相控阵天线制造技术

本发明专利技术提供一种相控阵天线，实现在具有使用介电常数根据施加电场而变化的可变介电常数电介质来构成的可变移相器的相控阵天线中，在构成为将可变移相器分成右侧、左侧倾斜用的组并独立地控制移相量的情况下，不需要成为不匹配的主要原因的直流阻断元件，在波束倾斜时波束形状的畸变少。具备具有将至少接地导体层（１１７）、绝缘体层（１１８）、主导体层（１１９）、可变介电常数电介质层（１２０）、副导体层（１２１）按照该顺序层叠而形成的层叠构造的供电移相部（１３０），在供电移相部中，在与主导体层上的线路面式重叠的区域，在副导体层上设置具有线路的传播特性可变线路（１０５）。通过对主导体层和副导体层间施加电压，使传播特性可变线路部分的可变介电常数电介质的介电常数变化来控制传输特性。由此，不需要串联插入供电线路的直流阻断元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种相控阵天线。更详细而言涉及在具有使用介电常数根据施加电场而变化的可变介 电常数电介质来构成的可变移相器的相控阵天线中，能够实现即使在波 束倾斜时波束形状的畸形少、并可以维持高指向性增益的天线的技术。
技术介绍
l)首先，对
技术介绍
l进行说明。以往，作为具有使用介电常数根据施加电场而变化的可变介电常数电介质来构成的可变移相器的相控阵天线，存在如下的天线通过将可 变移相器分成右侧倾斜用以及左侧倾斜用这2个组并相互独立地控制这 些的移相量，通过抑制向各天线元件分配的电力的偏差和移相的偏差， 从而即使在波束倾斜时不使尖锐波束形状畸变而可以维持高指向性增益 (例如参照专利文献1的图4 )。另外，以往，作为具有使用介电常数根据施加电场而变化的可变介 电常数电介质来构成的可变移相器的相控阵天线的构造，例如存在如下 的天线通过作为可变移相器内的前端开放线路的支撑绝缘体使用可变 介电常数电介质，构成传播特性可变线路，通过对传播特性可变线路导 体和接地导体之间施加电压，可以使传播特性可变线路的传输特性变化， 来控制可变移相器的移相量(例如参照专利文献2 )。另外，通过将可变移相器区域设为2层的微带线路构造，使用可变 介电常数电介质作为其中一层的支撑绝缘体，构成传播特性可变线路， 利用通孔来连接两层的线路导体间(参照专利文献1的实施方式1以及 附图说明图1)，或者利用电磁场结合来连接两层的线路导体间(参照专利文献l 的实施方式2以及图2 ),对传播特性可变线路导体和接地导体之间施加电压，从而可以使传播特性可变线路的传播特性变化来控制可变移相器 的移相量。此处，使用附图来说明上述以往的相控阵天线。图3是示出可变介电常数电介质的电场施加时的介电常数变化特性 的一个例子的图，图4是使用可变介电常数电介质的可变移相器的透视 图。一般，强电介质等可变介电常数电介质如图3所示具有介电常数根 据施加的电场而变化的性质。在使用该可变介电常数电介质来构成可变 移相器时，例如如图4所示，在导波路径用接地导体401上的导波5M圣 用绝缘体402上层叠有导波路径用导体的微带线路构造中，制作具有输 入输出线路403a、 403b的混合式耦合器404，并且向混合式耦合器404 的1对隔离端口连接相同长度的前端开放线路405，而仅在形成该前端开 放线路的导波路径用绝缘体406中使用可变介电常数电介质即可。此处，通过对可变移相器400的导波路径用导体403 ~ 405和接地导 体401之间施加偏置电压而由偏置电压所制成的电场(TEM模式)、和 在微带线路上传播的高频电力所制成的电场(准TEM模式)，这些的朝 向大致平行，所以前端开放线路405作为可以通过偏置电压对传播的高 频电力的传播特性进行控制的传播特性可变线路405发挥作用。另外，由于构成可变移相器400的导波路径用导体403~405全部为 直流地连接的连续导体，所以对于对可变介电常数电介质406上的导波 路径用导体405和导波路径用接地导体401之间施加的偏置电压，从这 些导波路径用导体上的任意位置输入即可。此处，形成有输入输出线路403以及混合式耦合器404的区域的导以作为高频电力的传播特性不、变化的传播特性固定线路发挥作用。在这样构成的可变移相器400中，从作为输入输出线路403的一方 的输入输出线路403a输入的高频信号经由混合式耦合器404输出到2个 传播特性可变线路405。