CN1658432A - 阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以控制定向性的阵列天线。在具备可变移相器(P)的阵列天线中，可变移相器(P)具有传输线路或循环器，电容量可变电容器(Ct)与传输线路的接地侧端子连接。在该电容量可变电容器(Ct)中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件(C1～C5)，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。这样，该可变移相器(P)，通过最大限度地利用由偏压信号引起的电容量可变电容器(Ct)电容变化率，能够最大限度地改变移相量，并且波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、高频损耗也低且稳定。

Description

阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置

技术领域

本发明涉及具有用于微波频带和毫米波频带等的通信设备的可变移相器或可变电抗电路的可以控制定向性的阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置。更详细地，本发明涉及可变移相器或可变电抗电路用通过具有由施加电压引起介电常数变化的电介质层能够改变电容量的可变电容元件，通过改变它的电容量使电抗值变化，能够改变阵列天线的定向性，特别是，耐功率性、低畸变、低损耗等特性优越，特性稳定，且廉价、构成简易的的阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置。

背景技术

在微波频带和毫米波频带等的通信设备中，对无线通信的高速化、大容量化、提高无线通信品质和实现高速移动通信等的要求正在一年年地增高。但是与无线通信环境的状态有关，多路径和多普勒频移成为使无线通信品质恶化的原因。又，由于近年来便携式电话等的普及增加，需要增加同时能够进行通信的用户数。

作为解决这些问题的方法，将以提高无线通信品质，有效地利用某些有限的频率，使多位用户能够同时使用的方式，提高该频率的利用效率为目的，适当地控制天线的定向性的自适应阵列天线技术令人注目，近年来正在对它进行热烈的研讨。

作为可以适当地控制该天线的定向性的方法，已经提出了通过将变容二极管和电压控制型介质可变电抗器用作反射性终端单元与环形波导耦合器等组合起来，或者用将电压控制型介质可变电抗器配置在从微带线路延伸的半径方向短线内的可变移相电路，可以适当地控制定向性的阵列天线的方案(例如参照日本特表2002-528899号公报)。该电压控制型介质可变电抗器由具有第1介电常数，具有大致平坦的表面的基板、具有比第1介电常数大的第2介电常数，在基板的大致平坦的表面上的可以控制的强电介质层、和在与基板的大致平坦的表面相反的可以控制的强电介质层的表面上的第1和第2电极构成，以在第1和第2电极之间形成间隙的方式分离第1和第2电极，与电容量可变电容器相当。

但是，在具有作为可变移相器使用变容二极管的可变移相电路的已有的阵列天线中，存在着因为变容二极管的高频损耗很大，所以可变移相电路中的功率损耗很大，结果作为阵列天线的损耗变大那样的问题。

又，在具有使用变容二极管的可变移相电路的已有的阵列天线中，存在着因为变容二极管耐功率性低，又由电容的非线性引起的畸变特性大，所以只能够用于处置功率小的接收机和接收电路等那样的问题。即，存在着不能够用于处置功率大的发射机和发射电路那样的问题。

而且，在具有使用变容二极管的可变移相电路的已有的阵列天线中，如图14中的可变移相电路例的等效电路图所示的那样，因为经过偏压供给电路G从偏压端子V向变容二极管301、302供给偏压信号，所以在可变移相电路中需要由扼流圈L1、L2构成的独立的偏压供给电路G。因此，需要设计偏压供给电路G，也需要对它的调整化工夫，进一步，因为可变移相电路和偏压供给电路G是分别构成的，所以存在着大型化，作为阵列天线使整体大型化那样的问题。在需要该偏压供给电路G这点上，在具有已有的可变移相电路的阵列天线中，即便用变容二极管代替电容量可变电容器也存在着同样的问题。

又进一步，在具有使用变容二极管的可变移相电路的阵列天线中，因为在施加在变容二极管301、302上的电压中存在极性，所以不仅当设计时而且当安装时都需要注意极性，存在着安装时也花费工夫那样的问题。

又，在用日本特表2002-528899号公报中提出的那种电压控制型介质可变电抗器的已有的可变移相电路中，因为与该电容量可变电容器相当的电压控制型介质可变电抗器与高频电压有关电容量也发生变动，所以当高频电压高时，作为可变移相电路存在着波形畸变和相互调制畸变等的畸变特性变大那样的问题。又，为了使畸变特性小，需要通过降低电容量可变电容器的高频电场强度，减小由高频电压引起的电容量变动，因此，增大电容形成单元的间隙是有效的。但是因为当增大电容形成单元的间隙时也使直流电场强度减小，所以存在着也使电容变化率下降，使可变移相电路的移相量的可变幅度减小那样的问题。

进一步，因为当高频信号时，在电容量可变电容器中容易流过电流，所以在高频使用电容量可变电容器时，存在着由于损耗电阻使电容量可变电容器发热，造成破坏，使可变移相电路的耐功率性降低那样的问题。即便对于这种耐功率性问题，增大电容形成单元的间隙(增加电介质层的厚度)，减少每单位体积的发热量也是有效的。但是当增大电容形成单元的间隙(增加电介质层的厚度)时，因为也使直流电场强度减小，所以存在着也使电容变化率下降，使可变移相电路的移相量的可变幅度减小那样的问题。当将这种可变移相电路应用于阵列天线时，因为需要对于阵列天线的每个天线元件，连接构成要素尺寸大的可变移相电路，所以存在着作为阵列天线大型化那样的问题。

又，将被馈电的辐射元件和作为无馈电元件的反射器和导波器配置在预定位置组合起来的定向性天线以八木·宇田天线为代表，已经提出了如下方案(例如参照日本特开2002-299952号公报)：在被激励的辐射元件的周围配置通过相互耦合而受到激励的多个无馈电元件，在无馈电辐射元件中安装可变电抗元件，通过改变可变电抗元件的电抗值，可以控制定向性的天线装置。该阵列天线装置备有激励元件、从该激励元件只离开预定间隔地设置的多个无馈电元件、和分别设置在这些无馈电元件中的多个可变电抗电路，通过改变各个可变电抗电路的电抗值，使多个无馈电元件作为导波器或反射器进行工作，使阵列天线的定向性变化。在可变电抗电路中使用作为可变电抗元件的变容二极管，该变容二极管与电容量可变电容器相当。

又，在可变电抗电路中使用在相互相反的方向连接变容二极管的至少一对可变电抗元件，抑制变容二极管的第2高频等的非线性畸变，又，通过并联连接多个一对可变电抗元件，成为能够耐得住大电流的大功率用的阵列天线。

但是，在已有的可以控制定向性的阵列天线中，可变电抗电路使用在相互相反的方向连接变容二极管的至少一对可变电抗元件。在具有这种可变电抗电路的已有的阵列天线中，存在着因为变容二极管的在高频的损耗大，所以可变电抗电路的损耗变大，结果作为阵列天线的损耗变大那样的问题。

又，在这种可变电抗电路中，为了能够耐得住大电流，需要将多个一对可变电抗电路并联连接起来，随着处理的电流增大，需要增加并联连接的成对的可变电抗电路的数量。这时存在着进一步增大可变电抗电路的损耗那样的问题。

又，在装载在无馈电元件中的可变电抗电路中，需要在相互相反的方向连接变容二极管的至少一对可变电抗元件。作为阵列天线装置，存在着增加可变电抗元件的安装步骤，并且也增加部件成本，随着部件数量的增加，部件零散偏差的影响增大那样的问题。

进一步，因为为了与大电流对应，需要增加并联连接的可变电抗元件的数量，所以这时存在着进一步增加可变电抗元件的安装步骤，并且也增加部件成本，随着部件数量的增加，部件零散偏差的影响进一步增大那样的问题。

而且，在具有使用变容二极管的可变电抗电路的阵列天线中，如图15中的安装在偶极子型非激励元件中的可变电抗电路的等效电路图所示的那样，因为经过偏压供给电路G1、G2从偏压端子Vc-、Vc+向一对变容二极管301、302供给偏压信号，所以在可变电抗电路中需要由电阻R1、R2、R3构成的独立的偏压供给电路G1、G2。因此，需要设计偏压供给电路G1、G2，也需要对它们的调整化工夫，进一步，因为可变电抗电路和偏压供给电路G1、G2是分别构成的，所以存在着使电路面积大型化，作为阵列天线装置使整体大型化那样的问题。在需要该偏压供给电路这点上，在具有已有的可变电抗电路的阵列天线中，即便用变容二极管代替电容量可变电容器也存在着同样的问题。

又，在具有使用变容二极管的可变电抗电路的阵列天线中，因为在施加在变容二极管301、302上的电压中存在极性，所以不仅当设计时而且当安装时都需要注意极性，存在着安装时也花费工夫那样的问题。

