(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-17
(54)【発明の名称】位相シフター及びアンテナ
(51)【国際特許分類】
H01P 1/18 20060101AFI20240110BHJP
H01P 5/107 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
H01P1/18
H01P5/107 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022564626
(86)(22)【出願日】2021-01-08
(85)【翻訳文提出日】2022-10-24
(86)【国際出願番号】 CN2021070799
(87)【国際公開番号】W WO2022147747
(87)【国際公開日】2022-07-14
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510280589
【氏名又は名称】京東方科技集團股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１０ Ｊｉｕｘｉａｎｑｉａｏ Ｒｄ．，Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１５，ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】王 熙元
(72)【発明者】
【氏名】曲 峰
(57)【要約】
本公開は位相シフター及びアンテナを提供し、通信技術分野に属する。本公開の位相シフターは、対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された第１の誘電体層とを備え、前記第１の基板が、第１の基材と、第１の基材の前記第１の誘電体層側に設けられた伝送線路とを有し、前記第２の基板が、第２の基材と、第２の基材の前記第１の誘電体層側に設けられた基準電極とを有し、かつ、前記基準電極と前記伝送線路の、前記第１の基材上での正射影が少なくとも一部重なる位相シフターであって、前記基準電極に第１の開口が設けられ、前記第１の開口の第１の方向における長さは、前記伝送線路の線幅以上である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された第１の誘電体層とを備える位相シフターにおいて、前記第１の基板が、第１の基材と、第１の基材の前記第１の誘電体層側に設けられた伝送線路とを有し、前記第２の基板が、第２の基材と、第２の基材の前記第１の誘電体層側に設けられた基準電極とを有し、かつ、前記基準電極と前記伝送線路の、前記第１の基材上での正射影が少なくとも一部重なる位相シフターであって、前記基準電極に第１の開口が設けられ、前記第１の開口の第１の方向における長さは、前記伝送線路の線幅以上である、
位相シフター。
【請求項2】
前記伝送線路は、第１の伝送端、第２の伝送端、及び伝送本体部を備え、前記第１の伝送端及び前記第２の伝送端はいずれも対向して配置された第１の端点及び第２の端点を有し、前記第１の伝送端の第１の端点及び前記第２の伝送端の第１の端点はそれぞれ前記伝送本体部の２つの対向端に接続され、かつ、前記第１の伝送端の第１の端点からその第２の端点に向かう方向と、前記第２の伝送端の第１の端点からその第２の端点に向かう方向とが同じである、請求項１に記載の位相シフター。
【請求項3】
前記第２の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する、請求項２に記載の位相シフター。
【請求項4】
前記伝送本体部は、前記第１の伝送端と前記第２の伝送端に電気的に接続された少なくとも一本の蛇行線を備え、前記少なくとも一本の蛇行線の前記第１の基材上での正投影は、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向と交差する部分を有する、
請求項２に記載の位相シフター。
【請求項5】
前記蛇行線は複数本であり、複数本の前記蛇行線のうち少なくとも一部の形状が異なる、請求項４に記載の位相シフター。
【請求項6】
前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記少なくとも一本の蛇行線の前記第１の基材上での正投影が重ならない、請求項４に記載の位相シフター。
【請求項7】
前記第１の開口の前記第１の方向における長さと前記第１の開口の第２の方向における長さとの比が１．７：１～２．３：１であり、前記第１の方向は前記第２の方向とは垂直に設けられる、
請求項１に記載の位相シフター。
【請求項8】
前記基準電極に第２の開口がさらに設けられ、前記第２の開口の前記第１の方向における長さは前記伝送線路の線幅以上であり、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影が重ならない、
請求項１に記載の位相シフター。
【請求項9】
前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影と、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影が少なくとも一部重なり、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する、
請求項８に記載の位相シフター。
【請求項10】
前記第２の開口の前記第１の方向における長さは、前記第１の開口の第１の方向における長さと同じであり、前記第２の開口の前記第２の方向における長さは、前記第１の開口の第２の方向における長さと同じである、請求項９に記載の位相シフター。
【請求項11】
前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記伝送線路の伝送本体部の前記第１の基材上での正投影が重ならない、請求項１０に記載の位相シフター。
【請求項12】
前記位相シフターは第１の導波路構造と第２の導波路構造をさらに備え、前記第１の導波路構造は、前記第２の開口を介して前記伝送線路の第１の伝送端と結合という方式を用いてマイクロ波信号を伝送するように構成され、前記第２の導波路構造は、前記第１の開口部を介して前記伝送線路の第２の伝送端と結合という方式を用いてマイクロ波信号を伝送するように構成される、請求項１１に記載の位相シフター。
【請求項13】
前記第１の導波路構造の第１のポートは、前記第１の基材において前記第１の誘電体層と反対側に設けられ、前記第２の導波路構造の第１のポートは、前記第２の基材において前記第１の誘電体層と反対側に設けられ、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する、及び／又は、
前記第２の伝送端の前記第２の基材上での正投影の延伸方向は、前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影の中心を貫通する、
請求項１２に記載の位相シフター。
【請求項14】
前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影と前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影の中心の間の距離は、予め設定された値よりも小さい、及び／又は、前記第２の伝送端の前記第２の基材上での正投影と前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影の中心の間の距離は、予め設定された値よりも小さい、
請求項１３に記載の位相シフター。
【請求項15】
前記第１の導波路構造は矩形導波路構造を含み、その横断面アスペクト比は１．７～２．３：１である、及び／又は、前記第２の導波路構造は矩形導波路構造を含み、その横断面アスペクト比は１．７：１～２．３：１である、
請求項１２～１４のいずれか一項に記載の位相シフター。
【請求項16】
前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影と前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影が完全に重なり、前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影と前記第２の開口の前記第２の基材上での正投影が完全に重なる、
請求項１２～１４のいずれか一項に記載の位相シフター。
【請求項17】
前記位相シフターは、マイクロ波伝送領域と、前記マイクロ波伝送領域を囲む周辺領域とを備え、前記第２の基板は、第２の基材上に設けられた分離構造をさらに備え、前記分離構造は周辺領域に位置し、前記マイクロ波伝送領域を囲む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の位相シフター。
