JP2004104382A - マイクロ波移相器 - Google Patents
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Abstract
【課題】近接する回路との干渉が少なく、挿入損失の少ないマイクロ波移相器を得る。
【解決手段】液晶を材料とした誘電体基板２上に信号用導体３を形成し、信号用導体３を挟んで補助接地導体４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを形成する。更に、この誘電体基板２を囲うように接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂを形成して、インバーテッド構造及びサスペンデッド構造のマイクロストリップ伝送線路１を構成する。そして、誘電体基板２に印加するバイアス電圧７を変化させることにより誘電体基板２の誘電率を変化させ、移相量を制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】液晶を材料とした誘電体基板２上に信号用導体３を形成し、信号用導体３を挟んで補助接地導体４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを形成する。更に、この誘電体基板２を囲うように接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂを形成して、インバーテッド構造及びサスペンデッド構造のマイクロストリップ伝送線路１を構成する。そして、誘電体基板２に印加するバイアス電圧７を変化させることにより誘電体基板２の誘電率を変化させ、移相量を制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯において使用されるマイクロ波移相器に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
移相器は、信号の位相を制御する機能モジュールとして、フェーズドアレーアンテナや電力合成型の増幅装置等に使用されている。
【０００３】
マイクロ波帯において、伝送線路を構成する誘電体材料に液晶を用いた移相器が特開２００１−２３７６０６号公報に開示されている。この公報に開示された移相器は、対向する一対の伝送線路の間に液晶を封入して液晶を誘電体基板と見なしたマイクロ波伝送線路を構成し、この液晶に電圧を印加して誘電率を変化させた時に、マイクロ波伝送線路を伝搬する信号の伝搬遅延時間が変化することを利用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載される移相器は、他のマイクロ波回路との集積化等により高密度実装した場合には、近接する回路間において互いにクロストーク等の干渉が発生するおそれがある。即ち、マイクロ波の伝送特性に起因して信号の一部が伝送線路の外部に放射され、近接する外部回路に影響を与えることがある。これとは逆に、近接する外部回路から不要な信号の影響を受けることもある。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、近接する回路との干渉が少ないマイクロ波移相器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、本発明のマイクロ波移相器は、印加電圧により誘電率が変化する誘電体基板と、この誘電体基板の一方の面上に形成された第１の導体と、前記誘電体基板上で前記第１の導体と距離をおいて前記第１の導体を挟むように形成された第２及び第３の導体と、前記誘電体基板の他方の面上に前記第２の導体に対向して形成された第４の導体と、前記誘電体基板の他方の面上に前記第３の導体に対向して形成された第５の導体と、前記誘電体基板を囲い、前記誘電体基板の両面との間にそれぞれ距離を設けて前記誘電体基板に固定された第６の導体と、前記第１の導体と前記第２乃至第６の導体との間に電圧を印加するための電圧印加手段と、前記第２乃至第５の導体と前記第６の導体とをそれぞれ電気的に接続する手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
本発明のマイクロ波移相器によれば、第１の導体を第６の導体で囲うことにより、近接する回路との干渉が少ないマイクロ波移相器を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明に係るマイクロ波移相器の一実施の形態を示す斜視図である。また、図２は図１のＡ−Ａに沿った断面を拡大した図である。
【０００９】
本実施の形態においては、誘電体基板２の材料は、周囲を絶縁材料により封止した薄い２枚の絶縁性基板２ａ及び２ｂ間に印加電圧に応じて誘電率が変化する液晶２ｃを封入したものであり、その平面形状は方形である。
【００１０】
絶縁性基板２ａの上面には第１の導体として、マイクロ波伝送線路の信号用導体３が直線状に形成されている。また、絶縁性基板２ａの両端部上には、信号用導体３と距離をおいてそれを挟むように、第２及び第３の導体として補助接地導体４ａ及び４ｂが直線状に形成されている。
【００１１】
絶縁性基板２ｂの下面には、第４及び第５の導体として補助接地導体４ｃ及び４ｄが、それぞれ補助接地導体４ａ及び４ｂに対向してこれと同一形状に形成されている。
【００１２】
また、誘電体基板２を囲うように、第６の導体として接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂが配置されている。接地用導体５ａは補助接地導体４ａ及び４ｃと誘電体基板２の端部で接触し、その接触部は半田付け等で固定されている。接地用導体５ｂは補助接地導体４ｂ及び４ｄと誘電体基板２の端部で接触し、その接触部は半田付け等で固定されている。接地用導体６ａ及び６ｂは、誘電体基板２と平行にそれぞれ誘電体基板２の上面及び下面との間に距離を設けて配置され、接地用導体５ａ及び５ｂの端部に接続されて固定されている。
