバイアス
電圧を供給するバイアス回路が、前記受動回路として前
記回路部に設けられ、このバイアス回路における導電膜
には前記厚膜導体が用いられるのが好ましい。これらの
場合、前記厚膜導体は、ゲート側強結合線路またはバイ
アス回路の一部分に用いられてもよいし、全体に用いら
れてもよい。 【００１０】前記回路部における導電膜は、前記厚膜導
体が用いられる部分以外には、厚さが１．５μｍ以下の
透明な薄膜導体が用いられるのが好ましい。前記伝送線
路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、前記
能動素子が設けられた前記誘電体基板の面と反対の背面
に導電膜が形成されて構成されたコプレーナ線路、また
は、これらの線路の組み合わせた伝送線路であるのが好
ましい。また、前記誘電体基板は、ガラス板であるのが
好ましい。 【００１１】ここで前記能動集積アンテナ用高周波回路
に用いられる高周波信号は、電波におけるミリ波やマイ
クロ波に相当する周波数を有し、例えば０．８〜３０Ｇ
Ｈｚの周波数帯域の信号であるのが好ましい。前記能動
集積アンテナでは、ミリ波やマイクロ波の電波を送信
し、または受信するのが好ましい。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の能動集積アンテナ
用高周波回路（以降、高周波回路という）について、添
付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。 【００１３】図１は、本発明の高周波回路の一実施形態
である高周波回路１０の概略斜視図である。図２（ａ）
は、図１に示すＸ−Ｙ切断線に沿って切断した高周波回
路１０の断面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＡ−
Ｂ切断線に沿って切断した高周波回路１０の断面図であ
る。 【００１４】高周波回路１０は、透明性を有する誘電体
基板１２と、能動素子１４と、誘電体基板の前面１２ａ
（能動素子１４の実装側の面）および背面１２ｂ（能動
素子１４の実装側と反対の面）に導電膜１５が所望の形
状に形成されて構成された回路部１６とを有し、回路部
１６に能動素子１４が接続されている。導電膜１５は厚
膜導体１８と透明な薄膜導体２０，２２を有し、厚膜導
体１８と透明な薄膜導体２０，２２とは厚さが異なり、
薄膜導体２０，２２が厚膜導体１８に比べて厚さが薄
い。能動素子１４は、図２（ａ）に示すように、端子が
ハンダあるいは導電性ペースト等の接合材２４にて厚膜
導体１８と薄膜導体２０に接続されて、誘電体基板１２
に実装されている。なお、高周波回路１０は、０．８〜
３０ＧＨｚの周波数帯域の信号を対象とする。 【００１５】このように、能動素子１４の少なくとも１
つの端子との接続部を含む回路部１６の少なくとも一部
分を厚膜導体１８で構成するのは、能動素子１４を取り
巻く回路抵抗を小さくして、能動素子１４の動作に大き
な影響を与える入力信号や制御信号の電力や能動素子１
４の出力信号の電力に損失を与えず、能動素子１４を効
率よく機能させるためである。 【００１６】誘電体基板１２は、例えば、比誘電率が３
〜９で厚さが０．２〜６ｍｍの透明な基板であり、ガラ
ス基板が好適に用いられる。能動素子１４は、トランジ
スタやダイオード等である。トランジスタの場合、増幅
素子または発振素子として機能を発揮する、ＪＦＥＴ
（Junction Field Effect Transistor) やＭＥＳＦＥＴ
（Metal Semiconductor Field Effect Transistor ）や
ＨＥＭＴ(High Election Mobility Transistor) 等の電
界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）またはバイポーラ型ト
ランジスタ（ＢＴ）が例示される。ダイオードの場合、
整流、電圧クランプ、発振、スイッチング等の機能を発
揮するショットキーダイオード、ガンダイオードまたは
ｐｉｎダイオード等が例示される。 【００１７】回路部１６は、誘電体基板１２の前面１２
ａおよび背面１２ｂに形成された導電膜１５で構成され
たマイクロストリップ線路を有する回路を備えるほか受
動回路を備える。ここで、受動回路は、例えば、オープ
ンスタブやショートスタブのほか、分配器、合成器、位
相変成器、インピーダンス整合回路、遅延回路、フィル