【請求項18】
前記分離構造は、前記基準電極の前記第２の基材側に位置し、前記基準電極は前記周辺領域まで延伸して前記分離構造とオーバーラップする、請求項１７に記載の位相シフター。
【請求項19】
前記基準電極は溝を備え、前記溝は前記周辺領域に位置し、前記分離構造と前記溝の、前記第２基材上での正投影には重なりがある、請求項１８に記載の位相シフター。
【請求項20】
前記伝送線路上に法線を有し、法線と前記伝送線路の他の部分には交わる点があり、当該点の、その法線と前記伝送線路の他の部分の交点のうちの最も近いものまでの距離が１００μｍ～２ｍｍである、請求項１～１１のいずれか一項に記載の位相シフター。
【請求項21】
前記第１の導波路構造の中空チャンバの内壁及び／又は前記第２の導波路構造の中空チャンバの内壁に保護層が形成される、請求項１６に記載の位相シフター。
【請求項22】
前記第１の導波路構造の中空チャンバ及び／又は前記第２の導波路構造の中空チャンバ内に充填媒体を有し、前記充填媒体はポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項２１に記載の位相シフター。
【請求項23】
第１の誘電体層の材料は液晶を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の位相シフター。
【請求項24】
請求項１～２３のいずれか一項に記載の位相シフターを備える、アンテナ。
【請求項25】
前記アンテナは、第２の基材において第１の誘電体層と反対側に設けられたパッチ電極をさらに含み、前記パッチ電極と、前記第１の開口の前記第２の基材上での正投影には重なりがある、請求項２４に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本公開は通信技術分野に属し、具体的に位相シフター及びアンテナに関するものである。
【背景技術】
【0002】
位相シフターは、電磁波信号の位相を変化させるためのものである。理想的な位相シフターは、振幅バランスをとるために、挿入損失が小さく、かつ、異なる位相状態においてほぼ同一の損失を有する。位相シフターには、電気制御、光制御、マグネトロン、機械制御などいくつかのタイプがある。位相シフターの基本機能は、バイアス電圧を制御することによりマイクロ波信号の伝送位相を変化させることである。位相シフターはデジタル式とアナログ式に分けられ、フェーズドアレイアンテナの重要な構成要素であって、アンテナアレイの各回路の信号の位相を制御して、放射ビームが電気的に走査するようにでき、位相変調器としてデジタル通信システムに多く使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本公開は、従来技術に存在する技術課題のうちの少なくとも１つを解決することを目的とし、位相シフター及びアンテナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
第１の態様において、本公開は、対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された第１の誘電体層とを備える位相シフターにおいて、前記第１の基板が、第１の基材と、第１の基材の前記第１の誘電体層側に設けられた伝送線路とを有し、前記第２の基板が、第２の基材と、第２の基材の前記第１の誘電体層側に設けられた基準電極とを有し、かつ、前記基準電極と前記伝送線路の、前記第１の基材上での正射影が少なくとも一部重なる位相シフターであって、
前記基準電極に第１の開口が設けられ、前記第１の開口の第１の方向における長さは、前記伝送線路の線幅以上である、位相シフターを提供する。
前記基準電極に第１の開口が設けられ、前記第１の開口の第１の方向における長さは、前記伝送線路の線幅以上である、位相シフターを提供する。
【0005】
ここで、前記伝送線路は、第１の伝送端、第２の伝送端、及び伝送本体部を備え、前記第１の伝送端及び前記第２の伝送端はいずれも対向して配置された第１の端点及び第２の端点を有し、前記第１の伝送端の第１の端点及び前記第２の伝送端の第１の端点はそれぞれ前記伝送本体部の２つの対向端に接続され、かつ、前記第１の伝送端の第１の端点からその第２の端点に向かう方向と、前記第２の伝送端の第１の端点からその第２の端点に向かう方向とが同じである。
【0006】
ここで、前記第２の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する。
【0007】
ここで、前記伝送本体部は、前記第１の伝送端と前記第２の伝送端に電気的に接続された少なくとも一本の蛇行線を備え、
前記少なくとも一本の蛇行線の前記第１の基材上での正投影は、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向と交差する部分を有する。
前記少なくとも一本の蛇行線の前記第１の基材上での正投影は、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向と交差する部分を有する。
【0008】
ここで、前記蛇行線は複数本であり、複数本の前記蛇行線のうち少なくとも一部の形状が異なる。
【0009】
ここで、前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記少なくとも一本の蛇行線の前記第１の基材上での正投影が重ならない。
【0010】
ここで、前記第１の開口の前記第１の方向における長さと前記第１の開口の第２の方向における長さとの比が１．７：１～２．３：１であり、
前記第１の方向は前記第２の方向とは垂直に設けられる。
前記第１の方向は前記第２の方向とは垂直に設けられる。
【0011】
ここで、前記基準電極に第２の開口がさらに設けられ、前記第２の開口の前記第１の方向における長さは前記伝送線路の線幅以上であり、
前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影が重ならない。
前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影が重ならない。
【0012】
ここで、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影と、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影が少なくとも一部重なり、
前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する。
前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する。
【0013】
ここで、前記第２の開口の前記第１の方向における長さは、前記第１の開口の第１の方向における長さと同じであり、前記第２の開口の前記第２の方向における長さは、前記第１の開口の第２の方向における長さと同じである。
【0014】
ここで、前記第２の開口の前記第１の基材上での正投影と、前記伝送線路の伝送本体部の前記第１の基材上での正投影が重ならない。
【0015】
ここで、前記位相シフターは第１の導波路構造と第２の導波路構造をさらに備え、前記第１の導波路構造は、前記第２の開口を介して前記伝送線路の第１の伝送端と結合という方式を用いてマイクロ波信号を伝送するように構成され、前記第２の導波路構造は、前記第１の開口部を介して前記伝送線路の第２の伝送端と結合という方式を用いてマイクロ波信号を伝送するように構成される。
【0016】
ここで、前記第１の導波路構造の第１のポートは、前記第１の基材において前記第１の誘電体層と反対側に設けられ、前記第２の導波路構造の第１のポートは、前記第２の基材において前記第１の誘電体層と反対側に設けられ、
前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する、及び／又は、
前記第２の伝送端の前記第２の基材上での正投影の延伸方向は、前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影の中心を貫通する。
前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影の延伸方向は、前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影の中心を貫通する、及び／又は、
前記第２の伝送端の前記第２の基材上での正投影の延伸方向は、前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影の中心を貫通する。
【0017】
ここで、前記第１の伝送端の前記第１の基材上での正投影と前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影の中心の間の距離は、予め設定された値よりも小さい、及び／又は、