【００１３】
すなわち、本実施の形態においては、信号用導体３が形成された誘電体基板２を、接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂで方形に囲うことにより、インバーテッド構造及びサスペンデッド構造のマイクロストリップ伝送線路１が構成されており、マイクロ波信号は信号用導体３を伝搬していく。バイアス電圧７は信号用導体３と接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂとの間に印加される。
【００１４】
上述の構成において、信号用導体３にバイアス電圧７が印加されると、誘電体基板２にも同じ電圧が印加され、誘電体基板２は印加電圧に応じて誘電率が変化する。この変化に伴って、マイクロストリップ伝送線路１を伝搬する信号の伝送速度も変化する。その結果、信号用導体３を伝搬するマイクロ波信号の位相を変化させることができる。
【００１５】
信号用導体３を伝搬するマイクロ波信号の伝搬位相θは次式で示される。
【００１６】
【数１】
ここで、Ｌは信号用導体３の線路長、λ０は信号用導体３を伝搬するマイクロ波の自由空間における波長、εはマイクロストリップ伝送線路１を構成する誘電体の誘電率である。すなわち、伝搬位相θは誘電率εの１／２乗に比例する。従って、バイアス電圧７がある基準値（例えば０ボルト）の時の伝搬位相をθ１とし、バイアス電圧７を基準値から変化させて誘電体基板２の誘電率を変化させた時の伝搬位相をθ２とすると、θ２とθ１との差分を移相量とする移相器として動作させることができる。しかもその移相量はバイアス電圧７の連続的な変化に対応して、連続的に変化させることができる。
【００１７】
上述した実施の形態のマイクロ波移相器は、マイクロ波信号の伝搬経路がマイクロストリップ伝送線路１のみで構成されているため、マイクロ波回路間あるいはマイクロ波モジュール間等を接続する伝送線路を兼ねることができ、例えば他のマイクロ素子やマイクロ波回路と一体化あるいはハイブリッド集積化するなど、移相器を活用した装置を小型化あるいは高密度実装化することができる。しかも、信号用導体３を接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂで囲うことによりシールドの効果を持つため、マイクロ波の伝送特性に起因する近接回路間との干渉を効果的に防止できる。
【００１８】
また、伝送線路をインバーテッド構造及びサスペンデッド構造のマイクロストリップ伝送線路としているので、次に説明する効果を奏する。図３は、信号用導体３にバイアス電圧７を印加した時に発生する電気力線の概念図である。図３によれば、電気力線８は接地用導体６ａに向かって進むものが多く、誘電体基板２への電界集中が弱まる。従って信号用導体３を伝搬するマイクロ波信号の損失が低減され、移相器の挿入損失を低減することができる。
【００１９】
更に、移相量の制御には信号用導体３に印加するバイアス電圧７を変化させているが、このバイアス電圧７は誘電体基板２の誘電率を変化させるためのものであり、電流はほとんど流れない。従って、電力を消費することなく連続的に位相制御を行なうことができる。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、誘電体基板２を絶縁性基板２ａ及び２ｂの間に液晶を封入したものとしたが、電界強度によって誘電率が変化する絶縁性物質であれば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の種々の材料を用いることができる。
【００２１】
また、信号用導体３、補助接地導体４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄは直線状に限定されず、補助接地導体４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄは接地導体５ａ及び５ｂから離れていてもよい。更に、接地導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂは個別に成形された接地用導体としたが、一体に成形された接地用導体でもよい。また、金属板で構成してもよいし、金属膜を被覆した絶縁材料あるいは半絶縁性基板上に蒸着した金属膜で少なくとも一部を構成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、近接する回路との干渉が少なく、挿入損失の少ないマイクロ波移相器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロ波移相器の実施の形態を説明する斜視図。
【図２】本発明に係るマイクロ波移相器の実施の形態を説明する斜視図におけるＡ−Ａ線に沿った断面を拡大して示す図。
【図３】信号用導体３にバイアス電圧７を印加した時に発生する電気力線の概念図。
【符号の説明】
１…マイクロストリップ伝送線路
２…誘電体基板
２ａ、２ｂ…絶縁性基板
２ｃ…液晶
３…信号用導体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…補助接地導体
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ…接地用導体
７…バイアス電圧
８…電気力線
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯において使用されるマイクロ波移相器に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