タ回路、バイアス回路等、公知の分布定数回路が例示さ
れ、さらに、キャパシタ等の公知の受動素子とともに構
成されてもよい。なお、誘電体基板１２の背面１２ｂに
形成された薄膜導体２２は接地されて接地導体となって
いる。図２（ｂ）中の厚膜導体１８の幅Ｗ₁は、例え
ば、誘電体基板１２の比誘電率が６．８、厚さが０．７
６ｍｍの場合１．０ｍｍである。 【００１８】薄膜導体２０，２２は、Ａｇ,Ａｕ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｎｉ等の金属単体
を主成分またはＩｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，Ｃｄ₂ＳｎＯ₄，Ｃ
ｄＯ，ＺｎＯ等の金属酸化物を主成分として、Ｓｎ，Ｓ
ｂ，Ｆ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ，Ｆ，Ｇａ等を添加物として
０．５〜５原子％加えた材料によって形成される。金属
単体を主成分とする場合、薄膜導体２０，２２の厚さは
１０〜９０ｎｍとし、金属酸化物を主成分とする場合、
薄膜導体２０，２２の厚さは１０ｎｍ〜１．５μｍとす
るのが好ましく、これによって薄膜導体２０，２２の透
明性を確保することができる。このように、薄膜導体２
０，２２は透明性を確保する点から少なくとも１．５μ
ｍ以下である。薄膜導体２０，２２の形成方法は特に限
定されないが、例えば公知の真空蒸着法やスパッタリン
グ法等のように原子、イオンあるいは分子に近い状態を
経て所望の形状の薄膜を形成する。 【００１９】また、導電膜１５の厚膜導体１８は、Ａ
ｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉの群から選択
された１つ以上の金属単体、この群から選択された２つ
以上の金属からなる合金、または、前記金属単体または
前記合金からなる混合物を導体材料として有し、厚膜導
体１８の厚さを２〜１００μｍ、好ましくは、２〜２０
μｍとする。また、厚膜導体１８には上記導体材料が９
０質量％以上含まれるのが好ましい。厚膜導体１８の形
成方法は、例えば、厚膜導体１８の導体材料を原材料と
する粉体を有機結合剤に溶解させて混練して厚膜ペース
トを作り、この厚膜ぺーストを、ナイロンやテトロン等
のメッシュに印刷パターンを残したスクリーンメッシュ
から押し出して誘電体基板１２上に塗布したのち、焼成
温度にて熱処理を加えて厚膜を形成するスクリーン印刷
による厚膜法が挙げられる。 【００２０】このような高周波回路１０では、能動素子
１４の端子と接続されるマイクロストリップ線路は厚膜
導体１８で構成されるので、回路抵抗を小さくすること
ができ、能動素子１４を効率よく機能させ、例えば、信
号を高出力で出力させることができる。 【００２１】なお、本実施形態の導電膜１５では、能動
素子１４の一方の端子との接続部を含む回路部１６の少
なくとも一部分を厚膜導体１８を用いて構成し、能動素
子１４の他の端子との接続部を薄膜導体２０を用いて構
成したが、両端子の接続部を含む回路部１６の少なくと
も一部分を厚膜導体１８を用いて構成してもよい。ま
た、厚膜導体１８を用いた導電膜１５の部分は、誘電体
基板１２上に厚膜導体１８を形成した一層構造の導電膜
となっているが、予め厚膜導体１８の形成する領域に誘
電体基板１２上の薄膜導体２０を延長して形成した後、
この上に厚膜導体１８を形成した積層構造の導電膜とし
てもよい。 【００２２】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の高周波回
路の別の一実施形態である高周波回路１０’を示してい
る。図３（ａ）は、高周波回路１０’の概略斜視図であ
る。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＸ’−Ｙ’切断線
に沿って切断した高周波回路１０’の断面図であり、図
３（ｃ）は、図３（ａ）に示すＡ’−Ｂ’切断線に沿っ
て切断した高周波回路１０’の断面図である。 【００２３】高周波回路１０’は、透明性を有する誘電
体基板１２’と、能動素子１４’と、誘電体基板の前面
１２ａ’（能動素子１４’の実装側の面）に導電膜１
５’が所望の形状に形成されるとともに背面１２ｂ’
（能動素子１４’の実装側と反対の面）に導電膜１５’
が形成された回路部１６’とを有して構成され、回路部
１６’の前面１２ａ’に能動素子１４’が接続されてい
る。導電膜１５’は厚膜導体１８’と透明性を有する薄