发明内容

本发明正是鉴于上述那样的已有技术中的问题提出的发明，其目的在于提供一种耐功率性、低畸变、低损耗等特性优越，特性稳定，且廉价、构成简易的阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置。

又，本发明的另一目的在于提供一种不需要对可变电容元件独立的偏压供给电路，具有容易处理的可变移相器或可变电抗电路的阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置。

本发明提供一种阵列天线，具备：多个辐射元件；向该多个辐射元件馈电的多条馈电线路；和在该馈电线路的途中插入的可变移相器。该可变移相器具有传输线路或循环器；在上述传输线路的接地侧或上述循环器的接地侧端子上连接电容量可变电容器；在该电容量可变电容器中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。

在本发明中，用于上述可变移相器的电容量可变电容器具有与多个上述可变电容元件的电极连接的、包含电阻成分和电感成分中的至少一种的偏压供给电路。

在本发明中，上述辐射元件是微带天线或板状倒F天线。

在本发明中，上述多个辐射元件通过上述多条馈电线路对1个馈电源并联连接。

在本发明中，上述薄膜电介质层是由至少包含Ba、Sr、Ti的钙钛矿型氧化物晶体构成的电介质层。

本发明还提供一种无线通信装置，具备本发明的的阵列天线和与该阵列天线连接的发射电路和接收电路中的至少一个。

根据本发明，则阵列天线具备多个辐射元件；向该多个辐射元件馈电的多条馈电线路；和在该馈电线路的途中插入的可变移相器。该可变移相器具有传输线路或循环器；在传输线路的接地侧或循环器的接地侧端子上连接电容量可变电容器；在该电容量可变电容器中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。所以，可变移相器中的电容量可变电容器，因为对于直流，并联连接多个可变电容元件，所以能够在各个可变电容元件上施加预定的偏压信号。因此，通过最大限度地利用由偏压信号引起的各个可变电容元件的电容变化率，能够适当地改变输入到可变移相器或从可变移相器输出的信号的相位，可以得到所要的移相量，作为阵列天线能够合成所要的定向性。

又，根据本发明，则用于可变移相器的电容量可变电容器，因为对于高频，串联连接多个可变电容元件，所以，可以将施加在可变电容元件上的高频电压在各个可变电容元件上分压。所以，通过分压减少施加在各个可变电容元件上的高频电压，因此，能够抑制电容量可变电容器对高频信号的电容量变动，使变动变小。因此，能够大幅度地抑制可变移相器的波形畸变和相互调制畸变等，能够提高阵列天线的畸变特性。而且，如果根据本发明，则用于可变移相器的电容量可变电容器，因为对于高频，串联连接多个可变电容元件，所以可以得到与增加可变电容元件的电介质层的膜厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量。结果，能够提高可变移相器的耐功率性，提高作为阵列天线的耐功率性。

又，根据本发明，则通过在用于可变移相器的电容量可变电容器中采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的可变电容元件，与作为可变电容元件用是壁垒电容的变容二极管的情形比较，即便在高频也能够减少电容量可变电容器中的损耗。因此，能够提高可变移相器的通过特性，提高与此相伴的阵列天线的通过特性。

进一步，根据本发明，则用于可变移相器的电容量可变电容器，当具有与多个可变电容元件的电极连接的包含电阻成分和电感成分中的至少一种的偏压供给电路时，不需要如已有的可变移相电路那样安装在外部的布线基板上的独立的偏压供给电路，能够达到使可变移相电路小型化的目的。因此，作为阵列天线整体可以实现小型化，并且使用可变移相器的阵列天线的处理也变得容易了。

如上所述，根据本发明，则能够提供具备波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低的稳定的可变移相器的阵列天线。又，提供不需要独立的偏压供给电路，具备小型的容易处理的可变移相器的阵列天线。

如果根据本发明，则因为辐射元件是微带天线或板状倒F天线，所以例如通过用压接工艺、压制工艺或印刷工艺在由陶瓷或有机材料构成的电介质或由铁氧体等的磁性体构成的基体上形成成为辐射电极的导体材料，能够得到小型的辐射元件，对于小型化方面是有利的。

根据本发明，则因为多个辐射元件通过多条馈电线路对1个馈电源并联连接，所以能够独立地设定各辐射元件的激励条件，能够使设计变得容易。

根据本发明，则例如将由钙钛矿型氧化物晶体得到的电介质材料作为靶子，用溅射法成膜达到所要的厚度，这时，通过提高基板温度，例如进行800℃的高温溅射，不进行溅射后的热处理，能够得到高介电常数、大电容量变化率、低损耗的薄膜电介质层。

根据本发明，则无线通信装置具备本发明的阵列天线和与该阵列天线连接的发射电路和接收电路中的至少一个。所以，通过具备波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低的稳定的可变移相器的阵列天线，可以使用处理功率大的发射机和发射电路，能够实现可以减少多路径和多普勒频移等引起的无线通信品质恶化的无线通信装置。又，因为能够使天线构成小型化，所以具备阵列天线的无线通信装置也可以小型化，可以用作便携式无线通设备。

本发明提供另一种阵列天线，具备：与馈电源连接的辐射元件；通过与该辐射元件相互耦合而被馈电的无馈电辐射元件；和装载在该无馈电辐射元件上的可变电抗电路；该可变电抗电路具有电容量可变电容器；在该电容量可变电容器中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。

在本发明中，用于上述可变电抗电路的电容量可变电容器具有与多个上述可变电容元件的电极连接的，包含电阻成分和电感成分中的至少一种的偏压供给电路。

在本发明中，上述辐射元件和上述无馈电辐射元件是微带天线或板状倒F天线。

在本发明中，上述薄膜电介质层是由至少包含Ba、Sr、Ti的钙钛矿型氧化物晶体构成的电介质层。

本发明提供另一种无线通信装置，具备本发明的阵列天线和与该阵列天线连接的发射电路和接收电路中的至少一个。

根据本发明，具备：与馈电源连接的辐射元件；通过与该辐射元件相互耦合而被馈电的无馈电辐射元件；和装载在该无馈电辐射元件上的可变电抗电路；该可变电抗电路具有电容量可变电容器；在该电容量可变电容器中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。因此，因为电容量可变电容器，对于直流，并联连接多个可变电容元件，所以能够在各个可变电容元件上施加预定的偏压信号。因此，通过最大限度地利用由偏压信号引起的各个可变电容元件的电容变化率，改变可变电抗电路的电抗值，能够得到所要的阵列天线的定向性。

又，根据本发明，则用于可变电抗电路的电容量可变电容器，因为对于高频，串联连接多个可变电容元件，所以，可以将施加在可变电容元件上的高频电压在各个可变电容元件上分压。所以，通过分压减少施加在各个可变电容元件上的高频电压，因此，能够抑制电容量可变电容器对高频信号的电容量变动，使变动变小。因此，能够大幅度地抑制可变电抗电路的波形畸变和相互调制畸变等，能够提高阵列天线的畸变特性。而且，如果根据本发明，则因为用于可变电抗电路的电容量可变电容器，对于高频，串联连接多个可变电容元件。所以，可以得到与增加可变电容元件的电介质层的膜厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量。结果，能够提高可变电抗电路的耐功率性，提高作为阵列天线的耐功率性。

又，根据本发明，则通过在可变电抗电路中所采用的可变电容元件采用由施加在电容量可变电容器上的电压引起介电常数变化的薄膜电介质层，与作为可变电容元件用是壁垒电容的变容二极管的情形比较，即便在高频也能够减少电容量可变电容器中的损耗。因此，能够提高可变电抗电路的通过特性，提高与此相伴的阵列天线的通过特性。

进一步，根据本发明，则当用于可变电抗电路的电容量可变电容器具有与多个可变电容元件的电极连接的、包含电阻成分和电感成分中的至少一种的偏压供给电路时，不需要如已有的可变电抗电路那样安装在外部的布线基板上的独立的偏压供给电路，能够达到使可变电抗电路小型化的目的。因此，作为定向性可变的阵列天线整体可以实现大幅度的小型化，并且使用可变电抗电路的定向性可变的阵列天线的处理也变得容易了。

如上所述，根据本发明，则通过最大限度地利用由偏压信号引起的电容量可变电容器的电容变化率，控制无馈电辐射元件的电抗值，能够控制辐射元件和无馈电辐射元件的定向性，能够提供波形畸变和相互调制畸变小、并且耐功率性、低畸变、低损耗等的特性优越的廉价且构成简易的阵列天线和采用该阵列天线的无线通信装置。

