[发明专利]差动供电指向性可变隙缝天线

说明书

技术领域

本发明涉及发送、接收微波带和毫米波带等的模拟高频信号或者 数字信号的差动供电天线。

背景技术

近年来，随着硅类晶体管的特性的飞跃性提升，从化合物半导体 晶体管向硅类晶体管的置换不仅是在数字电路中，在模拟高频电路部 中也加速发展，进而，模拟高频电路部与数字基带部的单芯片化也加 速发展。

结果，曾作为高频电路的主流的单端电路逐渐被置换为使正负符 号的信号平衡动作的差动信号电路。这是因为，差动信号电路具有大 幅降低多余辐射、在不能够在移动体终端内配置无限面积的接地导体 的条件下仍能够确保良好的电路特性等优点。在差动信号电路中各个 电路元件需要维持平衡地进行动作，硅类晶体管特性偏差少，能够维 持信号的差动平衡。此外，还有一个理由是，为了避免硅基板自身所 具有的损失也优选使用差动线路。作为其结果，对于天线、滤波器等 高频设备，强烈要求在确保在单端电路中确立的较高的高频特性的同 时，能够应对差动信号供电。

在图17(a)中表示的从上面观察的透视示意图、在图17(b)中 表示的被图中的直线A1-A2切断的截面结构图是通过单端线路103 供电的二分之一波长隙缝天线(现有例1)。在形成在电介质基板101 的背面的接地导体面105上，形成有具有二分之一有效波长的隙缝长 度Ls的隙缝共振器601。为了满足输入匹配条件，从单端线路103的 开放终端点113到与隙缝601交叉为止的距离Lm被设定为动作频率下 的四分之一有效波长。隙缝共振器601能够通过在厚度方向上完全切 除接地导体面105的一部分区域的导体的方式而得到。如图中所示， 定义与供电线路的传送方向平行的方向为X轴、电介质基板形成面为 XY面的坐标系。现有例1的典型的辐射指向特性的一个例子表示于图 18。图18(a)表示YZ面的辐射指向性，图18(b)表示XZ面的辐 射指向性。由图可知，现有例1能够得到在±Z方向显示最大增益的辐 射指向特性。此外，在±X方向可以得到零值(null)特性，在±Y方向 也能够得到相对于主波束方向的10dB程度的增益降低效果。

此外，在图19(a)中表示的从上面观察的透视示意图、在图19 (b)中表示的被图中的直线A1-A2切断的截面结构图是通过单端线 路103供电的四分之一波长隙缝天线(现有例2)。在形成在电介质基 板101的背面的有限面积的接地导体105上，形成有具有四分之一有 效波长的隙缝长度Ls的隙缝共振器601。隙缝共振器的一端911在接 地导体105的边缘部，形成为开放终端。图20(a)表示YZ面的辐射 指向性、图20(b)表示XZ面的辐射指向性、图20(c)表示XY面 的辐射指向性。由图可知，现有例2能够实现在负Y方向显示最大增 益的宽广的辐射指向特性。

在专利文献1中，公开有将上述隙缝结构在差动供电线路的正下 方与传送方向正交地配置的电路结构(现有例3)。即，专利文献1的 电路结构是将对隙缝共振器进行供电的电路从单端线路置换为差动供 电线路的结构。专利文献1的目的是实现仅仅有选择地反射非本意地 重叠在差动信号上的多余同相信号的功能，从该目的可知，专利文献1 中公开的电路结构不具有在自由空间辐射差动信号的功能。图21(a)、 (b)是示意性地表示在通过单端线路、差动供电线路分别供电的情况 下，在二分之一波长隙缝共振器内产生的电场分布的状态的比较图。 在通过单端线路供电的情况下的隙缝中，以在两端为最小强度、在中 央部为最大强度的方式分布有在隙缝宽度方向取向的电场201。另一方 面，在由差动供电线路供电的情况下，因为利用正符号的电压在隙缝 内产生的电场201a和利用负符号的电压在隙缝内产生的电场201b为 等强度且具有反方向的矢量，所以在总和上两电场相互抵消。因此， 即使对二分之一波长隙缝共振器以差动供电线路进行供电，电磁波的 有效的辐射在原理上也不可能。此外，关于如果从非常近的激振点供 给反相(out of phase)的电压，则会相互抵消而不能够产生有效的辐 射这一问题，在将二分之一波长隙缝共振器置换为四分之一波长隙缝 共振器的情况下也是同样的。因此，为了使差动供电线路与隙缝共振 器结构相耦合并实现实用性的天线特性，与通过单端线路供电的情况 相比并不容易。

在非专利文献1中，报告了以下内容：通过分割差动线路的背面 的接地导体，形成端部开放的隙缝结构，从而能够除去非本意地重叠 在线路上的同相模式。在这种情况下，可知差动信号成分的有效的辐 射并非其目的。