膜導体２０’，２１’，２２’とを有し、厚膜導体１
８’と薄膜導体２０’，２１’，２２’とは厚さが異な
り、薄膜導体２０’，２１’，２２’は厚膜導体１８’
に比べて厚さが薄い。能動素子１４’は、図３（ａ）に
示すように、能動素子１４’の端子がハンダあるいは導
電性ペースト等の接合材２４’を介して、厚膜導体１
８’と薄膜導体２０’に接続されて、誘電体基板１２’
に実装されている。なお、高周波回路１０’は、０．８
〜３０ＧＨｚの周波数帯域の信号を対象とする。 【００２４】誘電体基板１２’および能動素子１４’
は、上述の誘電体基板１２および能動素子１４と同様の
構成、同様の作用を有するので説明は省略する。誘電体
基板１２’の前面１２ａ’には厚膜導体１８’と薄膜導
体２０’，２１’が、背面１２ｂ’には薄膜導体２２’
が形成されて回路部１６’を構成している。厚膜導体１
８’および薄膜導体２０’は、周囲を所定の間隔をあけ
て薄膜導体２１’に取り囲まれた島状導体を成すととも
に、薄膜導体２１’，２２’は接地されて接地導体を成
す。従って、回路部１６’には背面に導電膜が形成され
たコプレーナ線路が構成される。また、回路部１６’に
は、導電膜１５’によって受動回路が構成される。この
受動回路は、オープンスタブやショートスタブのほか、
分配器、合成器、位相変成器、インピーダンス整合回
路、遅延回路、フィルタ回路、バイアス回路等の公知の
受動回路等が例示され、さらに、キャパシタ等の公知の
受動素子とともに構成されてもよい。 【００２５】コプレーナ線路における厚膜導体１８’の
幅Ｗ₂（図３（ｃ）参照）は、例えば、誘電体基板１
２’の比誘電率が６．８、厚さが０．７６ｍｍの場合、
１．０ｍｍであり、薄膜導体２１’の隙間の幅Ｗ₃（図
３（ｃ）参照）は、３．０ｍｍである。従って、島状の
厚膜導体１８’は、薄膜導体２１’と１．０ｍｍの間隔
をあけて設けられる。前述の実施形態では厚膜導体１８
と薄膜導体２０，２２とによってマイクロストリップ線
路を構成するが、本実施形態では、厚膜導体１８’と薄
膜導体２０’，２１’，２２’とによって背面に導電膜
の形成されたコプレーナ線路を構成する点が異なる他
は、材料や厚さや形成方法も厚膜導体１８、薄膜導体２
０，２２と同様である。 【００２６】高周波回路１０’は、厚膜導体１８’を用
いて構成されたコプレーナ線路を有し、この厚膜導体１
８’のコプレーナ線路が能動素子１４’の一つの端子と
接続されているので、回路抵抗を小さくすることがで
き、能動素子１４’を効率よく機能させ、例えば、信号
を高出力で出力させることができる。なお、厚膜導体１
８’を用いた導電膜１５’の部分は、誘電体基板１２’
上に厚膜導体１８’を形成した一層構造の導電膜となっ
ているが、予め厚膜導体１８’の形成する領域に誘電体
基板１２’上の薄膜導体２０’を延長して形成した後、
この上に厚膜導体１８’を形成した積層構造の導電膜と
してもよい。 【００２７】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の高周波回
路のさらに別の一実施形態である高周波回路１０’’を
示している。図４（ａ）は、高周波回路１０’’の概略
斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＸ’’
−Ｙ’’切断線に沿って切断した高周波回路１０’’の
断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すＡ’’
−Ｂ’’切断線に沿って切断した高周波回路１０’’の
断面図である。 【００２８】高周波回路１０’’は、透明性を有する誘
電体基板１２’’と、能動素子１４’’と、誘電体基板
の前面１２ａ’’（能動素子１４’’の実装側の面）に
導電膜１５’’が所望の形状に形成された回路部１
６’’とを有して構成され、回路部１６’’に能動素子
１４’’が接続されている。導電膜１５’’は厚膜導体
１８’’と透明性を有する薄膜導体２０’’，２１’’
とを有し、厚膜導体１８’’と薄膜導体２０’’，２
１’’とは厚さが異なり、薄膜導体２０’’，２１’’
は厚膜導体１８’’に比べて厚さが薄い。能動素子１
４’’は、能動素子１４’’の端子がハンダあるいは導
電性ペースト等の接合材２４’’を介して、厚膜導体１
８’’と薄膜導体２０’’に接続されて、誘電体基板１
２’’に実装されている。誘電体基板１２’’および能
動素子１４’’は、上述の誘電体基板１２’および能動
