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WO2011152055A1 - 構造体 - Google Patents

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Publication number
WO2011152055A1
WO2011152055A1 PCT/JP2011/003110 JP2011003110W WO2011152055A1 WO 2011152055 A1 WO2011152055 A1 WO 2011152055A1 JP 2011003110 W JP2011003110 W JP 2011003110W WO 2011152055 A1 WO2011152055 A1 WO 2011152055A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
conductors
structure according
layer
insulating layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/003110
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博 鳥屋尾
徳昭 安道
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to US13/700,960 priority Critical patent/US8922455B2/en
Priority to JP2012518258A priority patent/JP5790648B2/ja
Publication of WO2011152055A1 publication Critical patent/WO2011152055A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/28—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave comprising elements constituting electric discontinuities and spaced in direction of wave propagation, e.g. dielectric elements or conductive elements forming artificial dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0216—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference
    • H05K1/0236—Electromagnetic band-gap structures
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237—High frequency adaptations
    • H05K1/024—Dielectric details, e.g. changing the dielectric material around a transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0137—Materials
    • H05K2201/0141—Liquid crystal polymer [LCP]

Definitions

  • the present invention relates to a structure showing characteristics as a metamaterial.
  • the propagation characteristics of electromagnetic waves can be controlled by periodically arranging conductor patterns having a specific structure (hereinafter referred to as metamaterials).
  • metamaterials For example, the antenna can be reduced in size and thickness.
  • Metamaterials include the so-called right-handed system, left-handed system, and combined right-handed / left-handed system.
  • Patent Document 1 there is a technique described in Patent Document 1 as a technique of using a right-hand / left-hand composite metamaterial as an array antenna (leakage wave antenna).
  • a liquid crystal layer is disposed between two conductors constituting a capacity component of a metamaterial unit cell. It is described that when the voltage applied between the two conductors is changed, the dielectric constant of the liquid crystal layer changes, and as a result, the directivity of the electromagnetic wave changes.
  • An object of the present invention is to provide a structure having a simple wiring structure and capable of easily changing the directivity of leakage waves.
  • a first conductor A plurality of second conductors facing the first conductor and arranged repeatedly; A plurality of third conductors facing each of the plurality of second conductors; A dielectric constant variable layer provided between at least one of the plurality of third conductors and the plurality of second conductors and between at least one of the plurality of third conductors and the first conductor; A fourth conductor connecting the first second conductor and the second second conductor located next to the first second conductor; A structure is provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. It is a top view which shows the pattern of a 3rd conductor.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the unit cell shown in FIG. 2. It is a figure for demonstrating the effect
  • It is sectional drawing which shows the structure of the structure which concerns on 2nd Embodiment.
  • It is sectional drawing which shows the structure of the structure which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 ist Embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • It is a top view which shows the pattern of a 3rd conductor.
  • FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the unit cell shown in FIG. 2. It is a
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the structure which concerns on 6th Embodiment. It is a top view which shows the structure of the structure which concerns on 7th Embodiment. It is a top view which shows the structure of the structure which concerns on 8th Embodiment. It is AA 'sectional drawing of FIG. FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of a unit cell of the structure shown in FIGS. 13 and 14. It is a top view which shows the structure of the structure which concerns on 9th Embodiment. It is AA 'sectional drawing of FIG. FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of a unit cell of the structure shown in FIGS. 16 and 17. It is sectional drawing which shows the structure of the structure which concerns on 10th Embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the structure according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • FIG. 2 shows power supply conductors 220 and 240 and vias 400 described later.
  • the structure includes a first conductor 100, a plurality of second conductors 200, a plurality of third conductors 410, a dielectric constant variable layer (insulating layer 620), and a fourth conductor 300.
  • the plurality of second conductors 200 face the first conductor 100 and are repeatedly arranged, for example, periodically.
  • the third conductor 410 is provided at a position facing each of the plurality of second conductors 200.
  • the dielectric constant variable layer is formed of a dielectric constant variable material whose dielectric constant varies depending on voltage, for example, liquid crystal, and between the plurality of second conductors 200 and the plurality of third conductors 410, and between the plurality of third conductors 410 and the second conductors. It is provided between at least one of the conductors 100.
  • the dielectric constant variable layer is the insulating layer 620 and is located between the second conductor 200 and the third conductor 410.
  • the fourth conductor 300 is connected to the first second conductor 200 and each of the second second conductors 200 located adjacent thereto via vias 500.
  • the fourth conductor 300 forms a transmission line having the second conductor 200 as a return path by facing the second conductor 200. Details will be described below.
  • the first conductor 100 is a metal film such as a Cu film, for example, and extends in a sheet shape in the first conductor layer.
  • An insulating layer 610 is provided on the first conductor 100.
  • a second conductor layer is formed on the insulating layer 610.
  • a third conductor 410 is formed on the second conductor layer.
  • An insulating layer 620 is formed on the second conductor layer.
  • a third conductor layer is formed on the insulating layer 620.
  • a second conductor 200 is formed on the third conductor layer.
  • An insulating layer 630 is formed on the third conductor layer.
  • a fourth conductor layer is formed on the insulating layer 630.
  • a fourth conductor 300 is formed on the fourth conductor layer.
  • the second conductor 200 is located on the opposite side of the first conductor 100 via the third conductor 410
  • the fourth conductor 300 is the third conductor 410 via the second conductor 200.
  • the second conductor 200, the third conductor 410, and the fourth conductor 300 are metal films such as a Cu film, for example, and are repeatedly provided, for example, periodically along the first direction (X direction in the drawing). .
  • the fourth conductor 300 has one end electrically connected to the first second conductor 200 and the other end connected to the second second conductor 200. For this reason, the fourth conductor 300 forms a microstrip line with the second second conductor 200 as a return path, and functions as a short stub.
  • three or more second conductors 200 are provided, and the fourth conductor 300 is provided between at least one pair of adjacent second conductors 200. In the example illustrated in FIGS. 1 and 2, the fourth conductor 300 is provided between all the second conductors 200 adjacent to each other.
  • the plurality of second conductors 200 are connected to each other in a direct current manner via the fourth conductor 300 and the via 500.
  • the via 500 penetrates the insulating layer 630, one end is connected to the second conductor 200, and the other end is connected to the end of the fourth conductor 300.