前記第２の伝送端の前記第２の基材上での正投影と前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影の中心の間の距離は、予め設定された値よりも小さい。
前記第２の伝送端の前記第２の基材上での正投影と前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影の中心の間の距離は、予め設定された値よりも小さい。
【0018】
ここで、前記第１の導波路構造は矩形導波路構造を含み、その横断面アスペクト比は１．７～２．３：１である、及び／又は、前記第２の導波路構造は矩形導波路構造を含み、その横断面アスペクト比は１．７：１～２．３：１である。
【0019】
ここで、前記第１の導波路構造の第１のポートの前記第１の基材上での正投影と前記第１の開口の前記第１の基材上での正投影が完全に重なり、
前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影と前記第２の開口の前記第２の基材上での正投影が完全に重なる。
前記第２の導波路構造の第１のポートの前記第２の基材上での正投影と前記第２の開口の前記第２の基材上での正投影が完全に重なる。
【0020】
ここで、前記位相シフターは、マイクロ波伝送領域と、前記マイクロ波伝送領域を囲む周辺領域とを備え、前記第２の基板は、第２の基材上に設けられた分離構造をさらに備え、前記分離構造は周辺領域に位置し、前記マイクロ波伝送領域を囲む。
【0021】
ここで、前記分離構造は、前記基準電極の前記第２の基材側に位置し、前記基準電極は前記周辺領域まで延伸して前記分離構造とオーバーラップする。
【0022】
ここで、前記基準電極は溝を備え、前記溝は前記周辺領域に位置し、前記分離構造と前記溝の、前記第２基材上での正投影には重なりがある。
【0023】
ここで、前記伝送線路上に法線を有し、法線と前記伝送線路の他の部分には交わる点があり、当該点の、その法線と前記伝送線路の他の部分の交点のうちの最も近いものまでの距離が１００μｍ～２ｍｍである。
【0024】
ここで、前記第１の導波路構造の中空チャンバの内壁及び／又は前記第２の導波路構造の中空チャンバの内壁に保護層が形成される。
【0025】
ここで、前記第１の導波路構造の中空チャンバ及び／又は前記第２の導波路構造の中空チャンバ内に充填媒体を有し、前記充填媒体はポリテトラフルオロエチレンを含む。
【0026】
ここで、第１誘電体層の材料は液晶を含む。
【0027】
第２の態様において、本公開の実施例は、上記のいずれか１つの位相シフターを備える、アンテナを提供する。
【0028】
ここで、前記アンテナは、第２の基材において第１の誘電体層と反対側に設けられたパッチ電極をさらに含み、前記パッチ電極と、前記第１の開口の前記第２の基材上での正投影には重なりがある。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【発明を実施するための形態】
【0030】
本公開の技術案を当業者がより良く理解できるように、以下に図面と具体的な実施の形態を組み合わせて本公開についてさらに詳細に説明する。
【0031】
別途定義しない限り、本公開で使用する技術用語又は科学用語は、本公開が属する分野において一般的な技能を有する者に理解される通常の意味であるべきである。本公開で使用する「第１の」、「第２の」及び類似の用語は、いかなる順序、数量、又は重要性も表さず、異なる構成要素を区別するためだけに使用される。同様に、「１つの」、「一」、又は「当該」などの類似の用語も数量の限定を意味するものではなく、少なくとも１つ存在することを意味する。「含む」又は「含有する」などの類似の用語は、当該語句の前に登場する要素又は物体が、当該語句の後に挙げた要素又は物体及びその等価物を包含し、他の要素又は物体を除外しないということを意味する。「接続する」又は「繋がる」などの類似の用語は、物理的又は機械的接続に限定されず、直接又は間接的なものを問わず、電気的な接続を含むことができる。「上」、「下」、「左」、「右」等は、相対的な位置関係を示すためのものに過ぎず、説明対象の絶対的な位置が変化すると、当該相対的な位置関係もこれに応じて変化し得る。
【0032】
以下の実施例の説明に先立って述べると、以下の実施例で提供する位相シフターの第１の誘電体層は液晶層を含むが液晶層に限定されず、第１の誘電体層が液晶層である場合のみを例に説明する。位相シフターにおける基準電極は、伝送線路との間に電流ループを形成できるものであればよく、接地電極を含むがこれに限定されず、本公開の実施例では、基準電極が接地電極である場合のみを例に説明する。伝送線路の第１の伝送端が受信端とされる場合、伝送線路の第２の伝送端は送信端であり、伝送線路の第２の伝送端が受信端とされる場合、伝送線路の第１の伝送端は送信端である。以下の説明では、理解しやすくするために、伝送線路の第１の伝送端を受信端とし、第２の伝送端を送信端とした場合を例に説明する。
【0033】
また、本公開の実施例において、伝送線路は遅延線であってもよいし、ストリップ線路等であってもよい。説明しやすくするために、本公開の実施例では、伝送線路に遅延線を用いる場合を例とし、遅延線の形状は、弓型、波状、ジグザグ型のいずれか１つ又は複数の組み合わせを含むがこれらに限定されない。
【0034】
図１は本公開の実施例の液晶位相シフターの構造模式図であり、図２は、図１に示す位相シフターのＡ－Ａ’の断面図であって、図１及び図２に示すように、当該液晶シフターは対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置された液晶層３０とを含む。第１の基板は、第１の基材１０と、第１の基材１０の液晶層３０側に設けられた伝送線路１１及びバイアスライン１２と、伝送線路１１及びバイアスライン１２において第１の基材１０と反対側に設けられた第１の配向層１３とを含む。第２の基板は、第２の基材２０と、第２の基材２０の液晶層３０側に設けられた接地電極２１と、接地電極２１の液晶層３０側に設けられた第２の配向層２２とを含む。当然ながら、図１に示すように、位相シフターは上記構造を含むだけでなく、液晶セルのセル厚（第１の基板と第２の基板との間のセル厚）を維持するための支持構造４０、及び液晶セルを封止するための封止ゴム５０などの構造を含むが、ここでは説明を省略する。
【0035】
図３は図１に示す位相シフターにおける第１の基板の平面図（伝送線路１１側）であって、図３に示すように、伝送線路１１は、第１の伝送端１１ａ、第２の伝送端１１ｂ、及び伝送本体部を有し、ここで、第１の伝送端１１ａ、第２の伝送端１１ｂ及び伝送本体部１１ｃは、いずれも第１の端点及び第２の端点を有し、第１の伝送端１１ａの第１の端点と伝送本体部１１ｃの第１の端点とが電気的に接続され、第２の伝送端１１ｂの第１の端点と伝送本体部１１ｃの第２の端点とが電気的に接続される。なお、第１の端点と第２の端点とは相対的な概念であり、第１の端点が始端であれば第２の端点は終端であり、そうでない場合は逆である。また、本公開の実施例では、第１の伝送端１１ａの第１の端点と伝送本体部１１ｃの第１の端点とが電気的に接続され、この場合、第１の伝送端１１ａの第１の端点と伝送本体部１１ｃの第１の端点は共通の端点であってもよい。これに応じて、第２の伝送端１１ｂの第１の端点と伝送本体部１１ｃの第２の端点とが電気的に接続され、第２の伝送端１１ｂの第１の端点と伝送本体部１１ｃの第２の端点は共通の端点である。
【0036】
伝送本体部１１ｃは蛇行線を含むがこれに限定されず、蛇行線の数は一本であっても複数本であってもよい。蛇行線の形状としては、弓型、波形などが挙げられるがこれらに限定されない。
【0037】
いくつかの例では、伝送本体部１１ｃに含まれる蛇行線の数が複数本の場合、各蛇行線の形状は少なくとも部分的に異なる。つまり、複数本の蛇行線において部分的に同じ形状であってもよいし、すべての蛇行線の形状が異なっていてもよい。
【0038】
いくつかの例では、伝送線路１１の第１の伝送端１１ａの第１の端点から第２の端点に向かう方向と、第２の伝送端１１ｂの第１の端点から第２の端点に向かう方向とが同じである。このような場合、第１の伝送端１１ａと第２の伝送端１１ｂとの間に接続された伝送本体部１１ｃには必ず巻回された部分が存在するため、伝送線路１１の占有スペースを縮小することができる。なお、伝送本体部１１ｃには巻回された部分があるが、この部分には重なりが生じない。
【0039】
いくつかの例において、伝送線路１１の伝送本体部１１ｃは、前記第１の伝送端１１ａ及び第２の伝送端１１ｂに電気的に接続された少なくとも一本の蛇行線を含み、少なくとも一本の蛇行線の第１の基材上での正投影は、第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影の延伸方向と交差する部分を有する。このような場合、位相シフターの体積を小さくするために、伝送線路１１の占有スペースを小さくすることができる。