素子１４’と同様の構成、同様の作用を有するので説明
は省略する。回路部１６’’は、厚膜導体１８’’と薄
膜導体２０’’，２１’’とによって構成され、背面１
２ｂ’’に導電膜のない通常のコプレーナ線路が構成さ
れる以外は、上述の回路部１６’と同様である。コプレ
ーナ線路における厚膜導体１８’’の幅Ｗ₄（図４
（ｃ）参照）は、例えば、誘電体基板１２’’の比誘電
率が６．８、厚さが０．７６ｍｍの場合には１．８ｍｍ
であり、薄膜導体２１’’の隙間の幅Ｗ₅（図４（ｃ）
参照）は、２．４ｍｍである。従って、島状の厚膜導体
１８’’は、薄膜導体２１’’と０．３ｍｍの間隔をあ
けて設けられる。 【００２９】高周波回路１０’’は、厚膜導体１８’’
を用いて構成されたコプレーナ線路を有し、このコプレ
ーナ線路が能動素子１４’’の１つの端子と接続される
ので、回路抵抗を小さくすることができ、能動素子１
４’’を効率よく機能させ、あるいは、信号を高出力で
出力させることができる。なお、厚膜導体１８’’を用
いた導電膜１５’’の部分は、誘電体基板１２’’上に
厚膜導体１８’’を形成した一層構造の導電膜となって
いるが、予め厚膜導体１８’’の形成する領域に誘電体
基板１２’’上の薄膜導体２０’’を延長して形成した
後、この上に厚膜導体１８’’を形成した積層構造の導
電膜としてもよい。 【００３０】このように高周波回路１０，１０’，１
０’’は、特に、誘電体基板１２，１２’，１２’’の
透明性と、誘電体基板１２，１２’，１２’’に形成さ
れる薄膜導体の透明性とにより、高周波回路１０，１
０’，１０’’の大部分の領域の透明性を確保しつつ、
高周波回路を効率よく機能させることができる。なお、
本実施形態ではいずれも導電膜が厚さの異なる２種類の
導電膜で構成されるが、厚さの異なる３種類以上の導電
膜で構成されてもよい。 【００３１】このような高周波回路１０，１０’，１
０’’は、例えば、能動素子としてトランジスタ等の増
幅素子を用いて発振回路を構成するとともに、発振した
信号を電波として放射する平面アンテナを備えた送信用
能動集積アンテナに好適に用いることができる。同様
に、受信した信号を増幅する受信用能動集積アンテナと
しても好適に用いることができる。以降では、本発明の
高周波回路を送信用能動集積アンテナに用いた例で説明
するが、これに限られるわけではなく、受信用能動集積
アンテナに用いてもよい。 【００３２】図５（ａ）は、本発明の高周波回路を用い
た能動集積アレイアンテナ装置（以降、アレイアンテナ
という）５０の正面図であり、図５（ｂ）はアレイアン
テナ５０をＺ方向から見た側面図である。アレイアンテ
ナ５０は、後述するように発振回路とアンテナを含み、
発振された０．８〜３０ＧＨｚの高周波信号を送信する
装置であるが、アンテナで受信した微弱な高周波信号を
増幅する装置構成にしてもよい。アレイアンテナ５０
は、表面に導電膜５２，５４が所定の形状に形成された
透明性を有する誘電体基板５６を有し、誘電体基板５６
上に同一の構造を持つ能動集積アンテナ５０Ａおよび能
動集積アンテナ５０Ｂを並列に配した高周波回路であ
る。導電膜５２は、透明性を有する薄膜導体５８と厚膜
導体６０とによって構成されており、詳細については後
述する。導電膜５４は、薄膜導体５８と同様の透明性を
有する薄膜導体で構成される。能動集積アンテナ５０Ａ
は、誘電体基板５６上に、導電膜５２で構成された回路
部６２と、この回路部６２とハンダあるいは導電性ペー
スト等の接合材６３を介して接続されて実装されたと電
界効果型トランジスタ（以降、ＦＥＴという）６４とを
備え、回路部６２は平面アンテナ６６を備える。能動集
積アンテナ５０Ｂも能動集積アンテナ５０Ａと同様の構
成を備える。以降では、能動集積アンテナ５０Ａを代表
して説明する。 【００３３】回路部６２の能動集積アンテナ５０Ａに当
たる部分は、ＦＥＴ６４のドレイン端子と接続されて伸
びるドレイン側伝送線路６８と、ＦＥＴ６４のゲート端
子と接続されて伸びるゲート側伝送線路７０と、ＦＥＴ
６４のソース端子と接続される受動回路としての一対の
ショートスタブ７２とを主に有し、ドレイン側伝送線路
６８の先端部近傍に平面アンテナ６６が設けられてい
る。また、ゲート側伝送線路７０の先端部にはショート
スタブ７１が設けられている。平面アンテナ６６は、図
５（ａ）に示すように、フォールディッドスロットアン
テナであるが、この他に、通常のスロットアンテナや、
誘電体基板上にパッチ放射器が設けられたマイクロスト
