JPH04330807A - 受信装置 - Google Patents
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- JPH04330807A JPH04330807A JP10088891A JP10088891A JPH04330807A JP H04330807 A JPH04330807 A JP H04330807A JP 10088891 A JP10088891 A JP 10088891A JP 10088891 A JP10088891 A JP 10088891A JP H04330807 A JPH04330807 A JP H04330807A
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Landscapes
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信衛星や放送衛星か
らのマイクロ波信号を地上で受信するための受信装置に
関するものである。
らのマイクロ波信号を地上で受信するための受信装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年情報ネットワークシステムの急速な
展開が図られる中で、衛星通信・放送システムの需要も
急増し、周波数帯もますます高周波化されつつある。こ
のような高周波用の電界効果トランジスタとしては、Ｓ
ｉバイポーラトランジスタの特性限界を打破するものと
して化合物半導体、特にＧａＡｓを用いたショットキー
バリア形電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）が実用
化されており、さらに最近ではシステムの小形化、低価
格化、高性能化のために高周波信号を低周波信号に変換
するダウンコンバータ初段増幅部の集積化（ＭＭＩＣ：
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ 化）が進められている
。
展開が図られる中で、衛星通信・放送システムの需要も
急増し、周波数帯もますます高周波化されつつある。こ
のような高周波用の電界効果トランジスタとしては、Ｓ
ｉバイポーラトランジスタの特性限界を打破するものと
して化合物半導体、特にＧａＡｓを用いたショットキー
バリア形電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）が実用
化されており、さらに最近ではシステムの小形化、低価
格化、高性能化のために高周波信号を低周波信号に変換
するダウンコンバータ初段増幅部の集積化（ＭＭＩＣ：
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ 化）が進められている
。
【０００３】ところで、通信衛星や放送衛星からのマイ
クロ波信号を直接受信するアンテナは、パラボラ反射鏡
で電波を集める方式のいわゆるパラボラアンテナが効率
的に最も優れており、現在多用されている。一方、いく
つものアンテナ素子を平面上に並べ、それぞれの素子で
受けた信号電力を導線で一つにまとめるタイプのものを
平面アンテナと呼ぶが、このような平面アンテナにも、
プリント技術の向上によりマイクロ波帯でも適用できる
ようなものが登場しはじめた。初めのうちは性能および
コストの両面でパラボラアンテナには遠くおよばなかっ
たが、１９７０年代後半からのマイクロストリップアン
テナの研究の高まりと、マイクロ波用プリント基板の性
能向上とによって、現在では実用レベルに達している。
クロ波信号を直接受信するアンテナは、パラボラ反射鏡
で電波を集める方式のいわゆるパラボラアンテナが効率
的に最も優れており、現在多用されている。一方、いく
つものアンテナ素子を平面上に並べ、それぞれの素子で
受けた信号電力を導線で一つにまとめるタイプのものを
平面アンテナと呼ぶが、このような平面アンテナにも、
プリント技術の向上によりマイクロ波帯でも適用できる
ようなものが登場しはじめた。初めのうちは性能および
コストの両面でパラボラアンテナには遠くおよばなかっ
たが、１９７０年代後半からのマイクロストリップアン
テナの研究の高まりと、マイクロ波用プリント基板の性
能向上とによって、現在では実用レベルに達している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような平面ア
ンテナは、その平面的な構造から、それに接続される受
信回路、つまり受信したマイクロ波信号を増幅するため
の低雑音増幅回路、あるいは低雑音増幅回路で増幅され
た信号の周波数をダウンコンバートするための周波数変
換回路、あるいはさらにダウンコンバートされた中間周
波信号を増幅するための回路等と同一の化合物半導体基
板上にモノリシックに集積できる可能性がある。このよ
うな集積化が実現できれば、アンテナシステムを小形化
できると同時に、アンテナと受信回路部との接続をスマ
ートにすることができる。また、従来の集積回路の製造
プロセスでそのままアンテナまで集積化することができ
れば、製造コスト面でのメリットも大きい。
ンテナは、その平面的な構造から、それに接続される受
信回路、つまり受信したマイクロ波信号を増幅するため