  • the via 500 is connected to the second conductor 200 at an end portion of the second conductor 200 in the X direction in the drawing, that is, at a place not overlapping with a via 400 described later.
  • the third conductor 410 is a wiring-like conductor pattern.
  • the third conductor 410 has one end connected to the other end of the via 400 and the other end being an open end.
  • the third conductor 410 forms a microstrip line with the second conductor 200 as a return path, and functions as an open stub.
  • the third conductor 410 is connected to the first conductor 100 via the via 400 that penetrates the insulating layer 610.
  • the number of the fourth conductors 300 is not limited to this.
  • the 4th conductor 300 is a conductor pattern extended
  • feeding conductors 220 and 240 are formed in the third conductor layer, that is, the same layer as the second conductor 200.
  • the power feeding conductor 220 is electrically connected to the second conductor 200 positioned at one end of the second conductor 200 array, and the power feeding conductor 240 is the second conductor positioned at the other end of the second conductor 200 array. It is electrically connected to the conductor 200.
  • the power feeding conductors 220 and 240 may be directly connected to the second conductor 200 or may be capacitively coupled. Since the power supply conductors 220 and 240 are opposed to the first conductor 100, the power supply conductor path is configured together with the first conductor 100.
  • the structure according to this embodiment functions as an array antenna (leakage wave antenna). However, the feeding conductors 220 and 240 are not necessarily required at both ends of the arrangement of the second conductors 200, and only one of them may be provided.
  • the unit cells 10 are repeatedly arranged, for example, periodically.
  • the unit cell 10 includes a first conductor 100, a via 400, a third conductor 410, a half of the first second conductor 200, a half of the second second conductor 200, a via 500, and a fourth conductor 300. Yes.
  • portions of the structure other than the power supply conductor paths 220 and 240 function as metamaterials.
  • the interval between the same vias is within 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the electromagnetic wave assumed as noise. It is preferable to do so.
  • “Repetition” includes a case where a part of the configuration is missing in any unit cell 10. When the unit cell 10 has a two-dimensional array, “repetition” includes a case where the unit cell 10 is partially missing. Further, “periodic” includes a case where some of the constituent elements are deviated in some unit cells 10 and a case where the arrangement of some unit cells 10 themselves is deviated.
  • FIG. 3 is a plan view showing a pattern of the third conductor 410.
  • the third conductor 410 extends in a spiral shape.
  • the third conductor 410 has an end located at the center of the spiral connected to the via 400. The entire surface of the spiral formed by the third conductor 410 faces the second conductor 200.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the unit cell 10 shown in FIG. Since the first conductor 100 and the second conductor 200 are opposed to each other, a capacitor CR is formed between them.
  • a third conductor 410 is located between the first conductor 100 and the second conductor 200. The third conductor 410 forms an open stub together with the second conductor 200. Since the third conductor 410 is connected to the first conductor 100 by a via 400, between the first conductor 100 and the open stub, the inductance L L due to a via 400 is formed.
  • the shunt circuit S having the capacitance C R , the inductance L L , and the open stub is configured between the first conductor 100 and the second conductor 200.
  • the first second conductors 200a has an inductance L R. Therefore, during the first second conductor 200a and the second second conductor 200b, the series circuit D with a capacity C L and the inductance L R is formed.
  • the leaky wave antenna of the present embodiment is preferably designed so as to satisfy a so-called “balance condition” in which the resonance frequencies of the shunt circuit S and the series circuit D are matched. This is because it is usually difficult to achieve impedance matching near the resonance frequency because the antenna's input impedance changes abruptly.
  • the resonance frequency of the shunt circuit S can be controlled by the stub length of the open stub, and the resonance frequency of the series circuit D can be controlled by the stub length of the short stub. And easy. However, even if the balance condition is not satisfied, the essential effect of the present invention is not affected at all.
  • FIG. 5 is a diagram showing the radiation direction of leakage waves when power is input from the power supply conductor 220 in the structure shown in FIGS.
  • the structure according to the present embodiment is known to cause zero-order resonance in which the wavelength of the electromagnetic wave in the structure becomes infinite at the resonance frequency of the shunt circuit S or the resonance frequency of the series circuit D.
  • the leaky wave is refracted and radiated in a direction perpendicular to the structure.
  • the structure according to the present embodiment operates as a left-handed metamaterial on the lower frequency side than the zeroth-order resonance frequency, and has a negative refractive index. For this reason, the leaky wave is refracted and radiated backward with respect to the traveling direction of power.
  • the structure according to the present embodiment operates as a right-handed metamaterial at a frequency higher than the zeroth-order resonance frequency, and has a positive refractive index. Therefore, the leakage wave is refracted forward with respect to the traveling direction of power. Is emitted.
  • the insulating layer 620 is a capacitance variable layer, and has a dielectric constant depending on a potential difference between the potential of the third conductor 410 and the second conductor 200, that is, a voltage applied between the first conductor 100 and the second conductor 200. Changes. Therefore, by changing the voltage applied between the first conductor 100 and the second conductor 200, the dielectric constant of the layer (insulating layer 620) between the third conductor 410 and the second conductor 200, that is, between the open stubs. As a result, the propagation constant of the transmission line formed by the third conductor 410 can be changed. Thereby, the zero-order resonance frequency of the structure can be changed within a certain frequency region. And when the frequency input into an antenna is located in the variable range of the 0th-order resonance frequency of a structure, the radiation direction of a leaky wave can be changed.
  • the zeroth-order resonance frequency can be positioned on either the high frequency side or the low frequency side of the frequency input to the antenna. It is also possible to match the frequency input to the antenna.
  • the zeroth-order resonance frequency is positioned higher than the frequency input to the antenna, the leaky wave is refracted and radiated backward with respect to the traveling direction of power.
  • the zero-order resonance frequency is positioned on the lower frequency side than the frequency input to the antenna, the leaky wave is refracted forward and radiated in the traveling direction of power.
  • the zeroth-order resonance frequency is made to coincide with the frequency input to the antenna, the leaky wave is refracted and radiated in a direction perpendicular to the traveling direction of power.