由2个传播特性可变线路405的开放前端反射的 高频信号接受反映出所施加的偏置电压的传播相位延迟并再次输入到混合式耦合器404，通过了混合式耦合器404的高频信号在另 一方的输入输 出线路403b中相互合成并输出。另外，在从另 一方的输入输出线路403b输入来高频信号的情况下， 仅是输入输出反转，高频信号接受同样的传播相位延迟并输出到一方的 输入输出线路403a。而且，传播特性可变线路405经由混合式耦合器404还与输入输出 线路403直流地连接，所以即使将多个可变移相器400相互串联地连接 来使用的情况下，通过对相互连接的多个可变移相器所连续的导波路径 用导体上的任意位置施加偏置电压，对所有的可变移相器同时施加相同 偏置电压，由此可以实现偏置电路的结构简单的多级可变移相器。接下来，以下示出使用上述的可变移相器的相控阵天线的原理。图5示出使用上述的可变移相器的相控阵天线的原理。以下，对将本天线用于接收时的动作进行说明。W1 W4表示向天线到达的到达波的波面，各波面在如从Wl向 W2、从W2向W3、从W3向W4那样在空间中传播的期间，分别接受 ①的移相(传播相位延迟)。在此，当着眼于波面W1时，由天线元件501接收的信号分量在空 间中不接受移相，而在供电移相部500内，通过了 3个可变移相器505、 506、 507,逐次接受①移相，以合计3①的移相量到达供电端子509。另外，由天线元件502接收的信号分量在空间中从Wl向W2的位 置传播的期间，接受①的移相，在供电移相部500内，通过了 2个可变 移相器506、 507，逐次接受①，以合计3屯的移相量到达供电端子509。另外，由天线元件503接收的信号分量在空间中从Wl向W3的位 置传播的期间，接受2①的移相，在供电移相部500内，通过了 1个可 变移相器508，接受①的移相，以合计3①的移相量到达供电端子509。进而，由天线元件504接收的信号分量在空间中从Wl向W4的位 置传播的期间，接受3①的移相，在供电移相部500内，1个可变移相器 也不通过，所以不接受移相，而以合计3①的移相量到达供电端子509。即，上述的相控阵天线具有在供电端子509中以同相合成具有波面Wl的到达电波的功能，由此在图中用0表示的到达方向上形成主波束。 即，作为在用0表示的到来方向上具有指向性的天线来动作。而且，供电移相部500内的移相器505 ~ 508是具有完全相同特性的 可变移相器，所以相对于相同控制电压取得相同移相量，由此即使对任 意的控制电压值，也具有l个主波束。进而，供电电路部500由直流地 连接的连续导体构成，所以可以通过1个偏置电压510，改变主波束方向。另夕卜，从图5可知，主波束方向0才艮据可变移相器的移相量O和天 线元件间隔d，满足<formula>formula see original document page 8</formula> €>/d )的关系。接下来，作为通过一边具有上述的波束控制的原理一边将可变移相 器分成右侧倾斜用以及左侧倾斜用这2个组并相互独立地控制移相量来 抑制向各天线元件分配的电力的偏差和移相的偏差，由此即使在波束倾 斜时也不使尖锐的波束形状畸变而可以维持高指向性增益的方式的例 子，针对专利文献1的图4所示的相控阵天线，使用图6来进行说明。图6是专利文献1的图4中公开的相控阵天线的可变移相器的配置 图，在图中，600为供电移相部，601为供电端子，602 (602a 602d) 为右侧倾斜用的可变移相器组，603 (603a~603d)为左侧倾斜用的可变 移相器组，604为右侧倾斜用偏置电压，605为左侧倾斜用偏置电压，606 ,(606a~606d)为天线元件，607为用于4吏高频信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相控阵天线，具有使用可变介电常数电介质来构成的可变移相器，其中所述可变介电常数电介质的介电常数根据施加电场而变化，该相控阵天线的特征在于，　　　　具备供电移相部，该供电移相部具有将至少接地导体层、绝缘体层、主导体层、可变介电常数电介质层、副导体层按照该顺序层叠而形成的层叠构造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：桐野秀树，平中弘一，畑山健，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]