JP2020507232A - アンテナアパーチャで使用される蓄積キャパシタ - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、「A Method to Reduce the Storage Capacitor Size in TFT Apertures(TFTアパーチャ内の蓄積キャパシタのサイズを小さくする方法)」と題する2016年12月22日出願の対応する仮特許出願第62/438,279号に対して優先権を主張するものであり、該仮特許出願を引用により組み込んだものである。
1つの実施形態において、TFT(又は他の駆動トランジスタ)、蓄積キャパシタ(例えば、図2に図示のものなど)、及びアンテナ素子(例えば、RF放射アンテナ素子(例えば、表面散乱アンテナ素子)など)は、系統的マトリクス駆動回路の使用を可能にするように、アンテナアパーチャ(例えば、円筒状給電アンテナアパーチャ)のアクティブ領域に配置される。セルの配置は、アンテナ素子を駆動するためのマトリックス駆動のためのトランジスタ(例えば、TFT又は他のトランジスタ)の配置を含む。
上述した技法は、平面アンテナ(flat panel antenna)と共に使用することができる。このような平面アンテナの実施形態が開示される。平面アンテナは、アンテナアパーチャ上にアンテナ素子の1又は2以上のアレイを含む。1つの実施形態において、アンテナ素子は、液晶セルを備える。1つの実施形態において、平面アンテナは、行及び列状に配置されていないアンテナ素子の各々を一意的にアドレス指定してこれらのアンテナ素子を駆動するマトリクス駆動回路を含む円筒状給電アンテナである。1つの実施形態において、素子は、リング状に配置される。
1つの実施形態において、平面アンテナは、メタマテリアルアンテナシステムの一部である。通信衛星地上局用のメタマテリアルアンテナシステムの実施形態について説明する。1つの実施形態において、アンテナシステムは、民間商用衛星通信用のKa帯域周波数又はKu帯域周波数の何れかを使用して動作するモバイルプラットフォーム(例えば、航空、海上、陸上、その他)上で動作する衛星地上局(ES)のコンポーネント又はサブシステムである。アンテナシステムの実施形態はまた、モバイルプラットフォーム上ではない地上局(例えば、固定地上局又は可搬地上局)で使用できる点に留意されたい。
図5は、円筒状給電ホログラフィック放射状アパーチャアンテナの1つの実施形態の概略図を示している。図5を参照すると、アンテナアパーチャは、円筒状給電アンテナの入力給電部502の周りに同心リング状に配置されたアンテナ素子503の1又は2以上のアレイ501を有する。1つの実施形態において、アンテナ素子503は、RFエネルギーを放射する無線周波数(RF)共振器である。1つの実施形態において、アンテナ素子503は、アンテナアパーチャの全表面上に交互配置され分散されるRxアイリス及びTxアイリスの両方を備える。このようなアンテナ素子の実施例は、以下に更に詳細に説明される。本明細書で説明するRF共振器は、円筒状給電部を含まないアンテナで使用することができる。
図10のRFアレイ1606及び図11のRFアレイ1616は、放射体として作用するパッチアンテナ(すなわち、散乱体)のグループを含む波散乱サブシステムを備える。このパッチアンテナグループは、散乱メタマテリアル素子のアレイを含む。
1つの実施形態において、複合アンテナアパーチャは、セットトップボックスと連動して動作するテレビジョンシステムで使用される。例えば、二重受信アンテナの場合、アンテナにより受信された衛星信号は、テレビジョンシステムのセットトップボックス(例えば、DirectTV受信機)に供給される。より具体的には、複合アンテナ動作は、2つの異なる周波数及び/又は偏波でRF信号を同時に受信することができる。すなわち、素子の1つのサブアレイは、1つの周波数及び/又は偏波でRF信号を受信するように制御され、別のサブアレイは、別の異なる周波数及び/又は偏波で信号を受信するように制御される。周波数又は偏波のこれらの相違は、テレビジョンシステムにより異なるチャネルが受信されることを表している。同様に、2つのアンテナアレイは、2つの異なる位置(例えば、2つの異なる衛星)からのチャネルを受信するため2つの異なるビーム位置に対して制御されて、複数のチャネルを同時に受信することができる。