【0040】
いくつかの例では、伝送線路１１の伝送本体部１１ｃが少なくとも一本の蛇行線を含む場合、接地電極２１の第１の開口２１１の第１の基材１０上での正投影と、少なくとも一本の蛇行線の第１の基材１０上での正投影は重ならない。例えば、接地電極２１の第１の開口２１１の第１の基材１０上での正投影と、各蛇行線の第１の基材１０上での正投影は重ならない。したがって、マイクロ波信号の損失を回避する。
【0041】
いくつかの例では、第１の伝送端１１ａがマイクロ波信号の受信端とされる場合、第２の伝送端１１ｂはマイクロ波信号の送信端であり、これに応じて、第２の伝送端１１ｂがマイクロ波信号の受信端とされる場合、第１の伝送端１１ａはマイクロ波信号の送信端である。バイアスライン１２は伝送線路１１と電気的に接続され、伝送線路１１と接地電極２１との間に直流定常電界を形成するために、伝送線路１１に直流バイアス信号を印加するように構成される。微視的には液晶層３０の液晶分子が電界力を受けることにより軸配向に偏向が生じる。巨視的には液晶層３０の誘電率が変化し、伝送線路１１と接地電極２１との間でマイクロ波信号が伝送されると、液晶層３０の誘電率が変化してマイクロ波信号の位相が変化する。具体的に、マイクロ波信号の位相変化量の大きさは液晶分子の偏向角度、電界強度と正の相関があり、即ち、直流バイアス電圧を印加することでマイクロ波信号の位相を変えることができ、これは液晶位相シフターの動作原理である。
【0042】
図４は、図１に示す移相シフターにおける第２の基板の平面図（接地電極２１側）であって、図４に示すように、接地電極２１に第１の開口２１１が設けられ、当該第１の開口２１１はマイクロ波信号の放射に用いられ、当該第１の開口２１１の第１の方向における長さは遅延線の線幅以上である。ここで、第１の方向とは、伝送線路１１の第２の伝送端１１ｂの延伸方向に垂直な方向であって、図４でのＸ方向を指す。接地電極２１上の第１の開口２１１の第１の方向における長さとは、図４での第１の開口２１１のＸ方向における最大長さを指す。引き続き図１を参照すると、伝送線路１１と接地電極２１の第１の基材１０上での正投影の少なくとも一部が重なり、伝送線路１１の第２の伝送端１１ｂと接地電極２１上の第１の開口２１１の第１の基材１０上での正投影の少なくとも一部が重なる。このように設けることにより、マイクロ波信号を接地電極２１上の第１の開口２１１を介して結合して液晶位相シフターから出力させる、又は接地電極２１上の第１の開口２１１を介して結合して液晶位相シフターに入力することができる。
【0043】
関連技術において、マイクロ波信号は液晶位相シフターに入力され、液晶位相シフターから出力され、用いられる方式は液晶位相シフター内の伝送線路１１とプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）上の金属マイクロストリップ線路を結合するというものであり、工程の実践においてＰＣＢ基板と液晶位相シフターのガラス基板との間の組み付け時に、金属マイクロストリップ線路の高さなどの要因によりエアギャップが入り、また、位置によってエアギャップの高さも異なる。当該結合構造は容量性構造に属し、エアギャップの厚さに対して比較的敏感であり、エアギャップの厚さのランダムな微小な変化が結合効率の変化をもたらし、マイクロ波信号の振幅を大きく変化させ、即ち、挿入損失に大幅な変化が生じる。図５は液晶位相シフターのエアギャップの高さと挿入損失の変化グラフであって、図５に示すように、挿入損失の最大値は３．７ｄＢである。高利得アンテナはアレイ化設計を採用しているため、液晶位相シフターはアレイ化配置であり、各液晶位相シフター間の振幅の違いはアンテナ性能を低下させることになる（即ち、メインローブ利得が低下し、サブローブが上昇する）。
【0044】
上記課題に関して、本公開の実施例では位相シフターをさらに提供する。図６は本公開の実施例の別の位相シフターの模式図であり、図７は、図６に示す位相シフターのＢ－Ｂ’断面図であり、図８は、図６に示す位相シフターにおける第１の基板の平面図（伝送線路側）であり、図９は、図６に示す位相シフターにおける第２の基板の平面図（接地電極側）であって、図６～９に示すように、当該位相シフターは、マイクロ波伝送領域と、マイクロ波伝送領域を囲む周辺領域とを有する。当該位相シフターは、対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配置され、マイクロ波伝送領域に位置する液晶層３０とを含む。また、本公開の実施例の液晶位相シフターは、マイクロ波伝送領域に位置する第１の導波路構造６０及び第２の導波路構造７０を含み、そのうち、第１の導波路構造６０は第１の基板において液晶層３０と反対側に位置し、第２の導波路構造７０は第２の基板において液晶層３０と反対側に位置する。本公開の実施例における第１の基板及び第２の基板は、図１の液晶移相シフターの第１の基板及び第２の基板と同じ構造であってよく、第１の基板は、第１の基材１０と、第１の基材１０に設けられた伝送線路１１とバイアスライン１２と第１の配向層１３とを含み、第２の基板は、第２の基材２０と、第２の基材２０に設けられた接地電極２１と第２の配向層とを含む。ここで、第１の導波路構造６０は、伝送線路１１の第１の伝送端１１ａと結合という方式を用いてマイクロ波信号を伝送するように構成され、第２の導波路構造７０は、接地電極２１上の第１の開口２１１を介して伝送線路１１の第２の伝送端１１ｂと結合という方式を用いてマイクロ波信号を伝送するように構成される。
【0045】
具体的に、伝送線路１１の第１の伝送端１１ａが受信端とされ、第２の伝送端１１ｂが送信端とされる場合、第１の導波路構造６０は結合という方式により伝送線路１１の第１の伝送端１１ａにマイクロ波信号を伝送し、このとき、マイクロ波信号は伝送線路１１と接地電極２１との間で伝送されるが、バイアスライン１２に直流バイアス電圧が印加されるため、伝送線路１１と接地電極２１との間に直流定常電界が形成されて、液晶分子が偏向し、液晶層３０の誘電率が変化する。このように、伝送線路１１と接地電極２１との間でマイクロ波信号が伝送されると、液晶層３０の誘電率が変化することによりマイクロ波信号の位相が相応に変化する。マイクロ波信号の位相シフト後に、伝送線路１１の第２の伝送端１１ｂを経て、接地電極２１上の第１の開口２１１を介して第２の導波路構造７０に結合され、位相シフト後のマイクロ波信号が位相シフターから放射される。
【0046】
いくつかの例では、接地電極２１上の第１の開口２１１のＸ方向における長さと、そのＹ方向における長さの比は１．７：１～２．３：１である。当然ながら、第１の開口の２１１のＸ方向における長さと、そのＹ方向における長さは、伝送線路１１の第１の伝送端１１ａの線幅、及び第１の基板に接続される第１の導波路構造６０の第１のポートのサイズに応じて具体的に設定することもできる。なお、本公開の実施例において、当該位相シフターは、第１の配線板と第２の配線板とをさらに備え、そのうち、第１の配線板は第１の基板にバインド接続され、バイアスライン１２に直流バイアス電圧を供給するように構成される。第２の配線板は、第２の基板にバインド接続され、接地電極２１に接地信号を供給するように構成される。第１の配線板及び第２の配線板はともにフレキシブル回路板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）又はプリント回路板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）など、様々なタイプの配線板を含むことができ、ここでは限定しない。第１の配線板には少なくとも１つの第１のパッドを有してよく、バイアスライン１２の一端は第１のパッドに接続され（即ち、第１のパッドに結合する）、バイアスライン１２の他端は伝送線路１１に接続される。第２の配線板にも少なくとも１つの第２のパッドを有してよく、第２の配線板は第２の接続パッドを介して接地電極２１と電気的に接続される。
【0047】
本公開の実施例では、第１の導波路構造６０を介して伝送線路１１と接地電極２１との間にマイクロ波信号を入力して位相シフトを行い、位相シフト後のマイクロ波信号を第２の導波路構造７０を介して位相シフト器から放射する。即ち、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０を位相シフト器の給電構造として用いるが、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０は通常金属中空構造であることから、位相シフターとの組み付け過程においてエアギャップが発生しにくいため、マイクロ波信号の結合効率を効果的に高めることができるとともに、本公開の実施例における位相シフターを液晶フェーズドアレイアンテナに応用する際に、アンテナの各チャネル間の振幅の一致性を高め、挿入損失を低減することができる。