  • the plurality of second conductors 200 are connected to each other via the fourth conductor 300 and the via 500 in terms of direct current. For this reason, as shown in FIG. 5, all the second conductors 200 are connected by connecting a DC variable voltage source 710 between any of the second conductors 200 and the first conductors 100 via, for example, a switch 720. On the other hand, the same voltage based on the first conductor 100 can be applied. Therefore, the wiring structure is simplified.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the structure according to the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the first embodiment except for the following points.
  • the layers in which the third conductor 410 and the fourth conductor 300 are formed are interchanged. That is, the third conductor 410 is formed on the insulating layer 630, and the fourth conductor 300 is formed on the insulating layer 610. That is, in the present embodiment, the second conductor 200 is located on the opposite side of the first conductor 100 with the fourth conductor 300 interposed therebetween, and the third conductor 410 has the fourth conductor 300 interposed with the second conductor 200 interposed therebetween. It is located on the opposite side.
  • the via 500 is provided in the insulating layer 620.
  • the second conductor 200 has an opening 202, and the via 400 passes through the insulating layers 610, 620, and 630 through the opening 202. Therefore, the via 400 can be connected to the third conductor 410 without being electrically connected to the second conductor 200.
  • the insulating layer 630 is not the insulating layer 620 but is a variable dielectric constant layer. That is, the insulating layer 630 is formed of a material whose dielectric constant changes with voltage, such as liquid crystal.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the structure according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the first embodiment except for the following points.
  • the fourth conductor 300 is formed on the same layer as the third conductor 410, that is, on the insulating layer 610.
  • the via 500 is formed in the insulating layer 620.
  • the insulating layer 630 is not formed.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since there is no need to provide the insulating layer 630, the number of layers can be reduced. Further, since the layer between the fourth conductor 300 and the second conductor 200 is also a variable dielectric constant layer, the propagation constant of the short stub in the series circuit D can be changed. As a result, it is possible to change the zero-order resonance frequency while satisfying the balance condition, that is, while maintaining impedance matching.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the structure according to the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 7 in the third embodiment.
  • the layer in which the second conductor 200 and the power feeding conductors 220 and 240 are formed and the layer in which the third conductor 410 and the fourth conductor 300 are formed are interchanged. Except for this, the structure is the same as that of the structure according to the third embodiment.
  • the second conductor 200 and the power feeding conductors 220 and 240 are formed on the insulating layer 610.
  • the third conductor 410 and the fourth conductor 300 are formed on the insulating layer 620.
  • the insulating layer 630 is not formed.
  • the second conductor 200 has an opening 202, and the via 400 passes through the insulating layers 610 and 620 through the opening 202. Therefore, the via 400 can be connected to the third conductor 410 without being electrically connected to the second conductor 200.
  • FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a structure according to the fifth embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the first embodiment except for the following points.
  • the fourth conductor 300 is formed on the same layer as the second conductor 200, that is, on the insulating layer 620. Also, the via 500 and the insulating layer 630 are not formed.
  • the plurality of second conductors 200 have recesses 204 except for the second conductor 200 connected to the power feeding conductor 220.
  • the second conductor 200 has a rectangular shape, and the recess 204 is formed on the side of the second conductor 200 that is closer to the power feeding conductor 220.
  • the fourth conductor 300 is formed integrally with the second conductor 200, and the bottom side of the recess 204 of the second conductor 200 located next to the side of the second conductor 200 far from the power feeding conductor 220. Connected to. That is, the fourth conductor 300 forms a coplanar line with the side of the recess 204 as a return path, and functions as a short stub.
  • the second conductor 200 of FIG. 9 includes a recess on one side facing the adjacent second conductor 200 and a fourth conductor 300 on the other side, but a pair of adjacent second conductors 200.
  • a concave portion is provided on one side of the sides facing each other and the fourth conductor 300 is provided on the other side and a coplanar line is formed, it is not necessary to limit to the configuration of FIG.
  • the position where the recess 204 and the fourth conductor 300 are formed may be switched with respect to the example shown in FIG. 9, the second conductor 200 provided with a recess on both sides, or the fourth conductor 300 provided on both sides.
  • the same effect as that of the first embodiment can also be obtained by this embodiment. Further, since the fourth conductor 300 is formed in the same layer as the second conductor 200, it is not necessary to form the via 500 and the insulating layer 630, and the number of layers required for the structure can be reduced. Therefore, the manufacturing cost of the structure can be further reduced.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of the structure according to the sixth embodiment, which corresponds to FIG. 10 in the fifth embodiment.
  • the layer in which the second conductor 200 and the fourth conductor 300 (not shown in the drawing) are formed and the layer in which the third conductor 410 is formed are interchanged.
  • the structure is the same as that of the structure according to the fifth embodiment.
  • the second conductor 200 and the fourth conductor 300 are formed on the insulating layer 610, and the third conductor 410 is formed on the insulating layer 620.
  • the second conductor 200 has an opening 202, and the via 400 passes through the insulating layers 610 and 620 through the opening 202. Therefore, the via 400 can be connected to the third conductor 410 without being electrically connected to the second conductor 200.
  • FIG. 12 is a plan view showing the structure of the structure according to the seventh embodiment.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the fifth embodiment except for the following points.
  • the second conductor 200 does not have the recess 204.
  • the second conductors 200 are arranged in the X direction in the figure.
  • the fourth conductor 300 extends from the side of the first second conductor 200 facing the second second conductor in a direction intersecting with the X direction in the drawing.
  • the second conductor 200 has a rectangular shape.
  • the fourth conductor 300 is formed integrally with the second conductor 200 on the side of the second conductor 200 farther from the power feeding conductor 220.
  • the fourth conductor 300 extends in a direction substantially parallel to the above-described side of the second conductor 200, that is, a direction orthogonal to the X direction.
  • the second conductor 200 has a fifth conductor 310 on the side close to the power feeding conductor 220.
  • the fifth conductor 310 extends to face the fourth conductor 300 of the second conductor 200 located adjacent to the fifth conductor 310, and the fourth conductor 300 and the fifth conductor 310 form a balanced transmission line.
  • the fourth conductor 300 and the fifth conductor 310 are preferably parallel to each other and have the same length.
  • the ends of the fourth conductor 300 and the fifth conductor 310 are connected to each other, and the balanced transmission line formed by these functions as a short stub.
  • FIG. 13 is a plan view showing a configuration of a structure according to the eighth embodiment.
  • 14 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the fifth embodiment except for the following points.
