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JP7746142B2 - Antenna device and camera system - Google Patents
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JP7746142B2 - Antenna device and camera system - Google Patents

Antenna device and camera system

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JP7746142B2
JP7746142B2 JP2021199839A JP2021199839A JP7746142B2 JP 7746142 B2 JP7746142 B2 JP 7746142B2 JP 2021199839 A JP2021199839 A JP 2021199839A JP 2021199839 A JP2021199839 A JP 2021199839A JP 7746142 B2 JP7746142 B2 JP 7746142B2
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Description

本開示は、電磁波を送信または受信するアンテナ装置およびカメラシステムに関する。 This disclosure relates to an antenna device and a camera system that transmits or receives electromagnetic waves.

負性微分抵抗素子と共振回路からなるアンテナは、ミリ波からテラヘルツ波まで(30GHz以上30THz以下)の周波数帯域のうちの少なくとも一部を含む電磁波(以後、単に「テラヘルツ波」と呼ぶ)を発生させることができる。一例として、特許文献1には、負性微分抵抗素子と共振回路とを半導体チップ上に集積し、テラヘルツ波を発するアンテナが開示されている。 An antenna consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit can generate electromagnetic waves (hereinafter simply referred to as "terahertz waves") that include at least a portion of the frequency band from millimeter waves to terahertz waves (30 GHz or higher and 30 THz or lower). As an example, Patent Document 1 discloses an antenna that emits terahertz waves by integrating a negative differential resistance element and a resonant circuit on a semiconductor chip.

特許文献1では、負性微分抵抗素子として、共鳴トンネルダイオード(RTD:Resonant Tunneling Diode)を用い、負性微分抵抗素子にバイアス電圧を供給する電源とを有する。電源からのバイアス電圧は、電線と導体とを含むバイアス供給部を介して負性抵抗素子に供給される。アンテナが発するテラヘルツ波以外の寄生的な低周波発振(寄生発振)は、バイアス供給部に伴う構造によって発生することが多い。それゆえ、特許文献1では、バイアス供給部にシャント素子を配置することで寄生発振を抑制する技術が開示されている。 Patent Document 1 uses a resonant tunneling diode (RTD) as the negative differential resistance element and includes a power supply that supplies a bias voltage to the negative differential resistance element. The bias voltage from the power supply is supplied to the negative differential resistance element via a bias supply unit that includes electric wires and conductors. Parasitic low-frequency oscillations (parasitic oscillations) other than terahertz waves emitted by the antenna are often generated by the structure associated with the bias supply unit. Therefore, Patent Document 1 discloses technology that suppresses parasitic oscillations by placing a shunt element in the bias supply unit.

特開2015-180049号公報JP 2015-180049 A

アンテナ出力を増大する手段として、負性微分抵抗素子と共振回路からなるアンテナを複数配置してアンテナアレイ化することが挙げられる。このアンテナアレイを集積したチップをセラミックパッケージやプリント基板などの別の基板に実装する場合、チップと基板をボンディングワイヤーで接続し、寄生発振を抑制するためのシャント素子を基板上に配置する。 One way to increase antenna output is to create an antenna array by arranging multiple antennas, each consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit. When mounting a chip integrating this antenna array on a separate substrate such as a ceramic package or printed circuit board, the chip and substrate are connected with bonding wires, and a shunt element is placed on the substrate to suppress parasitic oscillation.

このボンディングワイヤーやシャント素子を構成する抵抗や容量は寄生インダクタンスを有している。この寄生インダクタンスは、テラヘルツ波を正常に発生させる上で無視できず、テラヘルツ波よりも低周波(30GHz未満)の寄生発振の原因となっている。この寄生インダクタンスにより、特に10MHzから10GHzの寄生発振が発生しやすい。このようなアンテナアレイにおいて、テラヘルツ波を正常に発振させるには基板上のシャント素子の回路パラメータや配置を最適化する必要があるが、特許文献1では十分な検討がなされていない。 The resistances and capacitances that make up these bonding wires and shunt elements have parasitic inductance. This parasitic inductance cannot be ignored when generating terahertz waves properly, and is the cause of parasitic oscillations at frequencies lower than terahertz waves (less than 30 GHz). This parasitic inductance makes it particularly likely that parasitic oscillations will occur between 10 MHz and 10 GHz. In such antenna arrays, the circuit parameters and placement of the shunt elements on the board must be optimized to properly oscillate terahertz waves, but this is not fully considered in Patent Document 1.

そこで、本開示は、負性微分抵抗素子と共振回路からなるアンテナアレイを有するアンテナ装置において、寄生発振を抑制する技術を提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide technology for suppressing parasitic oscillation in an antenna device having an antenna array consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit.

上記目的を達成するために、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、
以下の式(1)から式(3)を満たすことを特徴とするアンテナ装置を含む
Rp +1/(2π×f×Cp) < r ・・・(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r ・・・(2)
L/(Cc×r) <Rc ・・・(3)
ここで、rは、前記負性微分抵抗素子の抵抗値の絶対値、Rpは、前記第2の抵抗の抵抗値、Cpは、前記第2の容量の容量値、Rcは、前記第1の抵抗の抵抗値、Ccは、前記第1の容量の容量値、Lは、前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンス、fは、前記共振回路の共振周波数未満の周波数である。
また、上記目的を達成するために、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンスLは、以下の式(4)を満たし、
L≦5nH ・・・(4)
前記経路において、前記経路の断面が円形に近似できる第1の部分と前記経路の断面が四角形に近似できる第2の部分とに分けた場合に、前記第1の部分のインダクタンスL1を以下の式(5)により算出し、前記第2の部分のインダクタンスL2を以下の式(6)により算出することを特徴とするアンテナ装置を含む
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)- 0.75] ・・・(5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ・・・(6)
ここで、l1は、前記第1の部分の長さであり、dは、前記第1の部分の断面の直径であり、l2は、前記第2の部分の長さであり、wは、前記第2の部分の幅であり、hは、前記第2の部分の厚さである。
また、上記目的を達成するために、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、
前記アンテナアレイにおいて、前記負性微分抵抗素子に並列に接続され、少なくとも第3の容量を含む第3シャント素子を有することを特徴とするアンテナ装置を含む。
また、上記目的を達成するために、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイを有するチップと、
前記チップが配置される基板と、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、を有し、
前記チップは、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第1の容量を含む第1シャント素子と、
第1パッドと第2パッドを少なくとも含み、前記アンテナアレイに所定の電圧を供給するための複数のパッドと、を有し、
前記基板は、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第2の容量を含み、前記基板に配された第2シャント素子を有し、
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に前記アンテナアレイが位置し、
前記アンテナアレイにおいて、前記負性微分抵抗素子に並列に接続され、少なくとも第3の容量を含む第3シャント素子を有することを特徴とするアンテナ装置を含む。
また、上記目的を達成するために、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の組が複数組配置され、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の少なくとも2つの組が、前記アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されていることを特徴とするアンテナ装置を含む。
In order to achieve the above object, an antenna device according to the present disclosure includes:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
and
the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element ,
The antenna device includes an antenna device characterized by satisfying the following formulas (1) to (3):
Rp +1/(2π×f×Cp) < r...(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r...(2)
L/(Cc×r) <Rc...(3)
Here, r is the absolute value of the resistance value of the negative differential resistance element, Rp is the resistance value of the second resistor, Cp is the capacitance value of the second capacitor, Rc is the resistance value of the first resistor, Cc is the capacitance value of the first capacitor, L is the inductance of the path connecting the first shunt element and the second shunt element, and f is a frequency less than the resonant frequency of the resonant circuit.
In order to achieve the above object, the antenna device according to the present disclosure comprises:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
and
the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element,
The inductance L of the path connecting the first shunt element and the second shunt element satisfies the following formula (4):
L≦5 nH (4)
When the path is divided into a first portion whose cross section can be approximated to a circle and a second portion whose cross section can be approximated to a rectangle, the inductance L1 of the first portion is calculated by the following formula (5), and the inductance L2 of the second portion is calculated by the following formula (6).
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)-0.75]...(5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ...(6)
where l1 is the length of the first portion, d is the cross-sectional diameter of the first portion, l2 is the length of the second portion, w is the width of the second portion, and h is the thickness of the second portion.
In order to achieve the above object, the antenna device according to the present disclosure comprises:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
and
the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element,
The antenna array includes an antenna device having a third shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and including at least a third capacitance.
In order to achieve the above object, the antenna device according to the present disclosure comprises:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
a chip having an antenna array in which a plurality of antennas each consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit are arranged;
a substrate on which the chip is disposed;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
The chip is
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, the first shunt element including at least a first capacitance;
a plurality of pads including at least a first pad and a second pad for supplying a predetermined voltage to the antenna array;
The substrate is
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, including at least a second capacitance, and disposed on the substrate;
the antenna array is located between the first pad and the second pad;
The antenna array includes an antenna device having a third shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and including at least a third capacitance.
In order to achieve the above object, the antenna device according to the present disclosure comprises:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
and
the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element,
a plurality of pairs of the first shunt element and the second shunt element are arranged;
The antenna device includes at least two sets of the first shunt element and the second shunt element, which are arranged at positions symmetrical with respect to an axis passing through the center of the antenna array.

