JP2023102139A - Frequency signal attenuation element, frequency signal control element, and antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周波数信号減衰素子、周波数信号制御素子及びアンテナ装置に関する。 The present invention relates to frequency signal attenuation elements, frequency signal control elements and antenna devices.
従来、伝送信号の高速化に伴い、高周波信号の信号強度や位相を制御する位相制御装置や、減衰器（アッテネータ）等の高周波帯デバイスには、例えば、０．５ＧＨｚ以上の高周波信号に対してもなお、良好な周波数特性を有することができることが求められている。特に、減衰器には、良好な減衰機能が求められている。 Conventionally, as the speed of transmission signals increases, high-frequency devices such as phase control devices that control the signal strength and phase of high-frequency signals and attenuators, for example, are required to have good frequency characteristics even for high-frequency signals of 0.5 GHz or higher. In particular, the attenuator is required to have a good attenuation function.
また、高周波帯デバイスには、印加する電圧によって誘電率が変化する液晶材料特有の性質を利用して、信号を制御することができるものが採用されている。
例えば、液晶を含む移相器をフェーズドアレイアンテナに適用した際に、フェーズドアレイアンテナ装置の指向性が温度変化に応じて変動することを防ぐ観点から、複数のアンテナ素子と、複数の移相器と、前記移相器の位相シフト量を制御する位相制御回路と、温度センサとを有し、前記位相制御回路が、前記温度センサが検知した温度に応じて前記移相器に印加する電圧を変化させるフェーズドアレイアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献１の発明を含む従来の発明において、液晶を用いて周波数信号を減衰させる手段や方法については、検討されていなかった。
Further, high-frequency devices are employed that are capable of controlling signals by utilizing the unique properties of liquid crystal materials, in which the dielectric constant changes depending on the applied voltage.
For example, when a phase shifter containing liquid crystal is applied to a phased array antenna, from the viewpoint of preventing the directivity of the phased array antenna device from fluctuating according to temperature changes, a phased array antenna device has been proposed that includes a plurality of antenna elements, a plurality of phase shifters, a phase control circuit that controls the phase shift amount of the phase shifter, and a temperature sensor, and the phase control circuit changes the voltage applied to the phase shifter according to the temperature detected by the temperature sensor (see, for example, Patent Document 1).
However, in the conventional inventions including the invention of Patent Document 1, no means or method for attenuating a frequency signal using liquid crystal has been considered.
したがって、液晶を用いて、周波数信号を減衰させることができるデバイスは未だ提供されておらず、その速やかな開発が強く望まれているのが現状である。 Therefore, a device capable of attenuating a frequency signal using liquid crystal has not yet been provided, and there is a strong demand for its prompt development.
本発明は、周波数信号を減衰することができる周波数信号減衰素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a frequency signal attenuation element capable of attenuating frequency signals.
前記課題を解決するための手段としての本発明の周波数信号減衰素子は、
入力された周波数信号を出力する信号導体と、周波数信号制御部とを有する周波数信号減衰素子であって、前記周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層を有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号を減衰させて、前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部と、を有することを特徴とする。
The frequency signal attenuation element of the present invention as a means for solving the above problems is
A frequency signal attenuation element having a signal conductor for outputting an input frequency signal and a frequency signal control section, wherein the frequency signal control section has a first liquid crystal layer containing first liquid crystal molecules, and a frequency signal control section for attenuating a frequency signal input to the signal conductor by controlling the orientation of the first liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal layer and outputting the frequency signal from the signal conductor.
本発明の周波数信号減衰素子においては、液晶分子等の誘電体に電圧を印加した際に生じる誘電損失ｔａｎδの変化によって、周波数信号の減衰量を変化させることができる。 In the frequency signal attenuation element of the present invention, the amount of frequency signal attenuation can be changed by changing the dielectric loss tan δ that occurs when a voltage is applied to a dielectric such as liquid crystal molecules.
本発明によると、周波数信号を減衰することができる周波数信号減衰素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a frequency signal attenuation element capable of attenuating frequency signals.
（周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子）
本発明の周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子は、信号導体と、周波数信号制御部と、を有し、必要に応じて、その他の部を有していてもよい。
前記周波数信号減衰素子における周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層を有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号を減衰させて、前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部である。
前記周波数信号制御素子における周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層と、第２の液晶分子を含み、前記第１の液晶層とは異なる第２の液晶層とを有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子、及び前記第２の液晶層に含まれる前記第２の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号の位相を変化させて前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部である。
前記その他の部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(Frequency signal attenuation element or frequency signal control element)
The frequency signal attenuation element or frequency signal control element of the present invention has a signal conductor and a frequency signal control section, and may have other sections as necessary.
The frequency signal control section in the frequency signal attenuation element has a first liquid crystal layer containing first liquid crystal molecules, and is a frequency signal control section that attenuates the frequency signal input to the signal conductor and outputs the frequency signal from the signal conductor by controlling the orientation of the first liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal layer.
The frequency signal control unit in the frequency signal control element has a first liquid crystal layer including first liquid crystal molecules and a second liquid crystal layer including second liquid crystal molecules and different from the first liquid crystal layer, and controls the orientation of the first liquid crystal molecules included in the first liquid crystal layer and the second liquid crystal molecules included in the second liquid crystal layer, thereby changing the phase of the frequency signal input to the signal conductor and outputting the frequency signal from the signal conductor. There is.
The other parts are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
ここで、本発明における周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子における一実施形態について図１～３を参照して説明する。ただし、本発明の周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子の用途は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
An embodiment of the frequency signal attenuation element or frequency signal control element according to the present invention will now be described with reference to FIGS. However, the application of the frequency signal attenuation element or frequency signal control element of the present invention is not limited to these embodiments.
In addition, in each drawing, the same code|symbol may be attached|subjected to the same component part, and the overlapping description may be abbreviate|omitted. Further, the number, positions, shapes, etc. of the following constituent members are not limited to those of the present embodiment, and the number, positions, shapes, etc., can be set to be preferable in carrying out the present invention.
図１は、本発明の周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００の一実施形態の概略正面断面図である。
図１の周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００は、第１の基板１１１、第１の電極１２１、液晶分子１６を含む第１の液晶層１０１、信号導体１４、第２の電極１２２、及び第２の基板１１２を有する。第１の基板１１１及び第１の電極１２１と、第２の基板１１２及び第２の電極１２２とが間隙をもって対向して配置され、その間隙に第１の液晶層１０１が設けられている。第１の電極１２１は、第１の基板１１１上に設けられ、第２の電極１２２は、第２の基板１１２上に設けられる。なお、図１においては、便宜上、液晶分子１６、及び周波数信号制御素子１００における第２の液晶層１０２は省略してある。
FIG. 1 is a schematic front sectional view of one embodiment of a frequency signal attenuation element 100 or frequency signal control element 100 of the present invention.