【0048】
いくつかの例において、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０は中空の金属壁で構成することができ、具体的に、第１の導波路構造６０は少なくとも１つの第１の側壁を有してよく、少なくとも１つの第１の側壁が接続されて第１の導波路構造６０の導波路キャビティを形成する、及び／又は、第２の導波路構造７０は少なくとも１つの第２の側壁を有し、少なくとも１つの第２の側壁が接続されて第２の導波路構造７０の導波路キャビティを形成する。第１の導波路構造６０が第１の側壁を１つだけ有する場合、第１の導波路構造６０は円形導波路構造であり、第１の側壁は円形の中空ダクトを囲んで第１の導波路構造６０の導波キャビティを形成する。第１の導波路構造６０は、複数の第１の側壁を含み、複数の形状の導波キャビティを形成することもでき、例えば、図１０は本公開の実施例の第１の導波路構造６０の模式図であって、第１の導波路構造６０は、第１の側壁６０ａ、第２の側壁６０ｂ、第３の側壁６０ｃ、第４の側壁６０ｄの４つの側壁を含むことができ、第１の側壁６０ａは第２の側壁６０ｂに対向して配置され、第３の側壁６０ｃは第４の側壁６０ｄに対向して配置され、４つの側壁が周囲の矩形導波路キャビティ６０１に接続されている場合、第１の導波路構造６０は矩形導波路である。なお、第１の導波路構造６０の第２のポートには底面６０ｅを含んでよく、底面６０ｅは第２のポート全体を覆い、底面６０ｅには開口０６０１があり、開口６０１は信号コネクタの一端に合致し、信号コネクタは開口を介して第１の導波路構造６０６０に挿入され、他端は外部信号線に接続されて第１の導波路構造６０に信号を入力する。当然ながら、第２の導波路構造７０の第２のポートは、任意の側壁に設けてよく、即ち、開口部０６０１は、第１の側壁６０ａ、第２の側壁６０ｂ、第３の側壁６０ｃ及び第４の側壁６０ｄのいずれかに形成されてよく、これについて本公開の実施例では限定しない。
【0049】
第２の導波路構造７０の構造は第１の導波路構造６０と同じであり、第２の導波路構造７０が側壁を１つだけ有する場合、第２の導波路構造７０は円形導波路構造であり、第２の導波路構造７０が複数の側壁を含み、複数の側壁が対応する形状の第２の導波路構造７０を囲む。以下では、第１の導波路構造６０、第２の導波路構造７０が矩形導波路である場合を例に説明し、ここでは限定しない。
【0050】
いくつかの例では、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０がともに矩形導波路を採用する場合、それぞれの断面積の長さ比は１．７～２．３：１の範囲であり、例えば、矩形導波路のアスペクト比は２：１であり、Ｋｕ導波路の長さは１２ｍｍ～１９ｍｍ程度である。なお、第１の導波路構造６０の第１の側壁の厚さは、位相シフターが伝送するマイクロ波信号の表皮深さの４～６倍で、第２の導波路構造７０の第２の側壁の厚さは、位相シフターが伝送するマイクロ波信号の表皮深さの４～６倍であってもよく、ここでは限定しない。
【0051】
いくつかの例では、第１の導波路構造６０及び／又は第２の導波路構造７０の中空構造（例えば、導波路キャビティ６０１）の内壁に保護層が形成されている。例えば、中空構造の内壁にめっき技術により保護層として薄い金の層を形成し、中空構造の内壁が酸化されるのを防止する。
【0052】
いくつかの例では、第１の導波路構造６０及び／又は第２の導波路構造７０の中空構造には、導波路構造のサイズを縮小するために高誘電率の媒体である充填媒体を有する。当該充填媒体は、ポリテトラフルオロエチレン、セラミックスを含むがこれらに限定されず、当然ながら、充填媒体は空気であってもよい。
【0053】
いくつかの例において、図１１は、図６に示す位相シフターの正面図である。第１の導波路構造６０及び第２の導波路構造７０のサイズ及び形状はみな同じであってよい。このような場合、マイクロ波信号の入出力の結合効率を一致させることができる。当然ながら、いくつかの例では、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０のサイズ及び形状の少なくとも一方が異なっていてもよい。
【0054】
いくつかの例において、第１の導波路構造６０の第１のポートは、第１の基材１０において液晶層３０と反対側に固定され、第１の導波路構造６０の第１のポートと伝送線路１１の第１の伝送端１１ａの、第１の基材１０上での正投影には重なりがあり、第１の導波路構造６０と伝送線路１１の第１の伝送端１１ａとの間で結合するという方式を用いてマイクロ波信号を伝送するようにすることができる、及び／又は、第２の導波路構造７０の第１のポートは、第１の基材１０において液晶層３０と反対側に固定され、第２の導波路構造７０の第１のポート、接地電極２１上の第１の開口２１１と伝送線路１１の第２の伝送端１１ｂの、第２の基板２０上での正投影には重なりがあり、第２の導波路構造７０と伝送線路１１の第２の伝送端１１ｂとの間で結合するという方式を用いてマイクロ波信号を伝送するようにすることができる。
【0055】
例えば、図１２は、図６に示す位相シフターの側面図（左側又は右側から見たもの）であって、図１２に示すように、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０は反対側に設けてよく、つまり、第１の導波路構造６０は第１の基材１０において液晶層３０と反対側に設けられ、第２の導波路構造７０は、第２の基材２０において液晶層３０と反対側に設けられる。このような場合、第１の導波路構造６０と第２の導波路構造７０の構造が互いに独立し、互いに影響しないことを保証するために、第１の導波路構造６０の第２の基材２０上での正投影と、第２の導波路構造７０の第２の基材２０上での正投影は重ならない。
【0056】
一例において、第２の導波路構造７０の第１のポートは、マイクロ波信号を正確に伝送するために、接地電極２１上の第１の開口２１１と完全に重なってよい。当然ながら、本公開の実施例において、第２の導波路構造７０の第１のポートの第２の基材２０上での正投影は、接地電極２１上の第１の開口２１１の第２の基材２０上での正投影を覆うものでもよく、このような場合、接地電極２１上の第１の開口２１１の面積は第２の導波路構造７０の第１のポートの面積よりも小さい。
【0057】
いくつかの例では、引き続き図６を参照すると、遅延線の第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影の延伸方向は、第１の導波路構造６０の第１のポートの第１の基板１０上での正投影の中心を貫通する。例えば、遅延線の第１の伝送端１１ａはＹ方向に延び、第１の導波路構造６０の第１のポートの中心を貫通する。ここで、第１の導波路構造６０の第１のポートが矩形の第１の開口２１１である場合、当該第１の導波路構造６０の第１のポートの中心は、当該第１のポートの２本の対角線の交点を指す。第１の導波路構造６０の第１のポートが円形である場合、当該第１の導波路構造６０の第１のポートの中心は、当該第１のポートの円心を指す。このような場合、遅延線の第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影は、第１の導波路構造６０の第１のポート内に挿入されるので、マイクロ波信号が遅延線と接地電極２１との間で伝送されるようするために、第１の導波路構造６０の第１のポートから出力されるマイクロ波信号を遅延線の第１の伝送端１１ａに放射するのに役立つ。これに応じて、本公開の実施例では、遅延線の第２の伝送端１１ｂの第２の基材２０上での正投影の延伸方向は、第２の導波路構造７０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影の中心を貫通する。例えば、遅延線の第２の伝送端１１ｂはＹ方向に延び、第２の導波路構造７０の第１のポートの中心を貫通する。このような場合、遅延線の第２の伝送端１１ｂの第２の基材２０上での正投影は第２の導波路構造７０の第１のポート内に挿入されるので、マイクロ波信号は、遅延線の第２の伝送端１１ｂを介して第２の導波路構造７０に結合され、マイクロ波信号を位相シフターから放射する。
【0058】