移相器は、信号の位相を制御する機能モジュールとして、フェーズドアレーアンテナや電力合成型の増幅装置等に使用されている。
【０００３】
マイクロ波帯において、伝送線路を構成する誘電体材料に液晶を用いた移相器が特開２００１−２３７６０６号公報に開示されている。この公報に開示された移相器は、対向する一対の伝送線路の間に液晶を封入して液晶を誘電体基板と見なしたマイクロ波伝送線路を構成し、この液晶に電圧を印加して誘電率を変化させた時に、マイクロ波伝送線路を伝搬する信号の伝搬遅延時間が変化することを利用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載される移相器は、他のマイクロ波回路との集積化等により高密度実装した場合には、近接する回路間において互いにクロストーク等の干渉が発生するおそれがある。即ち、マイクロ波の伝送特性に起因して信号の一部が伝送線路の外部に放射され、近接する外部回路に影響を与えることがある。これとは逆に、近接する外部回路から不要な信号の影響を受けることもある。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、近接する回路との干渉が少ないマイクロ波移相器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、本発明のマイクロ波移相器は、印加電圧により誘電率が変化する誘電体基板と、この誘電体基板の一方の面上に形成された第１の導体と、前記誘電体基板上で前記第１の導体と距離をおいて前記第１の導体を挟むように形成された第２及び第３の導体と、前記誘電体基板の他方の面上に前記第２の導体に対向して形成された第４の導体と、前記誘電体基板の他方の面上に前記第３の導体に対向して形成された第５の導体と、前記誘電体基板を囲い、前記誘電体基板の両面との間にそれぞれ距離を設けて前記誘電体基板に固定された第６の導体と、前記第１の導体と前記第２乃至第６の導体との間に電圧を印加するための電圧印加手段と、前記第２乃至第５の導体と前記第６の導体とをそれぞれ電気的に接続する手段とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
本発明のマイクロ波移相器によれば、第１の導体を第６の導体で囲うことにより、近接する回路との干渉が少ないマイクロ波移相器を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明に係るマイクロ波移相器の一実施の形態を示す斜視図である。また、図２は図１のＡ−Ａに沿った断面を拡大した図である。
【０００９】
本実施の形態においては、誘電体基板２の材料は、周囲を絶縁材料により封止した薄い２枚の絶縁性基板２ａ及び２ｂ間に印加電圧に応じて誘電率が変化する液晶２ｃを封入したものであり、その平面形状は方形である。
【００１０】
絶縁性基板２ａの上面には第１の導体として、マイクロ波伝送線路の信号用導体３が直線状に形成されている。また、絶縁性基板２ａの両端部上には、信号用導体３と距離をおいてそれを挟むように、第２及び第３の導体として補助接地導体４ａ及び４ｂが直線状に形成されている。
【００１１】
絶縁性基板２ｂの下面には、第４及び第５の導体として補助接地導体４ｃ及び４ｄが、それぞれ補助接地導体４ａ及び４ｂに対向してこれと同一形状に形成されている。
【００１２】
また、誘電体基板２を囲うように、第６の導体として接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂが配置されている。接地用導体５ａは補助接地導体４ａ及び４ｃと誘電体基板２の端部で接触し、その接触部は半田付け等で固定されている。接地用導体５ｂは補助接地導体４ｂ及び４ｄと誘電体基板２の端部で接触し、その接触部は半田付け等で固定されている。接地用導体６ａ及び６ｂは、誘電体基板２と平行にそれぞれ誘電体基板２の上面及び下面との間に距離を設けて配置され、接地用導体５ａ及び５ｂの端部に接続されて固定されている。
【００１３】
すなわち、本実施の形態においては、信号用導体３が形成された誘電体基板２を、接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂで方形に囲うことにより、インバーテッド構造及びサスペンデッド構造のマイクロストリップ伝送線路１が構成されており、マイクロ波信号は信号用導体３を伝搬していく。バイアス電圧７は信号用導体３と接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂとの間に印加される。
【００１４】
上述の構成において、信号用導体３にバイアス電圧７が印加されると、誘電体基板２にも同じ電圧が印加され、誘電体基板２は印加電圧に応じて誘電率が変化する。この変化に伴って、マイクロストリップ伝送線路１を伝搬する信号の伝送速度も変化する。その結果、信号用導体３を伝搬するマイクロ波信号の位相を変化させることができる。
【００１５】
信号用導体３を伝搬するマイクロ波信号の伝搬位相θは次式で示される。
【００１６】
【数１】
【００１７】
上述した実施の形態のマイクロ波移相器は、マイクロ波信号の伝搬経路がマイクロストリップ伝送線路１のみで構成されているため、マイクロ波回路間あるいはマイクロ波モジュール間等を接続する伝送線路を兼ねることができ、例えば他のマイクロ素子やマイクロ波回路と一体化あるいはハイブリッド集積化するなど、移相器を活用した装置を小型化あるいは高密度実装化することができる。しかも、信号用導体３を接地用導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂで囲うことによりシールドの効果を持つため、マイクロ波の伝送特性に起因する近接回路間との干渉を効果的に防止できる。
【００１８】