  • the second conductor 200 is provided with an opening 206.
  • a third conductor 410 is formed in the opening 206. That is, the third conductor 410 is formed in the same layer as the second conductor 200 and the fourth conductor 300 and faces the first conductor 100.
  • One end of the third conductor 410 is connected to the second conductor 200 at the edge of the opening 206, and the other end is an open end. That is, the third conductor 410 forms a microstrip line with the first conductor 100 as a return path, and functions as an open stub.
  • the insulating layer 610 is a dielectric constant variable layer.
  • the via 400 and the insulating layer 620 are not provided.
  • FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of the unit cell 10 of the structure shown in FIGS. 13 and 14.
  • the equivalent circuit shown in this figure is equivalent to the unit cell 10 shown in FIG. 4 except that there is no inductance L L derived from the via 400, that is, the unit cell 10 and the fifth implementation according to the first embodiment. This is the same as the equivalent circuit of the unit cell 10 according to the embodiment.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the structure body can be formed using two wiring layers and one insulating layer 610, the manufacturing cost of the structure body can be reduced.
  • the layer between the second conductor 200 and the first conductor 100 is also a dielectric constant variable layer, the propagation constant of the short stub in the series circuit D can be changed. As a result, it is possible to change the zero-order resonance frequency while satisfying the balance condition, that is, while maintaining impedance matching.
  • FIG. 16 is a plan view showing a configuration of a structure according to the ninth embodiment. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the first embodiment except for the following points.
  • the second conductor 200 and the power feeding conductors 220 and 240 are formed on the insulating layer 610.
  • the third conductor 210 is provided instead of the third conductor 410, and the inductance element 212 is provided instead of the via 400.
  • the third conductor 210 and the inductance element 212 are formed on the same layer as the second conductor 200, that is, on the first conductor 610.
  • the third conductor 210 is arranged side by side with the second conductor 200 in the Y direction in the drawing, that is, in a direction perpendicular to the arrangement direction of the second conductors 200. In the example shown in the drawing, the third conductor 210 is disposed on both sides of the second conductor 200.
  • the inductance element 212 is a wiring-like conductor pattern, and connects the second conductor 200 and the third conductor 210.
  • the fourth conductor 300 is formed on the insulating layer 620, and the via 500 is formed in the insulating layer 620.
  • the insulating layer 610 instead of the insulating layer 620 is a dielectric constant variable layer.
  • the insulating layer 630 is not formed.
  • FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of the unit cell 10 of the structure shown in FIGS. As shown in the figure, the unit cell 10 in the present embodiment, except that the shunt circuit S has a capacitance C G instead of the short stubs are the same as the equivalent circuit shown in FIG.
  • the capacitance CG is a capacitance formed between the first conductor 100 and the third conductor 210, and is located between the inductance L L caused by the inductance element 212 and the first conductor 100 in the equivalent circuit. .
  • the dielectric layer of the capacitor C G formed with the third conductor 210 by a first conductor 100 (insulating layer 610) the dielectric constant can be changed the dielectric constant of the dielectric layer (insulating layer 610) of the capacitance C R which is formed by the first conductor 100 and second conductor 200.