The frequency signal attenuation element 100 or frequency signal control element 100 of FIG. A first substrate 111 and a first electrode 121 and a second substrate 112 and a second electrode 122 are arranged facing each other with a gap therebetween, and the first liquid crystal layer 101 is provided in the gap. A first electrode 121 is provided on the first substrate 111 and a second electrode 122 is provided on the second substrate 112 . In FIG. 1, the liquid crystal molecules 16 and the second liquid crystal layer 102 in the frequency signal control element 100 are omitted for convenience.
図２は、本発明の周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００の一実施形態の概略正面断面図である。
図２は、周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００における第１の電極１２１、第２の電極１２２、及び信号導体１４に対して、電源１２３及びスイッチ１５２が、回路１５１によって接続されている状態を示す。また、図２は、スイッチ１５２がオフの状態となっており、周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００における第１の電極１２１と第２の電極１２２との間に電圧が印加されていない第１の状態を示す。周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００が第１の状態にあるとき、液晶分子１６は液晶層１０１内においてランダムに配向している。なお、図２においては、便宜上、周波数信号制御素子１００における第２の液晶層１０２は省略してある。
図２において、信号導体１４に周波数信号が伝搬するとき、電界に対し液晶分子１６の長軸方向がランダムに配向する状態となっている。即ち、本発明の周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子が第１の状態にあるとき、液晶層１０１が第１の誘電率を有することを示す。
なお、ランダムに配向された液晶分子を有する液晶層の誘電率は、平均値を示すため、便宜上、本明細書においては第１の誘電率を（εａｖｅ）と記載することがある。
FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view of one embodiment of the frequency signal attenuation element 100 or frequency signal control element 100 of the present invention.
FIG. 2 shows power supply 123 and switch 152 connected by circuit 151 to first electrode 121 , second electrode 122 and signal conductor 14 in frequency signal attenuation element 100 or frequency signal control element 100 . 2 shows a first state in which the switch 152 is turned off and no voltage is applied between the first electrode 121 and the second electrode 122 of the frequency signal attenuation element 100 or the frequency signal control element 100. When the frequency signal attenuation element 100 or the frequency signal control element 100 is in the first state, the liquid crystal molecules 16 are randomly oriented within the liquid crystal layer 101 . In FIG. 2, the second liquid crystal layer 102 in the frequency signal control element 100 is omitted for convenience.
In FIG. 2, when a frequency signal propagates through the signal conductor 14, the long axis directions of the liquid crystal molecules 16 are randomly oriented with respect to the electric field. That is, when the frequency signal attenuation element or frequency signal control element of the present invention is in the first state, the liquid crystal layer 101 has the first dielectric constant.
Note that since the dielectric constant of a liquid crystal layer having randomly aligned liquid crystal molecules indicates an average value, the first dielectric constant may be referred to as (ε ave ) in this specification for convenience.
図３は、本発明の周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００の一実施形態の概略正面断面図である。
図３は、周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００における第１の電極１２１、第２の電極１２２、及び信号導体１４に対して、電源１２３及びスイッチ１５２が、回路１５１によって接続されている状態を示す。また、図３は、スイッチ１５２がオンの状態となっており、周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００における第１の電極１２１と第２の電極１２２との間に電圧が印加された第２の状態を示す。周波数信号減衰素子１００又は周波数信号制御素子１００が第２の状態であるとき、液晶分子１６の長軸方向が、第１の基板１１１及び第２の基板１１２の主面と垂直に配向している。なお、図３においては、便宜上、周波数信号制御素子１００における第２の液晶層１０２は省略してある。
図３において、信号導体１４に周波数信号が伝搬するとき、電界に対し液晶分子１６の長軸方向が平行に配向する状態となる。即ち、本発明の周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子が第２の状態にあるとき、液晶層１０１が第２の誘電率（ε／／）を有することを示す。
FIG. 3 is a schematic front cross-sectional view of one embodiment of the frequency signal attenuation element 100 or frequency signal control element 100 of the present invention.
FIG. 3 shows a power supply 123 and a switch 152 connected by a circuit 151 to the first electrode 121 , the second electrode 122 and the signal conductor 14 of the frequency signal attenuation element 100 or frequency signal control element 100 . 3 shows a second state in which the switch 152 is turned on and a voltage is applied between the first electrode 121 and the second electrode 122 of the frequency signal attenuation element 100 or the frequency signal control element 100. When the frequency signal attenuation element 100 or the frequency signal control element 100 is in the second state, the major axis directions of the liquid crystal molecules 16 are oriented perpendicular to the major surfaces of the first substrate 111 and the second substrate 112 . In FIG. 3, the second liquid crystal layer 102 in the frequency signal control element 100 is omitted for convenience.
In FIG. 3, when a frequency signal propagates through the signal conductor 14, the longitudinal direction of the liquid crystal molecules 16 is oriented parallel to the electric field. That is, when the frequency signal attenuation element or frequency signal control element of the present invention is in the second state, the liquid crystal layer 101 has a second dielectric constant (ε // ).
一般的に、第１の誘電率（εａｖｅ）に対し、第２の誘電率（ε／／）は、液晶分子１６が第１の基板１１１及び第２の基板１１２の主面と垂直な方向に配向していることから大きくなる（ε⊥＜ε／／の場合）。 In general, the second dielectric constant (ε // ) is larger than the first dielectric constant (ε ave ) because the liquid crystal molecules 16 are oriented in a direction perpendicular to the main surfaces of the first substrate 111 and the second substrate 112 (when ε ⊥ <ε // ).
本発明の周波数信号減衰素子は、信号導体に入力された周波数信号を減衰させて、前記信号導体から前記周波数信号を出力することができる。一方で、本発明の周波数信号制御素子は、信号導体に入力された周波数信号を変化（例えば、減衰、増幅、及び位相の変化等）させて、前記信号導体から前記周波数信号を出力することができる。 The frequency signal attenuation element of the present invention can attenuate a frequency signal input to a signal conductor and output the frequency signal from the signal conductor. On the other hand, the frequency signal control element of the present invention can change (for example, attenuate, amplify, change the phase, etc.) a frequency signal input to a signal conductor and output the frequency signal from the signal conductor.
＜液晶層＞
本発明における液晶層は、液晶分子を含み、必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよい。
前記液晶層は、例えば、液晶分子をマイクロカプセル中に含ませ、このマイクロカプセルと後述するバインダー樹脂との混合物を薄膜化して液晶層とすることができる。
また、前記液晶層は、液晶分子とバインダー樹脂との混合物を薄膜化して液晶層とすることもできる。
薄膜化する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液体塗布、スクリーン印刷などによって行うことができる。さらに、一定間隔で担持した基板間に液晶分子を注入することでも薄膜化を行うこともできる。
前記液晶分子の形状としては、液晶層に電圧を印加したときに配向性を変化させることができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、棒状、円盤状などが挙げられる。
前記液晶の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、ディスコレステリック液晶、強誘電性液晶などが挙げられる。
前記液晶分子の材質及び大きさ等は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Liquid crystal layer>
The liquid crystal layer in the present invention contains liquid crystal molecules and, if necessary, may contain other components.