一例において、遅延線の第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影と第１の導波路構造６０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影の中心の間の距離は、予め設定された値よりも小さく、当該予め設定された値は２．５ｍｍである。好ましくは、第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影と第１の導波路構造６０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影の中心の間の距離は０であり、即ち、第１の伝送端１１ａの端点の第１の基材１０上での正投影は、第１の導波路構造６０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影の中心に位置する。このように設定するのは、このような場合、第１の導波路構造６０と遅延線との結合効率が最も高く、マイクロ波信号の挿入損失が最小であるからである。これに応じて、遅延線の第２の伝送端１１ｂの第２の基材２０上での正投影と、第２の導波路構造７０の第１のポートの第２の基材２０上での正投影の中心の間の距離は、同様に予め設定された値である２．５ｍｍより小さい。好ましくは、第２の伝送端１１ｂの第２の基材２０上での正投影と第２の導波路構造７０の第１のポートの第２の基材２０上での正投影の中心の間の距離は０であり、即ち、第２の伝送端１１ｂの第２の基材２０上での正投影と、第２の導波路構造７０の第１のポートの第２の基板２０上での正投影の中心は一致する。このように設置するのは、このような場合、第２の導波路構造７０と遅延線との結合効率が最も高く、マイクロ波信号の挿入損失が最小であるからである。いくつかの例において、本実施例は、信号コネクタをさらに含み、信号コネクタの一端は外部信号線に接続され、他端は第１の導波路構造６０の第２のポートに接続され、第１の導波路構造６０にマイクロ波信号を入力し、第１の導波路構造６０はさらにマイクロ波信号を伝送線１１に結合し、信号コネクタはＳＭＡコネクタなどの様々なタイプのコネクタであってもよく、ここでは限定しない。当然ながら、本公開の実施例の位相シフターは、第１の導波路構造６０の第２のポートを接続する第３の基板を含むこともできる。第３の基板は、第１の導波路構造６０の第２のポートに接続する第３の基材と、第３の基材の第１の導波路構造６０側に設けられた給電伝送線路１１と、外部信号線に接続するために第３の基材の縁まで延びる給電伝送線路１１とを備え、具体的に、信号コネクタは、第３の基材の縁に設けられてよく、一端が給電伝送線路１１に接続され、他端が外部信号線に接続され、給電伝送線路１１に信号を入力する。給電伝送線路１１の第２端は、第１の導波路構造６０の導波キャビティに信号を供給するために第１の導波路構造６０の第２のポートまで延び、第１の導波路構造６０は、さらにその第１のポートによって第１の給電構造に信号を結合する。具体的に、給電伝送線路１１の第２端は、第１の導波路構造６０の第２のポート内まで伸びてよく、即ち、給電伝送線路１１の第２端部の第１の基板１０上での正投影は、第１の導波路構造６０の第２ポートの第１の基板１０上での正投影内に位置する。
【0059】
いくつかの実施例において、図１３は本公開の実施例の別の位相シフターの模式図であり、図１４は、図１３に示す移相シフターのＣ－Ｃ’の断面図であり、図１５は、図１３に示す位相シフターにおける第２の基板の平面図（伝送線路１１側）であって、図１３～１５に示すように、当該第２の基板は、図９の接地電極２１と第２の配向層を含むだけでなく、周辺領域に設けられた分離構造８０をさらに含み、当該分離構造８０はマイクロ波伝送領域を囲む。本公開の実施例では、分離構造８０を設けることで、外部無線周波数信号がマイクロ波伝送領域で伝送されるマイクロ波信号に干渉することを防止する。
【0060】
図１６は、図１３に示す位相シフターの位相角度と直流バイアス実測グラフであって、図１６に示すように、バイアスライン１２に印加される電圧が８Ｖ及び８Ｖ以上である場合、当該位相シフターは３６０°を超える位相シフト角度を実現することができるため、本公開の実施例の位相シフターはフェーズドアレイアンテナの要件を満たす。
【0061】
いくつかの例において、分離構造８０は外部直流信号に対して隔離作用を果たす必要があるため、分離構造８０は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ニッケル（Ｎｉ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、クロム（Ｃｒ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（Ｓｎ２Ｏ３）のいずれかを含むがこれらに限定されない、高抵抗材料を使用することができる。好ましくは、ＩＴＯ材料を用いる。分離構造８０の厚さは３０ｎｍ～２０００ｎｍ程度、幅は０．１ｍｍ～５ｍｍ程度であり、分離構造８０の具体的な厚さや幅などの寸法パラメータは、位相シフターのサイズ、接地電極２１のサイズなどに応じて具体的に設定することができる。
【0062】
いくつかの例において、図１５を参照すると、分離構造８０は閉ループ構造を採用し、当該分離構造８０は接地電極２１において液晶層３０と反対側に位置し、接地電極２１が分離構造８０とオーバーラップし、即ち、分離構造８０と接地電極２１は短絡している。ここで、接地電極２１の側辺には溝２１２があり、当該溝２１２は分離構造８０の第２の基板２０上での少なくとも一部と重なっており、これにより、分離構造８０と溝２１２との対応する位置を介して第２の配線基板上の第２の接続パッドに結合することができ、接地電極２１と分離構造８０に接地信号を提供することができる。
【0063】
例えば、接地電極２１の輪郭は矩形であり、第１の側辺、第２の側辺、第３の側辺、第４の側辺を順次接続しており、この場合、第１の側辺（左）、第２の側辺（上）、第３の側辺（右）、第４の側辺（下）のいずれかに溝２１２を形成することができ、図１５では第３の側辺に溝２１２を形成したものを例としている。
【0064】
いくつかの実施例において、接地電極２１は金属材料を使用し、例えば、銅、アルミニウム、金、銀のうちのいずれかの材料である。接地電極２１の厚さは０．１μｍ～１００μｍ程度である。接地電極２１の具体的な材料や厚さなどのパラメータは、位相シフターのサイズや性能の必要に応じて具体的に設定することができる。
【0065】
いくつかの例において、当該位相シフターは上記構造を含むだけでなく、支持構造体４０と封止ゴム５０などの構造をさらに含む。ここで、封止ゴム５０は、位相シフターの液晶セルを封止するためのマイクロ波伝送領域を囲む周辺領域に位置する第１の基板と第２の基板との間に設けられ、支持構造体４０は、第１の基板と第２の基板との間に配置され、その数は複数であってもよく、各支持構造体４０は、液晶セルのセル厚を維持するためにマイクロ波伝送領域において間隔をおいて配置されてもよい。
【0066】
いくつかの例において、本公開の実施例における支持構造体４０は、位相シフターが押圧されたときに外力によって第１の基材１０及び第２の基材２０が破損するという問題を防止するために、有機材料を用いて製造することができ、かつ一定の弾性を有してよい。さらに、支持構造体４０に適切な球状粒子を添加し、球状粒子によりセル厚を維持する際の支持構造体４０の安定性を保証することができる。
【0067】
いくつかの例において、バイアスライン１２は高抵抗材料を使用し、バイアスライン１２に直流バイアス電圧を印加する場合、それが接地電極２１と形成する電界は液晶層３０の液晶分子偏向を駆動するためにだけ使用され、位相シフターが伝送するマイクロ波信号にとっては開回路に相当し、つまり、マイクロ波信号は伝送線路１１に沿ってのみ伝送される。ここで、バイアスライン１２２４の導電率は１４５０００００ ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍ（シーメンス／ｍ）未満であり、位相シフターのサイズなどに応じて導電率値が低いバイアスライン１２を選択するとよい。いくつかの例において、バイアスライン１２の材料は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ニッケル（Ｎｉ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、クロム（Ｃｒ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（Ｓｎ２Ｏ３）のいずれかを含むがこれらに限定されない。好ましくは、バイアスライン１２はＩＴＯ材料を用いる。
【0068】
いくつかの例において、伝送線路１１は金属材料を用い、伝送線路１１の具体的な材料はアルミニウム、銀、金、クロム、モリブデン、ニッケル、鉄などであるがこれらに限定されない金属で製造される。伝送線路１１の線路間隔とは、伝送線路１１上に法線を有し、法線と伝送線路１１の他の部分には交わる点があり、当該点の、その法線と伝送線路１１の他の部分の交点のうちの最も近いものまでの距離であり、即ち、図８に示すｄ１は伝送線路１１の線路間隔を表す。いくつかの例において、伝送線路１１の線幅は１００μｍ～３０００μｍ程度、伝送線路１１の線間隔は１００μｍ～２ｍｍ程度、伝送線路１１の厚みは０．１μｍ～１００μｍ程度である。
【0069】
いくつかの例において、伝送線路１１は遅延線であって、当該遅延線のコーナーは９０°ではなく、これによりマイクロ波信号が遅延線のコーナーで反射し、マイクロ波信号の損失を引き起こすのを回避する。