リップアンテナや、誘電体基板上に線状の送受信素子が
設けられた線状アンテナ、例えばダイポールアンテナや
ｑｕａｓｉ−八木宇田アンテナが挙げられる。 【００３４】また、誘電体基板上５６には、能動集積ア
ンテナ５０Ａのドレイン側伝送線路６８と能動集積アン
テナ５０Ｂにおける対応するドレイン側伝送線路とを横
断して結合するように、ドレイン側強結合線路７４が設
けられ、能動集積アンテナ５０Ａのゲート側伝送線路７
０と能動集積アンテナ５０Ｂの対応するゲート側伝送線
路とを結合するように、ゲート側強結合線路７６が設け
られている。すなわち、二重強結合されている。このよ
うにして、上記平面アンテナや上記各伝送線路や上記各
強結合線路は透明性を有する誘電体基板５６上に形成さ
れた導電膜５２，５４によって構成され、回路部６２が
アレイアンテナ５０の発振回路の回路部となっている。
なお、ゲート側伝送線路７０にはゲート側強結合線路７
６を延長するようにオープンスタブ７８が設けられ、ド
レイン側伝送線路６８にはドレイン側強結合線路７４を
延長するようにオープンスタブ８０が設けられている。
なお、平面アンテナ６６や上記各伝送線路や上記結合線
路を覆う導電膜５２の領域は接地される。 【００３５】ドレイン側伝送線路６８沿いには、所定の
バイアス電圧を供給してＦＥＴ６４を作動させるための
バイアス回路８２が導電膜５２およびチップコンデンサ
８４によって構成されている。バイアス回路８２にはバ
イアス電圧供給用のパッド８２ａが設けられ、このパッ
ド８２ａは途中幅の狭い高インピーダンス伝送線路８２
ｂを介し、さらに、エアーブリッジ８６を介してドレイ
ン側伝送線路６８と接続されている。また、エアーブリ
ッジ８８，９０が、図５（ａ）に示すように、ドレイン
側強結合線路７４およびゲート側強結合線路７６を跨ぐ
ように設けられている。 【００３６】次に、図６を用いて、回路部６２をより細
かく説明する。図６に示されるように、回路部６２のう
ち、バイアス回路８２と平面アンテナ６６を除いた部分
の伝送線路はコプレーナ線路である。ここで、図５
（ｂ）に示されているように、ＦＥＴ６４のゲート側か
らドレイン側に至る一定の領域Ｒ₁には、ＦＥＴ６４の
実装される前面とは反対側の背面に接地電位の導電膜５
４が形成されており、領域Ｒ₁における前記コプレーナ
線路は、背面に導電膜のあるコプレーナ線路となってい
る。一方、前記領域Ｒ₁以外の前記コプレーナ線路は、
背面に導電膜のない通常のコプレーナ線路となってい
る。さらに、ゲート側伝送線路７０、ショートスタブ７
２、ゲート側強結合線路７６、ＦＥＴ６４のドレイン端
子と接続する接続部を含むドレイン側伝送線路６８の一
部、およびバイアス回路８２の領域（図６中の濃いグレ
ー領域）が厚膜導体６０で構成され、その他の導電膜５
２の領域は透明性を有する薄膜導体５８で構成される。
導電膜５４は透明性を有する薄膜導体で構成される。な
お、厚膜導体６０を用いた導電膜５２の部分は、誘電体
基板５６上に厚膜導体６０を形成した一層構造の導電膜
となっているが、予め厚膜導体６０の形成する領域に誘
電体基板５６上の薄膜導体５８を延長して形成した後、
この上に厚膜導体６０を形成した積層構造の導電膜とし
てもよい。 【００３７】ここで、厚膜導体６０は、上述したよう
に、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉの群か
ら選択された１つ以上の金属単体、この群から選択され
た２つ以上の金属からなる合金、または、前記金属単体
または前記合金からなる混合物を導体材料として有し、
厚さを２〜１００μｍとする導電膜である。好ましく
は、この導電膜の厚さは２〜２０μｍである。厚膜導体
６０の形成は、例えば、上述したスクリーン印刷による
厚膜法で行われる。 【００３８】導電膜５４の薄膜導体および薄膜導体５８
は、Ａｇ,Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｒ
ｈ，Ｎｉ等の金属単体を主成分またはＩｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ
₂，Ｃｄ₂ＳｎＯ₄，ＣｄＯ，ＺｎＯ等の金属酸化物を主
成分として、Ｓｎ，Ｓｂ，Ｆ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ，Ｆ，Ｇ
ａ等を添加物として０．５〜５原子％加えた材料によっ
て形成されている。金属単体を主成分とする場合、厚さ