の低雑音増幅回路、あるいは低雑音増幅回路で増幅され
た信号の周波数をダウンコンバートするための周波数変
換回路、あるいはさらにダウンコンバートされた中間周
波信号を増幅するための回路等と同一の化合物半導体基
板上にモノリシックに集積できる可能性がある。このよ
うな集積化が実現できれば、アンテナシステムを小形化
できると同時に、アンテナと受信回路部との接続をスマ
ートにすることができる。また、従来の集積回路の製造
プロセスでそのままアンテナまで集積化することができ
れば、製造コスト面でのメリットも大きい。
【０００５】ところが、上述したような受信回路が集積
化されるＧａＡｓ基板は、比誘電率εが１２．９と大き
い。ために、この上に直接平面アンテナを形成したので
はアンテナの帯域幅を広くすることができない。
化されるＧａＡｓ基板は、比誘電率εが１２．９と大き
い。ために、この上に直接平面アンテナを形成したので
はアンテナの帯域幅を広くすることができない。
【０００６】本発明の課題は、このような問題点を解消
することにある。
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の受信装置は、平
面アンテナを、この平面アンテナに接続される受信回路
と同一の半絶縁性化合物半導体基板上に集積するが、当
該平面アンテナのエレメントを上記化合物半導体基板上
に直接形成するのではなく、ある距離をおいて配置し、
部分的に誘電体によって支えることにより、エレメント
の面積の大部分と上記化合物半導体基板との間を空隙に
したものである。
面アンテナを、この平面アンテナに接続される受信回路
と同一の半絶縁性化合物半導体基板上に集積するが、当
該平面アンテナのエレメントを上記化合物半導体基板上
に直接形成するのではなく、ある距離をおいて配置し、
部分的に誘電体によって支えることにより、エレメント
の面積の大部分と上記化合物半導体基板との間を空隙に
したものである。
【０００８】
【作用】このような平面アンテナの帯域幅は基板の厚さ
に比例し、比誘電率εに反比例する。したがってこれを
比誘電率εの大きいＧａＡｓ基板に直接形成せず、空隙
を介するようにすることにより、帯域幅を広くとれるよ
うになる。
に比例し、比誘電率εに反比例する。したがってこれを
比誘電率εの大きいＧａＡｓ基板に直接形成せず、空隙
を介するようにすることにより、帯域幅を広くとれるよ
うになる。
【０００９】
【実施例】以下、図１〜図３を用いて本発明の一実施例
を説明する。
を説明する。
【００１０】本実施例の受信装置は、図１に示すように
４素子の平面アンテナ１００を、受信周波数帯の低雑音
アンプからなる受信回路２００とモノリシックに集積し
たものである。
４素子の平面アンテナ１００を、受信周波数帯の低雑音
アンプからなる受信回路２００とモノリシックに集積し
たものである。
【００１１】図２にその断面構造を示す。半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板１の表面に、ＦＥＴ２や、ＭＩＭキャパシタ３
、金属抵抗４、マイクロストリップ線路５などの回路部
品を形成するとともに、平面アンテナ１００のアンテナ
エレメントであるパッチ１０１〜１０４を構成する金属
膜６を形成し、第１層金属配線７により回路部品に接続
してある。またＧａＡｓ基板１の裏面にはバァイア（Ｖ
ＩＡ）ホール８を設け、金属層９で覆っている。なお、
１０はＳｉＯＮからなる保護フィルムである。
Ａｓ基板１の表面に、ＦＥＴ２や、ＭＩＭキャパシタ３
、金属抵抗４、マイクロストリップ線路５などの回路部
品を形成するとともに、平面アンテナ１００のアンテナ
エレメントであるパッチ１０１〜１０４を構成する金属
膜６を形成し、第１層金属配線７により回路部品に接続
してある。またＧａＡｓ基板１の裏面にはバァイア（Ｖ
ＩＡ）ホール８を設け、金属層９で覆っている。なお、
１０はＳｉＯＮからなる保護フィルムである。
【００１２】ここで、アンテナエレメントであるパッチ
１０１〜１０４はそれぞれエアブリッジ構造をとってい
る。すなわち、パッチ１０１〜１０４を構成する金属膜
６は、ＧａＡｓ基板１の表面上に直接形成せず、空隙１
１をもたせた構造としてある。機械強度を保つため、部
分的にＳｉＮやＳｉＯ２ 等の誘電体で支えるが、金属
膜６の面積の大部分とＧａＡｓ基板１との間は空隙にな
っている。図１では、パッチ１０１〜１０４は平面状に
なっているが、自重を軽くするために、例えば図３に示
すようなメッシュ状にしてもよい。この場合も、その下
に適当な間隔で誘電体のポスト１２を並べ、これに橋げ
たの役割をさせる。このようにメッシュ状にすると、軽
くなった分だけ誘電体ポスト１２の間隔を広げることが
できる。製造プロセスや使う材料によっても異なるが、
上記メッシュのラインアンドスペースは、マイクロ波帯
の波長に対して十分無視できる１０μｍ〜２０μｍ程度
、橋げたの間隔は１００μｍ〜２００μｍ程度ならば、
容易に製造できる。なお、図３（ａ）は平面図を示し、
同図（ｂ）（ｃ）はそれぞれ正面図および側面図を示す
。 もちろん、受信回路として低雑音アンプだけでなく
ミキサ、発振回路なども同様に集積できることはいうま
でもない。あるいはまた、受信したマイクロ波信号を増
幅するための低雑音増幅回路および当該信号の位相をシ
フトさせるためのフェイズシフタ回路などを集積し、自