【0070】
いくつかの例において、第１の基材１０は複数種類の材料で製造してよく、例えば、第１の基材１０がフレキシブル基材である場合、第１の基材１０の材料は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）及びポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）のうちの少なくとも１つを含んでよく、第１の基材１０１１がリジッド基材である場合、第１の基材１０の材料はガラスなどであってよい。第１の基材１０の厚さは、０．１ｍｍ～１．５ｍｍ程度であってもよい。第２の基材２０も複数種類の材料で製造してよく、例えば、第２の基材２０がフレキシブル基材である場合、第２の基材２０の材料は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）及びポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）のうちの少なくとも１つを含んでよく、第２の基材２０がリジッド基材である場合、第２の基材２０の材料はガラスなどであってよい。第２の基材２０の厚さは、０．１ｍｍ～１．５ｍｍ程度であってもよい。当然ながら、第１の基材１０及び第２の基材２０の材料は他の材料を用いてもよく、ここでは限定しない。第１の基材１０及び第２の基材２０の具体的な厚さは、電磁波（無線周波数信号）の表皮深さに応じて設定することもできる。
【0071】
いくつかの例において、液晶層３０の厚さは１μｍ～１ｍｍ程度である。当然ながら、液晶層３０の厚さは、位相シフターのサイズや位相角度の必要に応じて具体的に設定することができる。また、本公開の実施例における液晶層３０にはマイクロ波液晶材料を用いている。例えば、液晶層３０内の液晶分子はポジ液晶分子又はネガ液晶分子であって、液晶分子がポジ液晶分子である場合、本公開の実施例における液晶分子の長軸方向と第２電極とがなす角度は０°より大きく４５°以下である。液晶分子がネガ液晶分子である場合、本公開の具体的な実施例の液晶分子の長軸方向と第２電極とがなす角度は４５°より大きく９０°未満であり、液晶分子が偏向した後、液晶層３０の誘電率を変化させて、位相シフトの目的を達成することを保証する。
【0072】
いくつかの例では、第１の配向層１３及び第２の配向層を、ポリイミド系材料を用いて製造することができる。第１の配向層１３及び第２の配向層の厚みは３０ｎｍ～２μｍ程度である。
【0073】
いくつかの例において、図１７は本公開の実施例の別の位相シフターの模式図であり、図１８は、図１７に示されている位相シフターのＤ－Ｄ’の断面図であり、図１９は、図１７に示されている位相シフターにおける第１の基板の平面図（伝送線路側）であり、図２０は、図１７に示されている位相シフターにおける第２の基板の平面図（接地電極側）であって、図１７～２０に示すように、当該位相シフターは、上述した第１の基板、第２の基板、第１の導波路構造６０及び第２の導波路構造７０を含むだけでなく、第１の反射構造９０及び第２の反射構造１００をさらに含む。また、図１７及び図２０を参照すると、第２の基板上の接地電極２１は、第１の開口２１１を含むだけでなく第２の開口２１３をさらに含み、第２の開口２１３はＸ方向における長さが伝送線１１の線幅以上であり、第２の開口２１３と第１の開口２１１の第１の基材１０上での正投影には重なりがない。いくつかの例において、伝送線１１の第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影と、第２の開口２１３の第１の基材１０上での正投影は少なくとも部分的に重なり、第１の伝送端１１ａの第１の基材１０上での正投影の延伸方向は、第２の開口２１３の第１の基材１０上での正投影の中心を貫通する。引き続き図１７を参照すると、第１の反射構造９０は、第２の基板２０において液晶層３０と反対側に設けられ、第１の反射構造９０の第１の基材１０上での正投影は、第２の開口２１３の第１の基材１０上での正投影を少なくとも覆い、第２の反射構造１００の第１の基材１０上での正投影は、第１の開口２１１の第１の基材１０上での正投影を少なくとも覆う。このような場合、第１の導波路構造９０は、結合するという方式を用いてマイクロ波信号を伝送線路１１の第１の伝送端１１ａに入力して、伝送線路１１と接地電極２１との間でマイクロ波信号を伝送して、第２の伝送端１１ｂを経て第２の導波路構造７０と結合するという方式を用いて位相シフターから出力する。また、本公開の実施例では、第２の基材２０において液晶層３０と反対側に第２の反射構造１００を設け、第１の伝送端１１ａを介してマイクロ波信号をフィードインする時に、第２の反射構造１００はマイクロ波信号を反射して、位相シフター内においてマイクロ波信号を伝送することを保証でき、マイクロ波信号による損失を回避する。同様に、第２の伝送端１１ｂがマイクロ波信号の入力端とされ、第１の伝送端１１ａがマイクロ波信号の出力端とされる場合、第１の反射構造９０は同様にマイクロ波信号を位相シフター内において伝送させることができ、マイクロ波信号による損失を回避する。
【0074】
いくつかの例において、第１の反射構造９０は導波路構造を用いることができ、第１の反射構造９０の導波路キャビティが第１のポートと第２のポートを有し、第１の反射構造９０の第１のポートが第２の導波路構造の第１のポートと向かい合う場合、第１の反射構造９０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影と、第２の導波路構造７０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影は、少なくとも部分的に重なるか完全に重なり、第２の反射構造１００も導波路構造を用いることができ、第２の反射構造１００の導波路キャビティが第１のポートと第２のポートを有し、第２の反射構造１００の第１のポートが第１の導波路構造６０の第１のポートと向かい合う場合、第２の反射構造１００の第１のポートの第２の基材２０上での正投影と、第１の導波路構造６０の第１のポートの第２の基材２０上での正投影は、少なくとも部分的に重なるか完全に重なる。なお、本公開の実施例において、第１の反射構造９０の第１のポートは第１の基板を覆ってもよく、第２の反射構造１００の第１のポートは第２の基板を覆ってもよく、つまり、第１の反射構造９０と第２の反射構造１００とのペアは、位相シフターをその中に限定することができる。また、第１の反射構造９０の第１のポートの第２の基材２０上での正投影が接地電極２１の第２の開口２１３の第２の基材２０上での正投影を覆うもの、及び第２の反射構造１００の第１のポートの第１の基材１０上での正投影が接地電極２１の第１の開口２１１の第１の基材１０上での正投影を覆うものであれば、すべて本公開の実施例の保護範囲内である。
【0075】
いくつかの例において、接地電極２１の第１の開口２１１と第２の開口２１３のサイズは一致し、即ち、第１の開口２１１のＸ方向における長さは第２の開口２１３のＸ方向における長さと等しく、第１の開口２１１のＹ方向における長さは第２の開口２１３のＹ方向における長さと等しい。
【0076】
いくつかの例において、接地電極の第２の開口２１３と、第１の導波路構造６０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影は完全に重なる。なお、第２の導波路構造７０の第１のポートの第１の基材１０上での正投影が、接地電極２１の第２の開口２１１の第１の基材１０上での正投影を覆うことができれば、すべて本公開の実施例の保護範囲内にあり、これによりマイクロ波信号の挿入損失を低減することができる。
【0077】
いくつかの例では、伝送線路１１の伝送本体部１１ｃが少なくとも一本の蛇行線を含む場合、接地電極２１の第２の開口２１３の第１の基材１０上での正投影は、少なくとも一本の蛇行線の第１の基材１０上での投影と重ならず、例えば、接地電極２１の第２の開口２１３の第１の基材１０上での正投影と各蛇行線の第１の基材１０上での投影は重ならない。したがって、マイクロ波信号の損失を回避する。
【0078】
第２の態様において、本公開の実施例は、上述した位相シフターを製造することができる位相シフターの製造方法を提供する。この方法は次のステップを含む。
【0079】
ステップＳ１、第１の基板を作製する。
【0080】
ステップＳ２、第２の基板を作製する。
【0081】
ステップＳ３、第１の基板と第２の基板をペアにして、第１の基板と第２の基板との間に液晶分子を注入し、液晶層を形成する。
【0082】
ステップＳ４、第１の基板において液晶層と反対側に第１の導波路構造を配置し、第２の基板において液晶層と反対側に第２の導波路構造を配置する。
【0083】
いくつかの例において、ステップＳ１は、具体的には次のステップを含む。
【0084】