  • the propagation constant of the shunt circuit S can be changed. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of the structure according to the tenth embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the structure according to the present embodiment has the same configuration as the structure according to the first embodiment except for the following points.
  • the via 400 connects the third conductor 410 to the second conductor 200 instead of the first conductor 100. For this reason, the return path of the third conductor 410 is not the second conductor 200 but the first conductor 100.
  • the insulating layer 610, not the insulating layer 620, is formed of a dielectric constant variable material.
  • the insulating layer 610 may be a variable dielectric constant layer.
  • the insulating layer 620 may be a dielectric constant variable layer.

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Abstract

　複数の第２導体（２００）は、第１導体（１００）に対向し、繰り返し、例えば周期的に配置されている。第３導体（４１０）は、複数の第２導体（２００）それぞれに対向する位置に設けられている。誘電率可変層は、電圧によって誘電率が変わる誘電率可変材料、例えば液晶により形成されており、複数の第２導体（２００）と複数の第３導体（４１０）の間、及び複数の第２導体（２００）と第１導体（１００）の間の少なくとも一方に設けられている。第４導体（３００）は、第１の第２導体（２００）と、この隣に位置する第２の第２導体（２００）それぞれに、ビア（５００）を介して接続している。第４導体（３００）は、第２導体（２００）に対向することにより、第２導体（２００）をリターンパスとする伝送線路を形成する。

Description

構造体
　本発明は、メタマテリアルとしての特性を示す構造体に関する。
　近年、特定の構造を有する導体パターンを周期的に配置すること（以下、メタマテリアルと記載）で電磁波の伝播特性を制御できることが明らかになっている。メタマテリアルを使用することで、例えばアンテナの小型化・薄型化を図ることができる。
　メタマテリアルには、いわゆる右手系、左手系、及び右手・左手複合系がある。これらのうち右手・左手複合系のメタマテリアルをアレーアンテナ（漏洩波アンテナ）として使用する技術として、特許文献１に記載の技術がある。この技術は、メタマテリアルの単位セルの容量成分を構成する２つの導体の間に液晶層を配置したものである。そして２つの導体の間に加える電圧を変化させると、液晶層の誘電率が変化するため、結果として電磁波の指向性が変化することが記載されている。
特開２００６－２１１３２８号公報
　特許文献１に記載の技術では、２つの導体それぞれに、電圧を印加するための配線を接続する必要がある。一方、メタマテリアルは単位セルを繰り返し配置することにより構成されている。このため、特許文献１に記載の技術では、複数の単位セルそれぞれにおいて、２つの導体それぞれに配線を接続しなければならない。このため、電圧印加のための配線構造が複雑になってしまう。
　本発明の目的は、配線構造が簡単であり、かつ漏洩波の指向性を容易に変化させることができる構造体を提供することにある。
　本発明によれば、第１導体と、
　前記第１導体に対向し、繰り返し配置されている複数の第２導体と、
　前記複数の第２導体それぞれに対向している複数の第３導体と、
　前記複数の第３導体と前記複数の第２導体の間と、前記複数の第３導体と前記第１導体の間の少なくとも一方に設けられ、電圧によって誘電率が変わる誘電率可変層と、
　第１の前記第２導体と、当該第１の第２導体の隣に位置する第２の前記第２導体とを互いに接続する第４導体と、
を備える構造体が提供される。
　本発明によれば、配線構造が簡単であり、かつ漏洩波の指向性を容易に変化させることができる構造体を提供することができる。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
第１の実施形態にかかる構造体の構成を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ´断面図である。 第３導体のパターンを示す平面図である。 図２に示した単位セルの等価回路図である。 本実施形態の作用及び効果を説明するための図である。 第２の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。 第３の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。 第４の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。 第５の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。 図９のＡ－Ａ´断面図である。 第６の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。 第７の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。 第８の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。 図１３のＡ―Ａ´断面図である。 図１３及び図１４に示した構造体の単位セルの等価回路図である。 第９の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。 図１６のＡ―Ａ´断面図である。 図１６及び図１７に示した構造体の単位セルの等価回路図である。 第１０の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　図１は、第１の実施形態にかかる構造体の構成を示す斜視図であり、図２は図１のＡ－Ａ´断面図である。なお図２において、説明の都合上、後述する給電用導体２２０，２４０及びビア４００を図示している。この構造体は、第１導体１００、複数の第２導体２００、複数の第３導体４１０、誘電率可変層（絶縁層６２０）、及び第４導体３００を備える。複数の第２導体２００は、第１導体１００に対向し、繰り返し、例えば周期的に配置されている。第３導体４１０は、複数の第２導体２００それぞれに対向する位置に設けられている。誘電率可変層は、電圧によって誘電率が変わる誘電率可変材料、例えば液晶により形成されており、複数の第２導体２００と複数の第３導体４１０の間と、複数の第３導体４１０と第１導体１００の間と、の少なくとも一方に設けられている。本実施形態において誘電率可変層は絶縁層６２０であり、第２導体２００と第３導体４１０の間に位置している。第４導体３００は、第１の第２導体２００と、この隣に位置する第２の第２導体２００それぞれに、ビア５００を介して接続している。第４導体３００は、第２導体２００に対向することにより、第２導体２００をリターンパスとする伝送線路を形成する。以下、詳細に説明する。
　第１導体１００は例えばＣｕ膜などの金属膜であり、第１導体層においてシート状に延在している。第１導体１００の上には絶縁層６１０が設けられている。絶縁層６１０上には第２導体層が形成されている。第２導体層には、第３導体４１０が形成されている。第２導体層の上には絶縁層６２０が形成されている。絶縁層６２０の上には第３導体層が形成されている。第３導体層には、第２導体２００が形成されている。第３導体層の上には絶縁層６３０が形成されている。絶縁層６３０の上には第４導体層が形成されている。第４導体層には、第４導体３００が形成されている。すなわち本実施形態では、第２導体２００は第３導体４１０を介して第１導体１００とは反対側に位置しており、第４導体３００は第２導体２００を介して第３導体４１０とは反対側に位置している。第２導体２００、第３導体４１０、及び第４導体３００は、例えばＣｕ膜などの金属膜であり、第１の方向（図中Ｘ方向）に沿って繰り返し、例えば周期的に設けられている。