The liquid crystal layer can be formed, for example, by containing liquid crystal molecules in microcapsules and thinning a mixture of the microcapsules and a binder resin described later to form a liquid crystal layer.
Alternatively, the liquid crystal layer may be formed by thinning a mixture of liquid crystal molecules and a binder resin.
The thinning method is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Furthermore, thinning can also be achieved by injecting liquid crystal molecules between substrates supported at regular intervals.
The shape of the liquid crystal molecules is not particularly limited as long as the orientation can be changed when a voltage is applied to the liquid crystal layer, and can be appropriately selected according to the purpose.
The material of the liquid crystal is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, discholesteric liquid crystal, and ferroelectric liquid crystal.
The material, size, etc. of the liquid crystal molecules are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
前記液晶層の平均厚さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１μｍ以上１００００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上５０００μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以上１０００μｍ以下がさらに好ましい。
前記液晶層の平均厚さが、１μｍ以上であると、信号導体に対する影響が少なるといった問題を解消することができるため、好適である。
前記液晶層の平均厚さが、１００００μｍ以下であると、液晶分子を配向させるための電圧を抑えることができるため、好適である。
The average thickness of the liquid crystal layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
When the average thickness of the liquid crystal layer is 1 μm or more, it is possible to solve the problem of less influence on signal conductors, which is preferable.
It is preferable that the average thickness of the liquid crystal layer is 10000 μm or less because the voltage for aligning the liquid crystal molecules can be suppressed.
第１の状態にあるときの前記液晶分子の配向状態としては、第２の状態にあるときの液晶分子の配向状態と異なっていれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一方向に配向されていても、ランダムに配向されていてもよい。これらの中でも、配向ムラを抑えられる観点から、ランダムに配向されていることが好ましい。 The alignment state of the liquid crystal molecules in the first state is not particularly limited as long as it is different from the alignment state of the liquid crystal molecules in the second state, and can be appropriately selected according to the purpose. Among these, random orientation is preferred from the viewpoint of suppressing orientation unevenness.
前記液晶分子の配向を制御する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、電極上に配向膜を設けて液晶分子を配向させる方法、電圧を印加して液晶分子を配向させる方法などが挙げられる。これらの中でも、電圧を印加して液晶分子を配向させる方法が好ましい。 The method for controlling the alignment of the liquid crystal molecules is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a method of aligning the liquid crystal molecules by providing an alignment film on the electrodes, and a method of aligning the liquid crystal molecules by applying a voltage. Among these, the method of applying a voltage to align the liquid crystal molecules is preferable.
前記電極上に配向膜を設けて液晶分子を配向させる方法の具体例としては、例えば、図２において、第１の電極１２１又は第２の電極１２２の液晶層側に、配向膜（不図示）を形成し、液晶分子１６の長軸方向が、第１の基板１１１及び第２の基板１１２の主面と平行に配向させる方法などが挙げられる。なお、本明細書における「制御」とは、前記液晶分子が一方向に配向されている状態、又は前記液晶分子がランダムに配向されている状態に制御することを示す。 A specific example of the method of aligning liquid crystal molecules by providing an alignment film on the electrodes includes, for example, a method of forming an alignment film (not shown) on the liquid crystal layer side of the first electrode 121 or the second electrode 122 in FIG. In this specification, the term “control” refers to controlling the liquid crystal molecules to be aligned in one direction or to be randomly aligned.
前記電圧を印加して液晶分子を配向させる方法の具体例としては、図３において、第１の電極１２１と第２の電極１２２との間に電圧を印加し、電界１２４を生じさせることで、液晶分子１６の長軸方向が、第１の基板１１１及び第２の基板１１２の主面と垂直に配向させる方法などが挙げられる。このとき、信号導体に対して入力された信号とは異なる電圧が印加されることを防ぐ観点から、信号導体に入力される信号にハイパスフィルタを用いることが好ましい。
前記液晶分子を配向するための電圧は、直流電圧であっても交流電圧であってもよいが、液晶層の耐久性の観点から、交流電圧が好ましい。前記交流電圧における交流周波数は１０～１，０００，０００Ｈｚが好ましく、１００～１００，０００Ｈｚがより好ましい。
前記交流周波数が１０Ｈｚ以上であると、液晶分子の配向が安定しなくなるといった問題を解消することができるため好適である。
前記交流周波数が１，０００，０００Ｈｚ以下であると、信号導体に対するノイズの影響が大きくなるといった問題を解消することができるため好適である。
As a specific example of the method of applying a voltage to align the liquid crystal molecules, a method of applying a voltage between the first electrode 121 and the second electrode 122 in FIG. At this time, from the viewpoint of preventing a voltage different from the signal input to the signal conductor from being applied, it is preferable to use a high-pass filter for the signal input to the signal conductor.
The voltage for aligning the liquid crystal molecules may be a DC voltage or an AC voltage, but an AC voltage is preferable from the viewpoint of durability of the liquid crystal layer. The AC frequency of the AC voltage is preferably 10 to 1,000,000 Hz, more preferably 100 to 100,000 Hz.
If the AC frequency is 10 Hz or higher, it is preferable because the problem that the orientation of the liquid crystal molecules becomes unstable can be solved.
If the AC frequency is 1,000,000 Hz or less, it is possible to solve the problem of increasing the influence of noise on the signal conductor, which is preferable.
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、バインダー樹脂などが挙げられる。
前記バインダー樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線（ＵＶ等）硬化型樹脂などが挙げられる。
The other components are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include binder resins.
The binder resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
＜信号導体＞
本発明における信号導体としては、公知の電気回路に用いられるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅線などが挙げられる。
前記信号導体は、前記信号導体の一部が液晶層中に包埋されていてもよいし、液晶層上に配されていてもよい。前記信号導体が液晶層上に配される場合、第１の電極１２１側に配されていても、第２の電極１２２側に配されていてもよい。
<Signal conductor>
The signal conductor in the present invention is not particularly limited as long as it is used in known electric circuits, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include copper wire.
A part of the signal conductor may be embedded in the liquid crystal layer, or the signal conductor may be arranged on the liquid crystal layer. When the signal conductor is arranged on the liquid crystal layer, it may be arranged on the first electrode 121 side or the second electrode 122 side.