は１０〜９０ｎｍとし、金属酸化物を主成分とする場
合、厚さは１０ｎｍ〜１．５μｍとするのが好ましく、
これによって薄膜導体の透明性を確保することができ
る。薄膜導体の形成方法は特に限定されず、例えば、真
空蒸着法やスパッタリング法等の公知の方法が挙げられ
る。 【００３９】このような回路部６２を表面に設ける誘電
体基板５６は、上述したように、比誘電率は３〜９であ
り、厚さを０．２〜６ｍｍとする。なお、本発明におけ
る透明な誘電体基板は、ガラス板が好適に用いられる
が、比誘電率が３〜９の透明な板状の誘電体であればい
ずれであってもよい。例えば、サファイヤ、ポリカーボ
ネートやアクリル等の材料を使用することができる。そ
の中でも、０．８〜３０ＧＨｚの高周波帯域で伝送損失
の少ない材料が好適に使用される。ガラス板を誘電体基
板として用いる場合、表示素子用のガラス板ばかりでな
く、建築用ガラス板や自動車用ガラス板を誘電体基板と
して用いてもよい。 【００４０】このようなアレイアンテナ５０の発振回路
の回路部を構成する回路部６２では、ショートスタブ７
２、ゲート側伝送線路７０およびゲート側伝送線路７０
の先端部に設けたショートスタブ７１が、発振における
信号の帰還に寄与する。一方、ショートスタブ７２、ゲ
ート側伝送線路７０およびゲート側伝送線路７０の先端
部に設けたショートスタブ７１は抵抗の小さな厚膜導体
６０で構成されているので回路抵抗が小さい。このた
め、発振における信号の帰還率が高まり発振強度が高く
なる。 【００４１】また、ドレイン側伝送線路６８の一部およ
びバイアス回路８２が抵抗の小さな厚膜導体６０で構成
されているので、ＦＥＴ６４のバイアス制御を効率良く
行うことができる。さらに、能動素子アンテナ５０Ａと
能動素子５０Ｂを同相で発振させるためのゲート側強結
合線路７６が抵抗の小さな厚膜導体６０で構成されてい
るので、能動素子アンテナ５０Ａと能動素子５０Ｂの発
振の同期を高めることができる。 【００４２】このようにアレイアンテナ５０の透明性を
有する誘電体基板５６に形成される薄膜導体は透明性を
有するので、大部分の領域が透明性を有するアレイアン
テナを作製することができる。なお、回路部６２の全領
域を厚膜導体により導電膜を形成することで可能な限り
回路抵抗を小さくすることはできるが、反面、アレイア
ンテナの透明性がなくなる。アレイアンテナ５０は、ア
レイアンテナ５０を効率よく機能させるための回路中の
重要な部分、すなわち、ＦＥＴを取り巻く、ＦＥＴの端
子と接続された伝送線路や受動回路の一部分に、あるい
はバイアス回路に厚膜導体を用い、その他の部分は透明
性を有する薄膜導体を用いることで、大部分の領域の透
明性を確保しつつ、アレイアンテナを効率よく機能させ
ることができる。なお、厚膜導体６０を用いて導電膜５
２を構成する部分は、本実施形態では、ドレイン側伝送
線路６８の一部分の他、ゲート側伝送線路７０全体、シ
ョートスタブ７２全体、ゲート側強結合線路７６全体お
よびバイアス回路８２の全体であるが、これらのうちの
一部分が厚膜導体６０を用いて構成されてもよい。 【００４３】なお、アレイアンテナ５０は、同様の構成
を有する能動集積アンテナを２つ並列して設けたが、本
発明では２つの能動集積アンテナを並列して設けること
に限定されるわけではない。複数個の能動集積アンテナ
を同一の誘電体基板上に設けたものであってもよい。ま
た、単一の能動集積アンテナを誘電体基板に設けたもの
であってもよい。 【００４４】図７（ａ），（ｂ）は、本発明の高周波回
路の一実施形態である誘電体基板に単一のＦＥＴを実装
した発振回路の回路図である。図７（ａ）は、上述した
アレイアンテナ５０を構成する能動集積アンテナ５０
Ａ、あるいは能動集積アンテナ５０Ｂの発振回路の部分
を取り出した回路図でもある。図７（ａ）は、ＦＥＴ１
００と、ＦＥＴ１００のゲート端子と接続されるショー
トスタブ１０２と、ＦＥＴ１００のソース端子と接続さ
れるショートスタブ１０４と、ＦＥＴ１００のドレイン
端子と接続されるバイアス回路１０６と、ドレイン端子
から延びるドレイン側伝送線路１０８と、出力ポート１
１０とを備える。能動集積アンテナとして用いる場合、
出力ポート１１０にアンテナが接続される。なお、バイ
アス回路１０６は、電源１１２から高インピーダンス伝
送線路１１４を介してドレイン端子にバイアス電圧を供
給する。途中、高インピーダンス線路１１４とドレイン
端子との間でパスコンデンサ１１６が接続される。図７