　上記したように第４導体３００は、一端が第１の第２導体２００と電気的に接続しており、他端が第２の第２導体２００に接続している。このため第４導体３００は、第２の第２導体２００をリターンパスとするマイクロストリップラインを形成しており、ショートスタブとして機能する。本実施形態において第２導体２００は３つ以上設けられており、第４導体３００は、少なくとも一組の互いに隣り合う第２導体２００の間に設けられている。図１及び図２に示す例では、第４導体３００は、全ての互いに隣り合う第２導体２００の間に設けられている。そして複数の第２導体２００は、第４導体３００及びビア５００を介して、直流的には互いに接続している。
　ビア５００は、絶縁層６３０を貫通しており、一端が第２導体２００に接続しており、他端が第４導体３００の端部に接続している。図２においてビア５００は、図中Ｘ方向において、第２導体２００の端部、すなわち後述するビア４００と重ならない場所で第２導体２００に接続している。
　第３導体４１０は、配線状の導体パターンである。第３導体４１０は、一端がビア４００の他端に接続しており、他端が開放端になっている。第３導体４１０は、第２導体２００をリターンパスとするマイクロストリップラインを形成しており、オープンスタブとして機能する。本実施形態では、第３導体４１０は、絶縁層６１０を貫通するビア４００を介して、第１導体１００に接続している。
　なお、図１に示すように本実施形態では、一つの第２導体２００に対して２つの第４導体３００が形成されているが、第４導体３００の数はこれに限定されない。また第４導体３００は、例えば直線状に延伸する導体パターンであるが、これに限定されない。
　また第３導体層すなわち第２導体２００と同一層には、給電用導体２２０，２４０が形成されている。給電用導体２２０は、第２導体２００の配列の一端に位置する第２導体２００に電気的に接続しており、給電用導体２４０は、第２導体２００の配列の他端に位置する第２導体２００に電気的に接続している。給電用導体２２０，２４０は、第２導体２００に直接接続してもよいし、容量結合してもよい。給電用導体２２０，２４０は第１導体１００に対向しているため、第１導体１００とともに給電用導体路を構成する。そして本実施形態に係る構造体は、アレーアンテナ（漏洩波アンテナ）として機能する。ただし、給電用導体２２０、２４０は必ずしも第２導体２００の配列の両端に必要なわけではなく、どちらか一方だけでもよい。
　そして本実施形態に係る構造体は、単位セル１０が繰り返し、例えば周期的に配置されていることになる。単位セル１０は、第１導体１００、ビア４００、第３導体４１０、第１の第２導体２００の半分、第２の第２導体２００の半分、ビア５００、及び第４導体３００により構成されている。単位セル１０が繰り返し配置されることにより、構造体の給電用導体路２２０，２４０以外の部分はメタマテリアルとして機能する。
　ここで「繰り返し」単位セル１０を配置する場合、互いに隣り合う単位セル１０において、同一のビアの間隔（中心間距離）が、ノイズとして想定している電磁波の波長λの１／２以内となるようにするのが好ましい。また「繰り返し」には、いずれかの単位セル１０において構成の一部が欠落している場合も含まれる。また単位セル１０が２次元配列を有している場合には、「繰り返し」には単位セル１０が部分的に欠落している場合も含まれる。また「周期的」には、一部の単位セル１０において構成要素の一部がずれている場合や、一部の単位セル１０そのものの配置がずれている場合も含まれる。すなわち厳密な意味での周期性が崩れた場合においても、単位セル１０が繰り返し配置されている場合には、メタマテリアルとしての特性を得ることができるため、「周期性」にはある程度の欠陥が許容される。なおこれらの欠陥が生じる要因としては、単位セル１０の間に配線やビアを通す場合、既存の配線レイアウトにメタマテリアル構造を追加する場合において既存のビアやパターンによって単位セル１０が配置できない場合、製造誤差、及び既存のビアやパターンを単位セル１０の一部として用いる場合などが考えられる。
　図３は、第３導体４１０のパターンを示す平面図である。本図に示す例では、第３導体４１０はスパイラル状に延伸している。そして第３導体４１０は、スパイラルの中心に位置する端部がビア４００に接続している。第３導体４１０が形成するスパイラルは、全面が第２導体２００に対向している。
　図４は、図２に示した単位セル１０の等価回路図である。第１導体１００と第２導体２００は対向しているため、これらの間には容量ＣＲが形成される。また第１導体１００と第２導体２００の間には第３導体４１０が位置している。第３導体４１０は第２導体２００とともにオープンスタブを形成している。また第３導体４１０はビア４００によって第１導体１００に接続されているため、第１導体１００とオープンスタブの間には、ビア４００に起因したインダクタンスＬＬが形成される。このように、第１導体１００と第２導体２００の間には、容量ＣＲ、インダクタンスＬＬ、及びオープンスタブを有するシャント回路Ｓが構成される。
　一方、第１の第２導体２００ａと第２の第２導体２００ｂは端部が互いに対向しているため、この部分で容量ＣＬが形成される。また第１の第２導体２００ａはインダクタンスＬＲを有している。このため、第１の第２導体２００ａと第２の第２導体２００ｂの間には、容量ＣＬとインダクタンスＬＲを有する直列回路Ｄが形成される。
　そして第４導体３００は、第２の第２導体２００ｂをリターンパスとするショートスタブを形成しているため、直列回路Ｄには、このオープンスタブの入力インピーダンスが付加される。
　本実施形態の漏洩波アンテナは、前記シャント回路Ｓと前記直列回路Ｄの共振周波数を一致させた、いわゆる「バランス条件」を満たすように設計することが好ましい。なぜならば通常、前記共振周波数付近ではアンテナの入力インピーダンスが急激に変化するためインピーダンスマッチングをとることが難しいが、バランス条件を満たす場合、この入力インピーダンスの変化が緩やかになり容易にマッチングがとれることが知られている。本実施形態は、シャント回路Ｓの共振周波数が前記オープンスタブのスタブ長で制御でき、直列回路Ｄの共振周波数が前記ショートスタブのスタブ長で制御できるため、バランス条件を満たす設計が従来構造に比べて容易である。ただし、バランス条件を満たさない場合でも本発明の本質的な効果に何ら影響を与えるものでない。
　次に、本実施形態の作用及び効果について、図５を用いて説明する。図５は、図１～図３に示した構造体において、給電用導体２２０から電力を入力した場合の漏洩波の放射方向を示した図である。本実施形態にかかる構造体は、シャント回路Ｓの共振周波数もしくは直列回路Ｄの共振周波数において、構造体中の電磁波の波長が無限大となる０次共振を起こすことが知られており、この０次共振周波数において漏洩波は構造体に対して垂直な方向に屈折して放射される。また本実施形態にかかる構造体は、０次共振周波数より低周波側では、左手系メタマテリアルとして動作し、屈折率が負の値となる。このため、漏洩波は電力の進行方向に対して後方に屈折して放射される。
　一方、本実施形態にかかる構造体は、０次共振周波数より高周波側では右手系メタマテリアルとして動作し、屈折率が正の値となるため、漏洩波は電力の進行方向に対して前方に屈折して放射される。
　一方、絶縁層６２０は容量可変層になっており、第３導体４１０の電位と第２導体２００の間の電位差、すなわち第１導体１００と第２導体２００の間に印加される電圧によって誘電率が変わる。このため、第１導体１００と第２導体２００の間に印加される電圧を変えることにより、第３導体４１０と第２導体２００の間すなわちオープンスタブの間の層（絶縁層６２０）の誘電率が変えることができ、その結果、第３導体４１０が形成する伝送線路の伝播定数を変化させることができる。これにより、構造体の０次共振周波数をある周波数領域の中で変えることができる。そして、アンテナに入力される周波数を、構造体の０次共振周波数の可変範囲の中に位置させた場合、漏洩波の放射方向を変えることができる。
　すなわち第１導体１００と第２導体２００の間に印加される電圧を変えることにより、０次共振周波数を、アンテナに入力される周波数より高周波側、低周波側のいずれにも位置させることができ、またアンテナに入力される周波数に一致させることもできる。そして０次共振周波数をアンテナに入力される周波数よりも高周波側に位置させた場合、漏洩波は電力の進行方向に対して後方に屈折して放射される。また０次共振周波数をアンテナに入力される周波数よりも低周波側に位置させた場合、漏洩波は電力の進行方向に対して前方に屈折して放射される。さらに０次共振周波数をアンテナに入力される周波数に一致させた場合、漏洩波は電力の進行方向に対して垂直方向に屈折して放射される。
