JPH0548328A - Receiver - Google Patents
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- JPH0548328A JPH0548328A JP20812391A JP20812391A JPH0548328A JP H0548328 A JPH0548328 A JP H0548328A JP 20812391 A JP20812391 A JP 20812391A JP 20812391 A JP20812391 A JP 20812391A JP H0548328 A JPH0548328 A JP H0548328A
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- Japan
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- antenna
- section
- semiconductor substrate
- compound semiconductor
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- Pending
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、通信衛星や放送衛星等
からマイクロ波信号を地上で受信するための平面アンテ
ナに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plane antenna for receiving a microwave signal from a communication satellite, a broadcasting satellite or the like on the ground.
【0002】[0002]
【従来の技術】情報ネットワークシステムの急速な展開
が図られる中で、衛星通信システムの需要も急増し、周
波数帯も高周波化されつつある。高周波電界効果トラン
ジスタとしてはGaAs等の化合物半導体を用いたショ
ットキバリア型電界効果トランジスタ(MESFET)
が実用化されており、さらに最近ではシステムの小型
化、低価格化、高性能化のために高周波信号を低周波に
変換するダウンコンバータ初段増幅部の集積化(MMI
C化:Microwave MonolothicIn
tegrated Circuit)が進められてい
る。2. Description of the Related Art With the rapid development of information network systems, the demand for satellite communication systems is rapidly increasing, and the frequency band is becoming higher. A Schottky barrier type field effect transistor (MESFET) using a compound semiconductor such as GaAs as the high frequency field effect transistor.
Has been put into practical use, and more recently, for the downsizing, price reduction, and high performance of a system, integration of a down-converter first-stage amplifier section for converting a high-frequency signal to a low frequency (MMI
C-type: Microwave MonolithicIn
The integrated circuit) is under way.
【0003】一方、通信衛星や放送衛星からのマイクロ
波信号を地上で受信するためのアンテナとして平面アン
テナが実用化されはじめている。平面アンテナというの
は、多数のアンテナ素子を平面状に配列し、各素子で受
けた信号電力を導線で一つにまとめたものである。マイ
クロ波受信用の平面アンテナは、初めのうちは性能およ
びコストの両面でパラボラアンテナに遠く及ばなかっ
た。しかし、1970年代の後半からのマイクロストリ
ップアンテナの研究の高まりと、マイクロ波用プリント
基板の性能向上とによって、現在では実用レベルに達し
ている。On the other hand, planar antennas have begun to be put into practical use as antennas for receiving microwave signals from communication satellites and broadcasting satellites on the ground. A planar antenna is a device in which a large number of antenna elements are arranged in a plane and the signal power received by each element is collected by a conductor. At first, the planar antenna for microwave reception was far behind the parabolic antenna in terms of both performance and cost. However, due to the increase in research on microstrip antennas from the latter half of the 1970s and the improvement in performance of microwave printed circuit boards, they have reached a practical level at present.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、MMIC化
された受信システムと、平面アンテナとを接続する方法
に関しては必ずしも充分な研究がなされていない。例え
ば、両者を接続する手段としてマイクロ波の一般的な伝
達手段である導波管を用いたのでは、全体としての小型
軽量化を達成することが困難となり、受信システムの小
型化およびアンテナの平面化が十分に生かされない。本
発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。However, sufficient research has not necessarily been conducted on the method of connecting the MMIC type reception system and the planar antenna. For example, if a waveguide, which is a general microwave transmission means, is used as a means for connecting the two, it is difficult to achieve a reduction in size and weight as a whole. Is not fully utilized. An object of the present invention is to eliminate such a problem.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の受信装置は、1
または2以上のアンテナ素子からなる平面アンテナ部
と、この平面アンテナ部に接続される受信回路部とを互
いに反対側になるように同一の半絶縁性化合物半導体基
板の表裏面上に形成し、両者を半絶縁性化合物半導体基
板に穿設されたVIAホールおよび平面形伝送線路で接
続したものである。The receiving apparatus according to the present invention comprises:
Alternatively, a planar antenna section composed of two or more antenna elements and a receiving circuit section connected to the planar antenna section are formed on the front and back surfaces of the same semi-insulating compound semiconductor substrate so as to be opposite to each other, and both of them are formed. Are connected by a VIA hole and a planar transmission line formed in a semi-insulating compound semiconductor substrate.