＜基板＞
本発明における基板の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノール基板、フッ素樹脂基板、ガラスなどが挙げられる。
前記基板の形状、構造、及び大きさ等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記周波数信号減衰素子及び前記周波数信号制御素子における基板は、片側のみ（第１の基板のみ又は第２の基板のみ）設けていてもよいし、両側とも設けていなくてもよい。
<Substrate>
The material of the substrate in the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include phenol substrates, fluororesin substrates and glass.
The shape, structure, size, and the like of the substrate are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The substrates in the frequency signal attenuation element and the frequency signal control element may be provided on only one side (only the first substrate or only the second substrate) or may not be provided on both sides.
＜電極＞
本発明における電極の材質としては、公知の電気回路に用いられるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅などが挙げられる。
前記電極の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、図４及び図５に示すような液晶層全表面と接する板状としてもよいし、図４及び図５に示すような液晶層の一部と接する帯状としてもよい。
前記電極の構造及び大きさ等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記電極は、前記信号導体と兼用していてもよい。また、前記電極が信号導体と兼用する場合、第１の電極における信号導体と、第２の電極における信号導体とは異なるものであってもよい。なお、図５及び後述する図６の電極１２１は、信号導体と兼用したものである。
<Electrode>
The material of the electrodes in the present invention is not particularly limited as long as it is used in known electric circuits, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include copper.
The shape of the electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, it may be plate-like in contact with the entire surface of the liquid crystal layer as shown in FIGS.
The structure, size, etc. of the electrodes are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
The electrodes may also serve as the signal conductors. Further, when the electrode also serves as a signal conductor, the signal conductor in the first electrode may be different from the signal conductor in the second electrode. The electrodes 121 shown in FIG. 5 and FIG. 6, which will be described later, are also used as signal conductors.
＜周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子の製造方法＞
前記周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子の製造方法としては、特に制限はなく、公知の方法によって製造することができる。前記周波数信号減衰素子又は前記周波数信号制御素子の製造方法の例として、図２を参照しながら以下に説明する。
工程（１）：第１の基板１１１上に第１の電極１２１を形成する。
前記第１の電極の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いて形成することができ、例えば、パターン形成によって形成されてもよいし、第１の基板１１１と第１の電極１２１とをシール材によって張り付けてもよい。
工程（２）：第１の電極１２１及び第１の基板１１１上に、信号導体１４が包埋されるように液晶層１０１を形成する。
前記液晶層１０１の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いて形成することができ、例えば、バインダー樹脂（熱硬化性樹脂）及び液晶分子を含む塗布液を第１の電極１２１及び第１の基板１１１上に塗布し、加熱することにより液晶層１０１を形成してもよい。また、前記液晶層１０１は、信号導体１４を包埋させる観点から、複数回に分けて形成してもよい。
工程（３）：前記液晶層１０１上に第２の電極１２２を形成し、次いで第２の基板１１２を設ける。
前記工程（３）は、上述の工程（１）と同様の方法で行うことができる。
<Manufacturing method of frequency signal attenuation element or frequency signal control element>
A method for manufacturing the frequency signal attenuation element or the frequency signal control element is not particularly limited, and can be manufactured by a known method. An example of a method for manufacturing the frequency signal attenuation element or the frequency signal control element will be described below with reference to FIG.
Step (1): Form the first electrode 121 on the first substrate 111 .
The method for forming the first electrode is not particularly limited, and can be formed using a known method. For example, it may be formed by pattern formation, or the first substrate 111 and the first electrode 121 may be attached with a sealing material.
Step (2): Form the liquid crystal layer 101 on the first electrode 121 and the first substrate 111 so that the signal conductor 14 is embedded.
The method for forming the liquid crystal layer 101 is not particularly limited, and can be formed using a known method. For example, the liquid crystal layer 101 may be formed by applying a coating liquid containing a binder resin (thermosetting resin) and liquid crystal molecules onto the first electrode 121 and the first substrate 111 and heating. Moreover, the liquid crystal layer 101 may be formed in multiple steps from the viewpoint of embedding the signal conductor 14 .
Step (3): A second electrode 122 is formed on the liquid crystal layer 101, and then a second substrate 112 is provided.
The step (3) can be performed in the same manner as the above step (1).
ここで、本発明における周波数信号制御素子における一実施形態について図６～７を参照して説明する。ただし、本発明の周波数信号制御素子の用途は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
An embodiment of the frequency signal control element of the present invention will now be described with reference to FIGS. However, the application of the frequency signal control element of the present invention is not limited to these embodiments.
In addition, in each drawing, the same code|symbol may be attached|subjected to the same component part, and the overlapping description may be abbreviate|omitted. Further, the number, positions, shapes, etc. of the following constituent members are not limited to those of the present embodiment, and the number, positions, shapes, etc., can be set to be preferable in carrying out the present invention.
図６は、本発明の周波数信号制御素子１００における一実施形態の概略斜視図である。図６の周波数信号制御素子１００は、第１の基板１１１、第１の電極１２１、液晶分子１６を含む第１の液晶層１０１、液晶分子１６を含む第２の液晶層１０２、第２の電極１２２、及び第２の基板１１２を有する。第１の基板１１１及び第１の電極１２１と、第２の基板１１２及び第２の電極１２２とが間隙をもって対向して配置され、その間隙に第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２が設けられている。第１の電極１２１は、第１の基板１１１上に設けられ、第２の電極１２２は、第２の基板１１２上に設けられる。周波数信号制御素子１００における第１の液晶層１０１の第１の電極１２１及び第２の電極１２２、並びに周波数信号制御素子１００における第２の液晶層１０２の第１の電極１２１及び第２の電極１２２のそれぞれに対して、電源１２３及びスイッチ１５２が、回路１５１によって接続されている。なお、図６においては、便宜上、液晶分子１６は省略してあり、第１の基板１１１、及び第２の基板１１２は無色で記載してある。 FIG. 6 is a schematic perspective view of one embodiment of the frequency signal control element 100 of the present invention. The frequency signal control element 100 of FIG. 6 has a first substrate 111, a first electrode 121, a first liquid crystal layer 101 containing liquid crystal molecules 16, a second liquid crystal layer 102 containing liquid crystal molecules 16, a second electrode 122, and a second substrate 112. A first substrate 111 and a first electrode 121, and a second substrate 112 and a second electrode 122 are arranged facing each other with a gap, and a first liquid crystal layer 101 and a second liquid crystal layer 102 are provided in the gap. A first electrode 121 is provided on the first substrate 111 and a second electrode 122 is provided on the second substrate 112 . A power supply 123 and a switch 152 are connected by a circuit 151 to the first electrode 121 and the second electrode 122 of the first liquid crystal layer 101 in the frequency signal control element 100 and the first electrode 121 and the second electrode 122 of the second liquid crystal layer 102 in the frequency signal control element 100, respectively. In FIG. 6, the liquid crystal molecules 16 are omitted for convenience, and the first substrate 111 and the second substrate 112 are illustrated without color.