　また、複数の第２導体２００は、直流的には第４導体３００及びビア５００を介して互いに接続している。このため、図５に示すように、直流の可変電圧源７１０を、例えばスイッチ７２０を介していずれかの第２導体２００と第１導体１００の間に接続することにより、全ての第２導体２００に対して、第１導体１００を基準とした同一の電圧を印加することができる。従って、配線構造は簡単になる。
　図６は、第２の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まず、第３導体４１０と第４導体３００が形成されている層が入れ替わっている。すなわち第３導体４１０は絶縁層６３０上に形成されており、第４導体３００は絶縁層６１０上に形成されている。すなわち本実施形態では、第２導体２００は、第４導体３００を介して第１導体１００とは反対側に位置しており、第３導体４１０は、第２導体２００を介して第４導体３００とは反対側に位置している。そしてビア５００は絶縁層６２０内に設けられている。
　また第２導体２００は開口２０２を有しており、ビア４００は、この開口２０２を通って絶縁層６１０，６２０，６３０を貫通している。このためビア４００は、第２導体２００と導通することなく第３導体４１０に接続することができる。
　また絶縁層６２０ではなく絶縁層６３０が誘電率可変層になっている。すなわち絶縁層６３０は、液晶など電圧によって誘電率が変わる材料によって形成されている。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　図７は、第３の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まず、第４導体３００が第３導体４１０と同一層、すなわち絶縁層６１０上に形成されている。またビア５００は絶縁層６２０内に形成されている。そして絶縁層６３０は形成されていない。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また絶縁層６３０を設ける必要がないため、層数を少なくすることができる。また第４導体３００と第２導体２００の間の層も誘電率可変層になるため、直列回路Ｄにおけるショートスタブの伝播定数も変化させることができる。これにより、バランス条件を満たしたまま、すなわちインピーダンスマッチングを維持しながら０次共振周波数を変更することが可能となる。
　図８は、第４の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第３の実施形態における図７に相当している。本実施形態に係る構造体は、第２導体２００及び給電用導体２２０，２４０が形成されている層と、第３導体４１０及び第４導体３００が形成されている層とが入れ替わっている点を除いて、第３の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　すなわち第２導体２００及び給電用導体２２０，２４０は絶縁層６１０上に形成されている。第３導体４１０及び第４導体３００は、絶縁層６２０上に形成されている。そして絶縁層６３０は形成されていない。
　また第２導体２００は開口２０２を有しており、ビア４００は、この開口２０２を通って絶縁層６１０，６２０を貫通している。このためビア４００は、第２導体２００と導通することなく第３導体４１０に接続することができる。
　本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　図９は、第５の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。図１０は、図９のＡ－Ａ´断面図である。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まず、第４導体３００は第２導体２００と同一層すなわち絶縁層６２０上に形成されている。またビア５００及び絶縁層６３０は形成されていない。
　詳細には、複数の第２導体２００は、給電用導体２２０に接続している第２導体２００を除いて、凹部２０４を有している。第２導体２００は矩形を有しており、凹部２０４は、第２導体２００のうち給電用導体２２０に近い側の辺に形成されている。そして第４導体３００は、第２導体２００と一体的に形成されており、第２導体２００のうち給電用導体２２０から遠い側の辺から、隣に位置する第２導体２００の凹部２０４の底辺に接続している。すなわち第４導体３００は凹部２０４の側方をリターンパスとするコプレナーラインを形成しており、ショートスタブとして機能する。
　なお、図９の第２導体２００は、隣接する第２導体２００と対向する一方の辺に凹部を、他方の辺に第４導体３００を備えているが、隣り合う一組の第２導体２００の互いに対向する辺のうち、一方の辺に凹部を設けており、他方に第４導体３００を設けており、コプレナーラインを形成していれば、図９の構成に限定する必要はない。例えば、図９に示す例に対して、凹部２０４と第４導体３００が形成される位置が入れ替わってもよいし、両辺ともに凹部を設けた第２導体２００や、両辺ともに第４導体３００を設けた第２導体２００があってもよい。
　本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また第４導体３００が第２導体２００と同一層に形成されているため、ビア５００及び絶縁層６３０を形成する必要がなくなり、かつ構造体に必要な層数を少なくすることができる。従って構造体の製造コストをさらに低くすることができる。
　図１１は、第６の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第５の実施形態における図１０に相当している。本実施形態に係る構造体は、第２導体２００及び第４導体３００（本図では図示せず）が形成されている層と、第３導体４１０が形成されている層とが入れ替わっている点を除いて、第５の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　詳細には、第２導体２００及び第４導体３００は絶縁層６１０上に形成されており、第３導体４１０は絶縁層６２０上に形成されている。また第２導体２００は開口２０２を有しており、ビア４００は、この開口２０２を通って絶縁層６１０，６２０を貫通している。このためビア４００は、第２導体２００と導通することなく第３導体４１０に接続することができる。
　本実施形態によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　図１２は、第７の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて、第５の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まず、第２導体２００は凹部２０４を有していない。また第２導体２００は図中Ｘ方向に並んでいる。そして第４導体３００は、第１の第２導体２００のうち第２の第２導体に対向する辺から、図中Ｘ方向と交わる方向に延伸している。
　詳細には、第２導体２００は矩形を有している。第４導体３００は、第２導体２００のうち給電用導体２２０から遠い側の辺に、第２導体２００と一体的に形成されている。第４導体３００は、第２導体２００の上述した辺と略平行な方向、すなわちＸ方向と直交する方向に延伸している。
　また第２導体２００は、給電用導体２２０に近い側の辺に、第５導体３１０を有している。第５導体３１０は、隣に位置する第２導体２００の第４導体３００と対向して延伸しており、第４導体３００および第５導体３１０によって平衡型伝送線路を形成している。第４導体３００および第５導体３１０は、互いに平行かつ同じ長さとなることが好ましい。第４導体３００および第５導体３１０は端部が互いにつながっており、これらが形成する平衡型伝送線路はショートスタブとして機能する。
　本実施形態によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　図１３は、第８の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。図１４は、図１３のＡ―Ａ´断面図である。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第５の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まず、第２導体２００には開口２０６が設けられている。そして開口２０６内には、第３導体４１０が形成されている。すなわち第３導体４１０は、第２導体２００及び第４導体３００と同一層に形成されており、第１導体１００に対向している。第３導体４１０は、一端が開口２０６の縁において第２導体２００に接続しており、他端が開放端になっている。すなわち第３導体４１０は第１導体１００をリターンパスとするマイクロストリップラインを形成しており、オープンスタブとして機能する。