また、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイを有するチップと、
前記チップが配置される基板と、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、を有し、
前記チップは、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第1の容量を含む第1シャント素子と、
第1パッドと第2パッドを少なくとも含み、前記アンテナアレイに所定の電圧を供給するための複数のパッドと、を有し、
前記基板は、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第2の容量を含み、前記基板に配された第2シャント素子を有し、
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に前記アンテナアレイが位置することを特徴とするアンテナ装置を含む。
また、本開示に係るカメラシステムは、
上記のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置から送信された電磁波を検出するための検出装置と、
前記検出装置からの信号を処理する処理部とを有するカメラシステムを含む。
Moreover, the antenna device according to the present disclosure includes:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
a chip having an antenna array in which a plurality of antennas each consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit are arranged;
a substrate on which the chip is disposed;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
The chip is
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, the first shunt element including at least a first capacitance;
a plurality of pads including at least a first pad and a second pad for supplying a predetermined voltage to the antenna array;
The substrate is
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, including at least a second capacitance, and disposed on the substrate;
The antenna device includes an antenna array located between the first pad and the second pad.
In addition, the camera system according to the present disclosure includes:
The antenna device;
a detection device for detecting electromagnetic waves transmitted from the antenna device;
and a processing unit for processing signals from the detection device.

本開示の技術によれば、シャント素子の構成が最適化され、寄生発振が抑制されて良好に動作するアンテナ装置およびカメラシステムを提供できる。 The technology disclosed herein allows for the provision of an antenna device and camera system that optimizes the configuration of the shunt element, suppresses parasitic oscillation, and operates well.

第1の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例1 is a plan view illustrating an example of an antenna device according to a first embodiment; 第1の実施形態に係るアンテナ装置の断面図の一例1 is a cross-sectional view of an antenna device according to a first embodiment of the present invention; 第1の実施形態に係るアンテナ装置の断面図の一例1 is a cross-sectional view of an antenna device according to a first embodiment of the present invention; 第1の実施形態に係るアンテナアレイを示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing an antenna array according to a first embodiment; 第1の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路図1 is an equivalent circuit diagram of an antenna device according to a first embodiment; 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明するグラフGraph illustrating the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明するグラフGraph illustrating the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明する図FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明する図FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna device according to a first embodiment. 第2の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a second embodiment of the present invention; 第3の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a third embodiment of the present invention; 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention; 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention; 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention; 第5の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention; 第5の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention; 第6の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路図10 is an equivalent circuit diagram of an antenna device according to a sixth embodiment. 第6の実施形態に係るアンテナアレイを示す説明図FIG. 10 is an explanatory diagram showing an antenna array according to a sixth embodiment; 第6の実施形態に係るアンテナ装置の断面図の一例13 is a cross-sectional view of an antenna device according to a sixth embodiment of the present invention; 第6の実施形態の一変形例に係るアンテナアレイを示す説明図FIG. 13 is an explanatory diagram showing an antenna array according to a modification of the sixth embodiment; 第6の実施形態の一変形例に係るアンテナ装置の断面図の一例13 is a cross-sectional view of an antenna device according to a modification of the sixth embodiment; 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例10 is a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention; 第7の実施形態に係るカメラシステムを説明するための概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a camera system according to a seventh embodiment.

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下で説明する図面において、同じ機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure. Furthermore, in the drawings described below, components having the same functions will be assigned the same reference numerals, and their descriptions may be omitted or simplified.

(第1の実施形態)
第1の実施形態に係るアンテナ装置について、図1~図9を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。図2は、図1のA-A’線での断面図である。
(First embodiment)
An antenna device according to a first embodiment will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 9. Fig. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the antenna device according to this embodiment. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line AA' in Fig. 1.

本実施形態によるアンテナ装置100は、図1および図2に示すように、基板10の上に、複数のアンテナ121からなるアンテナアレイ12が配置された四角形状のチップ11が実装されている。図1はチップ11の表面における構成を示す。アンテナ121の詳細は後述するが、アンテナ121は、負性微分抵抗素子と共振回路から構成され、テラヘルツ周波数帯の電磁波を送信または受信する。アンテナ121は、ミリ波からテラヘルツ波までの周波数帯域(30GHz以上30THz以下)のうちの少なくとも一部の周波数帯域を含む電磁波(以後、単に「テラヘルツ波」と呼ぶ)を発生させる。また、隣接するアンテナ121は、マイクロストリップライン(図4を用いて後述する)によって容量結合する構成となっている。 As shown in Figures 1 and 2, the antenna device 100 according to this embodiment has a rectangular chip 11 mounted on a substrate 10, on which an antenna array 12 consisting of multiple antennas 121 is arranged. Figure 1 shows the configuration on the surface of the chip 11. Details of the antenna 121 will be described later, but the antenna 121 is composed of a negative differential resistance element and a resonant circuit, and transmits or receives electromagnetic waves in the terahertz frequency band. The antenna 121 generates electromagnetic waves (hereinafter simply referred to as "terahertz waves") that include at least a portion of the frequency band from millimeter waves to terahertz waves (30 GHz or higher and 30 THz or lower). Adjacent antennas 121 are capacitively coupled via a microstrip line (described later using Figure 4).