（ｂ）は、ＦＥＴ１００のゲート端子にショートスタブ
の替わりにオープンスタブを設けた構成の発振回路の構
成であり、その他は図７（ａ）の発振回路の構成と同様
である。 【００４５】このような発振回路においても、透明な誘
電体基板上に、厚膜導体と透明な薄膜導体とを用いて導
電膜を形成して回路部を構成することができる。例え
ば、ＦＥＴ１００のゲート端子と接続されるショートス
タブ１０２またはオープンスタブ１０３、ＦＥＴ１００
のソース端子と接続されるショートスタブ１０４、ドレ
イン側伝送線路１０８のドレイン端子と接続する接続部
を含む少なくとも一部分、および、バイアス回路１０６
の、少なくともいずれか一つを、上述した厚膜導体を用
い、それ以外は、透明性を有する薄膜導体とする。これ
によって、発振回路の回路抵抗を小さくすることがで
き、信号の発振強度を増大させることができるととも
に、発振回路の透明性を確保することができる。なお、
上記高周波回路１０’，１０’’，１０’’’、アレイ
アンテナ５０はいずれもガラス板の表面に導電膜を設け
たものであるが、本発明においては、合わせガラス板の
合わせ面に導電性膜を設けて回路部を構成したものであ
ってもよい。 【００４６】 【実施例】このような高周波回路の一実施例として、図
５（ａ），（ｂ）に示すアレイアンテナ５０を作製し
て、実際に電波を放射させて発振強度を調べた。具体的
には、誘電体基板５６として、厚さが０．７６ｍｍ、比
誘電率が６．８で、一辺が１００ｍｍの正方形のガラス
板を用いた。導電膜５４の薄膜導体および薄膜導体５８
は、スパッタリング法を用いてＡｇの厚さが２６ｎｍと
なるように形成し、厚膜導体６０は、テトロン＃３５０
のメッシュを用いたスクリーン印刷法を用いてＡｇの厚
さが６μｍとなるように形成した。そして、回路部６２
における、導電膜５４の薄膜導体、薄膜導体５８および
厚膜導体６０の形状、すなわち、図８（ａ），（ｂ）に
示す寸法Ｌ₁〜Ｌ₁₇，Ｌ₂₁〜Ｌ₃₁を下記のようにした。
スクリーン印刷法では、印刷した誘電体基板５６を１２
０℃で４分間乾燥させた後、６００℃にて１０分間焼成
した。また、実装するＦＥＴは、三菱電気社製ＭＧＦ４
９５１Ａを用いた。 【００４７】 Ｌ₁＝２．４ｍｍ ，Ｌ₂＝１．８ｍｍ ，Ｌ₃＝２６．２ｍｍ ， Ｌ₄＝１３．１ｍｍ ，Ｌ₅＝３ｍｍ ，Ｌ₆＝１１．５ｍｍ ， Ｌ₇＝８．１ｍｍ ，Ｌ₈＝１４．１ｍｍ ，Ｌ₉＝５．４ｍｍ ， Ｌ₁₀＝１４．２５ｍｍ，Ｌ₁₁＝１．３ｍｍ ，Ｌ₁₂＝１．７ｍｍ ， Ｌ₁₃＝１０．８３ｍｍ，Ｌ₁₄＝１２．８３ｍｍ，Ｌ₁₅＝１．７ｍｍ ， Ｌ₁₆＝３．４５ｍｍ ，Ｌ₁₇＝２．２ｍｍ ， Ｌ₂₁＝０．７ｍｍ ，Ｌ₂₂＝０．６ｍｍ ，Ｌ₂₃＝０．３ｍｍ ， Ｌ₂₄＝０．６ｍｍ ，Ｌ₂₅＝０．９ｍｍ ，Ｌ₂₆＝０．６ｍｍ ， Ｌ₂₇＝０．５ｍｍ ，Ｌ₂₈＝１．２ｍｍ ，Ｌ₂₉＝４．７ｍｍ ， Ｌ₃₀＝１．６ｍｍ ，Ｌ₃₁＝０．５ｍｍ 【００４８】作製したアレイアンテナ５０（実施例）を
図９に示すように配置した測定系を用いて、アレイアン
テナ５０の発振強度を調べた。すなわち、アレイアンテ
ナ５０の面に対して対向する位置に標準ゲインホーンア
ンテナ１２０を配し、同軸ケーブル１２２を介して標準
ゲインホーンアンテナ１２０で受信した信号をスペクト
ルアナライザ１２４に取り込み、アレイアンテナ５０の
発振強度を調べた。一方、比較例として、アレイアンテ
ナ５０の導電膜５２をすべて厚さが２６ｎｍのＡｇの薄
膜導体としたアレイアンテナ（比較例）を作製し、図９
に示す測定系でアレイアンテナの発振強度を調べた。図
１０は、本発明の実施例と比較例の発振強度のスペクト
ル分布のグラフである。横軸は周波数、縦軸はスペクト
ラムアナライザ１２４による読み取り値である。 【００４９】これによると、本実施例は８．５４ＧＨｚ
で発振し、比較例は８．４１ＧＨｚで発振し、発振ピー
クの発振強度は比較例に比べて実施例が２．８ｄＢ高か
った。これより、実施例は、比較例と同等の透明性を確
保しつつ、アレイアンテナの発振強度を高くすることが
でき、効率の良い発振を行うことがわかった。 【００５０】以上、本発明の高周波回路について詳細に
説明したが、本発明は上記実施例や実施形態に限定はさ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の
改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。 【００５１】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、透明性を