又，根据本发明，则能够提供不需要独立的偏压供给电路，采用小型的容易处理的可变电抗电路的阵列天线。

根据本发明，则因为辐射元件和无馈电辐射元件是微带天线或板状倒F天线，所以例如通过用压接工艺、压制工艺或印刷工艺在由陶瓷或有机材料构成的电介质或由铁氧体等的磁性体构成的基体上形成成为辐射电极的导体材料，能够得到小型的辐射元件，对于小型化方面是有利的。

根据本发明，则例如将由钙钛矿型氧化物晶体得到的电介质材料作为靶子，用溅射法成膜达到所要的厚度，这时，通过提高基板温度，例如进行800℃的高温溅射，不进行溅射后的热处理，能够得到高介电常数、大电容量变化率、低损耗的薄膜电介质层。

根据本发明，则具备本发明的阵列天线和与该阵列天线连接的发射电路和接收电路中的至少一个。所以，通过具备波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低的稳定的可变电抗电路的阵列天线，可以使用处理功率大的发射机和发射电路，即便在多路径和多普勒频移那样的无线通信环境不好的地区中，也能够容易地控制定向性，因此，可以进行不使无线通信品质恶化的无线通信。又，当应用于便携式电话等的基站和移动台时，可以实现无线通信的高速化·大容量化、提高无线通信的品质，进行高速移动通信等，因为提高了频率的利用效率，所以多位用户能够同时使用，能够提供小型的高功能的无线通装置。

根据以下的详细说明和附图，本发明的目的、特色和优点会变得更加明确。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的阵列天线的概要的电路图。

图2是表示用于本发明的阵列天线的可变移相器的实施方式一例的等效电路图。

图3是表示具有5个可变电容元件的电容量可变电容器一例的透视状态的平面图。

图4是表示图3所示的电容量可变电容器制作途中的状态的平面图。

图5是图3的A-A′线剖面图。

图6是表示用于本发明的阵列天线的可变移相器的实施方式另一例的等效电路图。

图7是表示具有偏压供给电路的电容量可变电容器一例的透视状态的平面图。

图8是表示图7所示的电容量可变电容器制作途中的状态的平面图。

图9是表示用于分别设置了偏压供给电路的本发明的阵列天线的可变移相器的实施方式又一例的等效电路图。

图10是表示本发明的第2实施方式的阵列天线的概要的电路图。

图11是表示在本发明的阵列天线中的无馈电辐射元件中装载的可变电抗电路的实施方式一例的等效电路图。

图12是表示在本发明的阵列天线中的无馈电辐射元件中装载的可变电抗电路的实施方式另一例的等效电路图。

图13是表示在分别设置了偏压供给电路的本发明的阵列天线中的无馈电辐射元件中装载的可变电抗电路的实施方式又一例的等效电路图。

图14是表示已有的可变移相电路一例的等效电路图。

图15是表示在已有的阵列天线装置的偶极子型非激励元件中装载的可变电抗电路一例的等效电路图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的阵列天线和无线通信装置。

图1～图5是分别表示本发明的第1实施方式的阵列天线的图。图1是表示具备可变移相器的本发明的阵列天线的概要电路图。图2是表示用具有5个可变电容元件的电容量可变电容器的90度混合可变移相器P的等效电路图。图3～图5是表示具有5个可变电容元件的电容量可变电容器一例的图，图3是透视状态的平面图，图4是表示制作途中状态的平面图，图5是图3的A-A′线剖面图。

阵列天线100具备多个辐射元件11、向该多个辐射元件11馈电的多条馈电线路12、13、在该馈电线路12、13的途中插入的可变移相器P、和馈电源14。

在图1所示的电路图中，作为辐射元件的天线元件11与馈电线路12的一端连接。馈电线路12的另一端与可变移相器P的输入端子I连接，又，馈电线路13的一端与可变移相器P的输出端子O连接。这样，在该馈电线路12、13的途中插入可变移相器P。馈电线路13的另一端与馈电源14的一端连接，馈电源14的另一端接地。这样一来，构成具有可变移相器P的天线101。而且，通过将多个这种天线101并联连接在馈电源14上，构成阵列天线100。

在这样构成的本发明的阵列天线100中，具有在分别向多个天线元件11馈电的多条馈电线路12、13的途中插入的可变移相器P。所以，可以适当地变化从馈电源14向各天线元件11馈电的发射信号和在天线元件11接收的接收信号的相位，作为阵列天线100能够合成所要的定向性。通过合成该定向性，能够得到阵列天线100的所要定向性，并且通过调整辐射定向性的主束的宽度，或者抑制或控制不要的旁瓣，或者改变辐射定向性中的零点(null point)位置，能够调整所要的天线增益。

这里，作为天线11，能够用线状天线和缝隙天线、环形天线、螺旋线天线、漏斗形天线、平面状天线等一般天线。又，也能够用在近年来的便携式电话等的便携式设备中使用的鞭状天线、内置在框体内的微带天线和板状倒F天线等。特别是，微带天线和板状倒F天线对小型化方面有利，例如通过用压接工艺、压制工艺、电镀工艺、印刷工艺等在由陶瓷或有机材料构成的电介质或由铁氧体等的磁性体构成的基体上形成成为辐射电极的导体材料，能够得到小型的天线元件11。

又，关于对馈电源14的天线元件11的连接方法，对一个馈电源14并联连接多个天线元件11，由于能够独立地设定各天线元件11的激励条件，所以能够使设计变得容易。又，这里虽然图中未画出，但是也可以用对一个馈电源，串联连接多个天线元件的串联馈电方式。可是，虽然在串联馈电方式的情形中，电路构成简单损耗低，但是因为在天线元件11之间耦合条件的影响，所以存在着变成窄频带天线的倾向。也可以对多个馈电源14分别串联或并联连接多个天线元件。

又，虽然在图中没有具体地表示出天线元件11的排列配置方法，但是天线元件11的排列配置不仅能够用单纯的1维排列配置，也能够用平面的排列配置、曲面的排列配置、立体的排列配置等，考虑到阵列天线100的用途和定向性控制性、天线元件11之间的耦合等，能够进行具有多样性的排列配置。

在图2所示的可变移相器P的等效电路图中，Ct是电容量可变电容器，标号C1、C2、C3、C4、C5都是可变电容元件，B11、B12、B13是包含电阻成分和电感成分中的至少一方的第1偏压线(在同图中，表示包含电阻成分R11、R12、R13)。B21、B22、B23是包含电阻成分和电感成分中的至少一方的第2偏压线供给电路(在同图中，表示包含电阻成分R21、R22、R23)。

在这样构成的电容量可变电容器Ct中，在输入端子和输出端子之间，经过串联连接的可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5流过高频信号。这时，第1偏压线B11、B12、B13的电阻成分R11、R12、R13和第2偏压线B21、B22、B23的电阻成分R21、R22、R23成为比可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5在高频信号的频率区域中的阻抗要大的阻抗成分，不会对高频带的阻抗给予恶劣影响。

又，经过电感(扼流圈)L从偏压端子V1供给控制可变电容元件C1的电容成分的偏压信号，该信号经过可变电容元件C1流到偏压端子V2(在本例中为地)。与加在该可变电容元件C1上的电压相应，可变电容元件C1形成预定的介电常数，结果，能够得到所要的电容成分。因为即便关于可变电容元件C2、C3、C4、C5，经过第1偏压线B11、B12、B13和第2偏压线B21、B22、B23直流地并联连接它们，所以同样加上直流上相同大小的偏压信号，能够得到预定的电容成分。

结果，能够将用于使可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5的电容量控制在所要值上的直流偏压信号分别稳定地供给各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5，通过加上偏压信号能够使可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5的薄膜电介质层中的介电常数如希望的那样进行变化，因此形成可以容易地控制电容成分的电容量可变电容器Ct。因此，因为由电容量可变电容器Ct和λ/4传输线路T1、T2、T3、T4构成90度混合电路，形成反射型可变移相电路，所以在令输入信号的频率为f的情形中，当令电容量可变电容器Ct的初始值为Ct₁时，对于输入信号的相位，输出信号的相位只变化相位θ₁＝2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₁))。又，当用施加电压将电容量可变电容器Ct的电容值调整为Ct₂时，对于输入信号的相位，输出信号的相位只变化相位θ₂＝2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₂))。从而，通过调整电容量可变电容器Ct的电容值，相位变化(移相量)为θ＝θ₁-θ₂＝2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₁))-2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₂))。即，通过只用施加电压调整电容量可变电容器Ct的电容值，就能够将可变移相器P的移相量改变到所要的移相量。

如果根据具备这种可变移相器P的阵列天线100，则可以适当地变化从馈电源14向各天线元件11馈电的发射信号和在天线元件11接收的接收信号的相位，作为阵列天线100能够合成所要的定向性。通过合成该定向性，能够得到阵列天线100的所要定向性，又，通过调整辐射定向性的主束的宽度，或者抑制或控制不要的旁瓣，或者改变辐射定向性中的零点位置，能够调整并得到所要的天线增益。