図７は、本発明の周波数信号制御素子１００における一実施形態の概略正面断面図である。図７の周波数信号制御素子１００は、第１の基板１１１、第１の電極１２１、液晶分子１６を含む第１の液晶層１０１、液晶分子１６を含む第２の液晶層１０２、第２の電極１２２、及び第２の基板１１２を有する。第１の基板１１１及び第１の電極１２１と、第２の基板１１２及び第２の電極１２２とが間隙をもって対向して配置され、その間隙に第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２が設けられている。第１の電極１２１は、第１の基板１１１上に設けられ、第２の電極１２２は、第２の基板１１２上に設けられる。なお、図７においては、便宜上、電源１２３、スイッチ１５２、及び回路１５１は、省略してある。 FIG. 7 is a schematic front sectional view of one embodiment of the frequency signal control element 100 of the present invention. The frequency signal control element 100 of FIG. 7 has a first substrate 111, a first electrode 121, a first liquid crystal layer 101 containing liquid crystal molecules 16, a second liquid crystal layer 102 containing liquid crystal molecules 16, a second electrode 122, and a second substrate 112. A first substrate 111 and a first electrode 121, and a second substrate 112 and a second electrode 122 are arranged facing each other with a gap, and a first liquid crystal layer 101 and a second liquid crystal layer 102 are provided in the gap. A first electrode 121 is provided on the first substrate 111 and a second electrode 122 is provided on the second substrate 112 . Note that the power supply 123, the switch 152, and the circuit 151 are omitted in FIG. 7 for convenience.
ここで、本発明の周波数信号減衰素子によって、周波数信号を減衰する方法について、一例を以下に説明する。
一般的に、液晶分子等の誘電体に電圧を印加すると、電流の向きの変化に応じた分極の反転に遅れが生じること（誘電緩和）が知られており、この誘電緩和によって誘電損失ｔａｎδが生じ、信号強度が減衰する。また、図３に示したような、液晶分子の長軸方向が基板に対して垂直に配向している状態（第２の状態）のときに生じる誘電損失は「ｔａｎδ／／」と記載され、液晶分子の長軸方向が基板に対して平行に配向している状態のときに生じる誘電損失は「ｔａｎδ⊥」と記載される。
なお、ランダムに配向された液晶分子を有する液晶層の誘電損失は、平均値を示すため、便宜上、本明細書においては、ランダムに配向された液晶分子を有する液晶層の誘電損失を「ｔａｎδａｖｅ」と記載する。
Here, an example of a method of attenuating a frequency signal using the frequency signal attenuation element of the present invention will be described below.
In general, it is known that when a voltage is applied to a dielectric such as liquid crystal molecules, a delay occurs in the reversal of the polarization (dielectric relaxation) according to the change in the direction of the current. This dielectric relaxation causes a dielectric loss tan δ, and the signal intensity is attenuated. Also , the dielectric loss that occurs when the long axis direction of the liquid crystal molecules is aligned perpendicular to the substrate (second state) as shown in FIG.
Since the dielectric loss of a liquid crystal layer having randomly aligned liquid crystal molecules indicates an average value, the dielectric loss of a liquid crystal layer having randomly aligned liquid crystal molecules is referred to as “tan δ ave ” in this specification for convenience.
本発明の周波数信号減衰素子１００における第１の液晶層１０１には、液晶Ａ（ＪＢ１０２６、メルク社製）を用いた。前記周波数信号減衰素子１００について、電圧を印加していない状態（第１の状態）、及び電圧を印加した状態（第２の状態）の既知の誘電率ε及び誘電損失ｔａｎδから、減衰量（ｄＢ）を算出した。結果を表１に示す。 Liquid crystal A (JB1026, manufactured by Merck Ltd.) was used for the first liquid crystal layer 101 in the frequency signal attenuating element 100 of the present invention. For the frequency signal attenuation element 100, the attenuation amount (dB) was calculated from the known dielectric constant ε and dielectric loss tan δ in a state where no voltage was applied (first state) and a state where voltage was applied (second state). Table 1 shows the results.
上記表１には、本発明の周波数信号減衰素子１００は、第１の状態における誘電損失(ｔａｎδａｖｅ)と、第２の状態における誘電損失（ｔａｎδ／／）との差である「－０．０１３」の分だけ信号強度を減衰することができることが示されている。ここで、信号導体１ｍとして減衰量を計算すると、第１の状態（電圧印加無）における減衰量は３．２ｄＢ、第２の状態（電圧印加有）における減衰量（ｄＢ）は１．４ｄＢとなる。なお、電圧の変化に伴い、減衰量も変化する。また、誘電損失は、八木貴弘，他２名，「プリント配線板の信号導体表面処理と伝送線路の関係」，エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集，２００６年．に記載の方法で計算した。本発明の周波数信号減衰素子１００は、第１の状態における誘電率（εａｖｅ）と、第２の状態における誘電率（ε／／）との差「Δε」である「０．０７」の分だけ位相差が生じてしまうが、周波数信号減衰素子を減衰器として用いる分には実用上問題はない。上記位相差が問題となる用途では、別途位相調整器を付加することで解決することができる。 Table 1 above shows that the frequency signal attenuation element 100 of the present invention can attenuate the signal strength by "-0.013", which is the difference between the dielectric loss (tan δ ave ) in the first state and the dielectric loss (tan δ // ) in the second state. Here, when the attenuation amount is calculated for the signal conductor 1m, the attenuation amount in the first state (no voltage application) is 3.2 dB, and the attenuation amount (dB) in the second state (with voltage application) is 1.4 dB. Note that the amount of attenuation also changes as the voltage changes. In addition, the dielectric loss is described in Takahiro Yagi, et al., "Relationship between signal conductor surface treatment of printed wiring board and transmission line", Proceedings of the Electronics Packaging Academic Conference, 2006. calculated by the method described in . In the frequency signal attenuation element 100 of the present invention, a phase difference of "0.07", which is the difference "Δε" between the permittivity (ε ave ) in the first state and the permittivity (ε // ) in the second state, is generated. In applications where the phase difference is a problem, it can be solved by adding a separate phase adjuster.
本発明の周波数信号制御素子は、高い精度で周波数信号の位相を制御することができる。
ここで、本発明の周波数信号制御素子によって、より高い精度で周波数信号の位相を制御する方法について、一例を以下に説明する。
本発明の周波数信号制御素子１００における前記第１の液晶層１０１には、液晶Ａ（ＪＢ１０２４、メルク社製）を用い、前記第２の液晶層１０２には、液晶Ｂ（ＪＢ１０２３、メルク社製）を用いた。なお、液晶Ａの信号導体の長さは１ｍ、液晶Ｂの信号導体の長さは０．３６８３ｍとした。前記第１の液晶層１０１及び前記第２の液晶層１０２を有する周波数信号制御素子１００について、第１の液晶層には電圧を印加せず、第２の液晶層には電圧を印加した状態（状態Ａ）、及び第１の液晶層には電圧を印加し、第２の液晶層には電圧を印加しない状態（状態Ｂ）の既知の誘電率ε及び誘電損失ｔａｎδから、それぞれの減衰量（ｄＢ）と位相遅れを計算し、周波数信号制御素子全体の値を算出した。結果を表２に示す。
A frequency signal control element of the present invention can control the phase of a frequency signal with high accuracy.