チップ11は、アンテナアレイ12の他、第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131および容量素子132、チップ11にバイアス電圧を印加するパッド141、チップ11にグランド電圧を印加するパッド142を備える。パッド141、142は、チップ11の外部の回路と電気的接続をするためのものであり、例えば、外部から所定の電圧を供給するためのものである。パッド141、142は、導電体よりなる。以下、パッドは、外部との電気的接続のためのものである。具体的には、パッドは、外部から所定の電圧を供給されるためのものであり、外部へ所定の電圧を供給するためのものでありうる。本実施形態において、所定の電圧とは、グランド電圧や、電源電圧、電圧バイアス回路からの電圧などでありうる。 In addition to the antenna array 12, the chip 11 includes a resistive element 131 and a capacitive element 132 that constitute the first shunt element 1300, a pad 141 that applies a bias voltage to the chip 11, and a pad 142 that applies a ground voltage to the chip 11. The pads 141 and 142 are used to electrically connect the chip 11 to a circuit external to the chip 11, for example, to supply a predetermined voltage from the outside. The pads 141 and 142 are made of a conductor. Hereinafter, the term "pad" refers to a pad that is used for electrical connection to the outside. Specifically, the pad is used to receive a predetermined voltage from the outside, and can be used to supply a predetermined voltage to the outside. In this embodiment, the predetermined voltage can be a ground voltage, a power supply voltage, a voltage from a voltage bias circuit, or the like.

アンテナアレイ12は、チップ11の略中央に配置され、アンテナアレイ12に隣接して容量素子132が配置される。また、容量素子132がアンテナアレイ12を囲むよう配置されることで、チップ11上における容量素子の配置面積を拡大して大きな容量を確保できる。また、容量素子132によってアンテナアレイ12が挟まれるように、チップ11の対向する2辺のそれぞれの辺の側(図ではチップ11の右側と左側)に分割して容量素子132が配置される。これにより、容量素子132が配置されない部分(図ではチップ11の上側)に抵抗素子131や配線やパッド等を配置できるため、チップ11のチップサイズを縮小できる。 The antenna array 12 is placed approximately in the center of the chip 11, and the capacitive elements 132 are placed adjacent to the antenna array 12. Furthermore, by placing the capacitive elements 132 so that they surround the antenna array 12, the placement area of the capacitive elements on the chip 11 can be expanded, ensuring a large capacitance. Furthermore, the capacitive elements 132 are placed separately on each of the two opposing sides of the chip 11 (on the right and left sides of the chip 11 in the figure) so that the antenna array 12 is sandwiched between the capacitive elements 132. This allows the placement of resistive elements 131, wiring, pads, etc. in areas where the capacitive elements 132 are not placed (on the upper side of the chip 11 in the figure), thereby reducing the chip size of the chip 11.

図2に示すように、抵抗素子131の一端子は、配線133とビア134を介して容量素子132の一端子に接続される。抵抗素子131と容量素子132は直列接続されており、接続を容易に配置するために抵抗素子131は容量素子132の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子131は、容量素子132の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子131の他端子は、パッド141とバイアス電圧線130を介して接続される。バイアス電圧線130は、アンテナアレイ12の各アンテナ121の間にも配置されて各アンテナ121に共通に接続され、各アンテナ121にバイアス電圧が印加される。容量素子132の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド142と接続される。 As shown in FIG. 2, one terminal of the resistive element 131 is connected to one terminal of the capacitive element 132 via wiring 133 and via 134. The resistive element 131 and the capacitive element 132 are connected in series, and to facilitate the connection, the resistive element 131 is preferably arranged near the capacitive element 132. Alternatively, the resistive element 131 may be arranged overlapping the capacitive element 132. The other terminal of the resistive element 131 is connected to the pad 141 via the bias voltage line 130. The bias voltage line 130 is also arranged between each antenna 121 of the antenna array 12 and is commonly connected to each antenna 121, applying a bias voltage to each antenna 121. The other terminal of the capacitive element 132 is connected to the pad 142 via wiring and a via (not shown).

容量素子132としては絶縁層を金属層で挟んだMIM(Metal-Insulator-Metal)容
量を用いることができる。金属層としてはチップ11内の配線層を使用でき、絶縁層としてアンテナを形成する絶縁層や誘電体層を使用できる。本実施形態によれば、図2に示されるように、MIM容量の一方の電極として、接地金属層124が用いられ、接地金属層124はグランド電圧を印加するパッド142と接続される。MIM容量のもう一方の電極として、絶縁層を介して金属層13が形成されている。金属層13はビア134を介して配線133と接続される。このようにMIM容量を構成することで、簡便な製造プロセスでチップ内に容量を形成することができる。
The capacitance element 132 can be a metal-insulator-metal (MIM) capacitor in which an insulating layer is sandwiched between metal layers. The metal layer can be a wiring layer within the chip 11, and the insulating layer can be an insulating layer or a dielectric layer forming an antenna. According to this embodiment, as shown in FIG. 2 , a ground metal layer 124 is used as one electrode of the MIM capacitance, and the ground metal layer 124 is connected to a pad 142 to which a ground voltage is applied. A metal layer 139 is formed as the other electrode of the MIM capacitance via an insulating layer. The metal layer 139 is connected to a wiring 133 via a via 134. By configuring the MIM capacitance in this manner, a capacitance can be formed within a chip using a simple manufacturing process.

上記の構成の他、チップ11とは別の基板に容量を形成して、チップ11の表面や裏面に貼り付ける構成も可能であり、この構成によれば、より大容量の容量素子を備えることが可能である。 In addition to the above configuration, it is also possible to form a capacitor on a substrate separate from chip 11 and attach it to the front or back of chip 11. This configuration makes it possible to provide a capacitive element with a larger capacity.

第1シャント素子1300では、抵抗素子131はバイアス電圧を印加するパッド141に接続され、容量素子132はグランド電圧を印加するパッド142に接続されている。ただし、接続関係を逆にして、抵抗素子131がグランド電圧を印加するパッド142に接続され、容量素子132がバイアス電圧を印加するパッド141に接続されてもよい。 In the first shunt element 1300, the resistive element 131 is connected to a pad 141 that applies a bias voltage, and the capacitive element 132 is connected to a pad 142 that applies a ground voltage. However, the connections may be reversed, with the resistive element 131 connected to the pad 142 that applies a ground voltage, and the capacitive element 132 connected to the pad 141 that applies a bias voltage.

好ましくは、チップ11には、アンテナアレイ12のアンテナ121として、20個~40個のアンテナが配置される。また、バイアス電圧を印加するためのパッド141の個数やグランド電圧を印加するパッド142の個数は、アンテナの個数より少なくする。これにより、チップ11のスペースを有効に使用して、チップ11をより小型化できる。さらに、抵抗素子131と容量素子132の組の数は、バイアス電圧を印加するためのパッド141の個数以下、またはグランド電圧を印加するパッド142の個数以下であると、チップ11のスペースを有効に使用して、チップ11をより小型化できる。 Preferably, 20 to 40 antennas are arranged on the chip 11 as the antennas 121 of the antenna array 12. Furthermore, the number of pads 141 for applying bias voltages and the number of pads 142 for applying ground voltages are made smaller than the number of antennas. This allows the chip 11 to be used more efficiently and made more compact. Furthermore, if the number of pairs of resistive elements 131 and capacitive elements 132 is less than or equal to the number of pads 141 for applying bias voltages or the number of pads 142 for applying ground voltages, the chip 11 can be used more efficiently and made more compact.