ステップＳ１１、第１の基材上にパターニング技術によりバイアスラインを含むパターンを形成する。
【0085】
具体的には、第１の基材を洗浄、乾燥して、マグネトロンスパッタリング方式を用いて、第１の基材上に第１の高抵抗材料層を積層し、例えばＩＴＯ材料をコーティングして、第１の高抵抗材料層にゴム引き、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、ドライ又はウエットエッチング、アニール結晶化を行って、バイアスラインを含むパターンを形成する。
【0086】
ステップＳ１２、バイアスラインが形成された第１の基材上に、パターニング技術により伝送線路を含むパターンを形成する。
【0087】
具体的には、バイアスラインを形成する第１の基材を洗浄、乾燥して、マグネトロンスパッタリング方式を用いて、バイアスラインが位置する層において第１の基材と反対側に第１の金属材料層を積層し、例えばアルミニウム材料をコーティングして、第１の金属層材料層にゴム引き、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、ドライ又はウエットエッチングを行って、伝送線路を含むパターンを形成する。
【0088】
ステップＳ１３、伝送線路が形成された第１の基材上に、第１の配向層を形成する。
【0089】
具体的には、伝送線路が形成された第１の基材を洗浄、乾燥して、ＰＩ液を印刷し、その後、溶媒を加熱蒸発させ、熱硬化、摩擦又は光配向して第１の配向層を形成する。
【0090】
ステップＳ１４、第１の配向層が形成された第１の基材上に、パターニング技術により支持構造を含むパターンを形成する。
【0091】
具体的には、第１の配向層において第１の基材と反対側にスピンコーティング又はスプレーコーティングを用いてゴム層を形成し、プリベーク、露光、現像、ポストベークを行い、支持構造を含むパターンを形成する。また、ゴム層に球状粒子を散布することもできる。
【0092】
ここまでで第１の基板の製造が完了する。
【0093】
いくつかの例において、ステップＳ２は具体的には次のステップを含む。
【0094】
ステップＳ２１、第２の基材上にパターニング技術により分離構造を含むパターンを形成する。
【0095】
具体的には、第２の基材を洗浄、乾燥して、マグネトロンスパッタリング方式を用いて、第２の基材上に第２の高抵抗材料層を積層し、例えばＩＴＯ材料の層をコーティングし、第２の高抵抗材料層にゴム引き、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、ドライ又はウエットエッチング、アニール結晶化を行って、分離構造を含むパターンを形成する。
【0096】
ステップＳ２２、分離構造が形成された基材上において、パターニング技術により接地電極を含むパターンを形成する。
【0097】
具体的には、分離構造を形成する第２の基材を洗浄、乾燥して、マグネトロンスパッタリング方式を用いて、分離構造が存在する層において第１の基板と反対側に第２の金属材料層を沈積させ、例えばアルミニウム材料をコーティングし、第２の金属層材料層にゴム引き、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、ドライ又はウエットエッチングを行って、接地電極を含むパターンを形成する。
【0098】
ステップＳ２３、伝送線が形成された第２の基材上に、第２の配向層を形成する。
【0099】
具体的には、接地電極が形成された第２の基材を洗浄、乾燥して、ＰＩ液を印刷した後、溶媒を加熱蒸発させて、熱硬化、摩擦又は光配向して第２の配向層を形成する。
【0100】
ここまでで第２の基板の製造が完了する。
【0101】
いくつかの例において、ステップＳ３は具体的には次のステップを含むことができる。
【0102】
ステップＳ３１、第１の基板上に封止ゴムを形成し、第２の基板上に液晶層を形成する。
【0103】
具体的には、第１の基板における第１の配向層の周辺領域に封止ゴムを形成し、第２の基板における第２の配向層上に液晶分子を滴下し、液晶層を形成する。なお、第２の基板における第２の配向層の周辺領域に封止ゴムを形成し、第１の基板の第１の配向層上に液晶分子を滴下して液晶層を形成してもよい。
【0104】
ステップＳ３２、封止ゴムが形成された第１の基板と液晶層が形成された第２の基板をペアにする。
【0105】
具体的には、封止ゴムが形成された第１の基板と液晶層が形成された第２の基板を真空セルチャンバに搬送して位置合わせ及び真空圧着した後、紫外線硬化、熱硬化により液晶セルを形成する。
【0106】
また、ステップＳ３は上述したＳ３１及びＳ３２を用いて実現できるだけではない。ステップＳ３は、以下の方式にて実現することもできる。製造した第１の基板と第２の基板をペアにし、封止ゴムを用いて第１の基板と第２の基板の間に一定の空間を支持して液晶層を形成して、封止ゴム上に注入口を残す。注入口を介して第１の基板と第２の基板との間に液晶分子を注入することにより液晶層を形成し、その後に注入口を閉じ、液晶セルを形成する。
【0107】
当然ながら、液晶セルを形成した後に、第１の配線板が第１の接続パッドを介してバイアスラインにバインド接続できるようにし、伝送線路に直流バイアス電圧を提供できるように、第１の基材の、バイアスラインに対応する位置を露出させる切断工程を含んでもよい。これに応じて、第２の配線板が第２の接続パッドを介して分離構造とバインド接続できるようにし、接地電極に接地信号を提供できるように、第２の基材の、分離構造に対応する部分の位置を露出させる。
【0108】
いくつかの例において、ステップＳ４は、具体的に、ＮＣ工作機械加工（ＣＮＣ）を用いて、金属銅又はアルミニウムのインゴット上に機械加工を行い、中空の導波路構造体を得ること、即ち、第１の導波路構造と第２の導波路構造を形成することを含んでよい。その後、第１の導波路構造及び第２の導波路構造に対して内壁に薄い金の層をめっきで施し酸化防止し、即ち、第１の導波路構造及び第２の導波路構造の内壁に保護層を形成することができる。最後に、形成された第１の導波路構造を第１の基板において液晶層と反対側に固定し、形成された第２の導波路構造を第２の基板において液晶層と反対側に固定する。
【0109】
第３の態様において、本公開の実施例はアンテナを提供し、当該アンテナは受信アンテナと送信アンテナのどちらであってもよい。
【0110】
本公開の実施例では、当該アンテナが受信アンテナである場合を例に説明する。当該アンテナは、上記のいずれかの位相シフターと、第１の基材において接地電極と反対側に設けられたパッチ電極とを含み、接地電極の、パッチ電極と対応する位置に第１の開口が設けられる。パッチ電極は、接地電極の第１の開口部を介して位相シフターの液晶層にマイクロ波信号を入力するために用いられる。
【0111】
また、本公開の実施例では、複数のアンテナがアレイ配置されていれば、フェーズアレイアンテナが形成される。各アンテナについては、第１の導波路構造を介して伝送線路と接地電極との間にマイクロ波信号を入力して位相シフトを行い、位相シフト後のマイクロ波信号を第２の導波路構造を介して位相シフト器から放射する。即ち、第１の導波路構造と第２の導波路構造を位相シフト器の給電構造として用いるが、第１の導波路構造と第２の導波路構造は通常金属中空構造であることから、位相シフターとの組み付け過程においてエアギャップが発生しにくいため、マイクロ波信号の結合効率を効果的に高めることができるとともに、本公開の実施例における位相シフターを液晶フェーズドアレイアンテナに応用する際に、アンテナの各チャネル間の振幅の一致性を高め、挿入損失を低減することができる。なお、以上の実施の形態は、本公開の原理を説明するために採用した例示的な実施形態にすぎないが、本公開はこれに限定されるものではない。当業者は、本公開の精神及び本質から逸脱しなければ、種々な変形及び改良を行うことができ、これらの変形及び改良も本公開の保護範囲とみなされる。
【符号の説明】
【0112】
１０ 第１の基材
１１ 伝送線路
１１ａ 第１の伝送端
１１ｂ 第２の伝送端
１１ｃ 伝送本体部
１２ バイアスライン
１３ 第１の配向層
２０ 第２の基材
２１ 接地電極
２２ 第２の配向層
３０ 液晶層
４０ 支持構造
５０ 封止ゴム
６０ 第１の導波路構造
７０ 第２の導波路構造
８０ 分離構造
９０ 第１の反射構造
１００ 第２の反射構造
２１１ 第１の開口
１１ 伝送線路
１１ａ 第１の伝送端
１１ｂ 第２の伝送端
１１ｃ 伝送本体部
１２ バイアスライン
１３ 第１の配向層
２０ 第２の基材
２１ 接地電極
２２ 第２の配向層
３０ 液晶層
４０ 支持構造
５０ 封止ゴム
６０ 第１の導波路構造
７０ 第２の導波路構造
８０ 分離構造
９０ 第１の反射構造
１００ 第２の反射構造
２１１ 第１の開口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【国際調査報告】