KR101168608B1 - 유전체 도파로 디바이스와, 이것을 구비하는 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기와, 고주파 송신기, 고주파 수신기, 고주파 송수신기, 레이더 장치, 어레이 안테나 장치, 및 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법 - Google Patents
유전체 도파로 디바이스와, 이것을 구비하는 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기와, 고주파 송신기, 고주파 수신기, 고주파 송수신기, 레이더 장치, 어레이 안테나 장치, 및 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 소형 또한 저전압으로 동작하는 유전체 도파로 디바이스에 관한 것이다. 제 1 및 제 2 전극은 유전체부에 매설되어 설치되고, 또한 유전체부에 포함되는 제 1 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇게 형성된다. 이것에 의해서, 제 1 및 제 2 전극을 제 1 유전체부에 접촉해서 설치해도, 전파되는 전자파가 제 1 및 제 2 전극을 투과할 수 있으므로, 컷오프로 되는 일 없이 전자파를 전파할 수 있고, 도파 모드에 영향을 주는 일이 없다. 또한 제 1 및 제 2 전극을 매설하는 것에 의한 전송 손실을 억제한 상태에서 제 1 및 제 2 전극에 의해 제 1 유전체부에 큰 전계 강도의 전계를 인가할 수 있고, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 유전체 도파로 디바이스를 실현할 수 있다.
유전체 도파로 디바이스, 이상기, 고주파 스위치, 감쇠기, 고주파 송신기, 고주파 수신기, 레이더 장치, 어레이 안테나 장치
Description
본 발명은 마이크로파, 준밀리파대 및 밀리파대 등의 고주파대에서 이용되는 유전체 도파로 디바이스, 상기 고주파수대에서 전자파의 위상을 제어하는 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기, 및 고주파 송신기, 고주파 수신기, 고주파 송수신기 레이더 장치, 어레이 안테나 장치, 및 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
제 1 종래의 기술의 유전체 도파로 디바이스의 하나인 이상기에서는 강유전체 박막 상에 코플래나 웨이브 가이드(coplanar wave guide)를 형성하고, 강유전체 박막에 전압을 인가함으로써 전자파의 위상을 변화시키고 있다(예컨대 일본 특허 공표 2003-508942호 공보 참조).
제 2 종래의 기술의 유전체 도파로 디바이스의 하나인 이상기에서는 강유전체를 장하(裝荷)한 평행 평판 구조를 갖고 있다(예컨대 M. Cohn and A. F. Eikenberg, "Ferroelectric Phase Shifters for VHF and UHF, "IRE Trans. 온 Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-10, pp.536-548(1962) 참조).
또한 제 3 종래의 기술의 이상기에서는 비방사성 유전체 선로의 유전체의 일부의 유전율을 제어함으로써 위상을 제어하고 있다(예컨대 일본 특허 공개 평8-102604호 공보 참조).
제 1 종래의 기술에서는 단위길이당 위상 변화량이 충분하지 않으므로, 필요한 위상 변화를 얻기 위해서 긴 선로 길이가 필요로 되어 이상기가 대형화된다는 문제가 있다.
제 2 및 제 3 종래의 기술에서는 유전체 도파로에 유전율이 가변인 유전체를 이용함으로써 위상 변화를 얻는 것이 시도되어 있지만, 유전체 도파로의 두께가 커져버리므로, 예컨대 4000V의 높은 전압을 인가해야만 한다는 문제가 있다.
이렇게 종래의 기술에서는 인가 전계의 크기에 따라 유전율이 변화되는 유전체를 이용하여 소형이고 또한 저전압으로 동작하는 유전체 도파로 디바이스를 실현하는 것이 어렵다는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 소형이고 또한 저전압으로 동작하는 유전체 도파로 디바이스, 이것을 구비하는 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기, 및 고주파 송신기, 고주파 수신기, 고주파 송수신기, 레이더 장치, 어레이 안테나 장치 및 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 유전체 도파로 디바이스는 인가 전계에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽이 변화되는 변화부를 포함하는 유전체부를 갖고, 전자파를 전파하는 전송 선로와,
상기 전송 선로를 따라 전파하는 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇게 형성되고, 상기 유전체부에 매설되어 상기 변화부에 전계를 인가하기 위한 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전극에 의해 변화부에 전계를 인가함으로써 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽을 변화시킬 수 있고, 이것에 의해서, 예컨대 전송 선로를 전파하는 전자파의 위상을 변화시키거나, 컷오프(cut off) 특성을 갖는 전송 선로이면 컷오프 주파수를 변화시키거나, 전송 선로를 전파하는 전자파를 감쇠시키거나 할 수 있다. 변화부의 치수가 변화될 경우에는 주로 전압 인가 방향에 있어서의 치수가 변화되고, 즉 전압 인가 방향에 있어서의 두께가 변화된다. 전극은 유전체부에 매설되어 설치되고, 또한 전송 선로를 전파하는 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇게 형성된다. 이것에 의해서, 전극을 변화부에 근접해서 설치하거나 또는 변화부에 매설해서 설치해도 전송로를 전파하는 전자파가 전극을 투과할 수 있으므로, 컷오프로 되는 일 없이 전자파를 전파할 수 있고, 전극을 매설하는 것에 의한 전송 손실을 억제한 상태에서 전극에 의해 변화부에 큰 전계 강도의 전계를 인가할 수 있고, 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽을 크게 변화시킬 수 있다. 변화부에 전계를 인가하기 위해서 전극에 주는 전압을 작게 해도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 전송 선로의 선로 길이가 짧아도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는, 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기 등의 유전체 도파로 디바이스를 실현할 수 있다.
본 발명의 유전체 도파로 디바이스는 상기 유전체부가 상기 변화부를 협지하여 설치되고, 상기 변화부보다 유전율이 낮은 제 2 유전체부를 포함하고,
상기 전송 선로는 상기 변화부 및 상기 제 2 유전체부의 적층 방향, 및 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 전파 방향에 상호 수직인 방향에서 상기 유전체부를 협지하는 1쌍의 평판 도전체부를 갖고,
상기 전극은 상기 변화부와 상기 제 2 유전체부 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 전송 선로에는 H 가이드 및 NRD 가이드가 포함된다. 전극은 변화부와 제 2 유전체부 사이에 설치되므로, 변화부에 효과적으로 전계를 인가할 수 있어 이들 전송 선로에 적용해도 전자파의 도파 모드에 영향을 주는 일이 없다.
또한, 제 2 유전체부가 평판 도전체부를 지지하는 지지부재로서 작용하므로, 평판 도전체부를 박막 형성 기술, 후막 인쇄 기술 또는 시트 형상 세라믹 기술 등을 이용하여 제조할 수 있도록 되어 제조에 있어서도 소형화에 적합한 유전체 도파로 디바이스를 실현할 수 있다.
또한, 제 2 유전체부는 변화부에 전계가 인가되어 있는 전계 인가시, 및 변화부에 전계가 인가되어 있지 않은 전계 무인가시에 있어서 변화부 중 가장 유전율이 낮은 부분의 유전율보다 낮은 유전율을 갖고, 공기보다 유전율이 높은 유전율을 갖는 유전체로 구성되므로, 전파하는 전자파의 파장을 보다 작게 할 수 있고, 이것에 의해 유전체 도파로 디바이스를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 유전체 도파로 디바이스는 상기 변화부에 매설되고, 상기 변화부 및 상기 평판 도전체부의 적층 방향, 및 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 전파 방향에 상호 수직인 방향에서 상호 소정의 간격을 두고 설치되는 복수의 상기 전극을 갖고,
상기 전송 선로는 상기 유전체부를 협지하는 1쌍의 평판 도전체부를 갖고,
상호 인접하는 상기 전극은 상기 1쌍의 평판 도전체부 중 다른 평판 도전체부에 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 전송 선로에는 H 가이드 및 NRD 가이드가 포함된다. 전극은 변화부에 매설되므로, 변화부에 효과적으로 전계를 인가할 수 있고, 또한 전극의 간격을 보다 가깝게 함으로써 보다 큰 전계 강도를 변화부에 줄 수 있어 보다 소형 또한 저전압으로 동작하는 유전체 도파로 디바이스를 실현할 수 있다.
상호 인접하는 전극은 1쌍의 평판 도전체부 중 다른 평판 도전체부에 접속되므로, 1쌍의 평판 도전체부에 전압을 인가함으로써 인접하는 전극에 전위차가 생기고, 변화부에 전계를 인가할 수 있다. 전극을 다수개 형성해도 평판 도전체부에 전압을 인가하는 것만으로 상호 인접하는 전극에 전압을 인가할 수 있어 각 전극에 전압을 인가하기 위한 배선을 개별적으로 형성할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 유전체 도파로 디바이스는 상기 유전체부가 상기 변화부의 유전율보다 낮은 유전율을 갖고, 상기 변화부 및 상기 평판 도전체부의 적층 방향, 및 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 전파 방향에 상호 수직인 방향에서 상기 변화부를 협지하는 제 2 유전체부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 제 2 유전체부가 평판 도전체부를 지지하는 지지부재로서 작용하므로, 평판 도전체부를 박막 형성 기술, 후막 인쇄 기술 또는 시트 형상 세라믹 기술 등을 이용하여 제조할 수 있도록 되어 제조에 있어서도 소형화에 알맞은 유전체 도파로 디바이스를 실현할 수 있다. 제 2 유전체부는 변화부에 전계가 인가되어 있는 전계 인가시, 및 변화부에 전계가 인가되어 있지 않은 전계 무인가시에 있어서 변화부 중 가장 유전율이 낮은 부분의 유전율보다 낮은 유전율을 갖고, 공기보다 유전율이 높은 유전율을 갖는 유전체로 구성되므로, 전파하는 전자파의 파장을 보다 작게 할 수 있고, 이것에 의해 유전체 도파로 디바이스를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명의 유전체 도파로 디바이스는 상기 1쌍의 평판 도전체부의 간격이 상기 제 2 유전체부 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 전송 선로가 비방사성 유전체 선로(NRD 가이드)를 구성하므로, 1쌍의 평판 도전체부에 끼워지는 영역으로부터 외방으로의 전자파의 방사를 억제하고, 전송 선로에 이상기를 삽입했을 때의 삽입 손실을 저감할 수 있다. 또한 유전체부에 전파하는 LSE 모드의 고주파 신호에 대해서는 손실을 거의 주지 않아 유전체부에 효과적으로 전계를 인가할 수 있는 유전체 도파로 디바이스가 실현된다.
본 발명의 유전체 도파관 디바이스는 인가 전계에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 하나가 변화되는 변화부를 포함하고, 전자파가 전파되는 유전체부와,
상기 변화부에 전계를 인가하기 위한 1쌍의 전극을 포함하고, 상기 유전체부를 외부에서 둘러싸서 도파관을 형성하는 도전체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 1쌍의 전극에 인가되는 전압에 따라 유전체부를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있다. 치수가 변화될 경우에는 주로 전압 인가 방향에 있어서의 치수가 변화되고, 즉 전압 인가 방향에 있어서의 두께가 변화된다. 1쌍의 전극을 포함하는 도전체부가 유전체부를 외부로 둘러싸고, 도파관을 형성해서 도전체부 및 유전체부에 의해 컷오프 특성을 갖는 즉 컷오프 주파수를 갖는 전송 선로가 형성된다. 도전체부는 도파관을 형성할 때, 축선 둘레로 소정의 거리 이간해서 도파관을 형성해도 좋다. 도파관을 형성하는 도전체부가 1쌍의 전극을 포함하므로, 도파관과는 별도로 전극을 형성할 필요가 없어 제작이 용이하다. 도파관에 상기 전극이 포함됨으로써 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택해도 유전율 변화부에 인가되는 전계를 안정되게 제어할 수 있고, 따라서 컷오프 주파수 부근에서 안정되게 동작시킬 수 있다. 이것에 의해 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택하는 것이 가능하도록 되고, 상기 컷오프 주파수 부근에서는 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화가 얻어지므로, 이상기로서 이용하면 이상기를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택함으로써 유전체부의 전자파의 전파 방향에 수직인 단면의 치수도 작아지고, 1쌍의 전극의 간격이 가까워지므로 저전압으로 큰 전계를 유전체부에 인가할 수 있도록 되어 소형이고 또한 저전압으로 큰 위상 변화를 안정되게 얻을 수 있는 유전체 도파관 디바이스를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 유전체 도파로 디바이스는 인가 전계에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 하나가 변화되는 변화부를 포함하는 제 1 유전체부, 및 유전율이 상기 제 1 유전체부의 유전율보다 작고 상기 제 1 유전체부를 협지해서 설치되는 제 2 유전체부를 포함하는 유전체부와,
상기 유전체부를 전파하는 전자파의 전파 방향 및 상기 제 1 및 제 2 유전체부의 적층 방향에 상호 수직인 방향에서 상기 유전체부를 협지하는 1쌍의 평판 도전체부와,
상기 적층 방향에 있어서 상기 유전체부를 끼우고, 또한 상기 1쌍의 평판 도전체부의 간격보다 작은 간격을 두고 설치되며, 상기 변화부에 전계를 인가하기 위한 1쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 제 1 유전체부 및 1쌍의 평판 도전체부에 의해 컷오프 특성을 갖는 즉 컷오프 주파수를 갖는 전송 선로가 형성된다. 제 1 유전체부에 포함되는 변화부는 인가 전계의 크기에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 하나가 변화되므로, 즉 1쌍의 전극에 인가되는 전압에 따라 유전체부를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있다. 치수가 변화될 경우에는 주로 전압 인가 방향에 있어서의 치수가 변화되고, 즉 전압 인가 방향에 있어서의 두께가 변화된다. 전자파는 1쌍의 평판 도전체부 및 제 2 유전체부에 끼워지는 제 1 유전체부를 주로 전파한다. 제 1 유전체부에 변화부가 포함되므로, 변화부의 유전율의 변화가 전자파의 위상의 변화에 주는 영향을 크게 하여 필요한 위상 변화를 얻기 위한 선로 길이를 짧게 할 수 있어 이상기를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 1쌍의 전극은 상기 적층 방향에 있어서 유전체부를 끼우므로, 1쌍의 전극에 전압을 인가함으로써 변화부에 전계를 인가할 수 있다. 1쌍의 전극의 간격은 1쌍의 평판 도전체부의 간격보다 작으므로, 1쌍의 평판 도전체부에 의해 변화부에 전계를 인가하는 것보다 큰 전계를 변화부에 인가할 수 있어 낮은 전압으로 큰 전계를 변화부에 줄 수 있다.
또한 제 1 유전체부의 유전율보다 작은 유전율의 제 2 유전체부가 제 1 유전체부와 전극 사이에 개재되므로, 전극부에 있어서의 전자파는 충분히 감쇠되어 컷오프 상태가 되지 않도록 할 수 있다. 제 2 유전체부는 제 1 유전체부 중 가장 유전율이 낮은 부분의 유전율보다 낮은 유전율을 갖는다.
상술한 바와 같이, 전극을 설치해서 변화부에 전계를 인가하므로, 컷오프 주파수 부근에서 이상기를 안정되게 동작시킬 수 있고, 이것에 의해 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택하는 것이 가능하도록 된다. 상기 컷오프 주파수 부근에서는 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화를 얻을 수 있으므로 이상기를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택함으로써 유전체부의 전자파의 전파 방향에 수직인 단면의 치수도 작아지고, 1쌍의 전극의 간격이 가까우므로 저전압으로 큰 전계를 유전체부에 인가할 수 있도록 되어 소형이고 또한 저전압으로 큰 위상 변화를 안정되게 얻을 수 있는 이상기를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 유전체 도파관 디바이스는 상기 1쌍의 평판 도전체부의 간격은 상기 제 2 유전체부 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 유전체부 및 평판 도전체부에 의해 비방사성 유전체 선로가 형성된다. 이것에 의해 1쌍의 평판 도전체부에 끼워지는 영역으로부터 전자파의 상기 적층 방향으로의 방사를 억제하여 전송 선로에 이상기를 삽입했을 때의 삽입 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 이상기는 상기 유전체 도파로 디바이스 또는 상기 유전체 도파관 디바이스를 구비하고,
상기 변화부에 인가되는 전계에 따라 상기 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽이 변화됨으로써 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 위상을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 변화부에 전계를 인가하기 위해서 전극에 주는 전압을 작게 해도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 전송 선로의 선로 길이가 짧아도 큰 위상 변화를 얻을 수 있으므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 이상기를 실현할 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 이상기를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 이상기는 상기 1쌍의 전극에 미리 정한 전압을 인가했을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 상기 유전체 도파로를 따라 전파하는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, fc와 f는 1.03<f/fc<1.5를 만족하도록 선택되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 위상 변화가 큰 컷오프 주파수 근방에서 이용하므로, 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화를 얻을 수 있어 이상기를 소형으로 할 수 있다. 또한 동시에, 전자파의 전파 방향에 수직인 방향에 있어서의 유전체부의 단면 치수도 작아지므로, 1쌍의 전극을 서로 근접시킬 수 있고, 작은 전압으로 큰 전계 강도를 얻을 수 있음으로써 저전압으로 이상기를 동작시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 스위치는 상기 유전체 도파로 디바이스를 구비하고,
상기 전송 선로는 컷오프 특성을 갖고,
상기 변화부에 인가되는 전계에 따라 상기 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽이 변화됨으로써 상기 전송 선로에 있어서의 컷오프 주파수가 상기 전송 선로를 따라 전파하는 전자파의 주파수보다 낮아지는 전파 상태와 높아지는 컷오프 상태로 스위칭 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 전극에 인가하는 전압을 변화시킴으로써 상기 전파 상태와 상기 컷오프 상태를 용이하게 스위칭할 수 있다. 스위칭 형태가 오프 상태일 때에는 컷오프 상태가 되므로, 본질적으로 높은 온/오프 비를 얻을 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 실현할 수 있다. 변화부에 전계를 인가하기 위해서 전극에 주는 전압을 작게 해도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 전송 선로의 선로 길이가 짧아도 컷오프 상태가 오프 상태를 실현하기 때문에 높은 온/오프 비를 얻을 수 있으므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 고주파 스위치를 실현할 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 감쇠기는 유전체 도파로 디바이스를 구비하고,
상기 변화부에 인가되는 전계에 따라 상기 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽을 변화시켜 상기 전송 선로를 전파하는 전자파를 감쇠시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 변화부에 전계를 인가하기 위해서 전극에 주는 전압을 작게 해도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 컷오프 주파수 근방의 감쇠를 이용하므로, 전송 선로의 선로 길이가 짧아도 충분한 감쇠를 얻을 수 있으므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 감쇠기를 실현할 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 감쇠기를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 상기 고주파 발신기로부터의 고주파 신호를 전송하는 고주파 전송 선로와,
상기 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사하는 안테나와,
고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 고주파 전송 선로에 삽입되는 상기 이상기와,
고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 상기 이상기의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 고주파 전송 선로에 설치되는 스터브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호의 전자파가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 이상기가 삽입되므로, 예컨대 고주파 발진기를 접속하기 위한 와이어나 범프의 형상 편차나 고주파 전송 선로의 배선 폭의 편차 등에 의해 고주파 전송 선로에 기인해서 발생되는 위상의 어긋남을 개별적으로 조정해서 정합을 취할 수 있어 안정된 발진 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 송신 출력을 가진 고주파 송신기를 실현할 수 있다. 또한 이상기를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 이상기를 설치해도 고주파 송신기를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 이상기에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 수신기는 고주파 신호를 포착하는 안테나와,
상기 안테나에 접속되며 상기 안테나에 의해 포착되는 고주파 신호를 전송하는 고주파 전송 선로와,
상기 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호를 검파하는 고주파 검파기와,
고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 고주파 전송 선로에 삽입되는 상기 이상기와,
고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 상기 이상기의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 고주파 전송 선로에 설치되는 스터브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호의 전자파가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 이상기가 삽입되므로, 예컨대 고주파 발진기를 접속하기 위한 와이어나 범프의 형상 편차나 고주파 전송 선로의 배선 폭의 편차 등에 의해 고주파 전송 선로에 기인해서 발생하는 위상의 어긋남을 개별적으로 조정하여 정합을 취할 수 있어, 안정된 검파 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 검파 출력을 가진 고주파 수신기를 실현할 수 있다. 또한 이상기를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 이상기를 설치해도 고주파 수신기를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 이상기에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송수신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,
제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,
상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,
제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,
상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,
상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,
상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,
상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,
상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서와,
고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 5 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 상기 이상기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 5 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 상기 이상기가 삽입됨으로써, 예컨대 배선 폭의 편차 등에 의해 고주파 전송 선로에 기인해서 원하지 않게 변화되는 고주파 신호의 위상을 조정하여, 예컨대 안정된 발진 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 송신 출력을 가진 고주파 송수신기를 실현할 수 있고, 또한, 예컨대 안정된 검파 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 검파 출력을 가진 고주파 송수신기를 실현할 수 있고, 또한, 예컨대 믹서에 의해 생성되는 중간 주파수 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 이상기를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 이상기를 설치해도 고주파 송수신기를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 이상기에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 상기 고주파 발진기로부터의 고주파 신호를 전송하는 고주파 전송 선로와,
상기 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사하는 안테나와,
상기 고주파 전송 선로에 삽입되며, 전파 상태일 때 상기 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호를 투과하고, 컷오프 상태일 때 상기 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호를 차단하는 상기 고주파 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 고주파 스위치가 전파 상태일 때, 고주파 발진기가 발생한 고주파 신호는 고주파 스위치를 투과하므로, 고주파 전송 선로에 전송되어 안테나에 주어져 전파로서 방사된다. 또한 고주파 스위치가 컷오프 상태일 때, 고주파 발진기가 발생한 고주파 신호는 고주파 스위치를 투과하지 않으므로, 차단되어 안테나로부터는 방사되지 않는다. 고주파 스위치의 전파 상태와 컷오프 상태를 스위칭함으로써 안테나로부터 펄스 신호파를 방사할 수 있다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 사용함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송신기를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송수신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,
제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,
상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,
제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,
상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,
상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,
상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,
상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,
상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서를 포함하고,
상기 분기기는 상기 고주파 스위치를 2개 구비하고, 제 3 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하고, 제 4 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하는 것을 특징으로 한다.