Here, one example of a method for controlling the phase of a frequency signal with higher accuracy by using the frequency signal control element of the present invention will be described below.
Liquid crystal A (JB1024, manufactured by Merck) was used for the first liquid crystal layer 101 in the frequency signal control element 100 of the present invention, and liquid crystal B (JB1023, manufactured by Merck) was used for the second liquid crystal layer 102 . The length of the signal conductor for the liquid crystal A was set to 1 m, and the length of the signal conductor for the liquid crystal B was set to 0.3683 m. For the frequency signal control element 100 having the first liquid crystal layer 101 and the second liquid crystal layer 102, the attenuation (dB) and the phase delay are calculated from the known dielectric constant ε and the dielectric loss tan δ in a state in which no voltage is applied to the first liquid crystal layer and a voltage is applied to the second liquid crystal layer (state A) and a state in which a voltage is applied to the first liquid crystal layer and no voltage is applied to the second liquid crystal layer (state B), and the value of the entire frequency signal control element is calculated. Calculated. Table 2 shows the results.
前記第１の液晶層は、電圧印加時と電圧無印加時とにおける位相遅れ及び減衰量（ｄＢ）に差があるため、電圧印加によって周波数信号の位相を変化させることができるが、それに伴い周波数信号の減衰も生じる液晶層である。前記第２の液晶層は、電圧印加時と電圧無印加時とにおける減衰量（ｄＢ）に差があるものの、電圧印加時と電圧無印加時とにおける位相遅れにほとんど差がないことから、電圧印加による周波数信号の位相変化を起こさず、減衰のみを行うことができる液晶層である。
前記第１の液晶層と、前記第２の液晶層とを組み合わせた周波数信号制御素子は、状態Ａと状態Ｂとにおける減衰量（ｄＢ）には差がなく、また状態Ａと状態Ｂとにおける位相遅れのみに差があることから、電圧印加による周波数信号の減衰を起こさず、位相変化のみを行うことができる。
Since the first liquid crystal layer has a difference in phase delay and attenuation (dB) between when a voltage is applied and when no voltage is applied, the phase of the frequency signal can be changed by applying a voltage, but the frequency signal is also attenuated accordingly. Although the second liquid crystal layer has a difference in attenuation (dB) between when a voltage is applied and when no voltage is applied, there is almost no difference in phase delay between when a voltage is applied and when no voltage is applied. Therefore, the second liquid crystal layer is a liquid crystal layer that can perform only attenuation without causing a phase change in the frequency signal due to voltage application.
In the frequency signal control element that combines the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer, there is no difference in attenuation (dB) between state A and state B, and there is only a difference in phase delay between state A and state B. Therefore, the frequency signal is not attenuated by voltage application, and only the phase can be changed.
＜用途＞
本発明の周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子の用途としては、減衰器（アッテネータ）単独として用いることもできるし、位相制御装置に組み合わせて用いることもできる。
また、本発明の周波数信号制御素子は、高い精度で位相を制御することができる観点から、アンテナ装置における周波数信号制御部として好適に用いることができる（詳細は後述する）。
<Application>
The frequency signal attenuation element or frequency signal control element of the present invention can be used as an attenuator alone or in combination with a phase control device.
Further, the frequency signal control element of the present invention can be suitably used as a frequency signal control section in an antenna device from the viewpoint of being able to control the phase with high accuracy (details will be described later).
（アンテナ装置）
本発明のアンテナ装置は、周波数信号素子部と、制御部とを有し、必要に応じて、その他の部を有していてもよい。
本発明のアンテナ装置においては、前記周波数信号制御素子部における前記周波数信号制御素子から出力される周波数信号の位相を制御することにより、前記周波数信号素子部から指向性のある周波数信号を出力することができる。
(antenna device)
The antenna device of the present invention has a frequency signal element section and a control section, and may have other sections as necessary.
In the antenna device of the present invention, by controlling the phase of the frequency signal output from the frequency signal control element in the frequency signal control element section, a frequency signal having directivity can be output from the frequency signal element section.
本発明の周波数信号制御素子は、液晶層の誘電率εが変化することにより、周波数信号を減衰させると共に、信号導体を流れる周波数信号の位相を変化させることができる。具体例としては、液晶分子の配向を変化させ、液晶層が第１の誘電率εａｖｅを有する状態（第１の状態）から、第２の誘電率ε／／を有する状態（第２の状態）にすることで、周波数信号の位相を制御することが可能となる（図２及び図３参照）。
また、本発明の周波数信号制御素子は、前記第２の液晶層を用いて、前記第１の液晶層の誘電損失による減衰量を相殺するように制御を行うことで、より精度の高い位相制御を行うことができる（図６及び図７参照）。
さらに、本発明の周波数信号制御素子は、液晶分子を含む液晶層を広い面積で有しているため、部分的な温度上昇を抑えられ、致命的な障害が起こりにくい。
これまで、前記液晶層に印加する電圧について、液晶分子の配向を完全に変えることのできる飽和電圧以上の電圧を前提に説明してきたが、前記印加電圧を飽和電圧以下にすることで、誘電率εや誘電損失ｔａｎδの値を制御することが可能である。これにより、位相変化量や減衰量を、より広い範囲で制御することが可能となる。
The frequency signal control element of the present invention can attenuate the frequency signal and change the phase of the frequency signal flowing through the signal conductor by changing the dielectric constant ε of the liquid crystal layer. As a specific example, the phase of the frequency signal can be controlled by changing the orientation of the liquid crystal molecules to change the liquid crystal layer from a state having a first dielectric constant ε ave (first state) to a state having a second dielectric constant ε // (second state) (see FIGS. 2 and 3).
In addition, the frequency signal control element of the present invention uses the second liquid crystal layer to perform control so as to offset the amount of attenuation due to the dielectric loss of the first liquid crystal layer, so that more accurate phase control can be performed (see FIGS. 6 and 7).
Furthermore, since the frequency signal control element of the present invention has a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules over a large area, it is possible to suppress a partial temperature rise, and fatal failures are less likely to occur.
So far, the voltage applied to the liquid crystal layer has been explained on the premise that the voltage is higher than the saturation voltage that can completely change the orientation of the liquid crystal molecules. This makes it possible to control the amount of phase change and the amount of attenuation in a wider range.