又，输入到电容量可变电容器Ct的高频信号，即输入到可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5的高频信号，因为电阻成分R11、R12、R13和R21、R22、R23成为比在高频信号的频率区域的阻抗大的阻抗成分，所以不会经过第1偏压线B11、B12、B13和第2偏压线B21、B22、B23泄露到外面。通过这样做，也可以稳定地将偏压信号独立地施加在可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上。结果，能够最大限度地利用由偏压信号引起的各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5的电容变化率。

即，在电容量可变电容器Ct中，能够将N个(N为2以上的整数)，这里为5个的可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5看作在高频上串联连接的可变电容元件。

从而，因为将施加在这些串联连接的可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上的高频电压在各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上分压，所以，减少了施加在各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上的高频电压。因此，能够抑制可变电容元件对高频信号的电容量变动，使变动变小，能够抑制用该可变移相器P的阵列天线100的波形畸变和相互调制畸变等。

又，通过串联连接可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5，在高频上可以得到与增加电容元件的电介质层的膜厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器Ct的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量，能够提高可变移相器P和阵列天线100的耐功率性。

此外，当如图2所示的电容量可变电容器Ct那样用奇数个可变电容元件时，能够使电容量可变电容器Ct的信号端子和偏压端子是共同的，能够与一般的电容器同等地进行处理。

在图2所示的等效电路图中，标号I是输入信号端子，O是输出信号端子，令输入输出阻抗Z₀为50Ω。这时，T1、T3为特征阻抗35.4Ω(＝Z₀/√2＝50Ω/√2)的λ/4传输线路，T2、T4为特征阻抗50Ω(＝Z₀)的λ/4传输线路，Ct为电容量可变电容器，L为包含用于供给控制电压(偏压信号)的阻止RF用的电感成分的扼流圈。由λ/4传输线路T1、T2、T3、T4构成90度混合电路，成为反射型可变移相电路的可变移相器P。此外，我们省略了限制直流的电容元件。

在图2所示的等效电路图中，当令输入信号的频率为f，电容量可变电容器Ct的初始值为Ct₁时，对于输入信号的相位，输出信号的相位只变化相位θ₁＝2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₁))。又，当用施加电压将电容量可变电容器Ct的电容值调整为Ct₂时，对于输入信号的相位，输出信号的相位只变化相位θ₂＝2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₂))。从而，通过调整电容量可变电容器Ct的电容值，相位变化(移相量)为θ＝θ₁-θ₂＝2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₁))-2tan^-1(1/(Z₀·2πf·Ct₂))。即，通过只用施加电压调整电容量可变电容器Ct的电容值，就能够将可变移相器P的移相量改变到所要的移相量，作为阵列天线能够合成所要的定向性。

这里，我们表示了用于本发明的阵列天线中的可变移相器P的一例，但是如果在不脱离本发明的要旨的范围内，则根据目的，能够将可变移相器P的构成变形为采用例如用传输线路的加载线型、分布耦合型方向性耦合型、180度混合型等和用循环器的构成等。

下面，我们说明构成用于本发明的阵列天线的可变移相器P的电容量可变电容器Ct的制作方法的例子。

图3是关于用于本发明的阵列天线的可变移相器P中的电容量可变电容器Ct，表示具有5个可变电容元件C1～C5的电容量可变电容器Ct的例子的透视状态的平面图，图4是表示图3所示的电容量可变电容器Ct的制作途中的状态的平面图，图5是图3所示的电容量可变电容器Ct的A-A′线剖面图。

在图3～图5中，电容量可变电容器Ct包含支撑基板1、下部电极层2、导体线31、32、33、34、薄膜电介质层4、上部电极层5、薄膜电阻61、62、63、64、65、66、绝缘层7、引出电极层8、保护层9、焊料扩散防止层10。此外，用该焊料扩散防止层10和焊料端子单元111和112，分别构成第1信号端子(输入端子)和第2信号端子(输出端子)。

支撑基板1是氧化铝陶瓷等的陶瓷基板和蓝宝石等单晶基板等。在该支撑基板1的上面，在支撑基板1的大致整个面上顺次地形成下部电极层2、薄膜电介质层4和上部电极层5薄膜。在这些各层的成膜结束后，顺次地将上部电极层5、薄膜电介质层4和下部电极层2蚀刻成预定形状。

因为在形成薄膜电介质层4时需要高温溅射，所以下部电极层2必须具有能够耐该高温的高熔点。具体地说，由Pt、Pd等的金属材料构成。该下部电极层2也是通过高温溅射形成的。进一步，在通过高温溅射形成下部电极层2后，加热到作为薄膜电介质层4的溅射温度的700～900℃，保持一定时间直到开始薄膜电介质层4的溅射，使下部电极层2形成平坦的膜。

当考虑到从第2信号端子到第5可变电容元件C5的电阻成分和从第1可变电容元件C1到第2可变电容元件C2、从第3可变电容元件C3到第4可变电容元件C4的电阻成分以及与下部电极层2的连续性时，希望下部电极层2的厚度厚，但是当考虑与支撑基板1的粘附性时希望相对地薄。所以通过考虑连续性和粘附性两者决定下部电极层2的厚度。具体地说，为0.1μm～10μm。当下部电极层2的厚度比0.1μm薄时，除了下部电极层2自身的电阻变大外，还可能不能够确保下部电极层2的连续性。另一方面，当比10μm厚时，内部应力变大，与支撑基板1的粘附性下降，存在着使支撑基板1发生弯曲的担心。

薄膜电介质层4最好是由至少包含Ba、Sr、Ti的钙钛矿型氧化物晶体构成的高介电常数的电介质层。该薄膜电介质层4形成在下部电极层2的表面(上面)上。例如，将由钙钛矿型氧化物晶体得到的电介质材料作为靶子，用溅射法成膜达到所要的厚度，这时，通过提高基板温度，例如进行800℃的高温溅射，不进行溅射后的热处理，能够得到高介电常数、大电容量变化率、低损耗的薄膜电介质层4。

作为上部电极层5的材料，为了降低该层的电阻，希望用电阻率小的Au，但是为了提高与薄膜电介质层4的粘附性，希望用Pt等作为粘附层。该上部电极层5的厚度为0.1μm～10μm。关于该厚度的下限，与下部电极层2同样，考虑上部电极层5自身的电阻进行设定。又，关于厚度的上限，考虑与薄膜电介质层4的粘附性进行设定。

构成偏压供给电路的第1偏压线B11、B12、B13由导体线32、33、34和薄膜电阻61、62、63构成。将第1偏压线B11、B12、B13分别设置在从第1偏压端子(与第1信号端子共用)到第1偏压端子和第1可变电容元件C1的连接点，到第2可变电容元件C2和第3可变电容元件C3的连接点，即连接第2可变电容元件C2的上部电极层5和第3可变电容元件C3的上部电极层5的引出电极层8，和到第4可变电容元件C4的第5可变电容元件C5的连接点，即连接第4可变电容元件C4的上部电极层5和第5可变电容元件C5的上部电极层5的引出电极层8。

更详细地说，在第1偏压线B11、B12、B13中，通过薄膜电阻61连接第1偏压端子和导体线32。通过薄膜电阻62使导体线32、与连接第2可变电容元件C2的上部电极层5和第3可变电容元件C3的上部电极层5的引出电极层8的导体线33连接起来。通过薄膜电阻63使导体线32、与连接第4可变电容元件C4的上部电极层5和第5可变电容元件C的上部电极层5的引出电极层8的导体线34连接起来。

同样，第2偏压线B21、B22、B23由导体线31和薄膜电阻64、65、66构成。将第2偏压线B21、B22、B23分别设置在从第2偏压端子(与第2信号端子共用)到第2偏压端子和第5可变电容元件C5的连接点，到第3可变电容元件C3和第4可变电容元件C4的连接点、和到第1可变电容元件C1和第2可变电容元件C2的连接点之间。

更详细地说，在第2偏压线B21、B22、B23中，通过薄膜电阻64连接第2偏压端子和导体线31。通过薄膜电阻65使导体线31、与第3可变电容元件C3和第4可变电容元件C4的连接点连接起来。通过薄膜电阻66使导体线31、与第1可变电容元件C1和第2可变电容元件C2的连接点连接起来。

在形成上述的下部电极层2、薄膜电介质层4和上部电极层5后，能够通过新的成膜形成该导体线31、32、33、34。这时，为了保护已经形成的下部电极层2、薄膜电介质层4和上部电极层5，希望用剥离(lift-off)法。又，以当形成下部电极层2的图案时，同时也形成这些导体线31～34的方式进行图案形成的方式，也能够形成这些导体线31～34。