분기기는 상기 고주파 스위치를 2개 구비하고, 제 1 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하고, 제 2 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 3 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 3 단자 사이에서 고주파 신호를 차단한다. 제 1 고주파 스위치가 전파 상태일 때에 제 2 고주파 스위치를 컷오프 상태로 하고, 제 1 고주파 스위치가 컷오프 상태일 때에 제 2 고주파 스위치를 전파 상태로 함으로써 제 1 단자로부터 입력되는 고주파 신호를 제 2 및 제 3 단자로부터 선택적으로 출력할 수 있다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 이용하여 분기기를 구성함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송수신기를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송수신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,
제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,
상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,
제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,
상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,
상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,
상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,
상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,
상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서를 포함하고,
상기 분파기는 상기 고주파 스위치를 2개 구비하고, 제 3 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하고, 제 4 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 분파기는 상기 고주파 스위치를 2개 구비하고, 제 3 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하고, 제 4 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 차단한다. 제 3 고주파 스위치가 전파 상태일 때에 제 4 고주파 스위치를 컷오프 상태로 하고, 제 3 고주파 스위치가 컷오프 상태일 때에 제 4 고주파 스위치를 전파 상태로 함으로써 제 4 단자로부터 입력되는 고주파 신호를 제 5 단자로부터 출력하고, 제 5 단자로부터 입력되는 고주파 신호를 제 6 단자에 출력할 수 있다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 이용하여 분기기를 구성함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송수신기를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송수신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,
제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,
상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,
제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,
상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,
상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,
상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,
상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,
상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서와,
상기 전파 상태로 했을 때에 고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 3 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 상기 고주파 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 제 1 ~제 3 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 고주파 스위치 전체를 전파 상태로 함으로써 고주파 발진기가 발생한 고주파 신호는 제 1 고주파 전송 선로에 전송되어 분기기의 제 1 단자에 주어지고, 분기기의 제 2 단자로부터 제 2 고주파 전송 선로에 주어지고, 분파기의 제 4 단자에 주어져서 분파기의 제 5 단자로부터 제 3 고주파 전송 선로에 주어져 안테나로부터 방사된다. 또한 제 1 ~제 3 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 고주파 스위치가 1개로도 컷오프 상태로 되면, 고주파 발진기가 발생한 고주파 신호는 고주파 스위치를 투과하지 않으므로, 차단되어서 안테나로부터는 방사되지 않는다. 고주파 스위치의 전파 상태와 컷오프 상태를 스위칭함으로써 안테나로부터 펄스 신호파를 방사할 수 있다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 이용함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송수신기를 실현할 수 있다. 또한 안테나에 의해 수신한 고주파 신호는 제 3 고주파 전송 선로에 주어져서 분파기의 제 5 단자에 주어지고, 분파기의 제 6 단자로부터 제 5 고주파 전송 선로에 주어져서 믹서에 주어진다. 또한 믹서에는 분기기의 제 3 단자로부터 제 4 고주파 전송 선로를 통해서 고주파 발진기가 발생한 고주파 신호가 로컬 신호로서 주어진다. 믹서는 고주파 발진기가 발생한 고주파 신호와 안테나에 의해 수신한 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력함으로써 수신한 고주파 신호에 포함되는 정보가 얻어진다.
또한, 본 발명의 고주파 송수신기는 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,
상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,
제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,
상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,
제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,
상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,
상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,
상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,
상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,
상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서와,
고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 5 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 상기 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 5 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 상기 감쇠기가 삽입됨으로써 예컨대 고주파 신호의 진폭을 변화시켜서 진폭 변조를 행할 수 있고, 예컨대 고주파 신호의 주파수의 변동 및 온도의 변동에 의해 발생되는 송신 출력 및 중간 주파 신호의 변동을 조정하여 변동이 작은 안정된 고주파 송수신기를 실현할 수 있다. 또한 감쇠기를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 감쇠기를 설치해도 고주파 송수신기를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 감쇠기에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파 송수신기는 상기 분파기가 하이브리드 회로 또는 써큘레이터에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 분파기는 하이브리드 회로에 의해 형성되어도 좋고, 써큘레이터에 의해 형성되어도 좋다. 하이브리드 회로는 방향성 결합기로서, 매직 T, 하이브리드 링 또는 랫레이스(rat race) 등에 의해 실현된다.
또한, 본 발명의 레이더 장치는 상기 고주파 송수신기와,
상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 상기 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하는 거리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 거리 검출기가 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하므로, 검지 대상물까지의 거리를 정확하게 검출할 수 있는 레이더 장치가 된다.
또한, 본 발명의 어레이 안테나 장치는 안테나 소자와, 상기 이상기를 갖는 이상기가 부착된 안테나를 복수개 나열하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 각 안테나 소자에 부가되는 이상기에 의해서 안테나 소자에 공급되는 고주파 신호의 위상을 어긋나게 함으로써 각 안테나 소자로부터 방사되는 전파의 위상을 조정하여 방사 빔을 어레이 안테나의 정면으로부터 소정의 방향으로 경사지게 할 수 있다. 이상기는 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 어레이 안테나 장치가 대형화되는 일이 없다. 또한 어레이 안테나 장치는 이상기를 구비함으로써 상술한 바와 같이 방사 빔의 방향을 변경할 수 있고, 이것에 의해 안테나 소자를 기계적으로 동작시키는 일 없이 방사 빔의 방향을 변경할 수 있어 편리성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 레이더 장치는 상기 어레이 안테나 장치와,
상기 어레이 안테나 장치에 접속되며, 상기 어레이 안테나 장치에 고주파 신호를 주고, 또한 상기 어레이 안테나 장치에 의해 포착된 고주파 신호를 수신하는 고주파 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 레이더 장치가 대형화되는 일 없이 또한 방사 빔의 방향을 용이하게 변경할 수 있으므로, 편리성이 높은 레이더 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법은 기판에 적층해서 유전율을 갖는 유전체로 이루어지는 제 1 유전체막을 형성하는 공정과,
상기 제 1 유전체막에 적층해서 미리 정한 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇은 전극막, 및 상기 제 1 유전체막보다 유전율이 높고, 또한 인가 전압의 크기에 따라 유전율이 변화되는 제 2 유전체막을 교대로 적층해서 이루어지는 적층체를 상호 인접하는 상기 전극막의 그 일부가 겹치도록 상기 전극막 및 제 2 유전체막의 적층 방향에 수직인 소정의 방향에 있어서 제 1 방향 부근 및 제 2 방향 부근에 형성하는 공정과,
상기 적층체에 적층해서 상기 제 2 유전체막보다 유전율이 낮은 제 3 유전체막을 형성하는 공정과,
상기 제 1 유전체막, 상기 적층체 및 상기 제 3 유전체막을 에칭하여 상기 적층 방향에 수직인 방향에 있어서 서로 대향하는 제 1 및 제 2 끝면 중 제 1 끝면으로부터 상기 소정의 방향의 제 1 방향 부근에 형성된 상기 전극막이 노출되고, 또한 서로 대향하는 제 1 및 제 2 끝면 중 제 2 끝면으로부터 상기 소정의 방향의 제 2 방향 부근에 형성된 상기 전극막이 노출되는 볼록부를 형성하는 공정과,
상기 볼록부의 상기 제 1 및 제 2 끝면에 평판 도전체부를 각각 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 전극막 중, 상기 적층 방향에 있어서 짝수번째의 전극막과 홀수번째의 전극막이 다른 평판 도전체부에 접속된 상술한 이상기를 실현할 수 있다. 또한 적층된 전극막을 제 1 끝면 및 제 2 끝면에 정밀도 좋고 확실하게 인출할 수 있고, 종래부터 이용되고 있는 반도체 프로세스에 적합한 제조 방법이 되므로, 소형이고, 또한 정밀도가 좋고, 특성이 안정된 유전체 도파로 디바이스를 양산성 좋게 제조할 수 있다. 유전체 도파로 디바이스는 이상기, 고주파 스위치 및 감쇠기 등이다.
본 발명의 목적, 특색, 및 이점은 하기의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시의 일형태의 이상기(20)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 다른 형태의 이상기(30)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 이상기(30)의 제조 공정을 나타내는 플로우챠트이다.
도 4A~도 4C는 이상기(30)의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 5는 스텝s3에 있어서 전극막(33) 및 제 2 유전체막(34)을 복수개 적층할 때의 형태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(40)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(50)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(60)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(70)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(80)를 모식적으로 나타내 는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(90)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(100)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(110)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(120)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(130)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 f/fc와 Δβ의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 f/fc와 Δβ/αmax/V의 관계를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(140)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(150)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 20은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(160)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 21은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(170)를 모식적으로 나타내 는 단면도이다.
도 22는 이상기(20)와 마이크로스트립선로(231)의 접속 구조(230)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 23은 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(230)의 단면도이다.
도 24는 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(230)의 단면도이다.
도 25는 이상기(20)와 스트립선로(251)의 접속 구조(250)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 26은 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(250)의 단면도이다.
도 27은 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(250)의 단면도이다.
도 28은 도 26의 절단면선 XXIII-XXIII선으로 바라본 단면도이다.
도 29는 이상기(170)와 마이크로스트립선로(231)의 접속 구조(330)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 30은 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(330)의 단면도이다.
도 31은 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(330)의 단면도이다.
도 32는 이상기(170)와 스트립선로(251)의 접속 구조(350)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 33은 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(350)의 단면도이다.
도 34는 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(350)의 단면도이다.
도 35는 도 33 및 도 34의 절단면선 XII-XII선으로 바라본 단면도이다.
도 36은 본 발명의 실시의 일형태의 고주파 송신기(260)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 37은 본 발명의 실시의 일형태의 고주파 수신기(270)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 38은 본 발명의 실시의 일형태의 고주파 송수신기(280)를 구비하는 레이더 장치(290)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 39는 본 발명의 실시형태의 이상기(20)를 구비하는 어레이 안테나 장치(399)를 포함하는 레이더 장치(400)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 40은 본 발명의 실시의 다른 형태의 고주파 송신기(360)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 41은 본 발명의 실시의 다른 형태의 고주파 송수신기(380)를 구비하는 레이더 장치(390)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 42는 스위치(361)로 구성되는 분기기(286)의 구성을 나타내는 모식도이 다.
도 43은 스위치(361)로 구성되는 분파기(287)의 구성을 나타내는 모식도이다.
이하 도면을 참고로 해서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시의 일형태의 이상기(20)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이상기(20)는 유전체부(22)와, 1쌍의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와, 1쌍의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과, 전압 인가 수단(19)을 포함하여 구성된다. 본 발명의 실시형태의 이상기(20)는 대략 직육면체 형상으로 형성된다. 이상기(20)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(20)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
유전체부(22)는 유전체로 이루어지고, 인가 전계에 따라 유전율이 변화되는 변화부를 포함하는 제 1 유전체부(25)와, 제 2 유전체부(26)를 포함해서 구성된다. 유전체부(22)는 전자파가 입력되는 제 1 입출력단(22a) 및 전자파가 출력되는 제 2 입출력단(22b)을 갖는다. 제 1 입출력단(22a) 및 제 2 입출력단(22b)은 전자파가 전파되는 전파 방향(선로의 연장방향)(X)을 따라 전파 방향(X)의 상류측 및 하류측에 각각 형성된다. 본 발명의 실시형태에서는, 유전체부(22)는 직육면체 형상으로 형성되고, 제 1 입출력단(22a) 및 제 2 입출력단(22b)은 전파 방향(X)에 수직인 평면으로 형성되며 서로 대향해서 설치된다. 유전체부(22)의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 직사각형상으로 이루어진다. 상기 전파 방향(X)에 각각 수직이며, 또한 상호 수직인 방향을 각각 「폭방향(Y)」 및 「두께방향(Z)」이라고 한다. 본 발명의 실시형태에서는 폭방향(Y)이 유전체부(22)에 포함되는 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이고, 두께방향(Z)이 유전체부(22)에 포함되는 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 두께방향이다.
본 발명의 실시형태에서는, 제 1 유전체부(25)는 변화부로 이루어지고, 예컨대 Ba(1-X)SrXTiO3(약칭 BST), Mg(1-X)CaXTiO3, Zn(1-X)SnXTiO3, BaO-PbO-Nd2O3-TiO3, 또는 Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7 등에 의해 형성된다. 제 1 유전체부(25)는 인가 전계가 커짐에 따라 즉 인가되는 전계 강도가 높게 됨에 따라 유전율이 작아진다. 제 1 유전체부(25)는 직육면체 형상으로 형성되고, 유전체부(22)의 전파 방향(X)의 양단부간 및 폭방향(Y)의 양단부간에 걸쳐 형성된다.
제 2 유전체부(26)는 제 1 유전체부(25)를 사이에 두고 제 1 유전체부(25)의 양측에 각각 적층된다. 제 2 유전체부(26)는 제 1 유전체부(25)를 사이에 두고 대칭으로 형성된다. 제 2 유전체부(26)는 제 1 유전체부(25)의 두께방향(Z) 양측에 설치된다. 제 2 유전체부(26)는 대략 직육면체 형상을 갖는다. 제 2 유전체부(26)는 그 유전율이 제 1 유전체부(25)의 유전율보다 낮은 물질로 형성된다. 제 2 유전체부(26)의 유전율은 제 1 유전체부(25)의 유전율이 변화되고, 가장 유전율이 작아졌을 때의 제 1 유전체부(25)의 유전율 미만으로 선택된다.
제 2 유전체부(26)는 유리, 단결정, 세라믹스 또는 수지 등으로 형성된다. 유리로서는 석영유리, 결정화 유리 등이 이용된다. 단결정으로서는 수정, 사파이어, MgO 또는 LaAlO3 등이 이용된다. 세라믹스로서는 알루미나, 고토감람석 또는 코디어라이트 등이 이용된다. 수지로서는 에폭시 수지 또는 불소 함유 수지, 액정 폴리머 등이 이용된다. 제 2 유전체부(26)는 공기에 의해 형성되어도 좋지만, 제 1 유전체부(25)를 기계적으로 유지할 수 있고, 또한 공기보다 유전율이 높은 상술한 고체물질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 고체물질로 형성되는 제 2 유전체부(26)를 설치함으로써 제 1 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 끼워지는 부분 중 제 1 유전체부(25)를 제외한 부분에 있어서의 파장을 공기 중에 있어서의 파장과 비교해서 단축할 수 있고, 이것에 의해 이상기(20)를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 제 2 유전체부(26)에 의해 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)가 기계적으로 지지되므로 기계적인 강도를 향상시킬 수 있고, 또한 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)를 박막 형성 기술, 후막 인쇄 기술 또는 시트 형상 세라믹 기술 등을 이용하여 제조할 수 있도록 되고, 제조에 있어서도 소형화에 적합한 이상기를 실현할 수 있다.
제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 유전체부(22)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X) 및 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 적층 방향인 두께방향(Z)에 상호 수직인 방향인 폭방향(Y)에 있어서 유전체부(22)에 밀착하여 유전체부(22)를 협지해서 설치되고, 즉 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 양측에 설치된다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 도전성을 갖고, 판 형상으로 형성되어 유전체부(22)에 면하는 면이 서로 평행하게 설치된다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 유전체부(22)의 폭방향(Y)의 끝면에 각각 적층되고, 이 폭방향(Y)의 끝면의 전체면에 걸쳐 형성된다.
제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 낮은 저항율의 금속, 유전체부(22)와 고온에서의 동시 소성이 가능한 금속, 땜납, 또는 도전성 페이스트에 의해 형성된다. 낮은 저항율의 금속으로서는 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나, 또는 적어도 2개를 함유하는 합금 또는 이들의 적층체에 의해 형성되어도 좋다. 유전체부(22)와 고온에서의 동시 소성이 가능한 금속으로서는 텅스텐(W) 등이 이용된다. 도전성 페이스트로서는 금속 필러와 이 금속 필러를 결합하는 바인더 수지를 함유하는 것이 이용된다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 ITO(Indium Tin Oxide), 산화 주석, 산화이리듐, SrRuO3 등의 산화물 도전체에 의해 형성되어도 좋다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 낮은 저항율의 금속에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 두께, 즉 폭방향(Y)의 두께는 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 크게 선택된다.
제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격(L1)은 유전체부(22)를 전파시켜야 할 전자파의 파장에 의해 선택되고, 또한 제 2 유전체부(26) 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 선택된다. 이와 같이 상기 간격(L1)을 선택함으로써 유전체부(22) 및 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 전송 선로인 비방사성 유전체 선로(NRD 가이드)가 구성되고, 제 1 유전체부(25)를 전파하는 전자파가 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 사이로부터 누설될 일이 없고, 비방사가 되므로 손실을 저감할 수 있다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 상기 유전체부(22)에 매설되어 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(25)와 제 2 유전체부(26) 사이에 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 관해서 면대칭으로 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(25)를 협지하고, 제 1 유전체부(25)의 두께방향(Z)의 양단면 상에 각각 적층해서 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전파 방향(X)에 있어서 제 1 유전체부(25)의 양단부간에 걸쳐 설치되고, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 각각 이간해서 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 직육면체 형상으로 형성되고, 유전체부(22) 중 폭방향(Y)의 양단부를 제외하고 제 1 유전체부(25)에 적층된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(25)에 전계를 인가하기 위한 전극이다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 상술한 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와 같은 물질로 형성되거나, 또는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 비화 갈륨(GaAs) 등의 반도체 재료, 또는 질화 탄탈 및 NiCr 합금 등의 고저항 재료를 이용하여 형성된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 그 두께(L3)가 제 1 유전체부(25)를 전파시켜야 할 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이 미만으로 선택된다. 표피 깊이를 「δ」로 하고, 투자율을 「μ」로 하며, 도전율을 「σ」로 하고, 각 주파수를 「ω」로 했을 때 표피 깊이는 식1로 나타내어진다. 또한, ω=2πf(f는 주파수)이다. 도체 내에 전자파가 진입하면 상기 표피 깊이인 곳에서 진폭이 1/e가 된다.
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이것에 의해서 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 유전체부(22)에 매설했을 때에 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 의한 손실을 저감할 수 있다. 또한 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 간격을 가깝게 하여 설치할 수 있으므로 저전압으로 이상기(20)를 구동할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 체적 저항율은 10-5Ωㆍm 이상, 바람직하게는 10-4Ωㆍm 이상으로 선택된다. 단, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 지나치게 얇게 하면, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 있어서 전하가 이동하기 어려워지고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 전체에 걸쳐 균일하게 전계가 걸리기 어려워지므로, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 있어서의 전하의 이동이 방해될 일이 없고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 전체에 걸쳐 균일하게 전계를 인가할 수 있는 미리 정하는 두께 이상으로 형성된다.
제 2 유전체부(22)에 매설되는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 저항율은 10-5Ωㆍm 이상 또한 108Ωㆍm 이하로 선택되는 것이 바람직하다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 저항율이 10-5Ωㆍm 미만이 되면, 전극 중의 전자파의 감쇠가 커지고, 손실이 커져서 바람직하지 못하다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 저항율이 10-5Ωㆍm보다 더욱 작아지면 소망하는 모드가 컷오프로 되어 전파되지 않게 되어 버린다. 반대로 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 저항율이 108Ωㆍm을 초과해서 지나치게 커지면, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 의해 끼워지는 유전체와의 저항율의 차가 작아지고, 전압 강하 때문에 소망하는 전압이 유전체에 인가될 수 없게 되어 버린다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 두께는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 이용하는 재질의 저항율에 의해 결정되고, 지나치게 두꺼우면 손실이 커지고, 더욱 두꺼워지면 소망하는 모드가 컷오프로 되어 전송하지 않게 되어 버린다. 지나치게 얇으면 전압 강하 때문에 소망하는 전압이 유전체에 인가될 수 없게 되어 버린다. 예컨대 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)으로서 저항율이 1×10-4(Ωㆍm)의 것(재질로서 TaN을 이용하는 경우를 상정) 및 저항율이 1×10-3(Ωㆍm)의 것을 상정했을 경우에 있어서 전자계 해석을 각각 행했을 때의 77㎓의 전자파에 대한 1㎜당의 전극에 의한 손실을 표 1에 나타낸다.
표 1 및 표 2에 나타내는 전자계 해석의 결과로부터 전극의 저항율이 1×10-4(Ωㆍm)인 경우에 실용상은 전극의 두께를 30㎚ 이하로 하는 것이 바람직하고, 전극의 저항율이 1×10-3(Ωㆍm)인 경우에 실용상은 전극의 두께를 320㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서는, 실용상 바람직하다는 기준을 손실 3㏈로 하고 있다.
이상기(20)는 전압 인가 수단(19)을 더 포함하여 구성된다. 전압 인가 수단(19)은 1쌍의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b) 사이에 미리 정한 범위의 전압을 인가하는 전기 회로에 의해 실현된다. 전압 인가 수단(19)은 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 접속되고, 각각의 전극에 소정의 전위를 주어 제 1 및 제 2 전극(24a,24b) 사이에 전압을 준다. 이것에 의해서, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 끼워지는 제 1 유전체부(25)에 전계가 인가된다. 전압 인가 수단(19)은 예컨대 분압기를 포함해서 구성되고, 분압기에 의해 분압된 전압을 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 준다. 전압 인가 수단(19)은 복수 단계의 전압을 상기 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 인가할 수 있다. 전압 인가 수단(19)은 전파하는 전자파의 주파수보다 낮은 주파수의 교류 전압, 또는 직류 전압을 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 인가한다. 전압 인가 수단(19)은 시프트해야 할 위상량에 따른 전압을 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 인가한다.
전압 인가 수단(19)에 의해 제 1 및 제 2 전극(24a,24b) 사이에 전압을 인가하고, 또한 인가하는 전압의 크기를 미리 정한 범위에서 변화시킴으로써 유전체부(22)를 도파하는 전자파의 위상을 인가하는 전압의 크기, 즉 인가 전계의 크기에 따라 변화시킬 수 있다. 제 1 유전체부(25)를 형성하는 유전체는 인가 전계가 커지면 유전율이 작아지고, 이것에 의해 유전체부(22)를 도파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있다.