　また絶縁層６１０は、誘電率可変層となっている。そしてビア４００及び絶縁層６２０は設けられていない。
　図１５は、図１３及び図１４に示した構造体の単位セル１０の等価回路図である。本図に示す等価回路は、ビア４００に由来するインダクタンスＬＬがない点を除いて図４に示した単位セル１０の等価回路、すなわち第１の実施形態に係る単位セル１０及び第５の実施形態に係る単位セル１０の等価回路と同じである。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また２つの配線層及び一つの絶縁層６１０を用いて構造体を構成することができるため、構造体の製造コストを低くすることができる。また第２導体２００と第１導体１００の間の層も誘電率可変層になるため、直列回路Ｄにおけるショートスタブの伝播定数も変化させることができる。これにより、バランス条件を満たしたまま、すなわちインピーダンスマッチングを維持しながら０次共振周波数を変更することが可能となる。
　図１６は、第９の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。図１７は、図１６のＡ―Ａ´断面図である。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まず、第２導体２００及び給電用導体２２０，２４０は絶縁層６１０の上に形成されている。そして、第３導体４１０の代わりに第３導体２１０を有しており、ビア４００の代わりにインダクタンス要素２１２を有している。第３導体２１０及びインダクタンス要素２１２は第２導体２００と同一層すなわち第１導体６１０上に形成されている。第３導体２１０は、図中Ｙ方向、すなわち第２導体２００の配列方向とは直行する方向に、第２導体２００と並んで配置されている。本図に示す例では、第３導体２１０は、第２導体２００の両側に配置されている。そしてインダクタンス要素２１２は配線状の導体パターンであり、第２導体２００と第３導体２１０を接続している。
　また第４導体３００は絶縁層６２０上に形成されており、ビア５００は絶縁層６２０内に形成されている。そして絶縁層６２０ではなく絶縁層６１０が、誘電率可変層になっている。絶縁層６３０は形成されていない。
　図１８は、図１６及び図１７に示した構造体の単位セル１０の等価回路図である。本図に示すように、本実施形態における単位セル１０は、シャント回路Ｓがショートスタブの代わりに容量ＣＧを有している点を除いて、図４に示した等価回路と同様である。容量ＣＧは、第１導体１００と第３導体２１０の間に形成される容量であり、等価回路においては、インダクタンス要素２１２に起因したインダクタンスＬＬと第１導体１００の間に位置している。
　本実施形態において、第１導体１００と第２導体２００の間に印加される電圧を変えることにより、第３導体２１０と第１導体１００によって形成される容量ＣＧの誘電層（絶縁層６１０）の誘電率、及び第１導体１００と第２導体２００によって形成される容量ＣＲの誘電層（絶縁層６１０）の誘電率を変えることができる。その結果、シャント回路Ｓの伝播定数を変化させることができる。従って、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　図１９は、第１０の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第１の実施形態における図２に対応している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
　まずビア４００は、第３導体４１０を、第１導体１００ではなく第２導体２００に接続している。このため、第３導体４１０のリターンパスは、第２導体２００ではなく第１導体１００となっている。そして絶縁層６２０ではなく絶縁層６１０が、誘電率可変材料によって形成されている。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば第１～第６の実施形態において、絶縁層６１０を誘電率可変層にしてもよい。さらに第２の実施形態においては、絶縁層６２０を誘電率可変層にしてもよい。
　この出願は、２０１０年６月２日に出願された日本出願特願２０１０－１２７１９９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (18)

  1. 　第１導体と、
    　前記第１導体に対向し、繰り返し配置されている複数の第２導体と、
    　前記複数の第２導体それぞれに対向している複数の第３導体と、前記複数の第３導体と前記複数の第２導体の間と、前記複数の第３導体と前記第１導体の間と、の少なくとも一方に設けられ、電圧によって誘電率が変わる誘電率可変層と、
    　第１の前記第２導体と、当該第１の第２導体の隣に位置する第２の前記第２導体とを互いに接続する第４導体と、
    を備える構造体。
  2. 　請求項１に記載の構造体において、
    　前記第４導体は、前記第２の第２導体をリターンパスとする伝送線路を形成する構造体。
  3. 　請求項２に記載の構造体において、
    　前記伝送線路はマイクロストリップラインである構造体。
  4. 　請求項２に記載の構造体において、
    　前記伝送線路はコプレナー線路である構造体。
  5. 　請求項２に記載の構造体において、
    　前記伝送線路は平衡型伝送線路である構造体。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記第２導体および前記第３導体は３つ以上設けられており、
    　前記第４導体は、全ての互いに隣り合う前記第２導体の間に設けられている構造体。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記誘電率可変層は、少なくとも前記複数の第３導体と前記複数の第２導体の間に設けられており、
    　前記第３導体は、前記第２導体をリターンパスとする伝送線路を形成している構造体。
  8. 　請求項７に記載の構造体において、
    　前記複数の第３導体それぞれに少なくとも一つずつ設けられ、前記第１導体と前記第３導体とを接続するインダクタンス要素をさらに備える構造体。
  9. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記誘電率可変層は、少なくとも前記複数の第３導体と前記第１導体の間に設けられており、
    　前記第３導体は、前記第１導体をリターンパスとする伝送線路を形成している構造体。
  10. 　請求項９に記載の構造体において、
    　前記複数の第３導体それぞれに少なくとも一つずつ設けられ、前記第２導体と前記第３導体とを接続するインダクタンス要素をさらに備える構造体。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記第２導体は、前記第３導体を介して前記第１導体とは反対側に位置しており、
    　前記第４導体は、前記第２導体を介して前記第３導体とは反対側に位置している構造体。
  12. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記第２導体は、前記第４導体を介して前記第１導体とは反対側に位置しており、
    　前記第３導体は、前記第２導体を介して前記第４導体とは反対側に位置している構造体。
  13. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記第４導体は、前記第３導体と同一層に形成されている構造体。
  14. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記第４導体は前記第２導体と同一層に形成されており、
    　前記第２の第２導体は、前記第１の第２導体に対向する辺に凹部を有しており、
    　前記第４導体は、前記第１の第２導体から前記凹部の内側までに延伸している構造体。
  15. 　請求項１４に記載の構造体において、
    　前記第１の第２導体と前記第２の第２導体は、第１の方向に並んでおり、
    　前記第４導体は、前記第１の第２導体のうち前記第２の第２導体に対向する辺から、前記第１の方向と交わる方向に延伸している構造体。
  16. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記第３導体は前記第２導体と同一層に形成されている構造体。
  17. 　請求項１に記載の構造体において、前記第３導体は、前記第１導体との間に容量を形成する構造体。
  18. 　請求項１～１７のいずれか一項に記載の構造体において、
    　前記構造体はアンテナの少なくとも一部であり、
    　前記第１導体及び端部に位置する前記第３導体に接続する給電用導体路をさらに備える構造体。
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