作为这些导体线31～34的材料，为了抑制第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的电阻值的零散偏差，希望用低电阻的Au，但是因为薄膜电阻61、62、63、64、65、66的电阻非常高，所以用Pt等，也可以用与下部电极层2相同的材料和相同的步骤形成。

其次，作为构成第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的薄膜电阻61～66的材料，含有钽(Ta)，并且希望它的比电阻在1mΩ·cm以上。作为具体的材料，作为例子能够举出氮化钽(TaN)和TaSiN、Ta-Si-O。例如，如果在氮化钽的情形，则用将Ta作为靶子，加入氮气进行溅射的反应性溅射法，能够形成所要的组成比和电阻率的薄膜电阻61～66的薄膜。

通过适当地选择该溅射条件，能够形成膜厚40nm以上，比电阻在1mΩ·cm以上的薄膜电阻61～66。进一步，在溅射结束后，涂敷抗蚀剂加工成预定形状后，通过进行反应性离子蚀刻(RIE)等的蚀刻加工，能够简便地形成图案。

当在频率1GHz上使用电容量可变电容器Ct，可变电容元件C1～C5的电容量为5pF时，最好以从该频率的1/10(100MHz)对阻抗不给予恶劣影响的方式，将薄膜电阻61～66设定在可变电容元件C1～C5在100MHz的阻抗的10倍以上的电阻值上，需要的第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的电阻值只要在约3.2kΩ以上即可。如果是电容量可变电容器Ct中的薄膜电阻61～66的比电阻在1mΩ·cm以上，作为第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的电阻值得到10kΩ的情形，则因为当使膜厚为50nm时，薄膜电阻61～66的纵横尺寸比(长度/宽度)能够在50以下，所以能够形成具有可以不使元件形状变大的纵横尺寸比的薄膜电阻61～66。

在支撑基板1上直接形成包含这些薄膜电阻61～66的第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23。因此，当在可变电容元件C1～C5上形成时需要的、为了确保下部电极层2、上部电极层4和引出电极层8的绝缘性的绝缘层是不需要的，可以减少构成可变电容元件C1～C5的层数。进一步，通过使用高电阻的薄膜电阻61～66，能够制作不使形状变大的电容量可变电容器Ct。

其次，为了确保在其上形成的引出电极层8和下部电极层2的绝缘，需要绝缘层7。进一步，该绝缘层7覆盖第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23。因此，因为能够防止使薄膜电阻61～66氧化，所以能够使第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的电阻值随着时间的经过保持恒定，因此能够提高可靠性。为了提高耐湿性，最好由氮化硅和氧化硅中的至少一种构成该绝缘层7的材料。考虑到覆盖性，希望用化学气相堆积(CVD)法等形成它们的薄膜。

又，能够通过用通常抗蚀剂的干蚀刻法等，将绝缘层7加工成所要的形状。而且，为了确保薄膜电阻61～66和引出电极层8的连接，在绝缘层7上设置达到导体线33、34的贯通孔。此外作为从该绝缘层7露出的部位，只是上部电极层4和焊料端子单元111、112，从提高耐湿性的观点来看是令人满意的。

其次，引出电极层8将第1可变电容元件C1的上部电极层5和一方的端子形成单元111连接起来，并且通过使上部电极层5之间连接起来，分别串联连接第2可变电容元件C2和第3可变电容元件C3、第4可变电容元件C4和第5可变电容元件C5。进一步，跨过各个可变电容元件C2和C3、C4和C5的引出电极层8通过绝缘层7的贯通孔分别与导体线33、34连接。作为该引出电极层8的材料，希望用Au、Cu等的低电阻金属。又，考虑到绝缘层7对引出电极层8的粘附性，也可以用Ti、Ni等的粘附层。

其次，以露出焊料端子单元111、112，覆盖整体的方式，形成保护膜9。保护膜9除了机械地保护从可变电容元件C1开始的电容量可变电容器Ct的构成部件外，也用于保护不受药品等引起的污染。但是，当形成该保护层9时，要露出焊料端子单元111、112。作为保护层9的材料，可以用耐热性高，对段差覆盖性优越的材料。具体地说，用聚酰亚胺树脂和BCB(benzocyclobutene：苯环丁基)树脂等。在涂敷了树脂原料后，通过在预定温度进行固化，形成保护层9。

为了在进行形成焊料端子单元111、112时的回流焊和安装时，防止焊料端子单元111、112的焊料向下部电极层2扩散，形成焊料扩散防止层10。作为焊料扩散防止层10的材料，Ni是合适的。又，也存在着为了提高焊料湿润性，在焊料扩散防止层10的表面上，形成约0.1μm的焊料湿润性高的Au、Cu等的情形。

最后，形成焊料端子单元111、112。为了容易将它们安装到电容量可变电容器的外部布线基板上而形成焊料端子单元。一般，通过在要形成焊料端子单元111、112的部分上，用预定掩模印刷焊料糊剂后，进行回流焊，形成这些焊料端子单元111、112。

如果根据以上所述的电容量可变电容器Ct，则通过在第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23或它们的一部分中含有氮化钽，并且用比电阻在1mΩ·cm以上的薄膜电阻61～66，能够减少薄膜电阻61～66的纵横尺寸比，实现电容量可变电容器Ct的小型化。进一步，通过在支撑基板1上直接形成第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23，能够减少构成可变电容元件C1等的各元件的层数。又，因为能够使构成各元件的各导体层和电介质层等的形成步骤共同化，所以尽管构造比较复杂，但是能够非常简单地形成。

下面，图6～图8是表示用于本发明的阵列天线的可变移相器的实施方式另一例的图，图6是表示具有偏压供给电路的5个可变电容元件的电容量可变电容器Ct′的90度混合可变移相器P′的等效电路图。

又，图7和图8是表示具有该偏压供给电路的电容量可变电容器Ct′的一例的透视状态的平面图和制作途中的状态的平面图。此外，在这些图中，在与图3～图5相同的地方采用相同的标号，并省略对它们的重复说明。

在图6所示的等效电路图中，标号C1、C2、C3、C4、C5都是可变电容元件，B11、B12、B13是包含电阻成分和电感成分中的至少一方的第1偏压线(在同图中，表示包含电阻成分R11、R12、R13)。B21、B22、B23是包含电阻成分和电感成分中的至少一方的第2偏压线供给电路(在同图中，表示包含电阻成分R21、R22、R23)。BI和BO是包含分别作为电阻成分和电感成分中的至少一方的偏压线供给电路的第1和第2共同偏压线(在同图中，表示包含电阻成分RI、RO)。又，V1是第1偏压端子，即供给偏压信号侧的端子，V2是第2偏压端子，即施加在可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上的偏压信号落在接地侧的端子。

在这样构成的电容量可变电容器Ct′中，在电容量可变电容器Ct′的输入端子和输出端子之间，经过串联连接的可变电容元件C1～C5流过高频信号。这时，第1偏压线B11、B12、B13的电阻成分R11、R12、R13和第2偏压线B21、B22、B23的电阻成分R21、R22、R23成为比可变电容元件C1～C5在高频信号的频率区域中的阻抗大的阻抗成分，不对高频带的阻抗给予恶劣的影响。

又，第1共同偏压线BI的电阻成分RI和第2共同偏压线BO的电阻成分RO成为比可变电容元件C1～C5的合成电容在高频信号的频率区域中的阻抗大的阻抗成分，不对高频带的阻抗给予恶劣的影响。

又，从第1偏压端子V1供给控制电容量可变电容器Ct′的电容成分的偏压信号，经过可变电容元件C1流到第2偏压端子V2(图6中为地)。与施加在该可变电容元件C1上的电压相应，可变电容元件C1具有预定的介电常数，结果，能够得到所要的电容成分。关于可变电容元件C2～C5也是同样的。

结果，能够将用于将可变电容元件C1～C5的电容量控制在所要的值上的偏压信号，稳定地分别供给各个可变电容元件C1～C5，由施加的偏压信号如希望的那样改变可变电容元件C1～C5的薄膜电介质层中的介电常数。因此，形成容易控制电容成分的电容量可变电容器Ct′。因此，能够由电容量可变电容器Ct′设定所要的移相量，能够由用于本发明的阵列天线的可变移相器P′改变到所要的移相量。

即，可变电容元件C1～C5的高频信号不会经过第1偏压线B11、B12、B13的电阻成分R11、R12、R13和第2偏压线B21、B22、B23的电阻成分R21、R22、R23以及第1共同偏压线BI的电阻成分RI和第2共同偏压线BO的电阻成分RO泄漏出去。因此，能够将偏压信号稳定地独立施加到可变电容元件C1～C5上，结果，能够最大限度地利用根据偏压信号的各个可变电容元件C1～C5的电容变化率。