別の実施形態では、複合アンテナアパーチャは、全二重通信システムで使用される。図13は、同時送信及び受信経路を有する通信システムの別の実施形態のブロック図である。1つの送信経路及び1つの受信経路のみが示されているが、通信システムは、1つよりも多い送信経路及び/又は1つよりも多い受信経路を含むことができる。
101 ソース/ドレイン金属
102 ゲート金属
103 ドレイン金属
104 活性層
105 パッシベーション層
113 パッチ金属
114 パッシベーション層
121 アイリス基板
122 アイリス金属
123 アイリス開口部
124 パッチ基板
150 液晶
210 蓄積キャパシタ
211 底部プレート
212 中間プレート
213 層間誘電体
Claims (25)
- ホログラフィックビーム誘導で使用される周波数帯域用のビームを形成するように共に制御され動作可能である無線周波数(RF)放射アンテナ素子のアレイを形成する第1及び第2の基板を有する物理的アンテナアパーチャを備えたアンテナであって、前記アンテナ素子の各々は、前記各アンテナ素子に電圧を供給するための回路と、前記第1の基板上に複数の導電層を有して形成された蓄積キャパシタとに結合され、前記複数の層のうちの上部導電層及び底部導電層は、前記第2の基板の導電層上の第2の電圧に等しい第1の電圧にあり、前記蓄積キャパシタと前記第2の基板上の導電層との間に生じる寄生容量が小さくなる、
ことを特徴とするアンテナ。 - 前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶を更に備え、前記第1の基板及び前記第2の基板は、パッチ基板及びアイリス基板を含む、請求項1に記載のアンテナ。
- 前記パッチ基板及びアイリス基板は、ガラス基板である、請求項2に記載のアンテナ。
- 前記回路は、トランジスタを含み、該トランジスタは、前記第1の基板上のゲート金属層の第1の部分から形成された前記トランジスタのゲートを有し、前記蓄積キャパシタは、前記ゲート金属層の第2の部分から形成された底部プレートを有する、請求項1に記載のアンテナ。
- 前記トランジスタは、TFTを含む、請求項4に記載のアンテナ。
- 前記蓄積キャパシタ構造は、
第1の金属層と、
前記第1の金属層の上部にある第1の誘電体層と、
前記第1の誘電体層の上部にある第2の金属層と、
前記第2の金属層の上部にある第2の誘電体層と、
前記第2の誘電体層の上部にある第3の金属層と、
を備え、前記第3の金属層は、前記第1の金属層に電気的に結合されている、請求項4に記載のアンテナ。 - 前記第3の金属層は、ビアを使用して前記第1の金属層に電気的に結合される、請求項6に記載のアンテナ。
- 前記第1の金属層は、前記第1の基板上に形成されたトランジスタのゲートの一部分を形成するように製造された金属層の一部分から形成され、
前記第2の金属層は、前記第1の基板上に形成されたトランジスタのソース及びドレイン電極を形成するように製造された金属層の一部分から形成される、請求項7に記載のアンテナ。 - 前記アンテナ素子のアレイは、RF放射アンテナ素子の同調可能スロット付きアレイを含む、請求項1に記載のアンテナ。
- 前記アンテナ素子のアレイは、2又は3以上のアンテナサブアレイを含む、請求項1に記載のアンテナ。
- 前記少なくとも2つのアンテナサブアレイの同調可能スロットの各々における大部分の素子は、互いに対して交互配置される、請求項10に記載のアンテナ。
- 各スロット付きアレイは、複数のスロットを含み、更に各スロットは、所与の周波数で所望の散乱を提供するように同調される、請求項10に記載のアンテナ。
- 各スロット付きアレイは、
複数のスロットと、