ここで、本発明におけるアンテナ装置における一実施形態について図８を参照して説明する。ただし、本発明のアンテナ装置の用途は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
An embodiment of an antenna device according to the present invention will now be described with reference to FIG. However, the application of the antenna device of the present invention is not limited to these embodiments.
In addition, in each drawing, the same code|symbol may be attached|subjected to the same component part, and the overlapping description may be abbreviate|omitted. Further, the number, positions, shapes, etc. of the following constituent members are not limited to those of the present embodiment, and the number, positions, shapes, etc., can be set to be preferable in carrying out the present invention.
図８は、本発明のアンテナ装置における一実施形態の概略図である。本発明のアンテナ装置２００は、電源１２３、スイッチ１５２、信号発信器３３、分配器３２、第１の液晶層１０１、第２の液晶層１０２、及び周波数信号素子部３１を有し、それぞれが図８に示すように回路１５１によって接続されている状態を示す。信号発信器３３によって出力された周波数信号は、分配器３２によって分配される。周波数信号は、第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２を経由した後、周波数信号素子部３１に入力されると、周波数信号素子部３１によって外部へ出力される。 FIG. 8 is a schematic diagram of one embodiment of the antenna device of the present invention. The antenna device 200 of the present invention has a power supply 123, a switch 152, a signal transmitter 33, a distributor 32, a first liquid crystal layer 101, a second liquid crystal layer 102, and a frequency signal element section 31, and each of them is connected by a circuit 151 as shown in FIG. A frequency signal output by the signal generator 33 is distributed by the distributor 32 . After passing through the first liquid crystal layer 101 and the second liquid crystal layer 102 , the frequency signal is input to the frequency signal element section 31 and output to the outside by the frequency signal element section 31 .
図９は、本発明のアンテナ装置における一実施形態の概略図である。なお、図９のアンテナ装置は、図８のアンテナ装置と同様の構成を有するため、各構成の説明は省略する。
図９は、第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２に対して電圧を印加していない状態を示す。なお、図９において、便宜上、電源１２３、スイッチ１５２、及び回路１５１は省略してある。第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２に対して電圧を印加していないアンテナ装置２００では、周波数信号素子部３１から３６０°方向に一定の位相（波（山部）３５、波（谷部）３６）をもった信号が出力される。図９におけるアンテナ装置２００は、各素子による位相制御を行っていないため、前方へ指向性が高い電波が送出される。なお、図９には、便宜上、電波の指向性を黒矢印３６で示している。
FIG. 9 is a schematic diagram of one embodiment of the antenna device of the present invention. Note that the antenna device in FIG. 9 has the same configuration as the antenna device in FIG. 8, so description of each configuration is omitted.
FIG. 9 shows a state in which no voltage is applied to the first liquid crystal layer 101 and the second liquid crystal layer 102 . Note that the power source 123, the switch 152, and the circuit 151 are omitted in FIG. 9 for convenience. In the antenna device 200 in which no voltage is applied to the first liquid crystal layer 101 and the second liquid crystal layer 102, a signal having a constant phase (wave (peak) 35, wave (trough) 36) is output from the frequency signal element section 31 in the 360° direction. Since the antenna device 200 in FIG. 9 does not perform phase control by each element, radio waves with high directivity are transmitted forward. In FIG. 9, the directivity of radio waves is indicated by a black arrow 36 for the sake of convenience.
図１０は、本発明のアンテナ装置における一実施形態の概略図である。なお、図１０のアンテナ装置は、図８のアンテナ装置と同様の構成を有するため、各構成の説明は省略する。
図１０は、第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２に対して電圧を印加している状態を示す。なお、図１０において、便宜上、電源１２３、スイッチ１５２、及び回路１５１は省略してある。第１の液晶層１０１及び第２の液晶層１０２に対して電圧を印加しているアンテナ装置２００では、周波数信号素子部３１から３６０°方向に、位相（波（山部）３５、波（谷部）３６）が制御された電波が送出される。図１０においては、図中右側に記載のアンテナ素子から送出される電波の位相に対して、図中左側に記載のアンテナ素子から送出される電波の位相を徐々に遅延させており、図中斜め左上方向へ指向性が高い電波が送出される。なお、図１０には、便宜上、電波の指向性を黒矢印３６で示している。
FIG. 10 is a schematic diagram of one embodiment of the antenna device of the present invention. Note that the antenna device in FIG. 10 has the same configuration as the antenna device in FIG. 8, so description of each configuration is omitted.
FIG. 10 shows a state in which voltage is applied to the first liquid crystal layer 101 and the second liquid crystal layer 102 . Note that the power source 123, the switch 152, and the circuit 151 are omitted in FIG. 10 for convenience. In the antenna device 200 that applies a voltage to the first liquid crystal layer 101 and the second liquid crystal layer 102, radio waves whose phases (waves (peaks) 35 and waves (troughs) 36) are controlled are sent out in 360° directions from the frequency signal element section 31. In FIG. 10, the phase of the radio wave emitted from the antenna element shown on the left side of the figure is gradually delayed with respect to the phase of the radio wave emitted from the antenna element shown on the right side of the figure, and a radio wave with high directivity is emitted diagonally to the upper left in the figure. In addition, in FIG. 10, the directivity of radio waves is indicated by a black arrow 36 for the sake of convenience.
＜周波数信号素子部＞
本発明のアンテナ装置における周波数信号素子部は、周波数信号制御素子を複数有し、必要に応じて、その他の部を有していてもよい。
前記周波数信号制御素子は、上述した（周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子）の項目に記載したものと同様のものを使用することができる。
前記その他の部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Frequency signal element>
The frequency signal element section in the antenna device of the present invention may have a plurality of frequency signal control elements and, if necessary, other sections.
As the frequency signal control element, the same one as described in the above item (frequency signal attenuation element or frequency signal control element) can be used.
The other parts are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
＜制御部＞
本発明のアンテナ装置における制御部は、前記周波数信号制御素子部における前記周波数信号制御素子から出力される周波数信号の位相を制御することにより、前記周波数信号素子部から指向性のある周波数信号を出力することができる。
<Control part>
The control section in the antenna device of the present invention controls the phase of the frequency signal output from the frequency signal control element in the frequency signal control element section, thereby outputting a frequency signal having directivity from the frequency signal element section.
本発明のアンテナ装置の用途としては、フェーズドアレイアンテナに好適に用いることができる。前記アンテナ装置をフェーズドアレイアンテナとして機能させるために、それぞれのアンテナに対して、減衰した周波数信号と、適切な位相の周波数信号とを伝達することが必要であるところ、前記周波数信号制御素子における第１の液晶層と第２の液晶層とに印加する電圧をそれぞれ制御することで、適切な信号を伝達することが可能になる。 As an application of the antenna device of the present invention, it can be suitably used for a phased array antenna. In order for the antenna device to function as a phased array antenna, it is necessary to transmit an attenuated frequency signal and a frequency signal with an appropriate phase to each antenna. By controlling the voltages applied to the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer in the frequency signal control element, it becomes possible to transmit appropriate signals.