動車などの移動体において通信衛星や放送衛星からのマ
イクロ波信号を地上で受信するために電子的に衛星の方
向を追尾できるようにしたシステムの構築などに利用す
ることも可能である。
１０１〜１０４はそれぞれエアブリッジ構造をとってい
る。すなわち、パッチ１０１〜１０４を構成する金属膜
６は、ＧａＡｓ基板１の表面上に直接形成せず、空隙１
１をもたせた構造としてある。機械強度を保つため、部
分的にＳｉＮやＳｉＯ２ 等の誘電体で支えるが、金属
膜６の面積の大部分とＧａＡｓ基板１との間は空隙にな
っている。図１では、パッチ１０１〜１０４は平面状に
なっているが、自重を軽くするために、例えば図３に示
すようなメッシュ状にしてもよい。この場合も、その下
に適当な間隔で誘電体のポスト１２を並べ、これに橋げ
たの役割をさせる。このようにメッシュ状にすると、軽
くなった分だけ誘電体ポスト１２の間隔を広げることが
できる。製造プロセスや使う材料によっても異なるが、
上記メッシュのラインアンドスペースは、マイクロ波帯
の波長に対して十分無視できる１０μｍ〜２０μｍ程度
、橋げたの間隔は１００μｍ〜２００μｍ程度ならば、
容易に製造できる。なお、図３（ａ）は平面図を示し、
同図（ｂ）（ｃ）はそれぞれ正面図および側面図を示す
。 もちろん、受信回路として低雑音アンプだけでなく
ミキサ、発振回路なども同様に集積できることはいうま
でもない。あるいはまた、受信したマイクロ波信号を増
幅するための低雑音増幅回路および当該信号の位相をシ
フトさせるためのフェイズシフタ回路などを集積し、自
動車などの移動体において通信衛星や放送衛星からのマ
イクロ波信号を地上で受信するために電子的に衛星の方
向を追尾できるようにしたシステムの構築などに利用す
ることも可能である。
【００１３】また、上述した実施例ではアンテナエレメ
ントを方形のパッチアンテナにより構成したが、パッチ
の形状にはよく知られているように種々のものがあり、
方形に限られないことはもちろんである。さらに、パッ
チアンテナ以外のライン形やスパイラル形、スロット形
などのアンテナエレメントを用いることも自由である。
ントを方形のパッチアンテナにより構成したが、パッチ
の形状にはよく知られているように種々のものがあり、
方形に限られないことはもちろんである。さらに、パッ
チアンテナ以外のライン形やスパイラル形、スロット形
などのアンテナエレメントを用いることも自由である。
【００１４】図４に本発明の他の実施例を示す。これは
、図１に示したような平面アンテナのエレメントをさら
に多数集積化したものである。エレメント数は、ウエハ
サイズの限界まで増やすことが可能である。
、図１に示したような平面アンテナのエレメントをさら
に多数集積化したものである。エレメント数は、ウエハ
サイズの限界まで増やすことが可能である。
【００１５】図５に本発明のさらに他の実施例を示す。
これは、図１に示したような平面アンテナのエレメント
と回路との組み合わせ自体を１つのアレイエレメントと
して、それを複数アレイ状に配置したものである。平面
アンテナの効率がパラボラアンテナに比較してなかなか
上がらない一つの原因として給電系の損失が大きいこと
があるが、本実施例のように各エレメント面とごとに低
雑音アンプをつけることにより、雑音指数は大きく改善
することができる。図５は図１のようなものを同一のＧ
ａＡｓ基板上にモノリシックに集積化したものであるが
、例えば図１のようなものを、より平面アンテナに適し
た低誘電率でｔａｎ δの小さな発砲ポリエチレンのよ
うな誘電体からなる基板に混成集積化しても同様の効果
があることはいうまでもない。
と回路との組み合わせ自体を１つのアレイエレメントと
して、それを複数アレイ状に配置したものである。平面
アンテナの効率がパラボラアンテナに比較してなかなか
上がらない一つの原因として給電系の損失が大きいこと
があるが、本実施例のように各エレメント面とごとに低
雑音アンプをつけることにより、雑音指数は大きく改善
することができる。図５は図１のようなものを同一のＧ
ａＡｓ基板上にモノリシックに集積化したものであるが
、例えば図１のようなものを、より平面アンテナに適し
た低誘電率でｔａｎ δの小さな発砲ポリエチレンのよ
うな誘電体からなる基板に混成集積化しても同様の効果
があることはいうまでもない。
【００１６】また、このような集積回路を図６に示すよ
うにパラボラアンテナ６０の１次ホーン６１として用い
ることも可能である。このようにすれば、現在、箱状の
コンバータが薄い超小型の物に置き換えられる。
うにパラボラアンテナ６０の１次ホーン６１として用い
ることも可能である。このようにすれば、現在、箱状の
コンバータが薄い超小型の物に置き換えられる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
面アンテナを、この平面アンテナに接続される受信回路
と同一の半絶縁性化合物半導体基板上に集積するに当た
り、当該平面アンテナのエレメントを上記化合物半導体
基板上に直接形成するのではなく、ある距離をおいて配
置し、部分的に誘電体によって支えることで、エレメン
トの面積の大部分と上記化合物半導体基板との間を空隙
にしたことにより、アンテナと回路部とを同一基板上に
集積したＭＭＩＣとしての利点を十分に活かしつつ、ア