また、基板10は、第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151および容量素子152、チップ11のパッド141と接続するためのパッド161、チップ11のパッド142と接続するためのパッド162を備える。パッド161、162は、チップ11の外部の回路と電気的な接続をするためのものである。パッド161、162は、導電体よりなる。ここでは、外部の回路とはチップ11である。また、電圧バイアス回路17からバイアス電圧が供給される接続端子181、グランド電圧を与える接続端子182を備える。基板10の小型化には、抵抗素子151や容量素子152として表面実装部品(SMD:Surface Mount Device)を使用することが好ましい。基板10に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子151として、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500とを接続する経路に含まれる基板10上の配線の抵抗を使用してもよい。これにより、チップ11における使用部品数を減らして、チップ11の小型化を実現できる。ここで、接続端子181、182はパッドであってもよい。 The substrate 10 also includes a resistive element 151 and a capacitive element 152 that constitute the second shunt element 1500, a pad 161 for connecting to the pad 141 of the chip 11, and a pad 162 for connecting to the pad 142 of the chip 11. The pads 161 and 162 are for electrically connecting the chip 11 to an external circuit. The pads 161 and 162 are made of conductive material. In this case, the external circuit is the chip 11. The substrate 10 also includes a connection terminal 181 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 17 and a connection terminal 182 to which a ground voltage is applied. To reduce the size of the substrate 10, it is preferable to use surface-mounted components (SMDs) as the resistive element 151 and the capacitive element 152. Because the wiring arranged on the substrate 10 also has resistance, the resistance of the wiring on the substrate 10 included in the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 may be used as the resistive element 151. This reduces the number of components used in chip 11, making it possible to miniaturize chip 11. Here, connection terminals 181 and 182 may be pads.

電圧バイアス回路17は基板10の外部から接続端子181、182を介して接続される。なお、この構成の代わりに、電圧バイアス回路17は、基板10上に配置してもよいし、チップ11上に配置してもよい。 The voltage bias circuit 17 is connected from outside the substrate 10 via connection terminals 181 and 182. Alternatively, the voltage bias circuit 17 may be placed on the substrate 10 or on the chip 11.

チップ11のパッド141と基板10のパッド161は、ボンディングワイヤー191によって接続される。チップ11のパッド142と基板10のパッド162は、ボンディングワイヤー192によって接続される。ボンディングワイヤー191、192のインダクタンスを下げるために、パッド141とパッド161ならびにパッド142とパッド162は、互いに近傍に配置して、ボンディングワイヤー191、192の長さを短くすることが好ましい。 Pad 141 on chip 11 and pad 161 on substrate 10 are connected by bonding wire 191. Pad 142 on chip 11 and pad 162 on substrate 10 are connected by bonding wire 192. To reduce the inductance of bonding wires 191 and 192, it is preferable to position pads 141 and 161, and pads 142 and 162, close to each other and shorten the lengths of bonding wires 191 and 192.

ボンディングワイヤー191、192を短くするには、パッド141およびパッド142を、チップ11の端部に配置するとよい。また、パッド141とパッド161は、チップ11の辺を挟んで対向して配置するとよい。また、パッド142とパッド162もまたチップ11の辺を挟んで対向して配置するとよい。 To shorten the bonding wires 191 and 192, it is recommended that pads 141 and 142 be placed at the ends of the chip 11. Pads 141 and 161 should also be placed opposite each other across an edge of the chip 11. Pads 142 and 162 should also be placed opposite each other across an edge of the chip 11.

抵抗素子151の一端子1512は、容量素子152の一端子1521と配線157を介して接続される。すなわち、抵抗素子151と容量素子152は直列接続されている。そのため、抵抗素子151と容量素子152は、互いに近傍に配置した方が好ましい。より好ましくは、抵抗素子151の一端子1512が容量素子152の一端子1521と隣接して配置される。これにより、配線157の長さを短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 One terminal 1512 of the resistive element 151 is connected to one terminal 1521 of the capacitive element 152 via wiring 157. In other words, the resistive element 151 and the capacitive element 152 are connected in series. Therefore, it is preferable to arrange the resistive element 151 and the capacitive element 152 in close proximity to each other. More preferably, one terminal 1512 of the resistive element 151 is arranged adjacent to one terminal 1521 of the capacitive element 152. This allows the length of the wiring 157 to be shortened, thereby reducing inductance.

抵抗素子151の他端子1511は、配線153を介してパッド161と接続され、また配線154を介して接続端子181と接続される。また、容量素子152の他端子1522は配線155を介してパッド162と接続され、また配線156を介して接続端子182と接続される。抵抗素子151の端子1511、1512と容量素子152の端子1521、1522が整列する方向と、パッド161とパッド162が整列する方向とを同じにすることが好ましい。このような配置によって接続する配線を短くすることができ、インダクタンスを小さくすることができる。 The other terminal 1511 of the resistive element 151 is connected to the pad 161 via wiring 153 and to the connection terminal 181 via wiring 154. The other terminal 1522 of the capacitive element 152 is connected to the pad 162 via wiring 155 and to the connection terminal 182 via wiring 156. It is preferable that the direction in which the terminals 1511, 1512 of the resistive element 151 and the terminals 1521, 1522 of the capacitive element 152 are aligned is the same as the direction in which the pads 161 and 162 are aligned. This arrangement allows the connecting wiring to be shorter, thereby reducing inductance.

また、第2シャント素子1500において、抵抗素子151はバイアス電圧を印加する接続端子181に接続され、容量素子132はグランド電圧を印加する接続端子182に接続されている。ただし、接続関係を逆にして、抵抗素子131がグランド電圧を印加する接続端子182に接続され、容量素子132がバイアス電圧を印加する接続端子181に接続されてもよい。 Furthermore, in the second shunt element 1500, the resistive element 151 is connected to the connection terminal 181 that applies a bias voltage, and the capacitive element 132 is connected to the connection terminal 182 that applies a ground voltage. However, the connections may be reversed, with the resistive element 131 connected to the connection terminal 182 that applies a ground voltage, and the capacitive element 132 connected to the connection terminal 181 that applies a bias voltage.

本実施形態では、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500が、それぞれ抵抗素子131、151と容量素子132、152とから構成される例を想定する。ただし、第1シャント素子と第2シャント素子が抵抗素子と容量素子のいずれか一方から構成されていてもよい。シャント素子が容量素子を備える場合には寄生発振の抑制だけでなくインピーダンスの周波数特性を利用して直流電流をカットするなど消費電力の抑制も可能となる。 In this embodiment, an example is assumed in which the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 are composed of resistive elements 131, 151 and capacitive elements 132, 152, respectively. However, the first shunt element and the second shunt element may be composed of either a resistive element or a capacitive element. When the shunt element includes a capacitive element, it is possible not only to suppress parasitic oscillation but also to suppress power consumption by, for example, cutting DC current by utilizing the frequency characteristics of impedance.