又，在电容量可变电容器Ct′中，能够将N个(N为2以上的整数)，这里为5个的可变电容元件C1～C5看作在高频上串联连接的可变电容元件。

从而，因为将施加在这些串联连接的可变电容元件C1～C5上的高频电压在各个可变电容元件C1～C5上分压，所以，减少了施加在各个可变电容元件C1～C5上的高频电压。因此，能够抑制在各个可变电容元件C1～C5中的对高频信号的电容量变动，使变动变小，作为具备用由这些可变电容元件C1～C5构成的电容量可变电容器Ct′的可变移相器P′的阵列天线，能够抑制波形畸变和相互调制畸变等。

又，通过串联连接可变电容元件C1～C5，在高频上具有与增加电介质层的膜厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器Ct′的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量，能够提高可变移相器P′的耐功率性。

又，因为通过在电容量可变电容器Ct′中具有偏压供给电路，不需要已有那样的外部偏压供给电路，所以作为可变移相器P′，成为小型的非常容易处理的可变移相器。

此外，当使V2接地时，即便特别地没有第2共同偏压线BO也没有关系。又，我们省略了限制直流电容元件。

下面，我们说明本例中的电容量可变电容器Ct′的制作方法。

在图7和图8中，电容量可变电容器Ct′包含支撑基板1、下部电极层2、导体线31、32、33、34、薄膜电介质层4、上部电极层5、薄膜电阻61、62、63、64、65、66、绝缘层7、引出电极层8、保护层9、焊料扩散防止层10和焊料端子单元111、112、113、114。此外，用该焊料扩散防止层10和焊料端子单元111和112，分别构成第1信号端子(输入端子)和第2信号端子(输出端子)。又，第1偏压端子V1和第2偏压端子V2是在形成下部电极层2时同时制作的，由焊料扩散防止层10和焊料端子单元113和114构成。

将第1共同偏压线BI设置在第1偏压端子V1和第1信号端子之间。将第2共同偏压线BO设置在第2偏压端子V2和第2信号端子之间。本例中的第1共同偏压线BI和第2共同偏压线BO分别由薄膜电阻67和68构成。

作为构成第1和第2共同偏压线BI、BO的薄膜电阻67、68材料，含有钽(Ta)，并且希望它的比电阻在1mΩ·cm以上。作为具体的材料，作为例子能够举出氮化钽和TaSiN、Ta-Si-O。例如，如果是氮化钽的情形，则用将Ta作为靶子，加入氮气进行溅射的反应性溅射法，能够形成所要的组成比和电阻率的薄膜电阻61、68薄膜。

通过适当地选择该溅射条件，能够形成膜厚40nm以上，比电阻在1mΩ·cm以上的薄膜电阻67、68。进一步，在溅射结束后，涂敷抗蚀剂加工成预定形状后，通过进行反应性离子蚀刻(RIE)等的蚀刻加工，能够简便地形成图案。

当在频率1GHz上使用电容量可变电容器Ct′，电容量为1pF时，最好以不对该频率的阻抗给予恶劣影响的方式，将薄膜电阻67、68设定在阻抗的100倍以上的电阻值上，需要的第1和第2共同偏压线BI、BO的电阻值只要在约16kΩ以上即可。如果是因为希望电容量可变电容器Ct′中的薄膜电阻61～66的比电阻率在1mΩ·cm以上，所以例如作为第1和第2共同偏压线BI、BO的电阻值得到20kΩ的情形，则因为当使膜厚为50nm时，薄膜电阻67、68的纵横尺寸比(长度/宽度)能够在100以下，所以能够形成具有可以不使元件形状变大的纵横尺寸比的薄膜电阻67、68。

又，为了确保在其上形成的引出电极层8和下部电极层2的绝缘，需要绝缘层7。进一步，该绝缘层7覆盖第1和第2共同偏压线BI、BO、第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23，能够防止使薄膜电阻61～68氧化。因此，能够使第1和第2共同偏压线BI、BO、第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的电阻值随着时间的经过保持恒定，因此能够提高可靠性。为了提高耐湿性，最好由氮化硅和氧化硅中的至少一种构成该绝缘层7的材料。考虑到覆盖性，希望用化学气相堆积(CVD)法等进行成膜。

又，能够通过用通常抗蚀剂的干蚀刻法等，将绝缘层7加工成所要的形状。而且，为了确保薄膜电阻61～66和引出电极层8的连接，为了露出导体线33、34的一部分，在导体线33、34上的绝缘层7中设置达到导体线33、34的一部分的贯通孔。此外作为从该绝缘层7露出的部位，只是上部电极层4和焊料端子单元111、112，113、114，但是从提高耐湿性的观点来看是令人满意的。

又，以露出焊料端子单元113、114，覆盖整体的方式，形成保护膜9。保护膜9除了机械地保护从可变电容元件C1开始的电容量可变电容器Ct′的构成部件外，也用于保护不受药品等引起的污染。但是，当形成该保护层9时，要露出焊料端子单元113、114。作为保护层9的材料，可以用耐热性高，对段差覆盖性优越的材料。具体地说，用聚酰亚胺树脂和BCB(benzocyclobutene：苯环丁基)树脂等。在涂敷了树脂原料后，通过在预定温度进行固化，形成保护层9。

为了当进行形成焊料端子单元113、114时的回流焊和安装时，防止焊料端子单元113、114的焊料向下部电极层2扩散，形成焊料扩散防止层10。作为该焊料扩散防止层10的材料，Ni是合适的。又，也存在着为了提高焊料湿润性，在焊料扩散防止层10的表面上，形成约0.1μm的焊料湿润性高的Au、Cu等的情形。

最后，形成焊料端子单元113、114。为了容易将它们安装到电容量可变电容器Ct′的外部布线基板上地形成它们。一般，通过在要形成焊料端子单元113、114的部分上，用预定掩模印刷焊料糊剂后，进行回流焊，形成这些焊料端子单元113、114。

如果根据以上所述的电容量可变电容器Ct′，则通过在第1和第2共同偏压线BI、BO、第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23或它们的一部分中含有氮化钽，并且用比电阻在1mΩ·cm以上的薄膜电阻61～68，能够减少薄膜电阻61～68的纵横尺寸比，实现电容量可变电容器的小型化。进一步，通过在支撑基板1上直接形成第1和第2共同偏压线BI、BO、第1和第2偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23，能够减少构成可变电容元件C1等的各元件的层数。又，因为能够使构成各元件的各导体层和电介质层等的形成步骤共同化，所以尽管构造比较复杂，但是能够非常简单地形成。

如果根据本发明的阵列天线100，则在馈电线路12、13的途中插入具有以上那样制作的电容量可变电容器Ct、Ct′的可变移相器P、P′。因为用于可变移相器P、P′的电容量可变电容器，在高频上串联连接多个可变电容元件C1等的各元件，所以，可以使施加在各个可变电容元件上的高频电压分压而减少，因此，能够抑制电容量可变电容器Ct、Ct′对高频信号的电容量变动，使变动变小。因此，能够大幅度地抑制可变移相器P、P′的波形畸变和相互调制畸变等，能够提高阵列天线的畸变特性。而且，如果根据本发明的阵列天线，则因为用于可变移相器P、P′的电容量可变电容器Ct、Ct′，在高频上串联连接多个可变电容元件C1等，所以可以得到与增加可变电容元件的电介质层的膜厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量。结果，提高了可变移相器的耐功率性，能够提高作为阵列天线的耐功率性。

又，如果根据本发明的阵列天线100，在用于可变移相器P、P′的电容量可变电容器Ct、Ct′中，采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的可变电容元件C1等。因此，因为即便在高频也能够减少电容量可变电容器中的损耗，所以能够提高可变移相器P、P′的通过特性，提高与此相伴的阵列天线的通过特性。

进一步，如果根据本发明的阵列天线100，则因为用于可变移相器P′的电容量可变电容器Ct′，当具有包含与多个可变电容元件C1等的电极连接的电阻成分和电感成分中的至少一方的偏压供给电路时，不需要如已有的可变移相电路那样安装在外部的布线基板上的独立的偏压供给电路，能够达到使可变移相电路小型化的目的，所以作为阵列天线整体可以实现小型化，并且使用可变移相器的阵列天线的处理也变得容易了。

如上所述，如果根据本发明，则能够提供具备波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低的稳定的可变移相器的阵列天线。又，能够提供不需要独立的偏压供给电路，具备小型的容易处理的可变移相器的阵列天线。