【0006】[0006]
【作用】平面アンテナ部と受信回路部が表裏反対側とな
るように同一の半絶縁性化合物半導体基板に形成されて
いるので、両者をマイクロストリップ線路のような平面
形伝送線路およびVIAホールで接続することができ、
受信装置全体の小型軽量化を図ることができる。この場
合、平面アンテナ部、受信回路部、VIAホールおよび
平面形伝送線路をすべて通常のICプロセスで集積化で
きる。Since the planar antenna section and the receiving circuit section are formed on the same semi-insulating compound semiconductor substrate so that they are on the opposite sides, they are connected by a planar transmission line such as a microstrip line and a VIA hole. You can
The overall size and weight of the receiving device can be reduced. In this case, the planar antenna part, the receiving circuit part, the VIA hole and the planar transmission line can all be integrated by a normal IC process.
【0007】[0007]
【実施例】図1は本発明の実施例を示す平面図である。
表面にエピタキシャル成長による半導体層が形成されて
いる例えばGaAsからなる半絶縁性半導体基板1の上
には受信回路部3がモノリシックに形成されており、裏
面の平面アンテナ部2に対応する部分はグラウンドパタ
ーン6aが形成されている。一方、裏面には平面アンテ
ナ部2が形成されており表面の受信回路部3に対応する
部分はグラウンドパターン6bとなっている。これらの
平面アンテナ部2と受信回路部3は半絶縁性半導体基板
1に穿設されたVIAホール5aおよび平面形伝送線路
であるマイクロストリップ線路9a,9bにより電気的
に接続されている。この平面アンテナ部2は4つのアン
テナ素子4で構成されていて、各アンテナ素子4は、マ
イクロストリップパッチアンテナとしてよく知られてい
る2点給電型のものである。各アンテナ素子4の給電線
は1つにまとめられて、マイクロストリップ線路9a,
9bおよびVIAホール5aを経て、上記のように受信
回路部3に接続されている。この受信回路部3は低雑音
アンプであり、半導体基板上のエピタキシャル半導体層
を利用したMESFET等が集積化されて構成されてい
る。このように受信回路部2とアンテナ部3が一つの基
板1の表裏面に形成されているので、小型軽量で取扱い
の容易な受信装置となっている。1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
A receiving circuit portion 3 is monolithically formed on a semi-insulating semiconductor substrate 1 made of, for example, GaAs, on the surface of which a semiconductor layer formed by epitaxial growth is formed, and a portion of the back surface corresponding to the planar antenna portion 2 is a ground pattern. 6a is formed. On the other hand, the flat antenna portion 2 is formed on the back surface, and the portion on the front surface corresponding to the receiving circuit portion 3 is the ground pattern 6b. The planar antenna section 2 and the receiving circuit section 3 are electrically connected to each other by a VIA hole 5a formed in the semi-insulating semiconductor substrate 1 and microstrip lines 9a and 9b which are planar transmission lines. The planar antenna unit 2 is composed of four antenna elements 4, and each antenna element 4 is of a two-point feeding type which is well known as a microstrip patch antenna. The feeder lines of each antenna element 4 are combined into one, and the microstrip line 9a,
It is connected to the receiving circuit section 3 as described above via 9b and the VIA hole 5a. The receiving circuit unit 3 is a low noise amplifier and is configured by integrating MESFETs and the like using an epitaxial semiconductor layer on a semiconductor substrate. Since the receiving circuit section 2 and the antenna section 3 are thus formed on the front and back surfaces of the single substrate 1, the receiving apparatus is small and lightweight and easy to handle.
【0008】なお、この実施例では受信回路部3が低雑
音アンプであるが、低雑音アンプ以外にその出力信号の
周波数をダウンコンバートするための周波数変換回路や
この周波数変換回路の出力信号を増幅する回路等も併せ
て集積化することができる。In this embodiment, the receiving circuit section 3 is a low noise amplifier. However, in addition to the low noise amplifier, a frequency conversion circuit for down converting the frequency of the output signal and an output signal of this frequency conversion circuit are amplified. It is also possible to integrate the circuits and so on together.