ンテナの帯域幅を広くとることが可能になる。
面アンテナを、この平面アンテナに接続される受信回路
と同一の半絶縁性化合物半導体基板上に集積するに当た
り、当該平面アンテナのエレメントを上記化合物半導体
基板上に直接形成するのではなく、ある距離をおいて配
置し、部分的に誘電体によって支えることで、エレメン
トの面積の大部分と上記化合物半導体基板との間を空隙
にしたことにより、アンテナと回路部とを同一基板上に
集積したＭＭＩＣとしての利点を十分に活かしつつ、ア
ンテナの帯域幅を広くとることが可能になる。
【図１】本発明の一実施例を示す受信装置の平面図
【図
２】本発明の一実施例を示す受信装置の断面図
２】本発明の一実施例を示す受信装置の断面図
【図３】
アンテナのエレメントを支える誘電体ポストの配置を示
す平面図、正面図および側面図
アンテナのエレメントを支える誘電体ポストの配置を示
す平面図、正面図および側面図
【図４】本発明の他の実
施例を示す受信装置の平面図
施例を示す受信装置の平面図
【図５】本発明のさらに他
の実施例を示す受信装置の平面図
の実施例を示す受信装置の平面図
【図６】図１のような受信装置をパラボラアンテナの１
次ホーンとした本発明のさらに他の実施例を示す受信装
置の構成図
次ホーンとした本発明のさらに他の実施例を示す受信装
置の構成図
１…半絶縁性ＧａＡｓ基板
６…アンテナエレメントを構成する金属膜１１…空隙
１２…誘電体ポスト
１００…平面アンテナ
１０１〜１０４…パッチ
２００…受信回路
Claims (4)
- 【請求項１】平面アンテナと、この平面アンテナに接続
される受信回路とを同一の半絶縁性化合物半導体基板上
に集積し、かつ上記平面アンテナのエレメントを、上記
化合物半導体基板上に直接形成するのではなくある距離
をおいて配置し、部分的に誘電体によって支えることに
より、エレメントの面積の大部分と上記化合物半導体基
板との間を空隙にしたことを特徴とする受信装置。 - 【請求項２】請求項１記載の受信装置をアレイエレメン
トとして低誘電率かつ低ｔａｎδの誘電体からなる基板
上に複数アレイ状に集積したことを特徴とする受信装置
。 - 【請求項３】請求項１記載の受信装置をパラボラアンテ
ナの１次ホーンとしたことを特徴とする受信装置。 - 【請求項４】請求項１記載の受信装置において、受信回
路として、受信したマイクロ波信号を増幅するための低
雑音増幅回路および当該信号の位相をシフトさせるため
のフェイズシフタ回路を集積したことを特徴とする受信
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088891A JPH04330807A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 受信装置 |
| US07/875,015 US5381157A (en) | 1991-05-02 | 1992-04-28 | Monolithic microwave integrated circuit receiving device having a space between antenna element and substrate |
| CA002067510A CA2067510A1 (en) | 1991-05-02 | 1992-04-29 | Receiving device |
| EP92107479A EP0516981A1 (en) | 1991-05-02 | 1992-05-02 | A receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088891A JPH04330807A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 受信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04330807A true JPH04330807A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=14285871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088891A Pending JPH04330807A (ja) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | 受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04330807A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273595A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP10088891A patent/JPH04330807A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273595A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
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