アンテナ装置100の構成要素の位置関係としては、アンテナアレイ12と電圧バイアス回路17との間に、第1シャント素子1300が配置され、第1シャント素子1300と電圧バイアス回路17との間に第2シャント素子1500が配置される。 The positional relationship of the components of the antenna device 100 is such that the first shunt element 1300 is disposed between the antenna array 12 and the voltage bias circuit 17, and the second shunt element 1500 is disposed between the first shunt element 1300 and the voltage bias circuit 17.

図3は、チップ11の裏面にパッドを形成して、ボンディングワイヤー19を使用しないでチップ11と基板10とを接続する構成を説明するアンテナ装置100の部分断面図
である。図3によれば、チップ11の表面にある配線が貫通電極135を介してチップ11の裏面にあるパッド141と接続されている。
3 is a partial cross-sectional view of antenna device 100 illustrating a configuration in which a pad is formed on the back surface of chip 11 and chip 11 is connected to substrate 10 without using bonding wire 19. According to Fig. 3, wiring on the front surface of chip 11 is connected to pad 141 on the back surface of chip 11 via through electrode 135.

貫通電極135は、チップ11に貫通孔を形成した後、貫通孔の内壁に電気的に切り離すための絶縁膜を形成し、電気抵抗が低く電解鍍金法などで容易に電極形成が可能な銅などで貫通孔を埋めることで形成される。また、貫通電極135は、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械的研磨)処理などを用いて平滑化される。貫通電極135
を形成した後、チップ11の裏面に貫通電極135と電気的に接続するようにパッド141が形成される。
The through electrode 135 is formed by forming a through hole in the chip 11, forming an insulating film on the inner wall of the through hole for electrical isolation, and filling the through hole with copper or the like, which has low electrical resistance and allows for easy electrode formation by electrolytic plating or the like. The through electrode 135 is also smoothed using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process or the like.
After forming the through electrode 135, a pad 141 is formed on the back surface of the chip 11 so as to be electrically connected to the through electrode 135.

チップ11の裏面のパッド141と基板10のパッド161は重なるように配置され、半田等で接続される。貫通電極135で電気的接続をする場合にはボンディングワイヤーを使用しないため、インダクタンスが低減され、アンテナ装置100における寄生発振の抑制が容易になる。 The pads 141 on the back surface of the chip 11 and the pads 161 on the substrate 10 are arranged so that they overlap, and are connected by solder or the like. When making an electrical connection using the through electrodes 135, no bonding wires are used, which reduces inductance and makes it easier to suppress parasitic oscillation in the antenna device 100.

図4は、本実施形態におけるアンテナアレイ12を示す説明図である。図4Aがアンテナアレイ12の上面図であり、図4Bが図4AにおけるB-B’線でのアンテナアレイ12の断面図である。図では一例として、アンテナアレイ12に含まれる2つのアンテナ121、122を示す。 Figure 4 is an explanatory diagram showing the antenna array 12 in this embodiment. Figure 4A is a top view of the antenna array 12, and Figure 4B is a cross-sectional view of the antenna array 12 taken along line B-B' in Figure 4A. The figure shows two antennas 121 and 122 included in the antenna array 12 as an example.

通常、電力合成を目的としたアンテナアレイでは、個別のアンテナの間隔を、発振電磁波の真空中の波長に換算した波長以下、又は波長の整数倍、より好ましくは半波長以下にする。本実施形態では、アンテナの間隔が送信電磁波の半波長以下となるようにアンテナ121、122が配置されている。 Typically, in an antenna array intended for power combining, the spacing between individual antennas is equal to or less than the wavelength of the oscillating electromagnetic wave converted to its wavelength in a vacuum, or an integer multiple of that wavelength, and more preferably, equal to or less than half the wavelength. In this embodiment, antennas 121 and 122 are arranged so that the spacing between the antennas is equal to or less than half the wavelength of the transmitted electromagnetic wave.

アンテナアレイ12では、アンテナの一部をなす第1の導体である金属層123、誘電体層128、アンテナの一部をなす第2の導体である接地金属層124からなるマイクロストリップ共振器によって発振周波数を制御する共振回路1200が構成されている。アンテナ121、122は、この共振回路1200と負性微分抵抗素子127からなる。金属層123にはビア13を介してバイアス電圧線130が接続され、負性微分抵抗素子127にバイアス電圧が印加される。負性微分抵抗素子127は、発振を維持するための電磁波利得を生成する。個別のアンテナ121、122は同位相で同期して発振するため、発振周波数ωに近くなるように設計される。そこで、半波長共振器を含む個別のアンテナの形状は、互いに同様の形状であることが好ましい。負性微分抵抗素子127の形状や特性も同等なものを用いると好ましい。マイクロストリップライン125は、上記のような個別のアンテナを互いに同位相で同期させて発振させるための素子間構造である。
In the antenna array 12, a resonant circuit 1200 for controlling the oscillation frequency is formed by a microstrip resonator consisting of a metal layer 123, which is a first conductor forming part of the antenna, a dielectric layer 128, and a grounded metal layer 124, which is a second conductor forming part of the antenna. The antennas 121 and 122 are composed of this resonant circuit 1200 and a negative differential resistance element 127. A bias voltage line 130 is connected to the metal layer 123 via a via 134 , and a bias voltage is applied to the negative differential resistance element 127. The negative differential resistance element 127 generates electromagnetic wave gain to maintain oscillation. Since the individual antennas 121 and 122 oscillate synchronously in phase, they are designed to have an oscillation frequency close to ω0 . Therefore, it is preferable that the shapes of the individual antennas, including the half-wave resonators, are similar to each other. It is also preferable that the negative differential resistance elements 127 have similar shapes and characteristics. The microstrip line 125 is an inter-element structure for synchronizing and oscillating the individual antennas described above in phase with each other.

リンク構造となる金属部の伝送線であるマイクロストリップライン125は、一端から他端までのマイクロストリップライン125に沿った長さが、同期後の発振周波数ωの電気長で2πになるように選択するのが好ましい。電気長で2πとは、周囲の構造における実効的な誘電率で換算される実効的な発振波長λに相当する長さである。電気長として2πを選択するのは、アンテナ121、122を同位相で同期させて発振させるためである。アンテナ121、122を逆位相で同期させる場合は、電気長はπあるいは3πでもよい。マイクロストリップライン125の長さは、正確に2πではなくても、アンテナ121、122の同期が可能である。マイクロストリップライン125で形成される素子間の結合の大きさにもよるが、典型的には電気長2π±10%程度は許容範囲である。なお、この許容範囲は、マイクロストリップライン125を使わないで結合させるときよりも広い。なお、マイクロストリップラインの電気長は、電磁界シミュレータ等で容易に確認することができる。 The microstrip line 125, which is the transmission line of the metal portion forming the link structure, is preferably selected so that the length along the microstrip line 125 from one end to the other is 2π in electrical length at the oscillation frequency ω0 after synchronization. The electrical length of 2π is the length equivalent to the effective oscillation wavelength λ0 converted by the effective dielectric constant of the surrounding structure. The electrical length of 2π is selected so that the antennas 121 and 122 are synchronized and oscillated in phase. When the antennas 121 and 122 are synchronized in antiphase, the electrical length may be π or 3π. The length of the microstrip line 125 does not need to be exactly 2π to enable synchronization of the antennas 121 and 122. Although it depends on the magnitude of coupling between the elements formed by the microstrip line 125, a typical allowable range is approximately 2π±10% of the electrical length. This allowable range is wider than when coupling is performed without using the microstrip line 125. The electrical length of the microstrip line can be easily confirmed using an electromagnetic field simulator or the like.