而且，本发明的无线通信装置(图中未画出)具备以上那样的本发明的阵列天线100、和与该可变阵列天线100连接的发射电路和接收电路中的至少一个。

又，为了可以按照要求进行无线通信，无线信号处理电路既可以采用阵列天线100与发射电路或接收电路连接的构成，也可以采用其它的种种构成。

如果根据本发明的无线通信装置，则该无线通信装置具备以上那样的本发明的阵列天线100、和与该阵列天线100连接的发射电路和接收电路中的至少一个。所以，通过具备波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低的稳定的可变移相器的阵列天线，可以使用处理功率大的发射机或发射电路，能够实现可以减少多路径和多普勒频移等引起的无线通信品质恶化的无线通信装置。又，因为能够使天线构成小型化，所以具备阵列天线100的无线通信装置也可以小型化，可以用作便携式无线通设备。

此外，本发明不限定于以上的实施方式的例子，在不脱离本发明的要旨的范围内可以加上种种变更。例如，在上述实施方式的例子中，使作为偏压供给电路的第1和第2共同偏压线BI、BO共同，但是如用于图9所示的本发明的阵列天线中的可变移相器的实施方式又一例的等效电路图那样，即便作为具备可变移相器P″的阵列天线也没有关系，该可变移相器P″具有对于各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5分别设置作为偏压供给电路的偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23而构成的电容量可变电容器Ct″。

图10和图11是分别表示本发明第2实施方式的阵列天线的图。图10是表示具备可变电抗电路的本发明的阵列天线的概要电路图。图11是在无馈电辐射元件中装载的可变电抗电路的等效电路图。

根据图10所示的本发明的阵列天线200具备与馈电源212连接的辐射元件211a、通过与该辐射元件211a相互耦合而被馈电的无馈电辐射元件213a、和在该无馈电辐射元件213a上装载的可变电抗电路Z，在图10所示的电路图中，馈电源212向辐射元件211a馈电。馈电源212的一端与辐射元件211a连接，另一端接地。这样一来，构成激励天线211。又，可变电抗电路Z的一端与无馈电辐射元件213a的天线端子214a连接，另一端与接地端子215a连接而接地。这样一来，构成无馈电天线213。在图10所示的例子中，无馈电天线213以激励天线211为中心配置4组无馈天线213。以与辐射元件211a保持一定距离地与辐射元件211a产生相互耦合的方式配置各个无馈电辐射元件213a。通过以上那样的构成，能够得到本发明的阵列天线200。

这里我们简洁地说明在本发明的阵列天线200中可以改变定向性的理由。对辐射元件211a保持相同的元件间距离地配置各无馈电辐射元件213a。通过由馈电源212向被各无馈电辐射元件213a包围的中央的辐射元件211a馈电，根据元件间相互耦合的效应，在各无馈电辐射元件213a中也感应起电压，产生高频电流。而且，通过改变在各无馈电辐射元件213a中装载的可变电抗电路Z的的电抗值，控制在各无馈电天线213中的高频电流，可以改变阵列天线的定向性。又，这里，将无馈电天线213分成4组，但是为了如希望的那样形成定向性的可变幅度和零点(null point)，也能够分成例如1组以上，10组以下地进行配置。这样，能够通过考虑需要的定向性可变幅度和总合的阵列天线尺寸，决定组数。

在图11所示的等效电路图中，可变电抗电路Z的一端与无馈电辐射元件213a的天线端子214a连接，另一端接地。进一步，在可变电抗电路Z中L1是作为阻抗元件的电感，它的一端对天线端子214a串联连接，另一端与接地端子215a和电容元件C11的一端连接。设置电容元件C11作为限制直流电容元件。L2为包含用于供给控制电压(偏压信号)的阻止RF用的电感成分的扼流圈。Ct为电容量可变电容器。电容元件C11的另一端与扼流圈L2的一端和电容量可变电容器Ct的一端连接。扼流圈L2的另一端与偏压端子V连接，电容量可变电容器Ct的另一端接地。

这样，通过使具有电容量可变电容器Ct的可变电抗电路Z与无馈电辐射元件213a连接，并装载在无馈电辐射元件213a上，通过调整作为无馈电辐射元件213a的电容成分可以控制由辐射元件211a在无馈电辐射元件213a中激励起来的高频电流。

这里我们表示了可变电抗电路Z作为LC低通型的例子，但是如果在不脱离本发明的要旨的范围内，则根据目的，也能够以具有电容量可变电容器Ct的例如LC高通型、π型、T型、多段构成等的方式，改变可变电抗电路Z的构成加以使用，用无论那个可变电抗电路都能够得到同样的效果。

又，作为辐射元件211a和无馈电辐射元件213a，能够用线状天线和平面状天线等一般的天线。又，也能够用在近年来的便携式电话等的便携式设备中使用的鞭状天线、内置在框体内的微带天线和板状倒F天线等。特别是，微带天线和板状倒F天线对小型化方面是有利的，例如通过用压接工艺、压制工艺、电镀工艺、印刷工艺等在由陶瓷或有机材料构成的电介质或由铁氧体等的磁性体构成的基体上形成成为辐射电极的导体材料，能够得到小型的辐射元件211a和无馈电辐射元件213a。此外，不需要辐射元件211a和无馈电辐射元件213a是同一个元件，即便使用不同的辐射元件构成本发明的定向性可变阵列天线200也没有关系。

在图11所示的可变电抗电路Z的等效电路图中，Ct为电容量可变电容器。该电容量可变电容器Ct的构成与本发明第1实施方式的电容量可变电容器Ct的构成相同，这里省略对它的说明。

经过扼流圈L2从偏压端子V供给控制可变电容元件C1的电容成分的偏压信号，经过可变电容元件C1流到地。与施加在该可变电容元件C1的电压相应，可变电容元件C1形成预定的介电常数，结果，能够得到所要的电容成分。因为关于可变电容元件C2、C3、C4、C5，经过第1偏压线B11、B12、B13和第2偏压线B21、B22、B23在直流上并联连接它们，所以同样施加直流上相同大小的偏压信号，能够得到预定的电容成分。

结果，能够将用于使可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5的电容量控制在所要值上的直流偏压信号分别稳定地供给各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5，通过施加偏压信号能够使可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5的薄膜电介质层中的介电常数如希望的那样进行变化，因此形成可以容易地控制电容成分的电容量可变电容器Ct。

这样，因为可变电抗电路Z由串联连接的L和并联连接的电容量可变电容器Ct构成，所以能够由电容量可变电容器Ct控制与可变电抗电路Z连接的辐射元件211a的电抗值。通过改变辐射元件211a的电抗值，根据辐射元件211a-无馈电辐射元件213a之间的相互耦合的效应，在各无馈电辐射元件213a中感应起电压，产生高频电流，因为能够调整在无馈电辐射元件213a中激励起来的高频电流，所以可以改变阵列天线的定向性。

从而，因为将施加在这些串联连接的可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上的高频电压在各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上分压，所以，减少了施加在各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5上的高频电压。因此，能够抑制可变电容元件对高频信号的电容量变动，使变动变小，作为可变电抗电路Z，能够高精度地变化到所要的电抗值，并且能够抑制波形畸变和相互调制畸变等。

又，通过串联连接可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5，在高频上可以得到与增加电容元件的电介质层的层厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器Ct的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量，能够提高作为可变电抗电路Z的耐功率性，结果，能够得到可以处理大功率的阵列天线200。

下面，关于用于构成本发明的阵列天线200的可变电抗电路Z的电容量可变电容器Ct的制作方法的例子，与本发明的第1实施方式的电容量可变电容器Ct的制作方法相同，这里省略对它的说明。

下面，图12是表示在用于本发明的阵列天线中的无馈电辐射元件上装载的可变电抗电路的实施方式另一例的图，图12是表示用具有偏压供给电路的5个可变电容元件的电容量可变电容器Ct′的LC低通型可变电抗电路Z′的等效电路图。此外，在图12中，在与图10和图11相同的地方采用相同的标号，并省略对它们的重复说明。

在图12所示的等效电路图中，电容量可变电容器Ct′的构成与本发明的第1实施方式的电容量可变电容器Ct′的构成相同，这里省略对它的说明。

从第1偏压端子V1供给控制电容量可变电容器Ct′的电容成分的偏压信号，经过可变电容元件C1流到第2偏压端子V2(图12中为地)。与施加在该可变电容元件C1上的电压相应，可变电容元件C1具有预定的介电常数，结果，能够得到所要的电容成分。关于可变电容元件C2～C5也同样。

结果，能够将用于将可变电容元件C1～C5的电容量控制在所要的值上的偏压信号，稳定地分别供给各个可变电容元件C1～C5，由施加的偏压信号如希望的那样改变可变电容元件C1～C5的薄膜电介质层中的介电常数。因此，形成容易控制电容成分的电容量可变电容器Ct′。因此，通过由电容量可变电容器Ct′将可变电抗电路Z′的电抗值控制在所要的值上，能够调整由辐射元件211a在无馈电辐射元件213a中激励起来的高频电流，得到可以改变定向性的本发明的阵列天线。