이상기(20)에 있어서의 유전체부(22) 및 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 컷오프 주파수(fc)는 제 1 유전체부(25)를 형성하는 유전체의 유전율 및 제 1 유전체부(25)의 사이즈(전파 방향(X)에 수직인 단면의 치수), 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 간격(L4), 평판 도전체부(23a,23b)의 간격(L1), 및 제 2 유전체부(26)를 형성하는 유전체의 유전율에 의해 결정된다. 컷오프 주파수가 전파시켜야 할 전자파의 주파수(사용 주파수) 미만이 되도록 제 1 유전체부(25)의 사이즈는 선택된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 소정의 전압을 인가해서 제 1 유전체부(25)의 유전율이 작아졌을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 사용 주파수 즉 유전체부(22)를 전파시키는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, 1.03<f/fc<1.5가 되도록, 바람직하게는 1.03<f/fc<1.2가 되도록 제 1 유전체부(25)의 사이즈, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 간격(L4), 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격(L1) 및 제 2 유전체부(26)를 형성하는 유전체를 설정한다. 이상기(20)를 제작할 때 우선 제 1 유전체부(25)를 형성하는 유전체 재료 및 제 2 유전체부(26)를 형성하는 유전체 재료를 결정하고, 이어서 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격(L1)을 결정한 후, 제 1 유전체부(25)의 사이즈를 결정하고, 이것에 따라 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 간격(L4)이 결정된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 의해 전계가 인가되는 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)의 길이(L5)는 필요한 위상 변화가 얻어지는 길이로 선택되고, 예컨대 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 파장의 (2m-1)/4(m은 자연수)으로 선택된다. 이것에 의해서, 전파 방향(X)을 따라 다른 전송 선로로부터 이상기(20)로 입사되는 접속 계면에 의해 반사되는 반사파와 이상기(20)를 통과하여 이상기(20)로부터 다른 전송 선로로 출력되는 접속 계면에 의해 반사되어 다른 전송 선로로 돌아가는 반사파의 위상차를 π(rad)로 하여 반사파를 캔슬(cancel)할 수 있고, 이상기(20)와 다른 전송 선로의 계면에 있어서의 반사가 저감되어 삽입 손실을 저감할 수 있다.
이상과 같이 이상기(20)에 의하면, 전자파는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 및 제 2 유전체부(26)에 끼워지는 제 1 유전체부(25)를 주로 전파한다. 제 1 유전체부(25)의 유전율이 변화됨으로써 전자파의 위상의 변화에 주는 영향을 크게 해서 필요한 위상 변화를 얻기 위한 선로 길이를 짧게 할 수 있고, 이상기(20)를 소형으로 형성할 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 이상기를 실현할 수 있다.
또한 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 유전체부(22)에 매설되어 설치되고, 또한 제 1 유전체부(25)를 전파하는 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇게 형성된다. 이것에 의해서, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 제 1 유전체부(25)에 접촉해서 설치해도 전파하는 전자파가 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 투과할 수 있으므로, 컷오프로 되는 일 없이 전자파를 전파할 수 있고, 도파 모드에 영향을 주는 일이 없다. 또한 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 매설하는 것에 의한 전송 손실을 억제한 상태에서 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 의해 제 1 유전체부(25)에 큰 전계 강도의 전계를 인가할 수 있고, 전자파의 위상을 안정되게 변화시킬 수 있다. 따라서, 제 1 유전체부(25)에 전계를 인가하기 위해서 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 주는 전압을 작게 해도 제 1 유전체부(25)에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 전송 선로의 선로 길이가 짧아도 제 1 유전체부(25)에 큰 전계 강도의 전계가 주어지므로, 전송 선로의 선로 길이의 단위길이당의 위상 변화량을 크게 하여 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 이상기(20)를 실현할 수 있다.
또한 이상기(20)에서는 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수를 컷오프 주파수 부근으로 선택함으로써 컷오프 주파수 부근에서는 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화를 얻을 수 있으므로, 이상기(20)를 소형으로 형성할 수 있다.
본 실시형태에서는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격은 제 2 유전체부(26) 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 했지만, 본 발명의 또 다른 실시형태에서는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격은 제 2 유전체부(26) 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1보다 크게 해도 된다. 이 경우에는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 및 유전체부(22)에 의해 H 가이드가 구성되고, 도 1에 나타내는 실시형태의 이상기(20)보다 전송 손실은 커지지만 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전파 방향(X)에 있어서 제 1 입출력단(22a)으로부터 제 2 입출력단(22b)에 걸쳐 형성되지만, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전파 방향(X)에 있어서 불연속으로 형성되어도 좋다.
또한 상술한 실시형태의 이상기(20)에서는, 제 1 유전체부(25)는 유전율이 변화되는 물질로 이루어지지만, 본 발명의 실시의 또 다른 형태에 있어서 제 1 유전체부(25)는 유전율이 변화되는 물질로 이루어지는 변화부를 포함하는 구성이면 된다. 상기 변화부는 전계 강도가 높게 되는 부분에 형성되는 것이 바람직하고, 예컨대 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 중앙부에 형성된다. 이와 같은 구성으로 하면, 제 1 유전체부(25) 중 변화부가 차지하는 비율과 제 1 유전체부(25) 중 변화부가 형성되는 영역에 따라 동일한 크기로 이상기를 제작했을 때에 얻어지는 위상 변화량이 결정되고, 제 1 유전체부(25) 전체가 유전율이 변화되는 물질로 이루어지는 경우보다 위상 변화량은 작아지지만, 상술한 실시형태와 마찬가지로 소형의 이상기를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시의 다른 형태의 이상기(30)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이상기(30)는 유전체부(22)와, 1쌍의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와, 1쌍의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과, 전압 인가 수단(19)을 포함해서 구성된다. 본 발명의 실시형태의 이상기(30)는 대략 직육면체 형상으로 형성된다. 이상기(30)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(30)의 상기 전파 방향(X)의 양단부에 걸쳐 동일 형상이다.
본 실시형태의 이상기(30)는 상술한 도 1에 나타내는 이상기(20)와 유사하고, 전극의 구성 및 전극이 설치되는 위치가 다를 뿐이므로, 상술한 실시형태와 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이상기(30)는 유전체부(22)와, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와, 복수개의 전극(T1,T2,…,Tn-1,Tn)과, 전압 인가 수단(19)을 포함해서 구성된다. 상술한 실시의 이상기(20)에서는 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 사이에 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 설치되지만, 본 실시형태의 이상기(30)에서는 제 1 유전체부(25)에 복수개의 전극(T1,T2,…,Tn1-1,Tn1)(기호 n은 2 이상의 자연수)이 매설되어 설치된다. 이하, 각 전극(T1,T2,…,Tn1-1,Tn1)을 총칭할 경우, 및 각 전극(T1,T2,…,Tn1-1,Tn1) 중 불특정한 것을 가리킬 경우 「전극(T)」이라고 한다. 제 2 유전체부(26)는 제 1 유전체부(25)를 협지하고, 즉 두께방향(Z)에 있어서 제 1 유전체부(25)의 양측에 설치된다.
전극(T)은 상기 두께방향(Z)에 서로 간격을 두고 설치된다. 또한 전극(T)의 두께(L7)는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 마찬가지로 선택된다. 전극(T)은 상술한 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 같은 형상 및 같은 물질로 형성된다. 전극(T)은 그 두께방향이 상기 두께방향(Z)에 평행하게 되도록 설치된다.
두께방향(Z)으로 상호 인접하는 전극(T)은 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 중 다른 평판 도전체부에 접속된다. 즉 전극(T) 중 두께방향(Z)의 제 1 방향을 향해서 홀수번째의 전극(T1,T3,…,Tm-2,Tm)(기호 m은 양의 홀수)은 제 1 평판 도전체부(23a)에 접속되고, 두께방향(Z)의 제 1 방향을 향해서 짝수번째의 전극(T2,T4,…,Tk-2,Tk)(기호 k는 양의 짝수)은 제 2 평판 도전체부(23b)에 접속된다.
이와 같이 전극(T)을 제 1 또는 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 접속함으로써 제 1 또는 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 전압을 인가하면, 인접하는 전극(T)에 전위차가 생기고, 제 1 유전체부(25)에 전계를 인가할 수 있다. 전극(T)을 다수개 형성해도 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 전압을 인가하는 것만으로 상호 인접하는 전극(T)에 의해 전압을 인가할 수 있고, 각 전극(T)에 전압을 인가하기 위한 배선을 개별적으로 형성할 필요가 없다.
전극(T)의 수는 많게 한 쪽이 제 1 유전체부(25)에 인가할 수 있는 전계 강도가 높게 되고, 위상 변화를 크게 할 수 있으므로 바람직하지만, 지나치게 많으면 손실이 증가된다. 손실은 전극(T)의 두께(L7)의 총합에 의해 결정된다. 전극(T)의 저항율이 1×10-4(Ωㆍm)인 경우에서 실용상은 전극(T)의 두께(L7)의 총합이 30㎚ 이하로 되는 것이 바람직하고, 전극(T)의 저항율이 1×10-3(Ωㆍm)인 경우에서 실용상은 전극(T)의 두께(L7)의 총합이 320㎚ 이하로 되는 것이 바람직하다.
또한 전극(T)은 이 전극(T)이 접속되지 않는 제 1 또는 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 이간해서 설치된다.
이상기(30)에 의하면, 전극(T)은 제 1 유전체부(25)에 매설되므로, 제 1 유전체부(25)에 효과적으로 전계를 인가할 수 있고, 또한 전극(T)의 간격을 보다 가깝게 함으로써 보다 큰 전계 강도를 제 1 유전체부(25)에 줄 수 있고, 보다 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있다.
또한 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 전압을 인가하는 것만으로, 상호 인접하는 전극(T)에 의해 전압을 인가할 수 있고, 각 전극(T)에 전압을 인가하기 위한 배선을 개별적으로 형성할 필요가 없어 회로 기판에 간단하게 실시할 수 있다.
도 3은 이상기(30)의 제조 공정을 나타내는 플로우챠트이고, 도 4A~도 4C는 이상기(30)의 제조 공정을 나타내는 모식도이다. 이상기(30)의 제조 공정을 개시하면, 스텝s1로부터 스텝s2로 옮겨진다. 스텝s2에서는 기판(31)의 제 1 표면(31a)에 적층하여 소정의 유전율을 갖는 유전체로 이루어지는 제 1 유전체막(32)을 형성하고, 스텝s3으로 옮겨진다. 기판(31)은 예컨대 MgO 단결정에 의해 형성된다.
스텝s3에서는 제 1 유전체막(32)에 적층해서 미리 정한 전자파의 주파수(사용 주파수)에 대한 표피 깊이보다 얇은 전극막(33), 및 상기 제 1 유전체막(32)보다 유전율이 높고, 또한 인가 전압의 크기에 따라 유전율이 변화되는 제 2 유전체막(34)을 교대로 적층해서 이루어지는 적층체(35)를 형성한다. 스텝s3에서는 각 전극막(33)이 적층되는 방향으로 상호 인접하는 전극막(33)을 그 일부가 겹치도록 형성한다. 전극막(33)은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 및 비화 갈륨(GaAs) 등의 반도체 재료, 또는 질화 탄탈 및 NiCr 합금 등의 고저항 재료를 이용하여 형성된다. 또한 제 2 유전체막(34)은 예컨대 Ba(1-x)SrxTiO3(약칭 BST), Mg(1-x)CaxTiO3, Zn(1-x)SnxTiO3, BaO-PbO-Nd2O3-TiO3, 또는 Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7 등에 의해 형성된다.
도 5는 스텝s3에 있어서 전극막(33) 및 제 2 유전체막(34)을 복수개 적층할 때의 형태를 나타내는 평면도이다. 전극막(33)을 형성할 때에는 직사각형상의 관통 구멍을 갖는 메탈 마스크를 이용하고, 그 관통 구멍에 대응하는 부위에만 전극막(33)이 부착되도록 성막한다. 이것에 의해 전극막(33)의 성막과 동시에, 패턴 형성을 행할 수 있다. 전극막(33)을 형성한 후, 이 전극막(33)을 덮어서 적층부분의 전체면에 걸쳐 제 2 유전체막(34)이 형성되고, 제 2 유전체막(34)에 적층해서 다시 전극막(33)이 형성된다. 전극막(33)을 형성할 때, 각 전극막(33)이 적층되는 방향으로 상호 인접하는 전극막(33)을 그 일부가 겹치도록 전극막(33) 및 제 2 유전체막(34)이 적층되는 방향에 수직인 소정의 방향(F)에 있어서 제 1 방향(F1) 부근 및 제 2 방향(F2) 부근으로 형성 위치를 바꾼다. 각 전극막(33)의 크기는 같으므로, 인접하는 전극막(33)을 형성할 때에 메탈 마스크를 소정의 방향(F)의 제 1 방향(F1) 또는 제 2 방향(F2)으로 어긋나게 하여 전극막(33)을 형성함으로써 적층되는 방향으로 일부가 겹친 복수개의 전극막(33)을 형성할 수 있다. 도 5에 상호 인접하는 전극막(33)이 겹치는 부분을 사선으로 나타내고 있다.
이어서 스텝s4로 옮겨지고, 스텝s4에서는 적층체(35)에 제 2 유전체막(34)보다 유전율이 낮은 제 3 유전체막(36)을 형성한다. 제 3 유전체막(36)은 제 1 유전체막(32)과 동일 물질로 형성되고, 유리, 단결정, 세라믹스 또는 수지에 의해 형성된다. 또한 제 1 유전체막(32)과 제 3 유전체막(36)은 동일한 막두께로 형성된다. 스텝s4가 종료되면, 도 4A에 나타내어지는 적층체를 얻을 수 있다.
이어서 스텝s5로 옮겨지고, 스텝s5에서는 제 1 유전체막(32), 적층체(35) 및 제 3 유전체막(36)을 에칭하여 도 4B에 나타내어지는 볼록부(37)를 형성한다. 볼록부(37)는 제 1 유전체막(32), 적층체(35) 및 제 3 유전체막(36)의 일부분을 각각 포함해서 형성된다. 볼록부(37)는 전극막(33) 및 제 2 유전체막(32)이 적층되는 방향에 있어서 서로 대향하는 1쌍의 끝면(38a,38b) 중 제 1 끝면(38a)으로부터 소정의 방향(F)의 제 1 방향(F1) 부근에 형성된 전극막(33)이 노출되고, 또한 서로 대향하는 1쌍의 끝면(38a,38b) 중 제 2 끝면(39b)으로부터 소정의 방향(F)의 제 2 방향(F2) 부근에 형성된 전극막(33)이 노출되도록 형성된다. 에칭에는 케미컬 드라이 에칭, 반응 이온 에칭(reactive ion etching) 또는 습식 에칭 등의 주지의 에칭 방법을 이용할 수 있다. 전극막(33)보다 제 2 유전체막(34)의 에칭 레이트가 높게 되도록 전극막(33)의 재질 및 제 2 유전체막(34)의 재질을 미리 선택해 둔다. 이것에 의해서, 상기 볼록부(37)의 제 1 및 제 2 끝면(38a,38b)에 전극막(33)의 단부를 노출시킬 수 있다. 예컨대, 도 4A~도 4C의 가상선(39)으로 나타내는 영역 외를 에칭에 의해 제거한다. 이것에 의해서, 제 1 방향(F1)의 끝면에 노출되고 또한 제 2 방향(F2)의 끝면에는 노출되지 않는 전극(Ta)과, 제 1 방향(F1)의 끝면에 노출되지 않고 또한 제 2 방향(F2)의 끝면에는 노출되는 전극(Tb)이 형성된다.
이어서 스텝s6으로 옮겨지고, 스텝s6에서는 상기 볼록부의 상기 제 1 및 제 2 끝면(38a,38b)에 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)를 형성하여 도 4C에 나타내는 바와 같이 이상기(30)를 형성한다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 상기 볼록부(37)를 덮어서 도전성 막을 형성하고, 포토리소그래피에 의해 상기 도전성 막 중 상기 제 1 및 제 2 끝면(38a,38b)을 제외한 부분을 제거함으로써 형성된다. 스텝s6이 종료되면, 스텝s7로 옮겨지고, 제조 공정을 종료한다. 제 1 ~제 3 유전체막(32,34,36)은, 전극막(33)의 제작에는 진공 증착, 스퍼터링 또는 CVD(Chemical Vapor Depositi온) 등의 주지의 박막 형성 방법을 사용할 수 있다.
이상과 같은 공정을 거쳐 전극막(33)의 적층 방향에 있어서 짝수번째의 전극(T)과, 홀수번째의 전극(T)이 다른 평판 도전체부에 접속된 이상기(30)를 실현할 수 있다. 이러한 제조 공정에 의해 적층된 전극막(33)을 제 1 끝면(38a) 및 제 2 끝면(38b)에 정밀도 좋게 확실하게 인출할 수 있고, 종래부터 이용되고 있는 반도체 프로세스에 적합한 제조 방법으로 이상기(30)를 형성할 수 있으므로, 소형이고, 또한 정밀도가 좋고, 특성이 안정된 이상기를 양산성 좋게 제조할 수 있다.
또한 복수개의 관통 구멍이 형성된 포토마스크를 이용하여 전극막(33)을 형성함으로써 기판(31) 상에 복수개의 이상기(30)를 형성할 수 있다. 인접하는 이상기(30) 사이의 기판(31)의 경계부를 다이싱하여 개별적으로 절출해도 좋다.
도 6은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(40)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(40)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(40)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(40)는 비방사성 유전체 선로(NRD 가이드)를 형성한다. 유전체부(42)와, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과, 전압 인가 수단(19)을 포함해서 구성된다. 유전체부(42)는 직육면체 형상으로 형성된다.
유전체부(42)는 제 1 유전체부(44) 및 제 2 유전체부(45)를 포함해서 구성되고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 매설되어 형성된다. 제 1 유전체부(44)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(45)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성된다.
유전체부(42)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 협지되어 설치된다. 유전체부(42)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 적층 방향(Z) 및 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 폭방향(Y)에 있어서 유전체부(42)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 단부로부터 이간해서 설치된다.
상기 적층 방향(Z)의 중앙부에 제 1 유전체부(44)가 설치된다. 제 1 유전체부(44)의 상기 적층 방향(Z)의 양측에는 제 2 유전체부(45)가 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(44)의 두께방향(Z)의 양단면 상에 적층해서 설치되고, 제 1 유전체부(44)를 협지해서 제 1 및 제 2 유전체부(44,45) 사이에 매설되어 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(44)의 두께방향(Z)의 양단면 상에 걸쳐 형성된다.
제 2 유전체부(45)는 제 1 유전체부(44)를 사이에 두고 대칭으로 형성되고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(44)를 사이에 두고 대칭으로 형성된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(40)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(50)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(50)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(50)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(50)는 이미지 선로를 형성한다. 이상기(50)는 접지 도체판(51)과, 유전체부(52)와, 전극(53)을 포함해서 구성된다. 접지 도체판(51)은 직육면체 형상으로 형성되고, 두께방향(Z)의 제 1 표면(51a)이 평면으로 형성된다. 제 1 표면(51a)에는 유전체부(52)가 적층해서 설치된다.
유전체부(52)는 제 1 유전체부(54) 및 제 2 유전체부(55)를 포함해서 구성되고, 전극(53)이 매설되어 형성된다. 제 1 표면(51a)에 제 1 유전체부(54)가 적층되고, 제 1 유전체부(25)에 전극(53)이 적층되고, 전극(53)에 제 2 유전체부(26)가 적층된다. 제 1 유전체부(54), 전극(53) 및 제 2 유전체부(55)의 적층체(56)는 직육면체 형상으로 형성되고, 전파 방향(X)에 있어서 접지 도체판(51)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 상기 적층체(56)는 접지 도체판(51)의 폭방향(Y)의 단부로부터 이간해서 설치된다.
제 1 유전체부(54)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(55)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질 또는 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성되며, 전극(53)은 상술한 실시형태의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 같은 물질로 또한 같은 두께로 형성되고, 접지 도체판(51)은 상술한 실시형태의 평판 도전체부(23a,23b)와 같은 물질로 형성된다.
제 2 유전체부(55)의 두께방향의 치수(L11)는 전극(53)과 접지 도체판(51) 사이에 소정의 전압을 인가해서 제 1 유전체부(54)의 유전율이 작아졌을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 사용 주파수 즉 유전체부(52)를 전파시키는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, 1.03<f/fc<1.5가 되도록, 바람직하게는 1.03<f/fc<1.2가 되도록 선택된다.
전극(53) 및 접지 도체판(51)에는 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(40)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(60)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(60)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(60)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(60)는 이미지 선로를 형성한다. 이상기(60)는 접지 도체판(51)과, 유전체부(61)와, 전극(63)을 포함해서 구성된다.
유전체부(61)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 직육면체 형상으로 형성되고, 전파 방향(X)에 있어서 접지 도체판(51)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 상기 유전체부(61)는 접지 도체판(51)의 폭방향(Y)의 단부로부터 이간해서 설치된다.
유전체부(61)에는 전극(63)이 매설되어 형성된다. 전극(63)은 상기 두께방향(Z)으로 미리 정한 간격(L32)을 두고 형성되는 제 1 전극(63a)과 제 2 전극(63b)으로 구성된다. 미리 정한 간격(L32)은 예컨대 0.1㎛~50㎛와 같이 선택된다. L32를 작게 한 쪽이 유전체부(61)에 인가할 수 있는 전계 강도가 높게 되고, 위상 변화를 크게 할 수 있으므로 바람직하지만, 지나치게 작으면 손실이 증가된다. L32를 지나치게 크게 하면 유전체부(61)에 인가할 수 있는 전계 강도가 작아져 소망하는 위상 변화를 얻는데에 필요한 선로 길이가 길어져 이상기가 커져 버린다.
유전체부(61)는 직육면체 형상이고 또한 판형상으로 형성되며, 유전체부(61)의 전파 방향(X)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 전극(63a) 및 제 2 전극(63b) 각각의 두께는 상술한 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 마찬가지로 선택된다. 또한 제 1 전극(63a)의 폭방향(Y)의 길이는 제 2 전극(63b)에 접촉하지 않는 범위에서 가급적 커지도록 선택된다.
유전체부(61)는 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서 폭방향(Y)으로 구불구불하면서 두께방향(Z)으로 연장되도록 형성된다.
제 2 전극(63b)의 두께방향(Z)에 있어서의 접지 도체판(51)측의 단부는 접지 도체판(51)에 접속된다.
제 1 및 제 2 전극(63a,63b)에는 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(60)에서는, 상술한 각 이상기와 마찬가지로, 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(70)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(70)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(70)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다. 이상기(70)는 직육면체 형상으로 형성된다.
이상기(70)는 스트립선로를 형성한다. 이상기(70)는 스트립 도체부(71)와, 유전체부(72)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)를 포함해서 구성된다.
스트립 도체부(71)는 도전체로 형성되고, 직육면체 형상으로 형성된다. 스트립 도체부(71)는 상술한 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와 같은 물질로 형성된다.
스트립 도체부(71)는 유전체부(72)에 매설되어 형성된다.