【0009】また、この受信装置を自動車等の移動体に
適用する場合には、通信衛星や放送衛星からのマイクロ
波信号を受信するために電子的に衛星の方向を追尾する
手段、すなわち、受信したマイクロ波信号の位相をシフ
トさせるフェイズシフタ回路を受信回路部3中に組み込
むことが望ましい。また、本発明例では、アンテナ素子
4としてパッチアンテナを用いているが、ライン型やス
パイラル型等のその他のプリントアンテナに置き換える
ことも可能である。Further, when the receiving device is applied to a mobile body such as an automobile, means for electronically tracking the direction of the satellite in order to receive a microwave signal from a communication satellite or a broadcasting satellite, that is, reception It is desirable to incorporate a phase shifter circuit that shifts the phase of the microwave signal in the receiving circuit unit 3. Further, in the example of the present invention, the patch antenna is used as the antenna element 4, but it is also possible to replace it with another printed antenna such as a line type or a spiral type.
【0010】図2は本発明の他の実施例を示す平面図で
あり、アンテナ素子4をさらに集積化したものである。
同図に示されているように、各平面アンテナ部2からの
マイクロ波信号出力がマイクロストリップ線路9dで集
められ、VIAホール5bおよびマイクロストリップ線
路9cを経由して受信回路部3で受信されることにな
る。このようにアンテナ素子4の数は、スペースの許す
かぎり増やすことが可能であり、受信能力および精度は
アンテナ素子4の増加分だけ向上する。FIG. 2 is a plan view showing another embodiment of the present invention, in which the antenna element 4 is further integrated.
As shown in the figure, the microwave signal output from each planar antenna unit 2 is collected by the microstrip line 9d and received by the receiving circuit unit 3 via the VIA hole 5b and the microstrip line 9c. It will be. In this way, the number of antenna elements 4 can be increased as much as space permits, and the receiving capability and accuracy are improved by the increased number of antenna elements 4.
【0011】図3は、本発明のさらに別の実施例を示す
平面図である。この受信装置では、4つのアンテナ素子
4で1つのアンテナアレイエレメントが構成され、4組
のアンテナアレイエレメント10a〜10dが半導体基
板1上にアレイ状に配列されている。各アンテナアレイ
エレメント10a〜10dにはそれぞれ受信回路部とな
る例えば低雑音アンプ3a〜3dが接続されており、各
低雑音アンプ3a〜3dの出力端子はマイクロストリッ
プ線路9eで共通に接続されている。一般に、平面アン
テナの効率が上がりにくい原因として給電系の損失が大
きいことが挙げられる。しかし、この実施例のように各
アンテナアレイエレメント10a〜10d毎に低雑音ア
ンプ3a〜3dを付加することにより雑音指数を大幅に
改善することができる。この実施例では、アンテナアレ
イエレメント10a〜10dおよび低雑音アンプ3a〜
3dをすべて1つの半絶縁性化合物半導体基板1上に配
置してモノリシックに集積化したものである。FIG. 3 is a plan view showing still another embodiment of the present invention. In this receiving device, one antenna array element is composed of four antenna elements 4, and four sets of antenna array elements 10a to 10d are arranged in an array on the semiconductor substrate 1. For example, low noise amplifiers 3a to 3d, which serve as a receiving circuit unit, are connected to the antenna array elements 10a to 10d, respectively, and output terminals of the low noise amplifiers 3a to 3d are commonly connected by a microstrip line 9e. .. Generally, the reason why it is difficult to increase the efficiency of the planar antenna is that the loss of the power feeding system is large. However, the noise figure can be greatly improved by adding the low noise amplifiers 3a to 3d to the antenna array elements 10a to 10d as in this embodiment. In this embodiment, the antenna array elements 10a-10d and the low noise amplifiers 3a-
3d are all arranged on one semi-insulating compound semiconductor substrate 1 and monolithically integrated.
【0012】しかし、混成集積化によって同等の構造の
受信装置を構成することも可能である。すなわち、1つ
のアンテナアレイエレメントと1つの低雑音アンプを図
1に示す実施例のように1枚の半絶縁性化合物半導体基
板上にモノリシックに形成し、その基板を半絶縁性化合
物半導体よりもさらに平面アンテナに適した低誘電率で
tanδの小さな発砲ポリエチレンのような基板に搭載
し、各低雑音アンプをマイクロストリップ線路で接続し
てもよい。この場合、誘電率が低くなっているのでマイ
クロ波の伝播する速度は速くなる。However, it is also possible to construct a receiver having an equivalent structure by hybrid integration. That is, one antenna array element and one low noise amplifier are monolithically formed on one semi-insulating compound semiconductor substrate as in the embodiment shown in FIG. It may be mounted on a substrate such as expanded polyethylene having a low dielectric constant and small tan δ suitable for a planar antenna, and each low noise amplifier may be connected by a microstrip line. In this case, since the dielectric constant is low, the propagation speed of microwaves is high.