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞入力された周波数信号を出力する信号導体と、周波数信号制御部とを有する周波数信号減衰素子であって、前記周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層を有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号を減衰させて、前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部と、を有することを特徴とする周波数信号減衰素子である。
＜２＞入力された周波数信号を出力する信号導体と、周波数信号制御部とを有する周波数信号制御素子であって、前記周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層と、第２の液晶分子を含み、前記第１の液晶層とは異なる第２の液晶層とを有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子、及び前記第２の液晶層に含まれる前記第２の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号の位相を変化させて前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部と、を有することを特徴とする周波数信号制御素子である。
＜３＞前記周波数信号制御部が、前記液晶分子に電界を印加して前記液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号の位相を変化させる、前記＜２＞に記載の周波数信号制御素子である。
＜４＞前記周波数信号制御部が、前記信号導体に入力された周波数信号を減衰させる、前記＜２＞又は前記＜３＞に記載の周波数信号制御素子である。
＜５＞前記＜２＞から前記＜４＞のいずれかに記載の周波数信号制御素子を複数有する周波数信号素子部と、前記周波数信号制御素子部における各前記周波数信号制御素子から出力される周波数信号の位相を制御することにより、前記周波数信号素子部から指向性のある周波数信号を出力させる制御部と、を有することを特徴とするアンテナ装置である。
Embodiments of the present invention are, for example, as follows.
<1> A frequency signal attenuation element having a signal conductor for outputting an input frequency signal and a frequency signal control section, wherein the frequency signal control section has a first liquid crystal layer containing first liquid crystal molecules, and a frequency signal control section for attenuating the frequency signal input to the signal conductor by controlling the orientation of the first liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal layer and outputting the frequency signal from the signal conductor.
<2> A frequency signal control element having a signal conductor for outputting an input frequency signal, and a frequency signal control section, wherein the frequency signal control section has a first liquid crystal layer containing first liquid crystal molecules and a second liquid crystal layer containing second liquid crystal molecules and different from the first liquid crystal layer, and by controlling the orientation of the first liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal layer and the second liquid crystal molecules contained in the second liquid crystal layer, the frequency signal is input to the signal conductor. a frequency signal control unit for changing the phase of the frequency signal and outputting the frequency signal from the signal conductor.
<3> The frequency signal control element according to <2>, wherein the frequency signal control unit applies an electric field to the liquid crystal molecules to control the orientation of the liquid crystal molecules, thereby changing the phase of the frequency signal input to the signal conductor.
<4> The frequency signal control element according to <2> or <3>, wherein the frequency signal control section attenuates a frequency signal input to the signal conductor.
<5> An antenna device comprising: a frequency signal element unit having a plurality of frequency signal control elements according to any one of <2> to <4>; and a control unit for outputting a frequency signal having directivity from the frequency signal element unit by controlling the phase of the frequency signal output from each of the frequency signal control elements in the frequency signal control element unit.
前記＜１＞に記載の周波数信号減衰素子、前記＜２＞から＜４＞のいずれかに記載の周波数信号制御素子、及び前記＜５＞に記載のアンテナ装置によれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。 According to the frequency signal attenuation element described in <1>, the frequency signal control element described in any one of <2> to <4>, and the antenna device described in <5>, various conventional problems can be solved and the object of the present invention can be achieved.
１００ 周波数信号減衰素子又は周波数信号制御素子
１０１ 第１の液晶層
１０２ 第２の液晶層
１１１ 第１の基板
１１２ 第２の基板
１２１ 第１の電極
１２２ 第２の電極
１２３ 電源
１２４ 電界
１４ 信号導体
１５１ 回路
１５２ スイッチ
１６ 液晶分子
２００ アンテナ装置
３１ 周波数信号素子
３２ 分配器
３３ 発信器
３４ 波（谷部）
３５ 波（山部）
３６ 電波の指向性
REFERENCE SIGNS LIST 100 frequency signal attenuation element or frequency signal control element 101 first liquid crystal layer 102 second liquid crystal layer 111 first substrate 112 second substrate 121 first electrode 122 second electrode 123 power supply 124 electric field 14 signal conductor 151 circuit 152 switch 16 liquid crystal molecule 200 antenna device 31 frequency signal element 32 distributor 33 Transmitter 34 waves (trough)
35 wave (mountain)
36 Directivity of radio waves
Claims (5)
前記周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層を有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号を減衰させて、前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部と、
を有することを特徴とする周波数信号減衰素子。 A frequency signal attenuation element having a signal conductor for outputting an input frequency signal and a frequency signal control section,
The frequency signal control unit has a first liquid crystal layer including first liquid crystal molecules, and controls the orientation of the first liquid crystal molecules included in the first liquid crystal layer to attenuate the frequency signal input to the signal conductor and output the frequency signal from the signal conductor;
A frequency signal attenuation element comprising:
前記周波数信号制御部は、第１の液晶分子を含む第１の液晶層と、第２の液晶分子を含み、前記第１の液晶層とは異なる第２の液晶層とを有し、前記第１の液晶層に含まれる前記第１の液晶分子、及び前記第２の液晶層に含まれる前記第２の液晶分子の配向を制御することにより、前記信号導体に入力された周波数信号の位相を変化させて前記信号導体から前記周波数信号を出力させる周波数信号制御部と、
を有することを特徴とする周波数信号制御素子。 A frequency signal control element having a signal conductor for outputting an input frequency signal and a frequency signal control section,
the frequency signal control unit includes a first liquid crystal layer including first liquid crystal molecules and a second liquid crystal layer including second liquid crystal molecules and different from the first liquid crystal layer, and controls the orientation of the first liquid crystal molecules included in the first liquid crystal layer and the second liquid crystal molecules included in the second liquid crystal layer, thereby changing the phase of the frequency signal input to the signal conductor and outputting the frequency signal from the signal conductor;
A frequency signal control element comprising:
前記周波数信号制御素子部における各前記周波数信号制御素子から出力される周波数信号の位相を制御することにより、前記周波数信号素子部から指向性のある周波数信号を出力させる制御部と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。 a frequency signal element unit having a plurality of frequency signal control elements according to any one of claims 2 to 4;
a control unit for outputting a frequency signal with directivity from the frequency signal element unit by controlling the phase of the frequency signal output from each frequency signal control element in the frequency signal control element unit;
An antenna device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2022002532A JP2023102139A (en) | 2022-01-11 | 2022-01-11 | Frequency signal attenuation element, frequency signal control element, and antenna device |
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Publications (1)
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2022
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