유전체부(72)는 직육면체 형상으로 형성된다. 유전체부(72)에는 상기 스트립 도체부(71)가 유전체부(72)의 끝면으로부터 스트립 도체부(71)의 연장방향의 양단부를 노출시킨 상태로 매설된다. 즉 스트립 도체부(71)의 연장방향은 전자파의 전파 방향(X)이다. 스트립 도체부(71)는 유전체부(72)의 중앙부에 형성된다.
유전체부(72)의 상기 두께방향(Z)의 양단면에는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)가 각각 설치되고, 유전체부(72)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 끼워져 협지된다. 스트립 도체부(71)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 평행하게 형성된다. 스트립 도체부(71)의 상기 두께방향(Z)의 치수는 상기 폭방향(Y)의 치수보다 작게 형성된다.
유전체부(72)는 제 1 및 제 2 유전체부(74,75)를 포함해서 구성된다. 제 1 유전체부(74)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(75)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질 및 같은 두께로 형성된다.
제 1 유전체부(74)는 스트립 도체부(71)의 두께방향(Z) 양측에 각각 설치되고, 스트립 도체부(71)를 협지해서 설치된다. 제 1 유전체부(74)는 스트립 도체부(71)의 두께방향(Z)의 양단면상의 전체면에 걸쳐 형성되고, 제 1 유전체부(74)와 스트립 도체부(71)의 적층체(76)는 직육면체 형상으로 형성된다.
제 2 유전체부(75)는 상기 적층체(76)를 외부로 둘러싸서 설치된다. 제 1 및 제 2 유전체부(74,75)의 사이에 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 각각 매설되어 형성된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 상기 적층체(76)의 두께방향(Z) 양측에 각각 설치되고, 적층체(76)를 협지해서 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 적층체(76)의 상기 두께방향(Z)의 끝면 상의 전체면에 걸쳐 형성된다.
스트립 도체부(71)와 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 스트립 도체부(71)와 제 2 전극(24a) 사이에 전압을 인가하고, 또한 스트립 도체부(71)와 제 2 전극(24b) 사이에 전압을 인가함으로써 이상기(70)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(80)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(80)는 직육면체 형상으로 형성된다. 이상기(80)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(80)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다. 이상기(80)는 직육면체 형상으로 형성된다.
이상기(80)는 스트립선로를 형성한다. 이상기(80)는 스트립 도체부(71)와, 유전체부(82)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)를 포함해서 구성된다.
유전체부(82)는 직육면체 형상으로 형성된다. 유전체부(82)에는 상기 스트립 도체부(71)가 유전체부(82)의 끝면으로부터 스트립 도체부(71)의 연장방향의 양단부를 노출시킨 상태로 매설된다. 즉 스트립 도체부(71)의 연장방향은 전자파의 전파 방향(X)이다. 스트립 도체부(71)는 유전체부(82)의 중앙부에 형성된다.
유전체부(82)의 상기 두께방향(Z)의 양단면에는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)가 각각 설치되고, 유전체부(82)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 끼워져 협지된다. 스트립 도체부(71)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 평행하게 형성된다. 스트립 도체부(71)의 상기 두께방향(Z)의 치수는 상기 폭방향(Y)의 치수보다 작게 형성된다.
유전체부(82)는 제 1 및 제 2 유전체부(84,85)를 포함해서 구성된다. 제 1 유전체부(84)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(85)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성된다.
제 1 유전체부(84)는 스트립 도체부(71)의 두께방향(Z) 양측에 각각 스트립 도체부(71)로부터 이간해서 설치된다. 제 1 유전체부(84)는 유전체부(82)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 유전체부(84)는 스트립 도체부(71)에 관해서 두께방향(Z)에 있어서 같은 거리로 설치되고, 즉 스트립 도체부(71)의 축선을 포함해 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 관해서 면대칭으로 형성된다. 각 제 1 유전체부(84)는 제 2 유전체부(85)에 끼워져 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 각 제 1 유전체부(84)의 두께방향(Z) 양측에 각각 설치되고, 제 1 유전체부(84)를 협지해서 즉 제 1 유전체부(84)의 양측에 설치되고, 제 1 및 제 2 유전체부(84,85)의 사이에 매설되어 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(84)의 상기 두께방향(Z)의 끝면 상의 전체면에 걸쳐 각각이 형성된다.
또한 각 유전체부(84,85)는 두께방향(Z)에 있어서 스트립 도체부(71)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 사이에서 전파 전자파의 전계 강도가 큰 스트립 도체부(71) 부근의 위치에 설치된다.
각 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 각각 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(80)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(90)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(90)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(90)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(90)는 마이크로스트립선로를 형성한다. 이상기(90)는 스트립 도체부(71)와, 접지 도체판(51)과, 유전체부(92)와, 전극(93)을 포함해서 구성된다. 유전체부(92)는 직육면체 형상으로 형성된다.
유전체부(92)의 두께방향(Z)의 제 1 표면(92a) 상에는 스트립 도체부(71)가 적층되어 설치된다. 스트립 도체부(71)는 전파 방향(X)에 있어서 유전체부(92)의 양단부간에 걸쳐 유전체부(92)의 폭방향(Y)의 중앙에 형성되고, 유전체부(92)의 폭방향(Y)의 단부로부터 이간해서 설치된다. 유전체부(92)의 두께방향(Z)의 제 2 표면(92b) 상에는 전체면에 걸쳐 접지 도체판(51)이 적층해서 형성된다.
유전체부(92)는 제 1 유전체부(94) 및 제 2 유전체부(95)를 포함해서 구성되고, 전극(93)이 매설되어 형성된다. 제 1 유전체부(94)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(95)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성되며, 전극(93)은 상술한 실시형태의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 같은 물질로 또한 같은 두께로 형성된다.
전극(93)은 두께방향(Z)에 있어서 제 1 유전체부(94)의 스트립 도체부(71)가 적층되는 제 1 끝면(94a)과는 반대측의 제 2 끝면(94b)에 적층되고, 제 1 및 제 2 유전체부(94,95) 사이에 매설되어 설치된다. 전극(93)은 제 1 유전체부(94)의 제 2 끝면(94b)의 전체면에 걸쳐 적층해서 형성된다.
전극(93) 및 스트립 도체부(71)에는 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(90)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(100)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(100)는 직육면체 형상으로 형성된다. 이상기(100)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 끝면은 이상기(100)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(100)는 마이크로스트립선로를 형성한다. 이상기(100)는 스트립 도체부(71)와, 접지 도체판(51)과, 유전체부(102)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 포함해서 구성된다.
유전체부(102)의 두께방향(Z)의 제 1 표면(102a) 상에는 스트립 도체부(71)가 적층되어 설치된다. 스트립 도체부(71)는 전파 방향(X)에 있어서 유전체부(102)의 양단부간에 걸쳐 유전체부(102)의 폭방향(Y)의 중앙에 형성되고, 유전체부(102)의 폭방향(Y)의 단부로부터 소정의 거리 이간해서 설치된다. 유전체부(102)의 두께방향(Z)의 제 2 표면(102b) 상에는 전체면에 걸쳐 접지 도체판(51)이 적층해서 형성된다.
유전체부(102)는 제 1 유전체부(104) 및 제 2 유전체부(105)를 포함해서 구성되고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 매설되어 형성된다. 제 1 유전체부(104)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(105)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성된다.
제 1 유전체부(104)는 스트립 도체부(71)와 접지 도체판(51) 사이에서 스트립 도체부(71)로부터 이간해서 설치된다. 제 1 유전체부(104)는 유전체부(102)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 유전체부(104)는 제 2 유전체부(105)에 끼워져 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(104)의 두께방향(Z) 양측에 각각 설치되고, 제 1 유전체부(104)를 협지하여 설치되고, 제 1 및 제 2 유전체부(104,105) 사이에 매설되어 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(105)의 상기 두께방향(Z)의 끝면 상의 전체면에 걸쳐 각각이 형성된다.
또한 제 1 유전체부(104)는 두께방향(Z)에 있어서 스트립 도체부(71)와 접지 도체판(51) 사이에서 전파 전자파의 전계 강도가 큰 스트립 도체부(71) 부근의 위치에 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 각각 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(100)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(110)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(110)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 끝면은 이상기(110)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(110)는 코플래나 선로를 형성한다. 이상기(110)는 스트립 도체부(71)와, 그라운드 도체부(111)와, 유전체부(112)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 포함해서 구성된다. 유전체부(112)는 직육면체 형상으로 형성된다.
유전체부(112)의 두께방향(Z)의 제 1 표면(112a) 상에는 스트립 도체부(71)가 적층되어 설치된다. 스트립 도체부(71)는 전파 방향(X)에 있어서 유전체부(112)의 양단부간에 걸쳐 유전체부(112)의 폭방향(Y)의 중앙에 형성된다. 제 1 표면(112a) 상에는 스트립 도체부(71)의 폭방향(Y)의 양측에 스트립 도체부(71)로부터 이간하여 그라운드 도체부(111)가 각각 형성된다. 그라운드 도체부(111)는 스트립 도체부(71)를 따라 형성된다. 그라운드 도체부(111)는 스트립 도체부(71)와 같은 두께로 형성되고, 유전체부(112)의 폭방향(Y)의 단부에 걸쳐 형성된다.
유전체부(112)는 제 1 유전체부(114) 및 제 2 유전체부(115)를 포함해서 구성되고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 매설되어 형성된다. 제 1 유전체부(114)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(115)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성된다.
제 1 유전체부(114)는 스트립 도체부(71) 및 그라운드 도체부(111)로부터 두께방향(Z)으로 이간해서 설치된다. 제 1 유전체부(114)는 유전체부(102)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 유전체부(114)는 제 2 유전체부(115)에 끼워져 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(114)의 두께방향(Z) 양측에 각각 설치되고, 제 1 유전체부(114)를 협지하여 설치되고, 제 1 및 제 2 유전체부(114,115) 사이에 매설되어 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(114)의 상기 두께방향(Z)의 끝면 상의 전체면에 걸쳐 각각이 형성된다.
또한 제 1 유전체부(114)는 두께방향(Z)에 있어서 전파 전자파의 전계 강도가 큰 스트립 도체부(71) 및 그라운드 도체부(111)로부터 가능한 한 가까운 위치에 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 각각 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(110)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
상술한 제 1 유전체부(45,54,74,84,94,104,114)의 두께방향(Z)의 치수(L9,L10,L12,L13,L14,L15,L17)는 예컨대 0.1㎛~50㎛와 같이 선택된다. 치수(L9,L10,L12,L13,L14,L15,L17)가 0.1㎛보다 작으면 유전율이 변화되는 부분이 작아지기 때문에 소망하는 위상 변화를 얻는데에 필요한 선로 길이가 길어져 이상기가 커져 버린다. 치수(L9,L10,L12,L13,L14,L15,L17)가 50㎛보다 크면 인가할 수 있는 전계 강도가 작아져 소망하는 위상 변화를 얻는데에 필요한 선로 길이가 길어져 이상기가 커져 버린다. 또한 치수(L9,L10,L12,L13,L14,L15,L17)를 크게 하여 상술한 바와 같이 전극을 적층 구조로 하면 전극에 의한 손실이 커져 버린다.
도 14는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(120)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 같은 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(120)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(120)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(120)는 슬롯 선로를 형성한다. 이상기(20)는 슬롯 도체부(121)와, 유전체부(112)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 포함해서 구성된다.
유전체부(112)의 두께방향(Z)의 제 1 표면(112a) 상에는 슬롯 도체부(121)가 적층되어 설치된다. 슬롯 도체부(121)는 상술한 스트립 도체부(71)와 같은 물질로 형성되고, 같은 두께로 형성된다. 슬롯 도체부(121)는 유전체부(112)의 폭방향(Y)의 중앙부를 제외하고 유전체부(112)에 적층된다. 슬롯 도체부(121)는 제 1 슬롯 도체부(121a), 및 제 2 슬롯 도체부(121b)를 갖는다. 제 1 슬롯 도체부(121a) 및 제 2 슬롯 도체부(121b)는 상기 폭방향(Y)으로 이간해서 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 각각 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(20)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(130)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이상기(130)는 전자파가 전파되는 유전체부(2)와, 유전체부(2)를 외부에서 둘러싸서 도파관을 형성하는 도전체부(3)를 포함해서 구성된다. 본 발명의 실시형태의 이상기(130)는 직육면체 형상으로 형성된다. 이상기(130)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(130)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
유전체부(2)는 유전체로 이루어지고, 인가 전계에 따라 유전율이 변화되는 변화부를 포함해서 형성된다. 본 발명의 실시형태에서는 유전체부(2)는 변화부로 이루어지고, 제 1 유전체부(25)와 같은 재료로 형성된다.
유전체부(2)는 전자파가 입출력하는 제 1 및 제 2 입출력단(2a,2b)을 갖는다. 제 1 및 제 2 입출력단(2a,2b)은 전자파가 전파하는 전파 방향(X)을 따라 전파 방향(X)의 단부에 각각 형성된다. 본 발명의 실시형태에서는, 유전체부(2)는 직육면체 형상으로 형성되고, 제 1 및 제 2 입출력단(2a,2b)은 전파 방향(X)에 수직인 평면에 의해 형성되며, 서로 대향해서 설치된다. 유전체부(2)의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 직사각형상이 된다. 상기 전파 방향(X)에 각각 수직이며, 또한 상호 수직인 방향을 「폭방향(Y)」 및 「두께방향(Z)」이라고 각각 말한다. 본 실시형태에서는 폭방향(Y)이 유전체부(2)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 두께방향이고, 두께방향(Z)이 유전체부(2)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이다.
도전체부(3)는 도전체로 이루어지고, 유전체부(2)에 전계를 인가하기 위한 1쌍의 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)을 포함해서 구성된다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 유전체부(2)의 외표면에 적층해서 설치된다. 본 발명의 실시형태에서는, 도전체부(3)는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)으로 이루어지고, 이들 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 유전체부(2)의 상기 전파 방향(X)을 따르는 축선(A1) 둘레로 유전체부(2)에 밀접해서 유전체부(2)의 상기 전파 방향(X)의 양단면을 노출시킨 상태에서 상기 축선(A1) 둘레로 이간해서 유전체부(2)를 외부에서 둘러싸서 도파관을 형성한다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 독립해서 설치되고 즉 비접촉으로 설치된다.
제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 유전체부(2)의 상기 전파 방향(X)에 있어서의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 상기 축선(A1)에 관해서 회전 대칭으로 형성된다. 본 발명의 실시형태에서는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 전파 방향(X)에 수직인 단면이 대략 U자 형상으로 형성된다. 제 1 전극(4a)은 유전체부(2)의 두께방향(Z)에 있어서의 제 1 단부(2c)측으로부터 유전체부(2)를 덮고, 두께방향(Z)에 있어서의 중간부까지 연장된다. 제 2 전극(4b)은 유전체부(2)의 두께방향(Z)에 있어서의 제 2 단부(2d)측으로부터 유전체부(2)를 덮고, 두께방향(Z)에 있어서의 중간부까지 연장된다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 서로에 접촉하지 않도록 독립해서 형성되고, 유전체부(2)의 외표면을 따라 상기 축선(A1) 둘레로 미리 정한 거리(L18)만큼 이간해서 형성된다. 상기 미리 정한 거리(L18)는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b) 사이로부터 유전체부(2)를 전파하는 전자파가 누설되지 않도록 선택되고, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 의해 형성되는 도파관의 내측 치수의 장변(두께방향(Z)의 크기)의 길이(a)의 1/2 이하로 선택된다.
제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 낮은 저항율의 금속, 유전체부(2)와 고온에서의 동시 소성이 가능한 금속, 땜납 또는 도전성 페이스트에 의해 형성된다. 낮은 저항율의 금속으로서는 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 아연(Zn) 및 크롬(Cr)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나, 또는 적어도 2개를 함유하는 합금 또는 이들의 적층체에 의해 형성되어도 좋다. 유전체부(2)와 고온에서의 동시 소성이 가능한 금속으로서는 텅스텐(W) 등이 이용된다. 도전성 페이스트로서는 금속 필러와 이 금속 필러를 결합하는 바인더 수지를 함유하는 것이 이용된다. 또한 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 전극체로 형성되어도 좋다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 낮은 저항율의 금속에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 전극(4a,4b)의 두께는 유전체부(2)를 전파하는 전자파에 대한 표피 깊이보다 크게 선택되고 예컨대 1㎛로 선택된다.
유전체부(2)에는 이 유전체부(2)와 일체로 형성되는 절연부(5a,5b)가 형성된다. 절연부(5a,5b)는 상기 유전체부(2)와 같은 물질로 형성된다. 절연부(5a,5b)는 상기 축선(A1) 둘레에 제 1 및 제 2 전극(4a,4b) 사이에 형성되고, 인접하는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)이 접촉되어 버리는 것을 방지한다. 절연부(5a,5b)는 유전체부(2)의 상기 전파 방향(X)의 양단부간에 걸쳐 형성되고, 각각 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 접촉해서 형성된다.
상기 절연부(5a,5b)는 유전체부(2)의 표면으로부터 폭방향(Y)으로 미리 정한 거리(L19)만큼 돌출한다. 미리 정한 거리(L19)는 유전체부(2)에 적층되는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)의 폭방향(Y)에 있어서의 두께와 같게 선택된다. 상기 미리 정한 거리(L19)는 유전체부(2) 중을 전파하는 평면파의 파장의 (2n2-1)/4(n2는 자연수)로 선택된다. 상술한 바와 같이 미리 정한 거리(L18,L19)를 상기한 바와 같이 선택함으로써 축선(A1) 둘레에 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)이 이간되어 있어도 이 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)이 이간되는 부분 즉 절연부(5a,5b)로부터 유전체부(2)를 전파시키는 전자파의 누설을 방지할 수 있다.
이상기(130)는 전압 인가 수단(19)을 더 포함해서 구성된다. 전압 인가 수단(19)은 1쌍의 제 1 및 제 2 전극(4a,4b) 사이에 미리 정한 범위의 전압을 인가하는 전기 회로에 의해 실현된다. 전압 인가 수단(19)은 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 접속되어 각각의 전극에 소정의 전위를 주어서 제 1 및 제 2 전극(4a,4b) 사이에 전압을 준다. 이것에 의해서, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 끼워지는 유전체부(2)에 전계가 인가된다. 전압 인가 수단(19)은 전파하는 전자파의 주파수보다 낮은 주파수의 교류 전압, 또는 직류 전압을 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 인가한다. 전압 인가 수단(19)은 시프트해야 할 위상량에 따른 전압을 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 인가한다.
전압 인가 수단(19)에 의해 1쌍의 전극(4a,4b) 사이에 전압을 인가하고, 또한 인가하는 전압의 크기를 미리 정한 범위에서 변화시킴으로써 유전체부(2)를 도파하는 전자파의 위상을 인가하는 전압의 크기 즉 인가 전계의 크기에 따라 변화시킬 수 있다. 유전체부(2)를 형성하는 유전체는 인가 전계가 커지면 유전율이 작아지고, 이것에 의해 유전체부(2)를 도파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 실시형태에서는 도파관의 TE10 모드에서 전자파를 전파시키도록 이상기(130)가 형성된다.
이상기(130)는 유전체 도파관으로 간주할 수 있다. 따라서 이상기(130)를, 유전체가 도파관의 도파로에 충전된 유전체 도파관으로 간주해서 설명한다. 여기서는 인가 전계에 따라 유전체부(2)를 형성하는 유전체의 비유전률(εr)이 800~760 사이에서 변화되는 경우에 대해서 설명한다. 유전체부(2)를 형성하는 유전체의 유전 손실을 tanδ로 하고, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 의해 형성되는 도파관의 내측 치수의 장변(두께방향(Z)의 크기)의 길이를 a로 하고, 단변(폭방향(Y)의 크기)의 길이를 b=a/2로 하며, 상기 도파관을 형성하는 도전체의 전기전도도를 σ로 하고, 상기 도파관의 컷오프 주파수를 fc로 하면, fc는 식2로 나타내어진다. 본 발명에 있어서 컷오프 주파수란 전파하는 고주파 신호가 3㏈ 감쇠하는 주파수이다.
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식 2에 있어서 μo는 진공의 투자율이고, εo는 진공의 유전율이다. 따라서, 길이(a)에 의해 컷오프 주파수가 결정된다. 여기서는 단변의 길이(b)를 b=a/2로 하고 있지만, 단변의 길이(b)는 장변의 길이(a)보다 작으면 된다. 단변의 길이(b)가 장변의 길이(a)보다 커지면 소망하는 TE10 모드에 직교하는 TE01 모드가 차단 모드가 아니게 되어 불필요 모드의 발생이 있을 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 단변의 길이(b)가 지나치게 작아지면, 도전체에 의한 도체 손실이 커지기 때문에 단변의 길이(b)는 b=a/2 부근이 바람직하다. 감쇠 정수를 α로 하고, 위상 정수를 β로 하면, α는 식 3 및 식 4로 나타내어지고, β는 식 5로 나타내어진다.
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단위길이당의 위상 변화는 상기 위상 정수(β)의 변화량(Δβ)이고, 이 값이 클수록 이상기를 소형으로 할 수 있는 것을 나타낸다.
도 16은 f/fc와 Δβ의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 가로축은 사용 주파수, 즉 유전체부(2)를 도파시키는 전자파의 주파수(f)를 컷오프 주파수(fc)로 제산한 값(f/fc)을 나타내고, 그래프의 세로축은 위상 정수(β)의 변화량(Δβ)을 나타낸다. 여기서는 사용 주파수(f)가 77㎓일 때, 도파관의 내측 치수의 장변(a)을 변화시켜서 컷오프 주파수(fc) 및 위상 정수(β)의 변화량(Δβ)을 계산하여 f/fc와 Δβ의 관계를 나타내고 있다.
도 16에 나타내어지는 바와 같이, f/fc가 작을수록 Δβ가 커지므로, f/fc를 작게 할수록 소형화할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 유전체부(2)를 도파하는 전자파에 360°의 위상 변화를 주기 위해 필요한 길이는 f/fc=2일 때는 4.7㎜이지만, f/fc<1.2일 때는 3.1㎜ 이하로 할 수 있다.