从而，因为将加在这些串联连接的可变电容元件上的高频电压在各个可变电容元件C1～C5上分压，所以，减少了施加在各个可变电容元件C1～C5上的高频电压。因此，能够抑制在各个可变电容元件C1～C5中的对高频信号的电容量变动，使变动变小，作为具备用由这些可变电容元件C1～C5构成的电容量可变电容器Ct′的可变电抗电路Z′，能够抑制波形畸变和相互调制畸变等。

又，通过串联连接可变电容元件C1～C5，在高频上具有与增加电介质层的层厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器Ct′的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量，能够提高可变电抗电路Z′的耐功率性，结果，能够得到可以处理大功率的阵列天线。

又，因为通过在电容量可变电容器Ct′中具有偏压供给电路，不需要已有那样的外部偏压供给电路，所以作为可变电抗电路Z′，成为小型的非常容易处理的可变电抗电路。

此外，当使电容量可变电容器Ct′的一端，如图12所示那样与地连接时，即便特别地没有第2共同偏压线RO也没有关系。

下面，关于在本例中的电容量可变电容器Ct′的制作方法，与本发明的第1实施方式的电容量可变电容器Ct′的制作方法相同，这里省略对它的说明。

如果根据本发明的阵列天线200，则使具有以上那样制作的电容量可变电容器Ct、Ct′的可变电抗电路Z、Z′连接在无馈电辐射元件213a的天线端子214a和接地端子215a之间。因为用于可变电抗电路Z、Z′的电容量可变电容器Ct、Ct′，在高频上串联连接多个可变电容元件C1等的各元件，所以，可以使加在多个可变电容元件C1等上的高频电压在各个可变电容元件C1等上分压。所以，能够通过分压减少施加在各个可变电容元件上的高频电压，因此，能够抑制电容量可变电容器Ct、Ct′的对高频信号的电容量变动，使变动变小。因此，能够抑制作为无馈电辐射元件213a的波形畸变和相互调制畸变等，结果作为阵列天线200能够抑制波形畸变和相互调制畸变等。而且，因为在高频上串联连接多个可变电容元件C1等，所以可以得到与增加可变电容元件的电介质层的膜厚的情形相同的效果，能够减小电容量可变电容器Ct、Ct′的由损耗电阻引起的每单位体积的发热量，能够提高可变电抗电路Z、Z′的耐功率性，结果，能够得到可以处理大功率的阵列天线200。

又，如果根据本发明的阵列天线200，在用于在无馈电辐射元件213a的天线端子214a和接地端子215a之间连接的可变电抗电路Z、Z′中的电容量可变电容器Ct、Ct′中，使用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件C1等。因此，因为即便在高频也能够减少电容量可变电容器Ct、Ct′中的损耗，所以能够减少作为可变电抗电路Z、Z′的损耗，结果，能够减少作为阵列天线200的损耗。

进一步，如果根据本发明的阵列天线200，则因为电容量可变电容器Ct′，当具有包含与多个可变电容元件C1等的电极连接的电阻成分和电感成分中的至少一方的偏压供给电路时，不需要如已有的可变电抗电路那样安装在外部的布线基板上的独立的偏压供给电路，能够达到使无馈电辐射元件213a小型化的目的，并且能够得到更容易处理的阵列天线200。

如上所述，如果根据本发明，则能够提供能够容易并且稳定地改变阵列天线的定向性，波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低、廉价且构成简易的阵列天线。又，能够提供不需要独立的偏压供给电路，小型且容易处理的可以控制定向性的阵列天线。

而且，本发明的无线通信装置(图中未画出)具备以上那样的本发明的阵列天线200、和与该阵列天线200连接的发射电路和接收电路中的至少一个。

又，为了可以根据要求进行无线通信，无线信号处理电路既可以采用阵列天线200与发射电路或接收电路连接的构成，也可以采用其它的种种构成。

如果根据本发明的无线通信装置，则具备以上那样的本发明的阵列天线200和与它连接的发射电路或接收电路中的至少一个。因此，因为通过用具有波形畸变和相互调制畸变小、耐功率性优越、损耗低的稳定的可变电抗电路的阵列天线200，可以用处理功率大的发射机和发射电路，所以即便在具有多路径和多普勒频移的无线通信环境不好的地域中，也可以通过控制定向性不使无线通信品质恶化地进行无线通信。又，当应用于便携式电话等的基站和移动台时，可以实现无线通信的高速化·大容量化、提高无线通信的品质，进行高速移动通信等，因为提高了频率的利用效率，所以多位用户能够同时使用，能够提供小型的高功能的无线通装置。

此外，本发明不限定于以上的实施方式的例子，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行种种变更。例如，在上述实施方式的例子中，使作为偏压供给电路的第1和第2共同偏压线BI、BO共同，但是如在图13所示的本发明的阵列天线中的无馈电辐射元件中装载的可变电抗电路的实施方式又一例的等效电路图所示的那样，即便作为具有电容量可变电容器Ct″的可变电抗电路Z″也没有关系，该电容量可变电容器Ct″具有对于各个可变电容元件C1、C2、C3、C4、C5分别设置了作为偏压供给电路的偏压线B11、B12、B13、B21、B22、B23的构成。

在不脱离本发明的精神或主要特征的条件下，能够在其它的各种不同的方式中实施本发明。所以，上述实施方式在所有方面只不过是例示而已，本发明的范围是权利要求书中表示的范围，不受说明书本文的限制。进一步，属于权利要求书的变形和变更全部都在本发明的范围内。

Claims (11)

1、一种阵列天线(100)，其特征在于，具备：

多个辐射元件(11)；

向该多个辐射元件(11)馈电的多条馈电线路(12、13)；和

在该馈电线路(12、13)的途中插入的可变移相器(P、P′、P″)；

该可变移相器(P、P′、P″)具有传输线路(T1、T2、T3、T4)或循环器；

在所述传输线路(T1、T3)的接地侧或所述循环器的接地侧端子上连接电容量可变电容器(Ct、Ct′、Ct″)；

在该电容量可变电容器(Ct、Ct′、Ct″)中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件(C1、C2、C3、C4、C5)，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。

2、根据权利要求1所述的阵列天线(100)，其特征在于，用于所述可变移相器(P、P′、P″)的电容量可变电容器(Ct、Ct′、Ct″)具有与多个所述可变电容元件的电极连接的、包含电阻成分和电感成分中的至少一种的偏压供给电路。

3、根据权利要求1所述的阵列天线(100)，其特征在于，所述辐射元件(11)是微带天线或板状倒F天线。

4、根据权利要求1所述的阵列天线(100)，其特征在于，所述多个辐射元件(11)通过所述多条馈电线路(12、13)对1个馈电源(14)并联连接。

5、根据权利要求1所述的阵列天线(100)，其特征在于，所述薄膜电介质层是由至少包含Ba、Sr、Ti的钙钛矿型氧化物晶体构成的电介质层。

6、一种无线通信装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的阵列天线(100)；和

与该阵列天线连接的发射电路和接收电路中的至少一个。

7、一种阵列天线(200)，其特征在于，具备：

与馈电源(212)连接的辐射元件(211a)；

通过与该辐射元件(211a)相互耦合而被馈电的无馈电辐射元件(213a)；和

装载在该无馈电辐射元件(213a)上的可变电抗电路(Z、Z′、Z″)；

该可变电抗电路(Z、Z′、Z″)具有电容量可变电容器(Ct、Ct′、Ct″)；

在该电容量可变电容器(Ct、Ct′、Ct″)中，在输入端子和输出端子之间，让采用由施加电压引起介电常数变化的薄膜电介质层的多个可变电容元件(C1、C2、C3、C4、C5)，对于直流成并联连接，而对于高频成串联连接。

8、根据权利要求7所述的阵列天线(200)，其特征在于，用于所述可变电抗电路(Z、Z′、Z″)的电容量可变电容器(Ct、Ct′、Ct″)具有与多个所述可变电容元件的电极连接的，包含电阻成分和电感成分中的至少一种的偏压供给电路。

9、根据权利要求7所述的阵列天线(200)，其特征在于，所述辐射元件(211a)和所述无馈电辐射元件(213a)是微带天线或板状倒F天线。

10、根据权利要求7所述的阵列天线(200)，其特征在于，所述薄膜电介质层是由至少包含Ba、Sr、Ti的钙钛矿型氧化物晶体构成的电介质层。

11、一种无线通信装置，其特征在于，具备：

权利要求7所述的阵列天线(200)；和

与该阵列天线(200)连接的发射电路和接收电路中的至少一个。

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