有する誘電体を用いた高周波回路の回路部を、透明性を
有する導電膜と、この導電膜より厚さの厚い導電膜を用
いて構成することで、透明性を確保しつつ、高周波回路
の機能を効率よく発揮させることができ、高周波信号を
効率よく平面アンテナに伝送し、あるいは平面アンテナ
で受信した高周波信号を効率良く増幅する能動集積アン
テナに好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の能動集積アンテナ用高周波回路の一
実施形態である高周波回路の概略斜視図である。 【図２】 （ａ）は、図１に示すＸ−Ｙ切断線に沿って
切断した高周波回路の断面図であり、（ｂ）は、図１に
示すＡ−Ｂ切断線に沿って切断した高周波回路の断面図
である。 【図３】 （ａ）は本発明の能動集積アンテナ用高周波
回路の別の一実施形態である高周波回路の概略斜視図で
あり、（ｂ）は、図３（ａ）に示すＸ’−Ｙ’切断線に
沿って切断した高周波回路の断面図であり、（ｃ）は、
図３（ａ）に示すＡ’−Ｂ’切断線に沿って切断した高
周波回路の断面図である。 【図４】 （ａ）は本発明の能動集積アンテナ用高周波
回路のさらに別の一実施形態である高周波回路の概略斜
視図であり、（ｂ）は、図４（ａ）に示すＸ’’−
Ｙ’’切断線に沿って切断した高周波回路の断面図であ
り、（ｃ）は、図４（ａ）に示すＡ’’−Ｂ’’切断線
に沿って切断した高周波回路の断面図である。 【図５】 （ａ）は、本発明の能動集積アンテナ用高周
波回路を用いた能動集積アレイアンテナ装置の平面図で
あり、（ｂ）は図５（ａ）に示す能動集積アレイアンテ
ナ装置をＺ方向から見た側面図である。 【図６】 図５（ａ）に示す能動集積アレイアンテナ装
置の回路部を説明する図である。 【図７】 （ａ）および（ｂ）は、誘電体基板に単一の
ＦＥＴを実装した発振回路の回路構成を示す回路図であ
る。 【図８】 （ａ）および（ｂ）は、図５（ａ）に示す能
動集積アレイアンテナ装置の回路部の寸法を説明する図
である。 【図９】 能動集積アレイアンテナ装置の発振強度を測
定する際の測定系の概略図である。 【図１０】 図９に示す測定系で得られる発振強度の結
果を示す図である。 【符号の説明】 １０，１０’，１０’’ 高周波回路 １２，１２’，１２’’ 誘電体基板 １２ａ，１２ａ’，１２ａ’’ 前面 １２ｂ，１２ｂ’，１２ｂ’’ 背面 １４，１４’，１４’’ 能動素子 １５，１５’，１５’’ 導電膜 １６，１６’，１６’’ 回路部 １８，１８’，１８’’ 厚膜導体 ２０，２２，２０’，２１’，２２’，２０’’，２
１’’ 薄膜導体 ２４，２４’，２４’’，６３ 接合材 ５０ 能動集積アレイアンテナ装置 ５２，５４ 導電膜 ５６ 誘電体基板 ５８ 薄膜導体 ６０ 厚膜導体 ６２ 回路部 ６４，１００ 電界効果型トランジスタ ６６ 平面アンテナ ６８，１０８ ドレイン側伝送線路 ７０ ゲート側伝送線路 ７２，１０２，１０４ ショートスタブ ７４ ドレイン側結合線路 ７６ ゲート側結合線路 ７８，８０，１０３ オープンスタブ ８２，１０６ バイアス回路 ８４ チップコンデンサ ８６，８８，９０ エアブリッジ １１０ 出力ポート １１２ 電源 １１４ 高インピーダンス伝送線路 １１６ パスコンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庭野 和彦 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 (72)発明者 井川 耕司 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 5J011 CA15 5J014 CA00 5J021 AA02 AA11 AB06 CA03 FA26 HA05 5J046 AA00 AB13 PA01

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】透明性を有する誘電体基板と、この誘電体
   基板に設けられた導電膜で構成された前記誘電体基板上
   の回路部と、この回路部と接続されて前記誘電体基板に
   設けられた能動素子とを備え、 前記回路部における前記導電膜は、透明性を有する導電
   膜と、この透明性を有する導電膜より厚さの厚い導電膜
   を備えることを特徴とする能動集積アンテナ用高周波回
   路。