또한 도 17은 f/fc와 Δβ/αmax/V의 관계를 나타낸 도면이다. 그래프의 가로축은 f/fc를 나타내고, 그래프의 세로축은 위상 정수(β)의 변화량(Δβ)을 동작 전압에서 최대의 감쇠 정수(α)로 제산하여 얻어지는 일정한 손실을 기초로 얻어지는 위상 변화량(Δβ/αmax)을 동작 전압(V)으로 제산한 값(Δβ/αmax/V)을 나타낸다. Δβ/αmax/V는 이상기의 성능 지표로 한다. 여기서는 tanδ=0.05, σ=9.52×106S/m의 조건에서 Δβ/αmax를 계산하고, 비유전률(εr)이 800에서 760으로 변화되는데에 필요한 전계 강도가 17㎸/㎝, 장변방향(두께방향(Z))으로 전압을 인가한다는 조건에서 인가 전압(V)을 계산하고, f/fc에 대한 Δβ/αmax/V의 관계를 나타내고 있다. 도 17의 그래프에 나타내어지는 바와 같이, Δβ/αmax/V의 값은 소정의 f/fc에서 극대치를 갖는 것을 알 수 있다.
f/fc가 1.03 이하에서는 짧은 선로 길이로 전자파에 큰 위상 변화를 줄 수 있지만, 컷오프 상태에 가까워지기 때문에 손실이 커진다. 또한 f/fc가 1.5 이상에서는 선로 길이를 길게 할 필요가 있음과 아울러, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 높은 전압을 줄 필요가 있다. f/fc를 1.03<f/fc<1.5로 선택함으로써 짧은 선로 길이로 전자파에 큰 위상 변화를 줄 수 있음과 아울러, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 주어야 할 전압을 낮게 억제할 수 있으므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작하는 이상기를 실현할 수 있다. f/fc는 바람직하게는 1.03<f/fc<1.2로 선택된다. 이러한 범위로 선택함으로써 Δβ/αmax/V>0.03으로 할 수 있으므로, 더욱 저전압으로 동작하는 이상기를 실현할 수 있다.
이상기(130)는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)이 사각형 도파관을 형성하므로, 컷오프 주파수(fc)는 유전체부(2)를 형성하는 유전체의 유전율과, 도파관의 내측 치수의 장변의 길이(a)에 의해 결정된다. 본 실시형태에서는 상기 길이(a,b)를 a=0.08㎜, b=0.04㎜로 함으로써 비유전률이 760일 때의 컷오프 주파수(fc)를 68㎓로 하고 있다. 즉 사용 주파수 f=77㎓일 때 f/fc=1.13이다. 또한, 유전체부(2)를 형성하는 유전체의 비유전률(εr)을 800에서 760으로 변화시키기 위해 필요한 전계 강도는 17㎸/㎝이다. 이 17㎸/㎝의 전계 강도를 얻기 위해서는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b) 사이에 136V의 전압을 인가하면 된다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b) 사이에 전압을 인가하여 유전체부(2)의 유전율이 800에서 760으로 변화됐을 때의 위상 변화량은 154°/㎜로 된다. 따라서, 360°의 위상 변화량을 얻는데에 필요한 길이 즉 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 의해 전계가 인가되는 유전체부(2)의 전파 방향(X)의 길이(c)는 2.3㎜이다.
비교예로서 코플래나 웨이브 가이드형의 이상기의 예를 든다. 비유전률 9.5의 MgO 단결정의 기판 상에 두께 0.5㎛의 BST를 성막하고, 그 위에 중심 도체폭 50㎛이고 갭 25㎛인 전극을 형성했다. 이 경우, 136V의 전압을 인가함으로써 BST의 비유전률이 800에서 680으로 변화되고, 77㎓에서의 위상 변화량은 18°/㎜가 된다. 따라서, 360°의 위상 변화량을 얻는데에 필요한 길이는 20㎜이다.
제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 의해 전계가 인가되는 유전체부(2)의 전파 방향(X)의 길이(c)는 필요한 위상 변화가 얻어지는 길이로 선택된다.
이상과 같이 이상기(130)에 의하면, 도파관을 형성하는 도전체부(3)가 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 의해 형성되므로, 도파관과는 별도로 전극을 형성할 필요가 없어 제작이 용이하다. 도파관에 상기 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)이 포함됨으로써 유전체부(2)를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택해도 유전체부(2)에 인가되는 전계를 안정되게 제어할 수 있고, 따라서 컷오프 주파수 부근에서 이상기(130)를 안정되게 동작시킬 수 있다. 이것에 의해 유전체부(2)를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택할 수 있게 되고, 상기 컷오프 주파수 부근에서는 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화를 얻을 수 있으므로, 이상기(130)를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 유전체부(2)를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택함으로써 유전체부(2)의 전자파의 전파 방향에 수직인 단면의 치수도 작아지고, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)의 간격이 가까우므로 저전압으로 큰 전계를 유전체부(2)에 인가할 수 있게 되어 소형이고 또한 저전압으로 큰 위상 변화를 안정되게 얻을 수 있는 이상기(130)를 실현할 수 있다.
또한 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 전압을 인가했을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 유전체부를 전파하는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, fc와 f는 1.03<f/fc<1.5를 만족하도록 선택되고, 위상 변화가 큰 컷오프 주파수 근방에서 이용하므로, 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화를 얻을 수 있어 이상기(130)를 소형으로 할 수 있다. 또한 동시에, 전자파의 전파 방향에 수직인 방향에 있어서의 유전체부(2)의 단면 치수도 작아지므로, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)을 서로 근접시킬 수 있고, 작은 전압으로 큰 전계 강도가 얻어짐으로써 저전압으로 이상기(130)를 동작시킬 수 있다. 컷오프 주파수 부근의 전자파 즉 1.03<f/fc<1.5를 만족하는 주파수의 전자파를 유전체부(2)에 도파시키면, 컷오프 주파수로부터 이반된 주파수의 전자파 즉 f/fc?1.5를 만족하는 전자파를 유전체부(2)에 도파시키는 경우와 비교해서 단위길이당의 전송 손실은 커지지만, 단위길이당의 위상 변화가 크므로, 소정의 위상 변화를 얻기 위해 필요한 선로 길이를 짧게 할 수 있고, 이것에 의해 이상기(130)에 의한 전송 손실을 결과적으로 작게 할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 이상기(130)에서는 유전체부(2)가 직육면체 형상으로 형성되지만, 직육면체 형상에 한정되지 않고, 예컨대 유전체부(2)의 전파 방향(X)에 수직인 유전체부(2)의 단면의 형상은 원형, 타원형, 다각형 또는 그 외 이형이어도 된다. 이러한 형상이여도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한 도 15에 나타내는 실시형태의 이상기(130)에서는, 유전체부(2)는 유전율이 변화되는 물질로 이루어지지만, 본 발명의 실시의 또 다른 형태에 있어서 유전체부(2)는 유전율이 변화되는 물질로 이루어지는 변화부를 포함하는 구성이면 된다. 상기 변화부는 전파 전자파의 전계 강도가 높게 되는 부분에 형성되는 것이 바람직하고, 예컨대 두께방향(Z)의 중앙부에 형성된다. 이러한 구성으로 하면, 유전체부(2) 중 변화부가 차지하는 비율과, 유전체부(2) 중 변화부가 형성되는 영역에 따라 동일한 크기로 이상기를 제작했을 때에 얻어지는 위상 변화량이 결정되고, 유전체부(2) 전체가 유전율이 변화되는 물질로 이루어지는 경우보다 위상 변화량은 작아지지만, 상술한 실시형태와 마찬가지로 소형의 이상기를 제공할 수 있다.
또한 도 15에 나타내는 실시형태의 이상기(130)에서는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)을 축선(A1) 둘레에 회전 대칭으로 형성하고 있지만, 전극은 유전체부(2)에 전계를 인가할 수 있는 구성이면 되고, 예컨대 전극의 수는 1쌍에 한정되지 않고, 여러 쌍 형성되어도 좋다. 전극은 유전체부(2)에 전계를 인가할 수 있도록 배치되어 있으면 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한 도 15에 나타내는 실시형태의 이상기(130)에서는 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에 의해서만 도파관이 형성되지만, 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)과, 도전체로 이루어지는 도파관 형성부에 의해 도파관이 형성되어도 좋다. 이 경우 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)과 도파관 형성부는 상기 축선(A1) 둘레에 미리 정한 거리(L1)를 두고서 형성된다. 이와 같이 형성해도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한 도 15에 나타내는 실시형태의 이상기(130)에서는 TE10 모드를 전파시키는 경우가 가장 전송 효율이 높지만, TE10 모드를 제외한 다른 모드를 전파시켜도 좋다. TE10 모드를 제외한 다른 모드를 전파할 경우에는 고차 모드 및 저차 모드 등의 다른 모드로 변환되어 버려 TE 모드를 전파시키는 경우와 비교해서 전송 효율이 저하되지만, TE10 모드를 전파시키는 경우와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시형태의 이상기(140)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시형태의 이상기(140)는 상술한 도 15에 나타내는 이상기(130)와 유사하고, 이상기(130)와 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 다른 구성에 대해서만 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 이상기(140)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(130)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(140)는 유전체부(2)와 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)을 포함해서 구성된다. 절연부(5a,5b)는 제 1 부분(12)과, 두께방향(Z)의 치수가 제 1 부분(12)보다 작은 제 2 부분(13)이 폭방향(Y)으로 반복해서 연이어져 형성된다. 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)은 상기 제 1 및 제 2 부분(12,13)에 각각 접촉해서 설치되고, 초크 구조를 구성한다. 절연부(5a,5b)의 폭방향(Y)의 양단부에는 제 2 부분(13)이 형성된다.
제 1 부분(12)의 두께방향(Z)의 치수(L24) 및 제 2 부분(13)의 두께방향(Z)의 치수(L25)는 가능한 한 그 차분의 절대값이 커지는 것이 바람직하다. 상기 치수(L24)는 예컨대 상기 길이(a)와 같게 선택된다. 또한 상기 치수(L25)는 상술한 미리 정한 거리(L8)로 선택된다.
또한 제 1 및 제 2 부분(12,13)의 폭방향(Y)의 치수(L26,L27)는 각각 유전체부(2) 중을 전파하는 평면파의 파장의 (2n3-1)/4(n3은 자연수)로 선택된다. 이와 같이 절연부(5a,5b) 및 제 1 및 제 2 전극(4a,4b)을 형성함으로써, 상술한 이상기(1)와 같은 효과에 추가해서, 또한 유전체부(2)를 전파시키는 고주파의 누설을 보다 억제할 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(150)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(150)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(150)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(150)는 상술한 실시형태의 이상기(130)와 유사하고, 기본적으로는 이상기(130)의 구성에 전극(T)을 부가한 구성이다.
전극(T)은 폭방향(Y)으로 서로 간격을 두고서 유전체부(2)에 매설되어 형성된다. 전극(T)은 유전체부(2)의 전자파의 전파 방향(X)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 전극(T)은 전파 방향(X)을 따라 서로 평행하게 형성된다. 폭방향(Y)으로 상호 인접하는 전극(T)은 제 1 및 제 2 도파관 형성부인 전극(4a,4b) 중 다른 전극에 접속된다.
제 1 및 제 2 전극(4a,4b)에는 각각 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(130)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(160)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 있어서 상술한 각 실시형태의 구성과 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 이상기(160)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(160)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다.
이상기(160)는 유전체 도파관을 형성한다. 이상기(160)는 도파관(141)과, 유전체부(142)와, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 포함해서 구성된다.
도파관(141)은 상기 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와 같은 물질로 형성되고, 통형상으로 형성된다. 유전체부(142)는 전파 방향(X)의 양단면을 노출시킨 상태에서 도파관(141)에 의해 외부로부터 둘러싸여진다. 유전체부(142)와 도파관(141)의 내주면은 밀착한다.
유전체부(142)는 제 1 유전체부(145) 및 제 2 유전체부(146)를 포함해서 구성되고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 매설되어 형성된다. 제 1 유전체부(145)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(25)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(146)는 상술한 실시형태의 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성된다.
제 1 유전체부(145)는 유전체부(142)의 두께방향(Z)의 중앙부에 형성되고, 두께방향(Z)에 있어서 제 2 유전체(146)에 끼워져 설치된다. 제 1 유전체부(145)는 도파관(141)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 두께방향(Y)을 따라 유전체부(22)의 상기 두께방향(Y)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 제 1 유전체부(145)의 두께방향(Z)의 양단면에 적층해서 설치되고, 제 1 유전체부(145)를 협지하여 제 1 유전체부(145)와 제 2 유전체부(146) 사이에 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전자파의 전파 방향(X)을 따라 유전체부(142)의 양단부간에 걸쳐 형성된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 폭방향(Y)에 있어서 도파관(141)으로부터 이간해서 설치된다. 제 1 유전체부(94)의 두께방향(Z)의 치수(L20)는 상술한 실시형태의 제 1 유전체부(45,54,74,84,94,104,114)와 같은 이유 때문에 예컨대 0.1㎛~50㎛와 같이 선택된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 전압 인가 수단(19)이 접속되고, 이상기(160)를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태의 각 이상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
상술한 각 실시형태의 이상기 중 컷오프 주파수를 갖는 이상기(30,40,50,60,130,150,160)에서는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b) 또는 전극(T)에 전압을 인가했을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 각 이상기(30,40,50,60,130,140)를 전파하는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, fc와 f는 1.03<f/fc<1.5, 바람직하게는 1.03<f/fc<1.2가 되도록 형성된다.
도 21은 본 발명의 실시의 또 다른 형태의 이상기(170)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이상기(170)는 유전체부(22)와, 1쌍의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와, 1쌍의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과, 전압 인가 수단(19)을 포함해서 구성된다. 본 발명의 실시형태의 이상기(170)는 대략 직육면체 형상으로 형성된다. 이상기(170)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 이상기(21)의 상기 전파 방향(X)의 끝면과 동일 형상이다. 본 발명의 실시형태에 있어서 상술한 도 1에 나타내는 이상기(20)와 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 다른 구성에 대해서만 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
유전체부(22)는 유전체로 이루어지고, 인가 전계에 따라 유전율이 변화되는 변화부를 포함하는 제 1 유전체부(25)와, 제 2 유전체부(26)를 포함해서 구성된다. 유전체부(22)는 전자파가 입력되는 제 1 입출력단(22a) 및 전자파가 출력되는 제 2 입출력단(22b)을 갖는다. 제 1 입출력단(22a) 및 제 2 입출력단(22b)은 전자파가 전파되는 전파 방향(X)을 따라 전파 방향(X)의 상류측 및 하류측에 각각 형성된다. 본 발명의 실시형태에서는, 유전체부(22)는 직육면체 형상으로 형성되고, 제 1 입출력단(22a) 및 제 2 입출력단(22b)은 전파 방향(X)에 수직인 평면으로 형성되고, 서로 대향해서 형성된다. 유전체부(22)의 전파 방향(X)에 수직인 단면은 직사각형상으로 이루어진다. 상기 전파 방향(X)에 각각 수직이고 또한 상호 수직인 방향을 「폭방향(Y)」 및 「두께방향(Z)」이라고 각각 말한다. 본 발명의 실시형태에서는 폭방향(Y)이 유전체부(22)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이고, 두께방향(Z)이 유전체부(22)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 두께방향이다.
본 발명의 실시형태에서는, 제 1 유전체부(25)는 직육면체 형상으로 형성되고, 유전체부(22)의 전파 방향(X)의 양단부간 및 폭방향(Y)의 양단부간에 걸쳐 형성된다.
제 2 유전체부(26)는 제 1 유전체부(25)를 사이에 두고 제 1 유전체부(25)의 양측에 각각 적층된다. 제 2 유전체부(26)는 제 1 유전체부(25)의 두께방향(Z) 양측에, 제 1 유전체부(25)에 각각 적층해서 설치된다. 제 2 유전체부(26)는 직육면체 형상을 갖는다.
제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 유전체부(22)에 있어서의 전자파의 전파 방향(X) 및 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 적층 방향인 두께방향(Z)에 상호 수직인 방향인 폭방향(Y)에 있어서 유전체부(22)를 협지하여 설치되고, 즉 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 양측에 설치된다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 도전성을 갖고, 판형상으로 형성되어서 유전체부(22)에 면하는 면이 서로 평행하게 설치된다. 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)는 유전체부(22)의 폭방향(Y)의 끝면에 각각 적층되고, 이 폭방향(Y) 끝면의 전체면에 걸쳐 형성된다.
제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 두께, 즉 폭방향(Y)의 두께는 유전체부(22)를 전파하는 전자파에 대한 표피 깊이보다 크게 선택된다.
제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격(L1)은 제 2 유전체부(26) 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 선택된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 상기 두께방향(Z)에 있어서 유전체부(22)를 협지하여 설치되고, 즉 유전체부(22)의 양측에 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 관해서 면대칭으로 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 유전체부(22)의 두께방향(Z)의 양단면 상에 각각 적층해서 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전파 방향(X)에 있어서 유전체부(22)의 양단부간에 걸쳐 설치되고, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 각각 이간해서 설치된다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 직육면체 형상으로 형성되고, 유전체부(22) 중 폭방향(Y)의 양단부를 제외하고, 제 2 유전체부(26)의 폭방향(Y)의 양단면으로부터 예컨대 1㎛~50㎛의 범위를 제외하고, 제 2 유전체부(26)에 적층된다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 유전체부(22)에 면하는 면이 서로 평행하게 형성되고, 간격(L4)은 간격(L1) 미만으로 형성된다. 간격(L1)보다 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)이 가까우므로, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 전압을 인가해서 제 1 유전체부(25)의 유전율을 변화시키는 경우와 비교해서 낮은 전압으로 제 1 유전체부(25)의 유전율을 변화시킬 수 있다. 간격(L4)은 바람직하게는 간격(L1)의 10분의 1 이상 또한 L1보다 작은 값으로 선택된다. 전계 강도가 클수록 변화량이 크므로, 간격(L4)은 작게 한 쪽이 전압 인가 수단(19)에 의해 제 1 및 제 2 전극(24a,24b) 사이에 인가하는 전압을 작게 할 수 있다. 그러나 상기 간격(L4)을 지나치게 작게 하면 컷오프로 되어 버려 전파하지 않게 되므로, 상기 간격(L4)은 간격(L1)의 10분의 1 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 간격(L4)을 상기 간격(L1)보다 작은 값으로 선택함으로써 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 사이에 전계를 인가하는 것 보다 효과적으로 상기 변화부에 전계를 인가할 수 있다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 전압 인가 수단(19)이 접속된다.
이상기(170)로 있어서의 유전체부(22) 및 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 전송 선로의 컷오프 주파수(fc)는 제 1 유전체부(25)를 형성하는 유전체의 유전율 및 제 1 유전체부(25)의 사이즈, 간격(L4), 간격(L1), 및 제 2 유전체부(26)를 형성하는 유전체의 유전율에 의해 정해진다. 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 소정의 전압을 인가해서 제 1 유전체부(25)의 유전율이 작아졌을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 사용 주파수 즉 유전체부(22)를 전파시키는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, 1.03<f/fc<1.5가 되도록, 바람직하게는 1.03<f/fc<1.2가 되도록 제 1 유전체부(25)의 사이즈, 간격(L4), 간격(L1) 및 제 2 유전체부(26)를 형성하는 유전체를 설정한다. 이상기(170)를 제작할 때, 우선 제 1 유전체부(25,26)를 형성하는 유전체를 결정하고, 이어서 간격(L1)을 결정한다. 그 후, 제 1 유전체부(25)의 사이즈를 결정한 후, 간격(L4)을 결정한다.
제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 의해 전계가 인가되는 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)의 길이(L5)는 필요한 위상 변화가 얻어지는 길이로 선택된다.
이상과 같이 이상기(170)에 의하면, 전자파는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(24a,24b) 및 제 2 유전체부(26)에 끼워지는 제 1 유전체부(25)를 주로 전파한다. 제 1 유전체부(25)의 유전율이 변화함으로써 전자파의 위상의 변화에 주는 영향을 크게 하여 필요한 위상 변화를 얻기 위한 선로 길이를 짧게 할 수 있어 이상기(170)를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 간격(L4)은 간격(L1)보다 작으므로, 낮은 전압으로 큰 전계를 제 1 유전체부(25)에 줄 수 있다.
또한 제 1 유전체부(25)를 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 의해 협지시키면, 즉 제 1 유전체부(25)의 양측에 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 접촉시켜 설치하면 컷오프 상태로 되어 전자파가 전파될 수 없게 되어 버리지만, 제 1 유전체부(25)의 유전율보다 작은 유전율의 제 2 유전체부(26)가 제 1 유전체부(25)와 전극 사이에 개재되므로, 전극부에서의 전자파는 감쇠되어 컷오프 상태로 되지 않도록 할 수 있다.
이상기(170)에서는 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 설치하여 제 1 유전체부(25)에 전계를 인가하므로, 컷오프 주파수 부근에서 안정되게 동작시킬 수 있고, 이것에 의해 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택할 수 있게 된다. 상기 컷오프 주파수 부근에서는 짧은 선로 길이로도 큰 위상 변화를 얻을 수 있으므로, 이상기(170)를 소형으로 형성할 수 있다. 또한 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수를 상기 컷오프 주파수 부근이 되도록 선택함으로써 유전체부(2)의 전자파의 전파 방향에 수직인 단면의 치수도 작아지고, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 간격이 가까우므로 저전압으로 큰 전계를 유전체부(2)에 인가할 수 있게 되어 소형이고 또한 저전압으로 큰 위상 변화를 안정되게 얻을 수 있는 이상기(170)를 실현할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격은 제 2 유전체부(26) 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 했지만, 본 발명의 또 다른 실시형태에서는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 간격은 제 2 유전체부(26)에 있어서의 파장의 2분의 1보다 크게 해도 된다. 이 경우에는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b) 및 유전체부(22)에 의해 H 가이드가 구성되고, 도 21에 나타내는 실시형태의 이상기(170)보다 전송 손실은 커지지만, 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전파 방향(X)에 있어서 제 1 입출력단(22a)으로부터 제 2 입출력단(22b)에 걸쳐 형성되지만, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 전파 방향(X)에 있어서 연속적으로 형성되어도 좋다.
또한 도 21에 나타내는 실시형태의 이상기(170)에서는, 제 1 유전체부(25)는 유전율이 변화되는 물질로 이루어지지만, 본 발명의 실시의 또 다른 형태에 있어서 제 1 유전체부(25)는 유전율이 변화되는 물질로 이루어지는 변화부를 포함하는 구성이면 된다. 상기 변화부는 전파 전자파의 전계 강도가 높게 되는 부분에 형성되는 것이 바람직하고, 예컨대 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 중앙부에 형성된다. 이와 같은 구성으로 하면, 유전체부(2) 중 변화부가 차지하는 비율과, 유전체부(2) 중 변화부가 형성되는 영역에 따라 동일한 크기로 이상기를 제작했을 때에 얻어지는 위상 변화량이 결정되고, 제 1 유전체부(25) 전체가 유전율이 변화되는 물질로 이루어지는 경우보다 위상 변화량은 작아지지만, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 소형의 이상기를 제공할 수 있다. 단, 제 1 유전체부(25)에 있어서의 변화부의 형성 영역은 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)에 있어서 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 22는 이상기(20)와 마이크로스트립선로(231)의 접속 구조(230)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하, 이상기(20)와 마이크로스트립선로(231)의 접속 구조(230)를 단지 「접속 구조(230)」라고 한다. 도 23은 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(230)의 단면도이고, 도 24는 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(230)의 단면도이다.