アンテナ121の発振出力の一部は、マイクロストリップライン125を経由して隣接するアンテナ122にほぼ同位相で入力される。一方で、アンテナ122の発振出力の一部は、マイクロストリップライン125を経由して隣接するアンテナ121にほぼ同位相で入力される。本実施形態のアンテナアレイでは、このようなアンテナ121、122間の相互・注入同期現象を実現するためにマイクロストリップライン125を導入している。 A portion of the oscillation output of antenna 121 is input approximately in phase to adjacent antenna 122 via microstrip line 125. On the other hand, a portion of the oscillation output of antenna 122 is input approximately in phase to adjacent antenna 121 via microstrip line 125. In the antenna array of this embodiment, microstrip line 125 is introduced to achieve this mutual injection locking phenomenon between antennas 121 and 122.

本実施形態のマイクロストリップライン125は、共振構造の金属層123と容量結合していることが特徴である。これらは、金属-絶縁体-金属(MIM)領域126において、絶縁層129を介して容量を形成するのみで、DC開放である。これにより、発振周波数ωの帯域において、アンテナ間結合の大きさは直接結合と変わらずに大きく確保することが出来る。さらに、ωより小さい低周波領域において、結合の大きさは小さくなるのでアンテナ間のアイソレーションを確保できる。本実施形態のマイクロストリップライン125は、このような性質を有するため好ましい。さらに、ωより小さい低周波領域において端部開放のマイクロストリップライン125はキャパシティブ要素になる。アンテナ121側の負性微分抵抗素子127から見て、マイクロストリップライン125はキャパシティブ要素であり、アンテナ122側の共振構造の金属層123もキャパシタである。このため、低周波領域において懸念している共振周波数自体、生成されることもない。したがって、低周波領域における寄生発振を抑制することが可能となる。 The microstrip line 125 of this embodiment is characterized by being capacitively coupled to the metal layer 123 of the resonant structure. They only form a capacitance via the insulating layer 129 in the metal-insulator-metal (MIM) region 126, and are DC-open. This allows the magnitude of coupling between the antennas to be maintained as large as direct coupling in the oscillation frequency band ω0 . Furthermore, in the low-frequency region below ω0 , the magnitude of coupling is reduced, ensuring isolation between the antennas. The microstrip line 125 of this embodiment is preferable because it has these properties. Furthermore, in the low-frequency region below ω0 , the open-ended microstrip line 125 becomes a capacitive element. From the perspective of the negative differential resistance element 127 on the antenna 121 side, the microstrip line 125 is a capacitive element, and the metal layer 123 of the resonant structure on the antenna 122 side is also a capacitor. Therefore, the resonant frequency itself, which is a concern in the low-frequency region, is not generated. Therefore, parasitic oscillation in the low-frequency region can be suppressed.

図4Aおよび図4Bでは、2つの個別のアンテナ121、122について説明したが、アンテナアレイ12では、各アンテナをアンテナ121、122と同様の構成で配置することによってアレイ化が可能である。また、接地金属層124の上には、誘電体層128を介して、アレイの数に対応した複数の金属層123が配置され、さらに金属層123に対応する負性微分抵抗素子127が配置される。隣接するアンテナは、マイクロストリップライン125によって容量結合される。また、それぞれのマイクロストリップライン125の電気長は2π程度である。したがって、すべての負性微分抵抗素子127を同相で同期することが可能となる。このようにアンテナアレイ化することによって、合成された電力が大きくなるだけでなく、鋭い指向性が得られるため好ましい。 Figures 4A and 4B illustrate two individual antennas 121, 122, but in the antenna array 12, each antenna can be arrayed by arranging it in the same configuration as the antennas 121, 122. Furthermore, multiple metal layers 123 corresponding to the number of arrays are arranged on the ground metal layer 124, with a dielectric layer 128 interposed between them, and negative differential resistance elements 127 corresponding to the metal layers 123 are also arranged. Adjacent antennas are capacitively coupled by microstrip lines 125. Furthermore, the electrical length of each microstrip line 125 is approximately 2π. Therefore, it is possible to synchronize all negative differential resistance elements 127 in phase. Arraying antennas in this way is preferable because not only does it increase the combined power, but it also provides sharp directivity.

また、複数の金属層123はチップ11の内部においてストリップ導体(不図示)を介して共通に接続されてバイアス電圧が印加されるパッド141と接続されており、接地金属層124はチップ11の内部でパッド142と接続されている。この構成によって、パッド141とパッド142に電圧が印加されると、負性微分抵抗素子127にバイアス電圧が印加される。 In addition, the multiple metal layers 123 are commonly connected inside the chip 11 via a strip conductor (not shown) and connected to pad 141, to which a bias voltage is applied, and the ground metal layer 124 is connected to pad 142 inside the chip 11. With this configuration, when a voltage is applied to pad 141 and pad 142, a bias voltage is applied to the negative differential resistance element 127.

負性微分抵抗素子127としては、InP基板に格子整合する共鳴トンネルダイオードを用いることができる。なお、負性微分抵抗素子127として、共鳴トンネルダイオードに限らず、エサキダイオード、ガンダイオードを用いてもよい。共鳴トンネルダイオードは、例えば、InP基板上のInGaAs/InAlAs、InGaAs/AlAsによる多重量子井戸構造とn-InGaAsによる電気的接点層を伴って構成される。多重量子井戸構造としては、例えば三重障壁構造を用いる。より具体的には、AlAs(1.3
nm)/InGaAs(7.6nm)/InAlAs(2.6nm)/InGaAs(5.
6nm)/AlAs(1.3nm)の半導体多層膜構造で構成する。このうち、InGa
Asは井戸層、格子整合するInAlAsや非整合のAlAsは障壁層である。これらの層は意図的にキャリアドープを行わないアンドープとしておく。このような多重量子井戸構造は、電子濃度が2×1018cm-3のn-InGaAsによる電気的接点層に挟まれる。こうした電気的接点層間の構造の電流-電圧(I/V)特性において、ピーク電流密度は280kA/cmであり、約0.7Vから約0.9Vまでが負性抵抗領域となる。ダイオードの構成として、直径2μmのメサ構造の場合、ピーク電流値10mA、負性抵
抗値-20Ωが得られる。金属層123の下部に接続された直径2μmの共鳴トンネルダイオードの接合容量に伴うリアクタンスを考慮すると、発振周波数は約0.55THzと
なる。
A resonant tunneling diode lattice-matched to the InP substrate can be used as the negative differential resistance element 127. The negative differential resistance element 127 is not limited to a resonant tunneling diode, and an Esaki diode or a Gunn diode may also be used. The resonant tunneling diode is configured, for example, with a multiple quantum well structure of InGaAs/InAlAs or InGaAs/AlAs on an InP substrate, and an electrical contact layer of n-InGaAs. For example, a triple barrier structure is used as the multiple quantum well structure. More specifically, a triple barrier structure of AlAs (1.3
nm)/InGaAs (7.6 nm)/InAlAs (2.6 nm)/InGaAs (5.
The semiconductor multilayer structure is composed of InGa (1.6 nm)/AlAs (1.3 nm).
The As well layers are lattice-matched InAlAs and non-lattice-matched AlAs are barrier layers. These layers are intentionally left undoped. This multiple quantum well structure is sandwiched between electrical contact layers made of n-InGaAs with an electron concentration of 2×10 18 cm −3 . The current-voltage (I/V) characteristics of the structure between these electrical contact layers show a peak current density of 280 kA/cm 2 and a negative resistance region from approximately 0.7 V to approximately 0.9 V. A mesa structure with a 2 μm diameter diode configuration achieves a peak current value of 10 mA and a negative resistance value of −20 Ω. Considering the reactance associated with the junction capacitance of the 2 μm diameter resonant tunneling diode connected to the bottom of the metal layer 123, the oscillation frequency is approximately 0.55 THz.