複数のパッチであって、前記パッチの各々は、前記複数のスロット内のスロット上に並置され、該スロットから切り離されて前記パッチ/スロットペアが形成され、各パッチ/スロットペアは、前記ペア内の前記パッチへの電圧印可に基づいてオフ又はオンにされる、複数のパッチと、
ビームを生成させるようにパッチ/スロットペアを制御する制御パターンを適用するコントローラと、
を含む、請求項8に記載のアンテナ。 - ホログラフィックビーム誘導で使用される周波数帯域用のビームを形成するように共に制御され動作可能である無線周波数(RF)放射アンテナ素子のアレイを形成する第1及び第2の基板を有する物理的アンテナアパーチャを備えるアンテナであって、
前記アンテナ素子の各々は、前記各アンテナ素子に電圧を供給するための回路と、前記第1の基板上に形成された蓄積キャパシタとに結合され、
前記蓄積キャパシタは、
第1の金属層と、
前記第1の金属層の上部にある第1の誘電体層と、
前記第1の誘電体層の上部にある第2の金属層と、
前記第2の金属層の上部にある第2の誘電体層と、
前記第2の誘電体層の上部にある第3の金属層と、
を含み、前記第3の金属層は、前記第1の金属層に電気的に結合されている、
ことを特徴とするアンテナ。 - 前記第3の金属層は、ビアを使用して前記第1の金属層に電気的に結合される、請求項14に記載のアンテナ。
- 前記第2の基板は、第1の電圧を有する第4の金属層を含み、更に前記第1の金属層及び前記第3の金属層は、前記第1の電圧にある、請求項14に記載のアンテナ。
- 前記第1の金属層は、前記第1の基板上に形成されたトランジスタのゲートの一部分を形成するように製造された金属層の一部分から形成され、
前記第2の金属層は、前記第1の基板上に形成されたトランジスタのソース及びドレイン電極を形成するように製造された金属層の一部分から形成される、請求項14に記載のアンテナ。 - 前記トランジスタは、薄膜トランジスタ(TFT)を含む、請求項17に記載のアンテナ。
- 前記第2の基板は、第4の金属層を含み、前記第1、第3、及び第4の金属層は、第1の電圧にある、請求項14に記載のアンテナ。
- 上部に第1の金属層が形成されたアイリス基板と、
パッチ基板と、
前記パッチ基板及びアイリス基板を用いて形成された無線周波数(RF)放射アンテナ素子のアレイと、
を備えるアンテナであって、前記RF放射アンテナ素子のアレイは、ホログラフィックビーム誘導で使用される周波数帯域用のビームを形成するように共に制御可能で動作可能であり、前記アンテナ素子の各々は、前記各アンテナ素子に電圧を供給するための回路と、前記パッチ基板上の蓄積キャパシタとに結合され、
前記蓄積キャパシタは、
第1の金属層と、
前記第1の金属層の上部にある第1の誘電体層と、
前記第1の誘電体層の上部にある第2の金属層と、
前記第2の金属層の上部にある第2の誘電体層と、
前記第2の誘電体層の上部にある第3の金属層と、
を含み、前記第3の金属層は、前記第1の金属層に電気的に結合されている、
ことを特徴とするアンテナ。 - 前記第3の金属層は、ビアを使用して前記第1の金属層に電気的に結合される、請求項20に記載のアンテナ。
- 前記第2の基板は、第1の電圧を有する第4の金属層を含み、更に前記第1の金属層及び前記第3の金属層は、前記第1の電圧にある、請求項20に記載のアンテナ。
- 前記第1の金属層は、前記第1の基板上に形成されたトランジスタのゲートの一部分を形成するように製造された金属層の一部分から形成され、
前記第2の金属層は、前記第1の基板上に形成されたトランジスタのソース及びドレイン電極を形成するように製造された金属層の一部分から形成される、請求項20に記載のアンテナ。 - 前記トランジスタは、薄膜トランジスタ(TFT)を含む、請求項23に記載のアンテナ。
- 前記第2の基板は、第4の金属層を含み、前記第1、第3、及び第4の金属層は、第1の電圧にある、請求項20に記載のアンテナ。
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