접속 구조(230)에서는 제 1 유전체부(25)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 치수는 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서 단변의 길이에 대한 장변의 비를 LSM 모드가 컷오프로 되고, LSE 모드만이 전파하는 상태로 될 때까지 크게 하고, LSE 모드가 컷오프 부근에서 전파하도록 선택된다. 또한 LSE 모드의 컷오프 주파수가 제 1 유전체부(25)를 전파시키는 전자파의 주파수 미만이 되도록 선택된다.
LSE 모드에서는 LSM 모드에 비해서 제 1 유전체부(25)의 두께방향(Z)의 길이를 작게 할 수 있으므로, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)을 보다 근접해서 설치할 수 있고, 소정의 위상 변화를 얻기 위해 필요한 전압을 보다 저감할 수 있다.
이상기(20)의 제 1 입출력단(22a) 또는 제 2 입출력단(22b) 중 적어도 어느 한쪽에 평면 선로인 마이크로스트립선로(231)가 접속된다. 여기서는 이상기(20)의 제 1 입출력단(22a)에 마이크로스트립선로(231)가 접속되는 경우에 대해서 나타내지만, 이상기(20)의 제 2 입출력단(22b)에 마이크로스트립선로(231)가 접속되는 경우에 대해서도 마찬가지이다. 접속 구조(230)에서는 이상기(20)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면과, 마이크로스트립선로(231)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면이 맞대어져 접속된다.
마이크로스트립선로(231)는 마이크로스트립 유전체부(232)와, 마이크로스트립 유전체부(232)에 설치되는 스트립 도체부(233)와, 접지 도체부(234)를 포함해서 구성된다. 스트립 도체부(233)와 접지 도체부(234)는 간격을 두고 설치된다. 스트립 도체부(233)와 접지 도체부(234)는 상술한 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)와 같은 물질로 형성된다.
마이크로스트립 유전체부(232)는 상술한 제 2 유전체부(26)와 같은 물질로 형성되고, 제 2 유전체부(26)의 유전율과 같은 유전율을 갖는 유전체에 의해 형성된다. 마이크로스트립 유전체부(232)를 제 2 유전체부(26)의 유전율과 같은 유전율을 갖는 유전체에 의해 형성함으로써 반사가 작은 접속 구조로 할 수 있다. 마이크로스트립 유전체부(232)는 두께방향(Z)의 양면이 평면으로 형성되고, 본 발명의 실시형태에서는 직육면체 형상을 갖는다. 마이크로스트립 유전체부(232)의 두께방향(Z)의 제 1 표면부(235)에는 폭방향(Y)의 중앙부(236)에 스트립 도체부(233)가 적층해서 형성된다. 스트립 도체부(233)는 직육면체 형상을 갖는다. 스트립 도체부(233)는 상기 전파 방향(X)을 따라 연장된다. 스트립 도체부(233)의 폭방향(Y)의 길이는 간격(L1) 미만으로 선택된다.
마이크로스트립 유전체부(232)의 두께방향(Z)의 제 2 표면부(238)에는 접지 도체부(234)가 형성된다. 접지 도체부(234)는 제 2 표면부(238)의 전체면에 걸쳐 형성된다.
스트립 도체부(233)의 전자파의 전파 방향(X)에 있어서의 끝면 중 이상기(20)에 면하는 끝면(241)과, 상기 제 1 입출력단(22a)의 제 1 유전체부(25)의 끝면(242)을 맞대게 하여 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로, 및 스트립 도체부(233)가 결합된다. 마이크로스트립선로(231)는 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드에 결합한다. 스트립 도체부(233)의 이상기(20)에 면하는 끝면(241)의 중앙은 제 1 유전체부(25)의 끝면(242) 중앙에 연이어진다. 마이크로스트립 유전체부(232)의 폭방향(Y)의 치수는 이상기(20)의 폭방향(Y)에 있어서의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 외표면간의 길이와 같게 선택된다.
스트립 도체부(233)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향과, 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이 일치하도록 스트립 도체부(233), 마이크로스트립 유전체부(232) 및 접지 도체부(234)의 적층 방향과, 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 적층 방향을 나란히 하여 스트립 도체부(233)와 제 1 유전체부(25)가 접속된다. 이것에 의해서, 스트립 도체부(233)의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
마이크로스트립 유전체부(232)는 상기 제 1 입출력단(22a)에 접촉해서 설치된다. 접지 도체부(234)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 접촉해서 설치된다. 접지 도체부(234)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 비접촉이 되도록 설치된다. 스트립 도체부(233)는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에는 접촉하지 않는다.
스트립 도체부(233)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 길이는 마이크로스트립선로(231)의 특성 임피던스가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 특성 임피던스와 정합하도록 선택된다.
이상과 같은 구성으로 하면, 마이크로스트립선로(231)의 고주파의 전자계 분포가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드의 전자계 분포에 근사하므로, 마이크로스트립선로(231)와 이상기(20)의 접속부에 있어서 전자계가 원활하게 이행한다. 따라서, 마이크로스트립선로(231)와 이상기(20)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한 LSE 모드의 고주파 신호를 마이크로스트립선로(231)에 양호하게 인출할 수 있으므로, 이상기(20)와, 기판에 실장되어 이상기(20)를 통과하는 고주파 신호를 이용하는 전자 회로의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 접속 구조(230)에 있어서 상기 이상기(20) 및 상기 마이크로스트립선로(231)를 일체로 형성하여 마이크로스트립선로가 부착된 이상기를 구성해도 좋다.
또한 상술한 이상기(30,40)에 대해서도 이상기(20)의 경우와 마찬가지로 마이크로스트립선로(231)와 접속해서 이용해도 된다.
도 25는 이상기(20)와 스트립선로(251)의 접속 구조(250)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하, 이상기(20)와 스트립선로(251)의 접속 구조(250)를 단지 「접속 구조(250)」라고 한다. 도 26은 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(250)의 단면도이고, 도 27은 이상기(20)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A2)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(250)의 단면도이다. 도 28은 도 26의 절단면선 XXIII-XXIII선으로 바라본 단면도이다.
접속 구조(250)는 도 22에 나타내는 접속 구조(230)에 유사하고, 같은 구성을 가지므로, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이상기(20)의 제 1 입출력단(22a) 및 제 2 입출력단(22b) 중 적어도 어느 한쪽에 스트립선로(251)가 접속된다. 여기서는 이상기(20)의 제 1 입출력단(22a)에 스트립선로(251)가 접속되는 경우에 대해서 나타내지만, 이상기(20)의 제 2 입출력단(22b)에 스트립선로(251)가 접속되는 경우에 대해서도 마찬가지이다. 접속 구조(250)에서는 이상기(20)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면과, 스트립선로(251)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면이 맞대어져 접속된다.
스트립선로(251)는 스트립 유전체부(252)와, 스트립 유전체부(252)에 설치되는 스트립 도체부(233)와, 접지 도체부(254)를 포함해서 구성된다. 스트립 도체부(233)와 접지 도체부(234)는 간격을 두고 설치된다.
스트립 유전체부(252)는 상술한 마이크로스트립 유전체부(232)와 같은 물질로 형성되고, 접지 도체부(254)는 상술한 접지 도체부(234)와 같은 물질로 형성된다. 스트립 유전체부(252)는 직육면체 형상을 갖는다. 스트립 유전체부(252)의 두께방향(Z) 및 폭방향(Y)의 표면부에는 접지 도체부(254)가 형성된다. 접지 도체부(254)는 전파 방향(X)으로 연장되는 축선 둘레에 스트립 유전체부(252)를 외부로부터 둘러싼다.
스트립 도체부(233)는 스트립 유전체부(252)의 중앙부에 매설되어 설치되고, 전파 방향(X)에 있어서 스트립 유전체부(252)의 양단부간에 걸쳐 형성된다.
스트립 도체부(233)는 스트립 유전체부(252)의 이상기(20)에 접촉하는 끝면(255)보다 이상기(20)측으로 돌출하는 돌출부(256)를 갖는다. 제 1 유전체부(25)의 스트립선로(251)에 면하는 끝부(257)에는 상기 돌출부(256)가 삽입되는 삽입구멍(258)이 형성된다. 삽입구멍(258)은 돌출부(256)와 동일한 크기로 형성된다. 돌출부(256) 및 삽입구멍(258)의 전파 방향(X)을 따르는 방향의 길이(L22)는 전파하는 전자파의 돌출부(256)에 있어서의 파장의 약 (2n5-1)/4(n5는 자연수)로 선택된다. 이것에 의해서, 제 1 입출력단(22a)과 스트립선로(251)의 계면에서 반사된 전자파와, 돌출부(256)의 선단과 제 1 유전체부(25)의 계면에서 반사된 전자파의 위상차를 π(rad)로 하여 반사파를 캔슬할 수 있고, 이상기(20)와 스트립선로(251)의 계면에 있어서의 반사가 저감되어 손실을 저감할 수 있다.
스트립 유전체부(252)와 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)는 접촉해서 접속된다. 접지 도체부(254)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 접촉해서 설치된다. 또한 접지 도체부(254)는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 비접촉으로 설치된다.
스트립선로(251)는 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드에 결합한다. 스트립 도체부(233)와 제 1 유전체부(25)는 동축으로 설치된다. 스트립선로(251)의 폭방향(Y)의 치수는 이상기(20)의 폭방향(Y)에 있어서의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 외표면간의 길이와 같게 선택되고, 스트립선로(251)의 두께방향(Y)의 치수는 이상기(20)의 두께방향(Z)에 있어서의 외표면간의 길이와 같게 선택된다.
스트립 도체부(233)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향과, 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이 일치하도록 스트립 도체부(233)와 제 1 유전체부(25)가 접속된다. 이것에 의해서, 스트립 도체부(233)의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
스트립 도체부(233)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 길이는 스트립선로(251)의 특성 임피던스가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 특성 임피던스와 정합하도록 선택된다.
이상과 같은 구성으로 하면, 스트립선로(251)의 고주파의 전자계 분포가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드의 전자계 분포에 근사하므로, 스트립선로(251)와 이상기(20)의 접속부에 있어서 전자계가 원활하게 이행하므로 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한 LSE 모드의 고주파 신호를 스트립선로(251)에 양호하게 인출할 수 있으므로, 이상기(20)와, 기판에 실장되어 이상기(20)를 통과하는 고주파 신호를 이용하는 전자 회로의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서 상기 이상기(20)와 상기 스트립선로(251)를 일체로 형성하여 스트립선로가 부착된 이상기를 구성해도 좋다.
또한 상술한 이상기(30,40)에 대해서도 이상기(20)의 경우와 마찬가지로 상기 스트립선로(251)와 접속해서 사용해도 된다.
상술한 도 22에 나타내는 접속 구조에 있어서 스트립 도체부(233)에 상기 돌출부(256)를 형성하여 상기 돌출부(256)를 제 1 유전체부(25)에 형성되는 삽입구멍(258)에 삽입해서 구성해도 좋다.
도 29는 이상기(170)와 마이크로스트립선로(31)의 접속 구조(330)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하, 이상기(170)와 마이크로스트립선로(231)의 접속 구조(330)를 단지 「접속 구조(330)」라고 한다. 도 30은 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A3)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(330)의 단면도이고, 도 31은 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A3)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(330)의 단면도이다.
접속 구조(330)에서는, 제 1 유전체부(25)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 치수는 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서 단변의 길이에 대한 장변의 비를 LSM 모드가 컷오프가 되고, LSE 모드만이 전파하는 상태가 될 때까지 크게 하고, LSE 모드가 컷오프 부근에서 전파하도록 선택된다. 또한 LSE 모드의 컷오프 주파수가 제 1 유전체부(25)를 전파시키는 전자파의 주파수 미만이 되도록 선택된다.
이상기(170)의 제 1 입출력단(22a) 또는 제 2 입출력단(22b) 중 적어도 어느 한쪽에 평면 선로인 마이크로스트립선로(231)가 접속된다. 여기서는 이상기(170)의 제 1 입출력단(22a)에 마이크로스트립선로(231)가 접속되는 경우에 대해서 나타내지만, 이상기(170)의 제 2 입출력단(22b)에 마이크로스트립선로(231)가 접속되는 경우에 대해서도 마찬가지이다. 접속 구조(330)에서는 이상기(170)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면과, 마이크로스트립선로(231)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면이 맞대어져 접속된다.
제 1 유전체부(25)는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 접촉하지 않도록 선택된다.
스트립 도체부(233)의 전자파의 전파 방향(X)에 있어서의 끝면 중 이상기(170)에 면하는 끝면(241)과, 상기 제 1 입출력단(22a)의 제 1 유전체부(25)의 끝면(242)을 맞대어서 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로, 및 스트립 도체부(233)가 결합된다. 마이크로스트립선로(231)는 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드에 결합한다. 스트립 도체부(233)의 이상기(170)에 면하는 끝면(241)의 중앙은 제 1 유전체부(25)의 끝면(242)의 중앙에 연이어진다. 마이크로스트립 유전체부(232)의 폭방향(Y)의 치수는 이상기(170)의 폭방향(Y)에 있어서의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 외표면간의 길이와 같게 선택된다.
스트립 도체부(233)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향과, 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이 일치하도록 스트립 도체부(233), 마이크로스트립 유전체부(232) 및 접지 도체부(234)의 적층 방향과, 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)의 적층 방향을 나란히 하여 스트립 도체부(233)와 제 1 유전체부(25)가 접속된다. 이것에 의해서, 스트립 도체부(233)의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
마이크로스트립 유전체부(235)는 상기 제 1 입출력단(22a)에 접촉해서 설치된다. 접지 도체부(234)는 제 2 전극부(24b)에 연이어져 설치된다. 접지 도체부(234)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 비접촉이 되도록 설치된다.
스트립 도체부(233)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 길이는 마이크로스트립선로(231)의 특성 임피던스가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 특성 임피던스와 정합하도록 선택된다.
이상과 같은 구성으로 하면, 마이크로스트립선로(231)의 고주파의 전자계 분포가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드의 전자계 분포에 근사하므로, 마이크로스트립선로(231)와 이상기(170)의 접속부에 있어서 전자계가 원활하게 이행한다. 따라서, 마이크로스트립선로(231)와 이상기(170)의 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한 LSE 모드의 고주파 신호를 마이크로스트립선로(231)에 양호하게 인출할 수 있으므로, 이상기(170)와, 기판에 실장되어 이상기(170)를 통과하는 고주파 신호를 이용하는 전자 회로의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서 상기 이상기(170) 및 상기 마이크로스트립선로(231)를 일체로 형성하여 마이크로스트립선로가 부착된 이상기를 구성해도 좋다.
도 32는 이상기(170)와 스트립선로(251)의 접속 구조(350)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이하, 이상기(170)와 스트립선로(251)의 접속 구조(350)를 단지 「접속 구조(350)」라고 한다. 도 33은 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A3)을 포함하며, 두께방향(Z)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(350)의 단면도이고, 도 34는 이상기(170)의 전파 방향(X)을 따르는 축선(A3)을 포함하며, 폭방향(Y)에 수직인 가상 일평면에 있어서의 접속 구조(350)의 단면도이다. 도 35는 도 33 및 도 34의 절단면선 XII-XII선으로 바라본 단면도이다.
접속 구조(350)는 도 29에 나타내는 접속 구조(330)에 유사하고, 동일한 구성을 가지므로, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이상기(170)의 제 1 입출력단(22a) 및 제 2 입출력단(22b) 중 적어도 어느 한쪽에 스트립선로(251)가 접속된다. 여기서는 이상기(170)의 제 1 입출력단(22a)에 스트립선로(251)가 접속되는 경우에 대해서 나타내지만, 이상기(170)의 제 2 입출력단(22b)에 스트립선로(251)가 접속되는 경우에 대해서도 마찬가지이다. 접속 구조(350)에서는 이상기(170)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면과, 스트립선로(251)에 있어서의 전자파의 전파 방향의 제 1 끝면이 맞대어져 접속된다.
스트립 도체부(233)는 스트립 유전체부(252)의 이상기(170)에 접촉하는 끝면(255)보다 이상기(170)측으로부터 돌출하는 돌출부(256)를 갖는다. 제 1 유전체부(25)의 스트립선로(251)에 면하는 끝부(257)에는 상기 돌출부(256)가 삽입되는 삽입구멍(258)이 형성된다. 삽입구멍(258)은 돌출부(256)와 동일한 크기로 형성된다. 돌출부(256)는 상기 삽입구멍(258)에 삽입해서 설치된다. 돌출부(256) 및 삽입구멍(258)의 전파 방향(X)을 따르는 방향의 길이는 상술한 길이(L22)과 같게 선택되고, 이것에 의해 손실을 저감할 수 있다.
스트립 유전체부(252)와 제 1 및 제 2 유전체부(25,26)는 접촉해서 접속된다. 접지 도체부(254)는 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 접촉해서 설치된다. 또한 접지 도체부(254)는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)과 비접촉으로 설치된다. 접지 도체부(254)와 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)은 예컨대 1㎛~50㎛ 이간해서 설치된다.
스트립선로(251)는 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드에 결합한다. 스트립 도체부(233)와 제 1 유전체부(25)는 동축으로 설치된다. 스트립선로(251)의 폭방향(Y)의 치수는 이상기(170)의 폭방향(Y)에 있어서의 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)의 외표면간의 길이와 같게 선택되고, 스트립선로(251)의 두께방향(Y)의 치수는 이상기(170)의 두께방향(Z)에 있어서의 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)의 외표면간의 길이와 같게 선택된다.
스트립 도체부(233)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향과, 제 1 유전체부(25)의 전파 방향(X)에 수직인 단면에 있어서의 길이방향이 일치하도록 스트립 도체부(233)와 제 1 유전체부(25)가 접속된다. 이것에 의해서, 스트립 도체부(233)의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
스트립 도체부(233)의 폭방향(Y) 및 두께방향(Z)의 길이는 스트립선로(251)의 특성 임피던스가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 특성 임피던스와 정합하도록 선택된다.
이상과 같은 구성으로 하면, 스트립선로(251)의 고주파의 전자계 분포가 유전체부(22)와 제 1 및 제 2 평판 도전체부(23a,23b)에 의해 형성되는 비방사성 유전체 선로의 LSE 모드의 전자계 분포에 근사하므로, 스트립선로(251)와 이상기(170)의 접속부에 있어서 전자계가 원활하게 이행하므로 접속 손실을 저감할 수 있다. 또한 LSE 모드의 고주파 신호를 스트립선로(251)에 양호하게 인출할 수 있으므로, 이상기(170)와, 기판에 실장되어 이상기(170)를 통과하는 고주파 신호를 이용하는 전자 회로의 전기적인 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서 상기 이상기(170)와 상기 스트립선로(251)를 일체로 형성하여 스트립선로가 부착된 이상기를 구성해도 좋다.
상술한 도 29에 나타내는 접속 구조에 있어서 스트립 도체부(233)에 상기 돌출부(256)를 형성하고, 상기 돌출부(256)를 제 1 유전체부(25)에 형성되는 삽입구멍(258)에 삽입해서 구성해도 좋다.
도 36은 본 발명의 실시의 일형태의 고주파 송신기(260)의 구성을 나타내는 모식도이다. 고주파 송신기(260)는 상술한 도 1에 나타내는 실시형태의 이상기(20)와, 고주파 발진기(261)와, 전송 선로(262)와, 송신용 안테나(263)와, 스터브(264)를 포함해서 구성된다. 이하, 고주파 전송 선로를 단지 전송 선로라고 한다. 고주파 발진기(261)는 건다이오드(Gunn diode)를 이용한 건 발진기, 또는 임팻다이오드(IMPATT diode)를 이용한 임팻 발진기 또는 FET(Field Effect Transistor) 등을 이용한 MMIC(Microwave M온olithic Integrated Circuit) 발진기 등을 포함해서 구성되어 고주파 신호를 발생한다. 전송 선로(262)는 마이크로스트립선로 또는 스트립선로로 구성된다. 전송 선로(262)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(262a)는 고주파 발진기(261)에 접속되고, 전송 선로(262)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(262b)는 송신용 안테나(263)에 접속된다. 송신용 안테나(263)는 패치 안테나 또는 혼 안테나에 의해 실현된다. 고주파 신호의 전송 방향은 전자파의 전파 방향이다.
이상기(20)는 상술한 마이크로스트립선로(231), 또는 상술한 스트립선로(251)를 통해서 고주파 신호가 유전체부(22)를 통과하도록 전송 선로(262)에 삽입된다. 스터브(264)는 예컨대 오픈 스터브에 의해 실현되고, 고주파 발진기(261)의 특성 조정 회로로서 기능한다. 스터브(264)는 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 이상기(20)의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 전송 선로(262)에 설치된다.
더욱 구체적으로 서술하면, 전송 선로(262)는 제 1 및 제 2 전송 선로(268,269)를 포함해서 구성된다. 제 1 전송 선로(268)의 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 제 1 단부(268a)는 고주파 발진기(261)에 접속되고, 제 1 전송 선로(268)의 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 제 2 단부(268b)는 이상기(20)의 제 1 입출력단(22a)에 접속된다. 제 2 전송 선로(269)의 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 제 1 단부(269a)는 이상기(20)의 제 2 입출력단(22b)에 접속되고, 제 2 전송 선로(269)의 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 제 2 단부(269b)는 송신용 안테나(263)에 접속된다.
고주파 발진기(261)에서 발생한 고주파 신호는 제 1 전송 선로(268), 이상기(20)의 유전체부(22), 제 2 전송 선로(268)를 통과하여 송신용 안테나(263)에 주어지고, 송신용 안테나(263)로부터 전파로서 방사된다.