次に、図5に、本実施形態によるアンテナ装置の等価回路図を示す。チップ11の等価回路は、アンテナアレイ12を構成する負性微分抵抗素子の抵抗r(rは負性微分抵抗素子の抵抗の絶対値を示す)を有する。また、チップ11の等価回路は、アンテナアレイ12を構成する共振回路1200のインピーダンスZと、第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131の抵抗Rcとを有する。さらに、チップ11の等価回路は、第1シャント素子1300を構成する容量素子132の容量Ccを有する。 Next, Figure 5 shows an equivalent circuit diagram of the antenna device according to this embodiment. The equivalent circuit of the chip 11 has the resistance r (r indicates the absolute value of the resistance of the negative differential resistance element) of the negative differential resistance element that constitutes the antenna array 12. The equivalent circuit of the chip 11 also has the impedance Z of the resonant circuit 1200 that constitutes the antenna array 12, and the resistance Rc of the resistive element 131 that constitutes the first shunt element 1300. The equivalent circuit of the chip 11 also has the capacitance Cc of the capacitive element 132 that constitutes the first shunt element 1300.

第1シャント素子1300は、抵抗Rcと容量Ccが直列に接続されて構成されている。さらに、抵抗rと共振回路1200のインピーダンスZと第1シャント素子1300は、互いに並列に接続されている。より具体的には、抵抗rの一端子と共振回路1200のインピーダンスZの一端子と抵抗Rcの一端子が、それぞれ第1ノードn1に接続される。また、抵抗Rcの他端子は、容量Ccの一端子と接続される。また、抵抗rの他端子と共振回路1200のインピーダンスZの他端子と容量Ccの他端子は、グランド電圧に接続される。第1ノードn1はチップ11のパッド141に接続され、グランド電圧はチップ11のパッド142を介して印加される。 The first shunt element 1300 is configured by connecting a resistance Rc and a capacitance Cc in series. Furthermore, the resistance r, the impedance Z of the resonant circuit 1200, and the first shunt element 1300 are connected in parallel with each other. More specifically, one terminal of the resistance r, one terminal of the impedance Z of the resonant circuit 1200, and one terminal of the resistance Rc are each connected to a first node n1. The other terminal of the resistance Rc is connected to one terminal of the capacitance Cc. The other terminal of the resistance r, the other terminal of the impedance Z of the resonant circuit 1200, and the other terminal of the capacitance Cc are connected to the ground voltage. The first node n1 is connected to pad 141 of the chip 11, and the ground voltage is applied via pad 142 of the chip 11.

基板10の等価回路は、第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151の抵抗Rpおよび容量素子152の容量Cpと、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500とを接続する経路のインダクタンスLと、から構成される。インダクタンスLには第1シャント素子1300とパッド141を接続する配線、チップと基板を接続するボンディングワイヤー、ボンディングワイヤーと第2シャント素子1500を接続する配線、パッド等の寄生インダクタンスが含まれる。 The equivalent circuit of the substrate 10 is composed of the resistance Rp of the resistive element 151 and the capacitance Cp of the capacitive element 152 that make up the second shunt element 1500, and the inductance L of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500. The inductance L includes the parasitic inductance of the wiring connecting the first shunt element 1300 and the pad 141, the bonding wire connecting the chip and the substrate, the wiring connecting the bonding wire and the second shunt element 1500, the pad, etc.

第2シャント素子1500は、抵抗Rpと容量Cpが直列に接続されて構成されている。さらに、インダクタンスLを介してチップ11と第2シャント素子1500とが接続される。より具体的には、インダクタンスLの一端子はチップ11の等価回路における第1ノードn1に接続され、インダクタンスLの他端子と抵抗Rpの一端子は第2ノードn2に接続される。また、抵抗Rpの他端子は容量Cpの一端子と接続される。また、容量Cpの他端子には接地電圧が印加される。さらに、第2ノードn2は端子181に接続されており、電圧バイアス回路Vが接続される。したがって、第2ノードn2にはバイアス電圧が印加され、抵抗rには、インダクタンスLを介してバイアス電圧が印加される。 The second shunt element 1500 is configured by connecting a resistance Rp and a capacitance Cp in series. Furthermore, the chip 11 and the second shunt element 1500 are connected via an inductance L. More specifically, one terminal of the inductance L is connected to the first node n1 in the equivalent circuit of the chip 11, and the other terminal of the inductance L and one terminal of the resistance Rp are connected to the second node n2. Furthermore, the other terminal of the resistance Rp is connected to one terminal of the capacitance Cp. Furthermore, a ground voltage is applied to the other terminal of the capacitance Cp. Furthermore, the second node n2 is connected to terminal 181, and a voltage bias circuit V is connected to it. Therefore, a bias voltage is applied to the second node n2, and the bias voltage is applied to the resistance r via the inductance L.

第1シャント素子1300(抵抗Rcと容量Cc)は、負性微分抵抗素子(抵抗r)と並列に接続されており、インダクタンスLを介して第2シャント素子1500(抵抗Rpと容量Cp)とも並列に接続されている。さらには、第1シャント素子1300は、電圧バイアス回路Vとも並列に接続されている。 The first shunt element 1300 (resistance Rc and capacitance Cc) is connected in parallel with the negative differential resistance element (resistance r), and is also connected in parallel with the second shunt element 1500 (resistance Rp and capacitance Cp) via inductance L. Furthermore, the first shunt element 1300 is also connected in parallel with the voltage bias circuit V.