また、伝送線路をインバーテッド構造及びサスペンデッド構造のマイクロストリップ伝送線路としているので、次に説明する効果を奏する。図３は、信号用導体３にバイアス電圧７を印加した時に発生する電気力線の概念図である。図３によれば、電気力線８は接地用導体６ａに向かって進むものが多く、誘電体基板２への電界集中が弱まる。従って信号用導体３を伝搬するマイクロ波信号の損失が低減され、移相器の挿入損失を低減することができる。
【００１９】
更に、移相量の制御には信号用導体３に印加するバイアス電圧７を変化させているが、このバイアス電圧７は誘電体基板２の誘電率を変化させるためのものであり、電流はほとんど流れない。従って、電力を消費することなく連続的に位相制御を行なうことができる。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、誘電体基板２を絶縁性基板２ａ及び２ｂの間に液晶を封入したものとしたが、電界強度によって誘電率が変化する絶縁性物質であれば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の種々の材料を用いることができる。
【００２１】
また、信号用導体３、補助接地導体４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄは直線状に限定されず、補助接地導体４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄは接地導体５ａ及び５ｂから離れていてもよい。更に、接地導体５ａ、５ｂ、６ａ及び６ｂは個別に成形された接地用導体としたが、一体に成形された接地用導体でもよい。また、金属板で構成してもよいし、金属膜を被覆した絶縁材料あるいは半絶縁性基板上に蒸着した金属膜で少なくとも一部を構成してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、近接する回路との干渉が少なく、挿入損失の少ないマイクロ波移相器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロ波移相器の実施の形態を説明する斜視図。
【図２】本発明に係るマイクロ波移相器の実施の形態を説明する斜視図におけるＡ−Ａ線に沿った断面を拡大して示す図。
【図３】信号用導体３にバイアス電圧７を印加した時に発生する電気力線の概念図。
【符号の説明】
１…マイクロストリップ伝送線路
２…誘電体基板
２ａ、２ｂ…絶縁性基板
２ｃ…液晶
３…信号用導体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…補助接地導体
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ…接地用導体
７…バイアス電圧
８…電気力線
Claims (2)
- 印加電圧により誘電率が変化する誘電体基板と、
この誘電体基板の一方の面上に形成された第１の導体と、
前記誘電体基板上で前記第１の導体と距離をおいて前記第１の導体を挟むように形成された第２及び第３の導体と、
前記誘電体基板の他方の面上に前記第２の導体に対向して形成された第４の導体と、
前記誘電体基板の他方の面上に前記第３の導体に対向して形成された第５の導体と、
前記誘電体基板を囲い、前記誘電体基板の両面との間にそれぞれ距離を設けて前記誘電体基板に固定された第６の導体と、
前記第１の導体と前記第２乃至第６の導体との間に電圧を印加するための電圧印加手段と、
前記第２乃至第５の導体と前記第６の導体とをそれぞれ電気的に接続する手段と
を具備したことを特徴とするマイクロ波移相器。 - 前記誘電体基板を、２枚の絶縁板間に液晶を封入した構造としたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波移相器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002262271A JP2004104382A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | マイクロ波移相器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002262271A JP2004104382A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | マイクロ波移相器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004104382A true JP2004104382A (ja) | 2004-04-02 |
| JP2004104382A5 JP2004104382A5 (ja) | 2005-06-09 |
Family
ID=32262357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002262271A Abandoned JP2004104382A (ja) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | マイクロ波移相器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004104382A (ja) |
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- 2002-09-09 JP JP2002262271A patent/JP2004104382A/ja not_active Abandoned
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