고주파 송신기(260)에서는 고주파 발진기(261)와 송신용 안테나(263)의 도중에는 스터브(264)가 설치되고, 고주파 발진기(261)의 전송 선로(262)로의 접속부나 송신용 안테나(263)의 전송 선로(262)로의 접속부에 있어서의 부정합을 정합할 수 있도록 되어 있다. 이것에 의해 접속부에서의 반사를 작게 억제할 수 있고, 안정된 발진 특성이 얻어짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 송신 출력이 얻어진다. 또한 고주파 송신기(260)에서는 전송 선로(262)에 전송 선로(262)를 전송되는 고주파 신호의 전자파가 유전체부(22)를 통과하도록 상기 이상기(20)가 삽입되므로, 예컨대 고주파 발진기(261)를 접속하기 위한 와이어 및/또는 범프의 형상 편차, 및 전송 선로의 배선 폭의 편차 등에 의해 전송 선로(262)에 기인해서 발생하는 위상의 어긋남을 개별적으로 조정해서 정합할 수 있고, 안정된 발진 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 송신 출력을 가지는 고주파 송신기(260)를 실현할 수 있다. 또한 이상기(20)를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 이상기(20)를 설치해도 고주파 송신기(260)를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 이상기(20)에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
고주파 송신기(260)에서는 이상기(20)를 이용하고 있지만, 상기 이상기(20) 대신에 상술한 실시형태의 이상기(30) 등 상술한 각 실시형태의 이상기 중 어느 하나를 이용해도 된다. 이렇게 구성해도 동일한 효과를 달성할 수 있다. 또한 고주파 송신기(260)에 있어서 상기 전송 선로(262)는 마이크로스트립선로 및 스트립선로 외에 코플래나 선로, 그라운드 부착 코플래나 선로, 슬롯 선로, 도파관 또는 유전체 도파관 등에 의해 실현되어도 좋다.
도 37은 본 발명의 실시의 일형태의 고주파 수신기(270)의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 36에 나타내는 상술한 실시형태의 고주파 송신기(260)와 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략하는 경우가 있다.
고주파 수신기(270)는 상술한 실시형태의 이상기(20)와, 고주파 검파기(271)와, 전송 선로(262)와, 스터브(264)와, 수신용 안테나(273)를 포함해서 구성된다. 고주파 검파기(271)는 예컨대 쇼트키 배리어 다이오드(Schottky Barrier Diode) 검파기, 비디오 검파기 또는 믹서 MMIC 등에 의해 실현된다.
전송 선로(262)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(262A)는 고주파 검파기(271)에 접속되고, 전송 선로(262)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(262B)는 수신용 안테나(273)에 접속된다. 수신용 안테나(273)는 패치 안테나 또는 혼 안테나에 의해 실현된다.
이상기(20)는 고주파 신호가 유전체부(22)를 통과하도록 전송 선로(262)에 삽입된다. 스터브(264)는 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 이상기(20)의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 전송 선로(262)에 설치된다.
수신용 안테나(273)에 의해 외부로부터 도래되는 전파를 포착하면, 수신용 안테나(273)는 전파에 기초하는 고주파 신호를 전송 선로(262)에 주고, 이상기(20)의 유전체부(22)를 통과해서 고주파 검파기(271)에 수신한 고주파 신호가 주어진다. 고주파 검파기(271)는 고주파 신호를 검파해서 고주파 신호에 포함되는 정보를 검출한다.
고주파 수신기(270)에서는, 수신용 안테나(273)에 의해 포착한 고주파 신호는 전송 선로(262)에 전송되어 고주파 검파기(271)에 의해 검파된다. 수신용 안테나(273)와 고주파 검파기(271)의 도중에는 스터브(264)가 설치되고, 고주파 검파기(271)의 전송 선로(262)로의 접속부나 수신용 안테나(273)의 전송 선로(262)로의 접속부에 있어서의 부정합을 정합할 수 있도록 되어 있다. 이것에 의해 접속부에서의 반사를 작게 억제할 수 있고, 안정된 검파 특성이 얻어짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 검파 출력이 얻어진다. 또한 고주파 수신기(270)에서는, 전송 선로(262)에는 전송 선로(262)를 전송되는 고주파 신호의 전자파가 상기 유전체부(22)를 통과하도록 상기 이상기(20)가 삽입되므로, 예컨대 고주파 검파기(271)를 접속하기 위한 와이어 및/또는 범프의 형상 편차, 및 전송 선로의 배선 폭의 편차 등에 의해 전송 선로(262)에 기인해서 발생하는 위상의 어긋남을 개별적으로 조정하여 정합할 수 있고, 안정된 검파 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 검파 출력을 가지는 고주파 수신기(270)를 실현할 수 있다. 또한 이상기(20)를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 이상기(20)를 설치해도 고주파 수신기(270)를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 이상기(20)에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
고주파 수신기(270)에서는 이상기(20)를 이용하고 있지만, 상기 이상기(20) 대신에 상술한 실시형태의 이상기(30) 등 상술한 각 실시형태의 이상기 중 어느 하나를 이용해도 된다. 이렇게 구성해도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 38은 본 발명의 실시의 일형태의 고주파 송수신기(280)를 구비하는 레이더 장치(290)의 구성을 나타내는 모식도이다. 레이더 장치(290)에 있어서 도 36 및 도 37에 나타내는 상술한 실시형태의 고주파 송신기(260) 및 고주파 수신기(270)와 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략하는 경우가 있다. 레이더 장치(290)는 고주파 송수신기(280)와, 거리 검출기(291)를 포함해서 구성된다.
고주파 송수신기(280)는 상술한 실시형태의 이상기(20)와, 고주파 발진기(261)와, 제 1 ~제 5 전송 선로(281,282,283,284,285)와, 분기기(286)와, 분파기(287)와, 송수신용 안테나(288)와, 믹서(289)와, 스터브(264)를 포함해서 구성된다. 송수신용 안테나(288)는 패치 안테나 또는 혼 안테나에 의해 실현된다. 제 1 ~제 5 전송 선로(281,282,283,284,285)는 상술한 전송 선로(262)와 동일한 구성을 갖는다.
제 1 전송 선로(281)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(281a)는 고주파 발진기(261)에 접속되고, 제 1 전송 선로(281)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(281b)는 분기기(286)에 접속된다. 이상기(20)는 고주파 신호가 유전체부(22)를 통과하도록 제 1 전송 선로(281)에 삽입된다. 스터브(264)는 고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 이상기(20)의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 제 1 전송 선로(281)에 설치된다.
분기기(스위칭기)(286)는 제 1, 제 2 및 제 3 단자(286a,286b,286c)를 갖고, 제 1 단자(286a)에 주어지는 고주파 신호를 제 2 단자(286b) 및 제 3 단자(286c)에 선택적으로 출력한다. 분기기(286)는 예컨대 고주파 스위치 소자에 의해 실현된다. 분기기(286)에는 도시하지 않은 제어부로부터 제어 신호가 주어지고, 제어 신호에 기초하여 제 1 단자(286a) 및 제 2 단자(286b), 또는 제 1 단자(286a) 및 제 3 단자(286c)를 선택적으로 접속한다. 또한 분기기(286)는 예컨대 방향성 결합기에 의해 실현된다. 레이더 장치(290)는 펄스 레이더에 의해 실현된다. 상기 제어부는 제 1 단자(286a) 및 제 2 단자(286b)를 접속하여 펄스 형상의 고주파 신호를 제 2 단자(286b)로부터 출력시킨 후, 제 1 단자(286a) 및 제 3 단자(286c)를 접속하여 고주파 신호를 제 3 단자(286c)로부터 출력시킨다. 제 2 단자(286b)에는 제 2 전송 선로(282)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(282a)가 접속된다. 상기 제 3 단자(286c)에는 제 4 전송 선로(284)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(284a)가 접속된다.
분파기(287)는 제 4, 제 5 및 제 6 단자(287a,287b,287c)를 갖고, 제 4 단자(287a)에 주어지는 고주파 신호를 제 5 단자(287b)에 출력하고, 제 5 단자(287b)에 주어지는 고주파 신호를 제 6 단자(287c)에 출력한다. 제 2 전송 선로(282)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(282b)는 상기 제 4 단자(287a)에 접속된다. 상기 제 5 단자(287b)에는 제 3 전송 선로(283)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(283a)가 접속된다. 제 3 전송 선로(283)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(283b)는 송수신용 안테나(288)에 접속된다.
상기 제 6 단자(288c)에는 제 5 전송 선로(285)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 1 단부(285a)가 접속된다. 제 4 전송 선로(284)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(284b)와, 제 5 전송 선로(285)의 고주파 신호의 전송 방향의 제 2 단부(285b)는 믹서(289)에 접속된다. 분파기(287)는 하이브리드 회로에 의해 실현된다. 하이브리드 회로는 방향성 결합기로서, 매직 T, 하이브리드 링 또는 랫레이스 등에 의해 실현된다.
고주파 발진기(261)에서 발생된 고주파 신호는 제 1 전송 선로(281) 및 이상기(20)의 유전체부(22)를 통과하여 분기기(286), 제 2 전송 선로(282), 분파기(287) 및 제 3 전송 선로(282)를 통해서 송수신용 안테나(288)에 주어지고, 송수신용 안테나(288)로부터 전파로서 방사된다. 또한, 고주파 발진기(261)에서 발생된 고주파 신호는 제 1 전송 선로(281) 및 이상기(20)의 유전체부(22)를 통과하여 분기기(286) 및 제 4 전송 선로(284)를 통해서 믹서(289)에 로컬 신호로서 주어진다.
송수신용 안테나(288)에 의해 외부로부터 도래되는 전파를 수신하면, 송수신용 안테나(288)는 전파에 기초하는 고주파 신호를 제 3 전송 선로(283)에 주고, 분파기(287), 제 5 전송 선로(285)를 통해서 믹서(289)에 주어진다.
믹서(289)는 제 4 및 제 5 전송 선로(284,285)로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력한다. 믹서(289)로부터 출력되는 중간 주파 신호는 거리 검출기(291)에 주어진다.
거리 검출기(291)는 상술한 고주파 검파기(271)를 포함해서 구성되고, 고주파 송수신기(280)로부터 방사되고, 측정 대상물에 의해 반사된 전파(에코)를 수신해서 얻어지는 상기 중간 주파 신호에 기초하여 고주파 송수신기(280)로부터 측정 대상물까지의 거리 예컨대 송수신용 안테나(288)와 측정 대상물 사이의 거리를 산출한다. 거리 검출기(291)는 예컨대 마이크로컴퓨터에 의해 실현된다.
고주파 송수신기(280)에서는 고주파 신호가 상기 유전체부(22)를 통과하도록 상기 제 1 전송 선로(281)에 상기 이상기(20)가 삽입됨으로써 예컨대 배선 폭의 편차 등에 의해 전송 선로(262)에 기인하여 원하지 않게 변화되는 고주파 신호의 위상을 조정하여 예컨대 안정된 발진 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 송신 출력을 가진 고주파 송수신기(280)를 실현할 수 있고, 또한, 예컨대 안정된 검파 특성을 가짐과 아울러, 삽입 손실이 작게 억제되기 때문에 높은 검파 출력을 가진 고주파 송수신기(280)를 실현할 수 있고, 또한, 예컨대 믹서(289)에 의해 생성되는 중간 주파수 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 이상기(20)를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 이상기(20)를 설치해도 고주파 송수신기(280)를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 이상기(20)에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
레이더 장치(290)에서는 상기 고주파 송수신기(280)로부터의 중간 주파 신호에 기초하여 거리 검출기가 탐지 대상물까지의 거리를 검출하므로, 검지 대상물까지의 거리를 정확하게 검출할 수 있다.
상기 분기기(286)는 본 실시형태에서는 방향성 결합기에 의해 실현되므로, 이 경우 제 1 단자(286a)에 주어지는 고주파 신호는 제 2 단자(286b) 및 제 3 단자(286c)에 분기되어 출력된다. 이 경우에는 후술하는 스위치를 이용한 분기기와 비교해서 송수신용 안테나(288)로부터 출력되는 전파의 전력이 낮아지지만, 분기기(286)를 제어할 필요가 없으므로 장치의 제어가 간단해진다.
본 실시형태에서는 제 1 전송 선로(281)에 이상기(20)가 삽입되지만, 본 발명의 또 다른 실시에서는 이상기(20)는 제 1 ~제 5 전송 선로(281~285) 중 적어도 어느 하나에 고주파 신호가 상기 유전체부(22)를 통과하도록 삽입되어도 좋다. 이와 같은 구성이여도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한 고주파 송수신기(280)에서는 이상기(20)를 이용하고 있지만, 상기 이상기(20) 대신에 이상기(30) 등 상술한 각 실시형태의 이상기 중 어느 하나를 이용해도 된다. 이렇게 구성해도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시의 또 다른 형태에서는 상기 분파기(287)는 써큘레이터에 의해 실현되어도 되며, 이러한 구성이여도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
도 39는 본 발명의 실시형태의 이상기(20)를 구비하는 어레이 안테나 장치(399)를 포함하는 레이더 장치(400)의 구성을 나타내는 모식도이다. 본 발명의 형태에 있어서 상술한 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 레이더 장치(400)는 어레이 안테나 장치(399)와, 고주파 송수신기(409)와 거리 검출기(291)를 포함해서 구성된다.
어레이 안테나 장치(399)는 안테나 소자(401)와 이 안테나 소자(401)에 부가되는 이상기(20)로 구성되는 이상기가 부착된 안테나(405)가 배열되어 설치되는 안테나 어레이체(407)와, 각 이상기가 부착된 안테나(405)에 접속되는 전송 선로(402)를 포함해서 구성된다. 본 발명의 실시형태에서는 복수개의 안테나 소자(401)는 방사 방향을 가지런히 하여 일렬로 나열된다. 안테나 소자(401)는 배열 방향(R)을 따라 서로 같은 간격을 두고 설치된다.
안테나 소자(401)는 예컨대 슬롯안테나, 마이크로스트립 안테나, 혼 안테나 또는 반사경 안테나에 의해 실현된다. 본 발명의 실시형태에서는 안테나 장치(400)는 8개의 안테나 소자(401)와 8개의 이상기(20)를 갖는다.
전송 선로(402)는 분기기(403)를 포함해서 구성되고, 입력부(404)로부터 입력되는 고주파 신호를 분기기(403)에 의해 복수개로 분기하여 이상기가 부착된 안테나(405)에 준다. 전송 선로(402)는 상기 전송 선로(262)와 마찬가지로 실현된다.
고주파 송수신기(409)는 상술한 각 실시형태의 고주파 송수신기(280)로 구성되어도 되고, 또한 고주파 송수신기(280)에 있어서 이상기를 구비하지 않는 것이어도 되고, 어레이 안테나 장치(399)에 고주파 신호를 주고, 또한 어레이 안테나 장치(399)에 의해 포착한 고주파 신호를 수신하는 종래부터의 고주파 송수신기로 구성되어도 좋다.
전송 선로(402)와, 각 이상기가 부착된 안테나 소자(405)의 안테나 소자(401) 사이에는 각각 이상기(20)가 설치된다. 전송 선로(402)를 전파하는 고주파 신호는 이상기(20)의 유전체부(22)를 통과해서 안테나 소자(401)에 주어진다. 각 이상기(20)에 의해 고주파 신호의 위상을 어긋나게 함으로써 각 안테나 소자로부터 방사되는 전파의 위상을 조정하여 도 39에 나타내는 바와 같이 등위상면을 배열 방향(R)의 제 1 방향(R1)으로부터 제 2 방향(R2)을 향함에 따라 인접하는 안테나 소자(401)로부터 방사되는 전파의 위상을 ΔΦ씩 어긋나게 함으로써 방사 빔(406)의 방향을 정면으로부터 안테나 소자(401)의 배열 방향(R)의 제 1 방향(R1) 또는 제 2 방향(R2)으로 각도(θ)만큼 경사지게 할 수 있다.
이상기(20)는 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 안테나 장치(400)가 대형화되는 일이 없다. 어레이 안테나 장치(399)는 이상기(20)를 구비함으로써 방사 빔의 방향을 변경할 수 있고, 이것에 의해 안테나 소자(401)를 기계적으로 동작시키는 일 없이 방사 빔의 방향을 변경할 수 있어 편리성을 향상시킬 수 있다.
또한 레이더 장치(400)가 대형화되는 일 없이 또한 방사 빔의 방향을 용이하게 변경할 수 있으므로, 편리성이 높은 레이더 장치를 실현할 수 있다.
상기 레이더 장치(400)에 있어서 이상기(20)를 상술한 이상기(30) 또는 상술한 각 실시형태의 이상기 중 어느 하나로 바꾸어 구성해도 된다.
본 발명의 실시의 일형태의 고주파 스위치는 상술한 각 실시형태의 이상기 중 컷오프 특성을 갖는 이상기, 즉 이상기(20,30,40,50,60,130,140,150,160,170) 등 중 어느 하나와 동일한 구성을 갖는다. 이하, 「고주파 스위치」를 단지 「스위치」라고 한다. 이러한 스위치에서는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 전압을 인가함으로써 유전체부(22)에 있어서의 컷오프 주파수를 변경할 수 있다.
전압 인가 수단(19)은 전파하는 전자파의 주파수보다 낮은 주파수의 교류 전압, 또는 직류 전압을 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 인가한다. 전압 인가 수단(19)이 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 전압을 인가함으로써 유전체부(22)의 유전율이 작아지고, 이것에 의해 스위치의 컷오프 주파수가 높게 된다. 전압 인가 수단(19)이 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 전압을 인가하지 않을 때는 전파시키는 전자파의 주파수(사용 주파수)보다 스위치의 컷오프 주파수가 낮아지도록 스위치가 구성된다. 전압 인가 수단(19)은 스위치의 컷오프 주파수가 상기 사용 주파수 이상이 되도록 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 전압을 인가할 수 있다. 따라서 스위치는 전압 인가 수단(19)에 의해 컷오프 주파수가 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수보다 낮아지는 전파 상태와, 컷오프 주파수가 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수보다 높아지는 컷오프 상태를 스위칭할 수 있다. 본 발명의 실시형태에서는 사용 주파수는 일정하고, 따라서 상기 스위칭에 의해 온/오프 동작이 가능하다.
상기 구성의 스위치에서는 유전체부(22)에 인가되는 전계에 따라 유전체부(22)에 있어서의 컷오프 주파수가 유전체부(22)를 전파하는 전자파의 주파수보다 낮아지는 전파 상태와, 상기 전자파의 주파수보다 높아지는 컷오프 상태를 스위칭할 수 있으므로, 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 인가하는 전압을 변화시킴으로써 상기 전파 상태와 상기 컷오프 상태를 용이하게 스위칭할 수 있다. 스위칭 형태가 오프 상태일 때에는 컷오프 상태가 되므로, 본질적으로 높은 온/오프 비를 얻을 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 실현할 수 있다. 또한 상기 구성에 의해 낮은 전압으로 컷오프 주파수를 변화시킬 수 있는 스위치를 실현할 수 있다. 또한 상기 접속 구조에 의해 LSE 모드의 고주파 신호를 평면 선로에 양호하게 인출할 수 있으므로, 평면 회로 기판 상으로의 실장성이 양호한 고주파 스위치를 실현할 수 있다.
또한 유전체부(22)에 전계를 인가하기 위해서 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 주는 전압을 작게 해도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 유전체부(22)의 선로 길이가 짧아도 컷오프 상태가 오프 상태를 실현하기 위해서 높은 온/오프 비를 얻을 수 있으므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 스위치를 실현할 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 스위치를 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 일형태의 감쇠기는 상술한 각 실시형태의 이상기(20,30,40,50,60,130,140,150,160,170) 등 중 어느 하나와 동일한 구성을 갖는다. 이러한 감쇠기에서는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 전압을 인가함으로써 유전체부(22)에 있어서의 컷오프 주파수를 변경하여 전파 특성을 변화시킬 수 있다. 유전체부(22)에 인가되는 전계에 따라 유전체부(22)에 있어서의 전파 특성을 변화시킴으로써 고주파 신호를 감쇠할 수 있고, 또한 상기 접속 구조에 의해 LSE 모드의 고주파 신호를 평면 선로에 양호하게 인출할 수 있으므로, 평면 회로 기판 상으로의 실장성이 양호한 감쇠기를 실현할 수 있다. 감쇠기는 상술한 이상기와 마찬가지로 컷오프 주파수를 fc로 하고, 사용 주파수를 f로 했을 때, 103<f/fc<1.5가 되도록, 바람직하게는 1.03<f/fc<1.2가 되도록 형성된다. 이러한 감쇠기는 제 1 및 제 2 전극(24a,24b)에 주는 전압을 작게 해도 변화부에 큰 전계 강도의 전계가 주어지고, 또한 컷오프 주파수 근방의 감쇠 특성을 이용하기 때문에, 전송 선로의 선로 길이가 짧아도 전자파를 충분하게 감쇠시킬 수 있으므로, 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있는 감쇠기를 실현할 수 있다. 또한, 기계적인 구동 부분이 없으므로, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 감쇠기를 실현할 수 있다.
도 40은 본 발명의 실시의 다른 형태의 고주파 송신기(360)의 구성을 나타내는 모식도이다. 고주파 송신기(360)는 상술한 도 36의 고주파 송신기(260)의 이상기(20) 대신에 고주파 스위치(361)를 설치하고, 스터브(264)를 제외한 구성이므로, 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 스위치(361)는 상술한 각 실시형태의 이상기 중 어느 하나와 동일한 구성을 갖는다.
스위치(361)는 상술한 마이크로스트립선로(231), 또는 상술한 스트립선로(71)를 통해서 전송 선로(262)에 삽입되고, 전파 상태일 때 전송 선로(262)에 전송되는 고주파 신호를 투과하고, 컷오프 상태일 때 전송 선로(262)에 전송되는 고주파 신호를 차단한다.
스위치(361)가 전파 상태일 때, 고주파 발진기(261)가 발생한 고주파 신호는 전송 선로(262)에 전송되어 스위치(361)의 유전체부(22)를 통과해서 송신용 안테나(263)에 주어지고, 전파로서 방사된다. 또한 스위치(361)가 컷오프 상태일 때, 고주파 발진기(261)가 발생한 고주파 신호는 스위치(361)를 투과하지 않으므로 송신용 안테나(263)에는 전송되지 않는다. 스위치(361)의 전파 상태와 컷오프 상태를 스위칭함으로써 송신용 안테나(263)로부터 펄스 신호파를 방사할 수 있다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 고주파 스위치를 이용함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송신기(360)를 실현할 수 있다. 전압 인가 수단(19)이 소정의 정보에 기초하여 스위치(361)에 전압을 인가하여 스위치(361)를 온/오프 함으로써 소정의 정보에 대응한 전파를 송신용 안테나(263)로부터 방사시킬 수 있다.