【0013】上記の各実施例は、いずれも通信衛星等か
らのマイクロ波を直接受信するための受信装置である
が、これらの受信装置をパラボラアンテナの1次放射器
として用いることも可能である。Although each of the above embodiments is a receiver for directly receiving microwaves from a communication satellite or the like, these receivers can also be used as a primary radiator of a parabolic antenna. ..
【0014】[0014]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の受信装置
によれば、平面アンテナ部と受信回路部が同一の半絶縁
性化合物半導体基板の反対の面に形成されているので、
両者をマイクロストリップ線路で接続することができ、
受信装置全体の小型軽量化を図ることができる。特に、
受信回路部が平面アンテナ部の裏側にあるのでパラボラ
アンテナの1次放射器として用いる場合には、受信回路
部がパラボラアンテナによって集められた電波の影響を
受けにくくなりまた、コンバータ出力の取出方法などの
自由度が増す。しかも、平面アンテナ、受信回路、マイ
クロストリップ線路をすべて通常のICプロセスで集積
化できるので、製造コストを大幅に低減できる。As described above, according to the receiving device of the present invention, since the planar antenna section and the receiving circuit section are formed on the opposite surfaces of the same semi-insulating compound semiconductor substrate,
Both can be connected with a microstrip line,
The overall size and weight of the receiving device can be reduced. In particular,
Since the receiving circuit section is on the back side of the flat antenna section, when it is used as the primary radiator of the parabolic antenna, the receiving circuit section is less likely to be affected by the radio waves collected by the parabolic antenna. The degree of freedom of is increased. Moreover, since the planar antenna, the receiving circuit, and the microstrip line can all be integrated by a normal IC process, the manufacturing cost can be significantly reduced.
【図1】本発明の実施例である受信装置の平面図であ
る。FIG. 1 is a plan view of a receiving device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例である受信装置の平面図であ
る。FIG. 2 is a plan view of a receiving device according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例である受信装置の平面図であ
る。FIG. 3 is a plan view of a receiving device according to an embodiment of the present invention.
1…半絶縁性化合物半導体基板 2…平面アンテナ部 3、3a〜3d…受信回路部 4…アンテナ素子 5a〜5f…VIAホール 6a〜6g…グラウンドパターン 7…パラボラアンテナ 8…受信装置 9a〜9i…マイクロストリップ線路 10a〜10d…アンテナアレイエレメント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semi-insulating compound semiconductor substrate 2 ... Planar antenna part 3, 3a-3d ... Receiving circuit part 4 ... Antenna element 5a-5f ... VIA hole 6a-6g ... Ground pattern 7 ... Parabolic antenna 8 ... Receiving device 9a-9i ... Microstrip lines 10a to 10d ... Antenna array element
Claims (1)
平面アンテナ部と、この平面アンテナ部に接続される受
信回路部とが同一の半絶縁性化合物半導体基板の表裏面
上で互いに異なる面となるように形成され、前記平面ア
ンテナ部と前記受信回路部が平面形伝送線路およびこの
半絶縁性化合物半導体基板に穿設されたVIAホールを
介して接続されていることを特徴とする受信装置。1. A flat antenna section including one or more antenna elements and a receiving circuit section connected to the flat antenna section are different surfaces on the front and back surfaces of the same semi-insulating compound semiconductor substrate. The receiving device is formed in such a manner that the planar antenna section and the receiving circuit section are connected via a planar transmission line and a VIA hole formed in the semi-insulating compound semiconductor substrate.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20812391A JPH0548328A (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Receiver |
US07/928,481 US5376942A (en) | 1991-08-20 | 1992-08-12 | Receiving device with separate substrate surface |
CA002076295A CA2076295A1 (en) | 1991-08-20 | 1992-08-18 | Receiving device |
EP92114217A EP0528423A1 (en) | 1991-08-20 | 1992-08-20 | Receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20812391A JPH0548328A (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0548328A true JPH0548328A (en) | 1993-02-26 |
Family
ID=16551020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20812391A Pending JPH0548328A (en) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | Receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0548328A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7616167B2 (en) | 2006-04-07 | 2009-11-10 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
JPWO2021084705A1 (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 |
-
1991
- 1991-08-20 JP JP20812391A patent/JPH0548328A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7616167B2 (en) | 2006-04-07 | 2009-11-10 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
JPWO2021084705A1 (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 |
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