고주파 송신기(360)에 있어서 상기 전송 선로(262)는 마이크로스트립선로 및 스트립선로 이외에 코플래나 선로, 그라운드 부착 코플래나 선로, 슬롯 선로, 도파관 또는 유전체 도파관 등에 의해 실현되어도 좋다.
도 41은 본 발명의 실시의 다른 형태의 고주파 송수신기(380)를 구비하는 레이더 장치(390)의 구성을 나타내는 모식도이다. 고주파 송수신기(380)는 상술한 도 38의 고주파 송수신기(280)의 이상기(20) 대신에 고주파 스위치(361)를 설치한 구성이므로, 동일한 구성에는 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
제 1 전송 선로(281)에 삽입되는 스위치(361)를 전파 상태로 함으로써 고주파 발진기(261)가 발생한 고주파 신호는 제 1 전송 선로(281)에 전송되어 분기기(286)의 제 1 단자(286a)에 주어지고, 분기기(286)의 제 2 단자(286b)로부터 제 2 전송 선로(282)에 주어지고, 분파기(287)의 제 4 단자(287a)에 주어져서 분파기(287)의 제 5 단자(287b)로부터 제 3 전송 선로(283)에 주어져 송수신용 안테나(288)로부터 방사된다. 또한 제 1 전송 선로(281)에 삽입되는 스위치(361)가 컷오프 상태로 되면, 고주파 발진기(261)가 발생한 고주파 신호는 스위치(361)를 투과하지 않으므로, 차단되어서 송수신용 안테나(288)로부터는 방사되지 않는다. 스위치(361)의 전파 상태와 컷오프 상태를 스위칭함으로써 송수신용 안테나(288)로부터 펄스 신호파를 방사할 수 있다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 스위치(361)를 이용함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송수신기를 실현할 수 있다. 본 실시형태에서는 제 1 전송 선로(281)에 스위치(361)가 삽입되지만, 본 발명의 또 다른 실시에서는 스위치(361)는 제 1 ~제 3 전송 선로(281~283) 중 적어도 어느 하나에 삽입되어도 좋다. 이와 같은 구성이여도 제 1 ~제 3 전송 선로(281~283) 중 어느 하나에 삽입되는 스위치(361)를 모두 전파 상태로 하고, 또한 제 1 ~제 3 전송 선로(281~283) 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 스위치(361) 중 1개라도 컷오프 상태로 함으로써 송수신용 안테나(288)로부터 펄스 신호파를 방사할 수 있어 상술한 레이더 장치와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 실시의 또 다른 형태의 레이더 장치는 상기 각 실시형태의 레이더 장치에 있어서 고주파 송수신기(280)를 구성하는 분기기(286)를 2개의 스위치(361)로 구성해도 좋다.
도 42는 스위치(361)로 구성되는 분기기(286)의 구성을 나타내는 모식도이다. 2개의 스위치(361)를 제 1 스위치(361A) 및 제 2 스위치(361B)라고 한다. 제 1 스위치(361A)는 전파 상태로 함으로써 제 1 단자(286a) 및 제 2 단자(286b) 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태로 함으로써 제 1 단자(286a) 및 제 2 단자(286b) 사이에서 고주파 신호를 차단한다. 제 2 스위치(361B)는 전파 상태로 함으로써 제 1 단자(286a) 및 제 3 단자(286c) 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태로 함으로써 제 1 단자(286a) 및 제 3 단자(286c) 사이에서 고주파 신호를 차단한다. 제 1 및 제 2 스위치(361A,361B)의 전자파의 전파 방향(X)에 있어서의 제 1 단부끼리를 접속해서 제 1 단자(286a)로 한다. 또한 제 1 스위치(361A)의 전자파의 전파 방향(X)에 있어서의 제 2 단부를 제 2 단자(386)로 한다. 또한 제 2 스위치(361B)의 전자파의 전파 방향(X)에 있어서의 제 2 단부를 제 3 단자(386)로 한다.
제 1 및 제 2 스위치(361A,361B)에는 도시하지 않은 제어부로부터 제어 신호가 주어지고, 제어 신호에 기초하여 제 1 스위치(361A)가 전파 상태일 때에 제 2 스위치(361B)를 컷오프 상태로 하고, 제 1 스위치(361A)가 컷오프 상태일 때에 제 2 스위치(361B)를 전파 상태로 함으로써 제 1 단자(286a)로부터 입력되는 고주파 신호를 제 2 및 제 3 단자(286b,286c)로부터 선택적으로 출력할 수 있다. 레이더 장치(390)는 펄스 레이더에 의해 실현된다. 상기 제어부는 제 1 및 제 2 스위치(361A,361B)를 제어하여 제 1 단자(286a) 및 제 2 단자(286b)를 접속해서 펄스 형상의 고주파 신호를 제 2 단자(286b)로부터 출력시킨 후, 제 1 및 제 2 스위치(361A,361B)를 제어해서 제 1 단자(286a) 및 제 3 단자(286c)를 접속하여 고주파 신호를 제 3 단자(286c)로부터 출력시킨다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 스위치(361)를 이용하여 분기기(286)를 구성함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송수신기를 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 또 다른 형태의 레이더 장치는 상기 각 실시형태의 레이더 장치에 있어서 고주파 송수신기(380)를 구성하는 분파기(287)를 2개의 스위치(361)로 구성해도 좋다.
도 43은 스위치(361)로 구성되는 분파기(287)의 구성을 나타내는 모식도이다. 분파기(287)는 2개의 스위치(361)를 포함해서 구성된다. 2개의 스위치(361)를 제 3 스위치(361C) 및 제 4 스위치(361D)라고 한다. 제 3 스위치(361C)는 전파 상태로 함으로써 제 4 단자(287a) 및 제 5 단자(287b) 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태로 함으로써 제 4 단자(287a) 및 제 5 단자(287b) 사이에서 고주파 신호를 차단한다. 제 4 스위치(361D)는 전파 상태로 함으로써 제 5 단자(287b) 및 제 6 단자(287c) 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태로 함으로써 제 5 단자(287b) 및 제 6 단자(287c) 사이에서 고주파 신호를 차단한다. 제 3 스위치(361C)의 전자파의 전파 방향(X)에 있어서의 제 1 단부를 제 4 단자(287a)로 한다. 또한 제 3 및 제 4 스위치(361C,361D)의 전자파의 전파 방향(X)의 제 2 단부끼리를 공통적으로 접속하여 제 5 단자(287b)로 한다. 제 4 스위치(361D)의 전자파의 전파 방향(X)의 제 1 단부를 제 6 단자(287c)로 한다.
제 3 및 제 4 스위치(361C,361D)에는 도시하지 않은 제어부로부터 제어 신호가 주어지고, 제어 신호에 기초하여 제 3 스위치(361C)가 전파 상태일 때에 제 4 스위치(361D)를 컷오프 상태로 하고, 제 3 스위치(361C)가 컷오프 상태일 때에 제 4 스위치(361D)를 전파 상태로 함으로써 제 1 단자(287a)로부터 입력되는 고주파 신호를 제 2 단자(287b)로부터 출력하고, 제 2 단자(287b)로부터 입력되는 고주파 신호를 제 3 단자(287c)로부터 출력할 수 있다. 상기 제어부는 제 3 및 제 4 스위치(361C,361D)를 제어하여 제 1 단자(287a) 및 제 2 단자(287b)를 접속해서 펄스 형상의 고주파 신호를 송수신용 안테나(288)에 전송한 후, 제 3 및 제 4 스위치(361C,361D)를 제어해서 제 2 단자(287b) 및 제 3 단자(287c)를 접속하여 송수신용 안테나(288)에 의해 포착한 고주파 신호를 제 3 단자(286c)로부터 출력시킨다. 제어부는 제 1 및 제 3 스위치(361A,361C)가 전파 상태로 되고 또한 제 2 및 제 4 스위치(361B,361D)가 컷오프 상태가 되도록, 또는, 제 1 및 제 3 스위치(361A,361C)가 컷오프 상태가 되고 제 2 및 제 4 스위치(361B,361D)가 전파 상태가 되도록 제 1 ~제 4 스위치(361A~361D)를 제어한다. 큰 온/오프 비를 얻을 수 있음과 아울러, 내구성이 우수한 신뢰성이 높은 스위치(361)를 이용하여 분파기(287)를 구성함으로써 신뢰성이 높은 고주파 송수신기를 실현할 수 있다.
본 발명의 실시의 또 다른 형태의 고주파 송수신기는 상술한 도 38에 나타내는 실시형태의 고주파 송수신기(280)에 있어서 이상기(20)를 상술한 감쇠기로 바꾸어 고주파 송수신기가 실현된다. 제 1 전송 선로(281)에 상기 감쇠기가 삽입됨으로써 고주파 신호의 진폭을 변화시켜 진폭 변조를 행할 수 있고, 고주파 신호의 주파수의 변동 및 온도의 변동에 의해 발생되는 송신 출력(송신되는 고주파 신호) 및 중간 주파 신호의 변동을 조정하여 신호 변동이 작은 안정된 고주파 송수신기를 실현할 수 있다. 또한 감쇠기를 상술한 바와 같이 소형이고 또한 저전압으로 동작시킬 수 있으므로, 감쇠기를 설치해도 고주파 송수신기를 소형으로 형성할 수 있고, 또한 감쇠기에 전압을 주기 위한 구성이 복잡화되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한 상기 제 1 ~제 5 전송 선로(281,282,283,284,285) 중 적어도 어느 하나에 감쇠기를 마찬가지로 삽입하여 고주파 송수신기를 구성해도 되며, 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 실시의 또 다른 형태의 고주파 송수신기는 상술한 각 실시형태의 고주파 송수신기를 조합시켜 구성되어도 되고, 예컨대 전송 선로에 이상기, 스위치 및 감쇠기 중 어느 하나가 2개 이상이 삽입되는 구성으로 해도 되고, 또한 예컨대 제 1 ~제 5 전송 선로(281~285) 중 적어도 어느 하나에 이상기가 설치되고, 제 1 ~제 5 전송 선로(281~285) 중 적어도 어느 하나에 스위치가 설치되고, 제 1 ~제 5 전송 선로(281~285) 중 적어도 어느 하나에 감쇠기가 설치되는 구성으로 해도 된다.
상술한 각 실시형태에 있어서 상기 변화부는 인가 전계에 따라 치수가 변화되는 압전소자에 의해 이루어져도 된다. 인가 전압에 따라 전자파의 전파 방향에 있어서 압전소자의 치수가 변화되는 즉 압전소자의 상기 전파 방향에 있어서의 두께가 변화됨으로써 변화부를 포함하는 유전체부를 전파하는 전자파의 위상을 변화시킬 수 있고, 상술한 실시형태와 동일한 효과를 달성할 수 있다. 압전소자는 예컨대 수정, 산화아연, 질화알루미늄, Pb(Zr,Ti)O3, BaTiO3, LiNbO3 또는 SbSI 등에 의해 형성된다.
이상의 각 실시형태의 이상기, 스위치 및 감쇠기는 유전체 도파로 디바이스 또는 유전체 도파관 디바이스이다.
또한, 본 발명은 이상의 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 각종 변경을 행하는 것은 하등 지장을 주지 않는다.
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일 없이 다른 여러가지의 형태로 실시할 수 있다. 따라서, 상술한 실시형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 나타내는 것으로서, 명세서 본문에는 전혀 구속되지 않는다. 또한, 특허청구의 범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
Claims (31)
- 인가 전계에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽이 변화되는 변화부를 포함하는 유전체부를 갖고, 전자파를 전파하는 전송 선로와,상기 전송 선로를 따라 전파하는 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇게 형성되고, 상기 유전체부에 매설되어 상기 변화부에 전계를 인가하기 위한 전극을 포함하고,상기 유전체부는 상기 변화부를 협지하여 설치되고, 상기 변화부보다 유전율이 낮은 제 2 유전체부를 포함하고,상기 전송 선로는 상기 변화부 및 상기 제 2 유전체부의 적층 방향, 및 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 전파 방향에 상호 수직인 방향에서 상기 유전체부를 협지하는 1쌍의 평판 도전체부를 갖고,상기 전극은 상기 변화부와 상기 제 2 유전체부 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 변화부에 매설되고, 상기 변화부 및 상기 1쌍의 평판 도전체부의 적층 방향, 및 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 전파 방향에 상호 수직인 방향에서 상호 소정의 간격을 두고 설치되는 복수의 상기 전극을 갖고,상호 인접하는 상기 전극은 상기 1쌍의 평판 도전체부 중 다른 평판 도전체부에 접속되는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 제 3 항에 있어서, 상기 유전체부는 상기 변화부의 유전율보다 낮은 유전율을 갖고, 상기 변화부 및 상기 평판 도전체부의 적층 방향, 및 상기 전송 선로를 전파하는 전자파의 전파 방향에 상호 수직인 방향에서 상기 변화부를 협지하는 제 2 유전체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 1쌍의 평판 도전체부의 간격은 상기 제 2 유전체부 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 선택되는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 인가 전계에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 하나가 변화되는 변화부를 포함하고, 전자파가 전파되는 유전체부와,상기 변화부에 전계를 인가하기 위한 1쌍의 전극을 포함하고, 상기 유전체부를 외부에서 둘러싸서 도파관을 형성하는 도전체부를 포함하고,상기 유전체부는 상기 변화부를 협지하여 설치되고, 상기 변화부보다 유전율이 낮은 제 2 유전체부를 포함하고,상기 전극은 상기 변화부와 상기 제 2 유전체부 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 인가 전계에 따라 유전율 및 치수 중 적어도 어느 하나가 변화되는 변화부를 포함하는 제 1 유전체부, 및 유전율이 상기 제 1 유전체부의 유전율보다 작고 상기 제 1 유전체부를 협지해서 설치되는 제 2 유전체부를 포함하는 유전체부와,상기 유전체부를 전파하는 전자파의 전파 방향 및 상기 제 1 및 제 2 유전체부의 적층 방향에 상호 수직인 방향에서 상기 유전체부를 협지하는 1쌍의 평판 도전체부와,상기 적층 방향에 있어서 상기 유전체부를 끼우고, 또한 상기 1쌍의 평판 도전체부의 간격보다 작은 간격을 두고 설치되며, 상기 변화부에 전계를 인가하기 위한 1쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 제 7 항에 있어서, 상기 1쌍의 평판 도전체부의 간격은 상기 제 2 유전체부 중을 전파하는 전자파의 파장의 2분의 1 이하로 선택되는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 기재된 유전체 도파로 디바이스, 또는 제 6 항에 기재된 유전체 도파관 디바이스를 구비하고,상기 변화부에 인가되는 전계에 따라 상기 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽이 변화됨으로써 상기 전자파의 위상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 이상기.
- 제 9 항에 있어서, 상기 전극에 미리 정한 전압을 인가했을 때의 컷오프 주파수를 fc로 하고, 상기 유전체 도파로를 따라 전파하는 전자파의 주파수를 f로 했을 때, fc와 f는 1.03<f/fc<1.5를 만족하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 이상기.
- 제 1 항에 기재된 유전체 도파로 디바이스를 구비하고,상기 전송 선로는 컷오프 특성을 갖고,상기 변화부에 인가되는 전계에 따라 상기 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽이 변화됨으로써 상기 전송 선로에 있어서의 컷오프 주파수가 상기 전송 선로를 따라 전파하는 전자파의 주파수보다 낮아지는 전파 상태와 높아지는 컷오프 상태로 스위칭 가능한 것을 특징으로 하는 고주파 스위치.
- 제 1 항에 기재된 유전체 도파로 디바이스를 구비하고,상기 변화부에 인가되는 전계에 따라 상기 변화부의 유전율 및 치수 중 적어도 어느 한쪽을 변화시켜 상기 전송 선로를 전파하는 전자파를 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 감쇠기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기;상기 고주파 발진기에 접속되며 상기 고주파 발신기로부터의 고주파 신호를 전송하는 고주파 전송 선로;상기 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사하는 안테나;고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 고주파 전송 선로에 삽입되 는 제 9 항에 기재된 이상기; 및고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 상기 이상기의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 고주파 전송 선로에 설치되는 스터브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 송신기.
- 고주파 신호를 포착하는 안테나;상기 안테나에 접속되며 상기 안테나에 의해 포착되는 고주파 신호를 전송하는 고주파 전송 선로;상기 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호를 검파하는 고주파 검파기;고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 고주파 전송 선로에 삽입되는 제 9 항에 기재된 이상기; 및고주파 신호의 전송 방향에 있어서의 상기 이상기의 상류측 및 하류측 중 적어도 어느 한쪽에서 상기 고주파 전송 선로에 설치되는 스터브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 수신기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기;상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로;제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기;상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로;제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기;상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로;상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나;상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로;상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로;상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서; 및고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 5 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 제 9 항에 기재된 이상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기;상기 고주파 발진기에 접속되며 상기 고주파 발진기로부터의 고주파 신호를 전송하는 고주파 전송 선로;상기 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사하는 안테나;상기 고주파 전송 선로에 삽입되며, 전파 상태일 때 상기 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호를 투과하고, 컷오프 상태일 때 상기 고주파 전송 선로에 전송되는 고주파 신호를 차단하는 제 11 항에 기재된 고주파 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 송신기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서를 포함하고;상기 분기기는 제 11 항에 기재된 고주파 스위치를 2개 구비하고, 제 1 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하고, 제 2 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 3 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 1 단자 및 상기 제 3 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기와,상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로와,제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기와,상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로와,제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기와,상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로와,상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나와,상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로와,상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로와,상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서를 포함하고;상기 분파기는 제 11 항에 기재된 고주파 스위치를 2개 구비하고, 제 3 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 4 단자 및 상기 제 5 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하고, 제 4 고주파 스위치는 전파 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 투과하고, 또한 컷오프 상태일 때 상기 제 5 단자 및 상기 제 6 단자 사이에서 고주파 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기;상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로;제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기;상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로;제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기;상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로;상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나;상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로;상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로;상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서; 및상기 전파 상태로 했을 때에 고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 3 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 제 11 항에 기재된 고주파 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 고주파 신호를 발생하는 고주파 발진기;상기 고주파 발진기에 접속되며 고주파 신호를 전송하는 제 1 고주파 전송 선로;제 1, 제 2 및 제 3 단자를 갖고, 상기 제 1 단자가 상기 제 1 고주파 전송 선로에 접속된 상기 제 1 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 2 단자 또는 상기 제 3 단자에 선택적으로 출력하는 분기기;상기 제 2 단자에 접속되며 상기 제 2 단자로부터 주어지는 고주파 신호를 전송하는 제 2 고주파 전송 선로;제 4, 제 5 및 제 6 단자를 갖고, 상기 제 2 고주파 전송 선로를 통해서 상기 제 4 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 5 단자에 출력하고, 또한 상기 제 5 단자에 주어지는 고주파 신호를 상기 제 6 단자에 출력하는 분파기;상기 제 5 단자에 접속되며 상기 제 5 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하고, 상기 제 5 단자에 고주파 신호를 전송하는 제 3 고주파 전송 선로;상기 제 3 고주파 전송 선로에 접속되며 고주파 신호를 방사 및 포착하는 안테나;상기 제 3 단자에 접속되며 상기 제 3 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 4 고주파 전송 선로;상기 제 6 단자에 접속되며 상기 제 6 단자로부터 출력되는 고주파 신호를 전송하는 제 5 고주파 전송 선로;상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로에 접속되며 상기 제 4 및 제 5 고주파 전송 선로로부터 주어지는 고주파 신호를 혼합해서 중간 주파 신호를 출력하는 믹서;고주파 신호가 상기 유전체부를 통과하도록 상기 제 1 ~제 5 고주파 전송 선로 중 적어도 어느 하나에 삽입되는 제 12 항에 기재된 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 제 15 항에 있어서, 상기 분파기는 하이브리드 회로 또는 써큘레이터에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 제 17 항에 있어서, 상기 분파기는 하이브리드 회로 또는 써큘레이터에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 제 19 항에 있어서, 상기 분파기는 하이브리드 회로 또는 써큘레이터에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 송수신기.
- 제 15 항에 기재된 고주파 송수신기; 및상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 상기 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하는 거리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
- 제 17 항에 기재된 고주파 송수신기; 및상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 상기 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하는 거리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
- 제 18 항에 기재된 고주파 송수신기; 및상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 상기 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하는 거리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
- 제 19 항에 기재된 고주파 송수신기; 및상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 상기 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하는 거리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
- 제 20 항에 기재된 고주파 송수신기; 및상기 고주파 송수신기로부터의 상기 중간 주파 신호에 기초하여 상기 고주파 송수신기로부터 탐지 대상물까지의 거리를 검출하는 거리 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
- 안테나 소자와, 제 9 항에 기재된 이상기를 갖는 이상기가 부착된 안테나를 복수개 나열하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 장치.
- 제 29 항에 기재된 어레이 안테나 장치;상기 어레이 안테나 장치에 접속되며, 상기 어레이 안테나 장치에 고주파 신호를 주고, 또한 상기 어레이 안테나 장치에 의해 포착된 고주파 신호를 수신하는 고주파 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
- 기판에 적층해서 유전율을 갖는 유전체로 이루어지는 제 1 유전체막을 형성하는 공정;상기 제 1 유전체막에 적층해서 미리 정한 전자파의 주파수에 대한 표피 깊이보다 얇은 전극막, 및 상기 제 1 유전체막보다 유전율이 높고, 또한 인가 전압의 크기에 따라 유전율이 변화되는 제 2 유전체막을 교대로 적층해서 이루어지는 적층체를 상호 인접하는 상기 전극막의 그 일부가 겹치도록 상기 전극막 및 제 2 유전체막의 적층 방향에 수직인 소정의 방향에 있어서 제 1 방향 부근 및 제 2 방향 부근에 형성하는 공정;상기 적층체에 적층해서 상기 제 2 유전체막보다 유전율이 낮은 제 3 유전체막을 형성하는 공정;상기 제 1 유전체막, 상기 적층체 및 상기 제 3 유전체막을 에칭하여 상기 적층 방향에 수직인 방향에 있어서 서로 대향하는 제 1 및 제 2 끝면 중 제 1 끝면으로부터 상기 소정의 방향의 제 1 방향 부근에 형성된 상기 전극막이 노출되고, 또한 서로 대향하는 제 1 및 제 2 끝면 중 제 2 끝면으로부터 상기 소정의 방향의 제 2 방향 부근에 형성된 상기 전극막이 노출되는 볼록부를 형성하는 공정; 및상기 볼록부의 상기 제 1 및 제 2 끝면에 평판 도전체부를 각각 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 도파로 디바이스의 제조 방법.
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