このようなアンテナ装置において、寄生発振を抑制するには、負性微分抵抗素子127の抵抗rを基準として、第1シャント素子1300および第2シャント素子1500は低インピーダンスとなっていることが好ましい。すなわち、テラヘルツ周波数帯より小さい周波数帯において、負性微分抵抗素子127からみて低インピーダンスとなるように設定されることが好ましい。この場合、以下の式(1)、式(2)の条件式が成り立つ。
Rp +1/(2π×f×Cp) < r・・・(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r・・・(2)
ここで、rは、負性微分抵抗素子の抵抗値の絶対値、Rcは、第1の抵抗である抵抗Rcの抵抗値、Ccは、第1の容量である容量Ccの容量値である。また、Rpは、第2の抵
抗である抵抗Rpの抵抗値、Cpは、第2の容量である容量Cpの容量値、Lは、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のインダクタンスである。また、fは対象となる寄生発振の周波数であり、アンテナアレイ12を構成する共振回路の共振周波数未満の周波数を示す。また、周波数fは、具体的には30GHz未満であるが、本実施形態のような基板10にチップ11が実装される場合は、特に10MHz~10GHzの範囲の周波数である。
In such an antenna device, to suppress parasitic oscillation, it is preferable that the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 have low impedance with reference to the resistance r of the negative differential resistance element 127. In other words, it is preferable that they are set to have low impedance as seen from the negative differential resistance element 127 in a frequency band shorter than the terahertz frequency band. In this case, the following conditional expressions (1) and (2) hold true.
Rp +1/(2π×f×Cp) < r...(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r...(2)
Here, r is the absolute value of the resistance of the negative differential resistance element, Rc is the resistance of the resistor Rc, which is the first resistor, and Cc is the capacitance of the capacitor Cc, which is the first capacitor. Rp is the resistance of the resistor Rp, which is the second resistor, Cp is the capacitance of the capacitor Cp, which is the second capacitor, and L is the inductance of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500. f is the frequency of the parasitic oscillation in question, and indicates a frequency less than the resonant frequency of the resonant circuit that constitutes the antenna array 12. The frequency f is specifically less than 30 GHz, but when the chip 11 is mounted on the substrate 10 as in this embodiment, it is particularly a frequency in the range of 10 MHz to 10 GHz.

しかしながら、式(1)と式(2)が成り立っても、インダクタンスLと容量CcにおけるLC共振が生じる可能性がある。このLC共振を抑制するためには、発振のエネルギーを損失させるため、Rcを確保する必要があり、かつLを小さくして、Ccを大きくすることが好ましい。よって、寄生発振を抑制するには、以下の式(3)の条件式も成り立つ。
L/(Cc×r) <Rc・・・(3)
However, even if equations (1) and (2) hold, LC resonance may occur between the inductance L and the capacitance Cc. To suppress this LC resonance, it is necessary to ensure Rc in order to dissipate the oscillation energy, and it is preferable to reduce L and increase Cc. Therefore, to suppress parasitic oscillation, the following conditional equation (3) also holds.
L/(Cc×r) <Rc...(3)

図6は、図5の等価回路を基にインダクタンスLの値を変えたときの負性微分抵抗素子127からみたインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。破線はL=1nH、実線は5nH、一点鎖線は10nHについての特性を示し、インピーダンスは特定の周波数でピーク値を有する。具体的には、L=1nHについては160MHzにおいてピーク値1.8Ω、L=5nHについては50MHzにおいてピーク値16.8Ω、L=10nHについては71MHzにおいてピーク値8.5Ωとなっている。 Figure 6 is a graph showing the frequency characteristics of the impedance seen from the negative differential resistance element 127 when the value of inductance L is changed based on the equivalent circuit of Figure 5. The dashed line shows the characteristics for L = 1 nH, the solid line for 5 nH, and the dashed-dotted line for 10 nH, and the impedance has peak values at specific frequencies. Specifically, for L = 1 nH, the peak value is 1.8 Ω at 160 MHz, for L = 5 nH, the peak value is 16.8 Ω at 50 MHz, and for L = 10 nH, the peak value is 8.5 Ω at 71 MHz.

図7は、図6の周波数特性に基づき、インダクタンスLと負性微分抵抗素子127からみたインピーダンスのピーク値の関係を示すグラフである。図7によれば、インダクタンスLが大きくなるにつれて、インピーダンスのピーク値が大きくなる。 Figure 7 is a graph showing the relationship between the inductance L and the peak value of the impedance seen from the negative differential resistance element 127, based on the frequency characteristics of Figure 6. According to Figure 7, as the inductance L increases, the peak value of the impedance increases.

抑制の対象となる寄生発振の周波数fにおいて、負性微分抵抗素子127からみた線路
のインピーダンスが負性微分抵抗の絶対値の10倍以下であれば、負性微分抵抗素子127が持つ利得に対して、線路による損失の大きさが無視できなくなる。これによって、LC共振の発振を抑制できる。一例として、3mm角~4mm角のチップサイズのアンテナアレイでは、20個~40個のアンテナを配置することができ、負性微分抵抗127の合成抵抗値は、大きくても1Ω、すなわち1Ω以下となる。したがって、この抵抗値の10倍である10Ω以下であれば寄生発振を抑制できる。すなわち、図7のグラフによれば、L≦5nHであればよい。
At the frequency f of the parasitic oscillation to be suppressed, if the impedance of the line as seen from the negative differential resistance element 127 is 10 times or less the absolute value of the negative differential resistance, the magnitude of the loss due to the line becomes non-negligible relative to the gain of the negative differential resistance element 127. This makes it possible to suppress LC resonance oscillation. As an example, in an antenna array with a chip size of 3 mm square to 4 mm square, 20 to 40 antennas can be arranged, and the combined resistance value of the negative differential resistance 127 is at most 1 Ω, i.e., 1 Ω or less. Therefore, parasitic oscillation can be suppressed if the resistance is 10 times this resistance value, i.e., 10 Ω or less. In other words, according to the graph in FIG. 7, L≦5 nH is sufficient.

インダクタンスLには、第1シャント素子1300とパッド141を接続する配線、チップと基板を接続するボンディングワイヤー、ボンディングワイヤーと第2シャント素子1500を接続する配線、パッド等の寄生インダクタンスが含まれる。そして、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のこれらのインダクタンスは、それぞれ以下の式(4)、式(5)で算出することが可能である。第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路において、断面がほぼ円形に近似できる部分は式(4)で算出し、断面が四角形に近似できる部分は式(5)で算出する。
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)- 0.75] 〔nH〕・・・(4)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] 〔nH〕・・・(5)
ここで、l1は、当該経路における断面がほぼ円形に近似できる部分の長さ(mm)であり、dはその断面直径(mm)である。また、l2は、当該経路における断面が四角形に近似できる部分の長さ(mm)であり、wはその幅(mm)、hはその厚さ(mm)である。
The inductance L includes the parasitic inductance of the wiring connecting the first shunt element 1300 and the pad 141, the bonding wire connecting the chip and the substrate, the wiring connecting the bonding wire and the second shunt element 1500, the pad, etc. The inductances of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 can be calculated using the following formulas (4) and (5), respectively. In the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500, the portion whose cross section can be approximated to a nearly circular shape is calculated using formula (4), and the portion whose cross section can be approximated to a square is calculated using formula (5).
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)-0.75] [nH]...(4)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] [nH]...(5)
Here, l1 is the length (mm) of the portion of the path whose cross section can be approximated as a circle, d is the diameter (mm) of the cross section, l2 is the length (mm) of the portion of the path whose cross section can be approximated as a rectangle, w is the width (mm), and h is the thickness (mm).

図8は、本実施形態における第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を
接続する経路のインダクタンスを説明する図である。第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路は、第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131とパッド141を接続する配線(第1の部分P1)、パッド141(第2の部分P2)を有する。さらに、当該経路は、ボンディングワイヤー19(第3の部分P3)、パッド161(第4の部分P4)、パッド161と第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151を接続する配線(第5の部分P5)を有する。
8 is a diagram illustrating the inductance of a path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 in this embodiment. The path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 includes a wiring (first portion P1) connecting the resistive element 131 and the pad 141 constituting the first shunt element 1300, and the pad 141 (second portion P2). The path further includes a bonding wire 19 (third portion P3), the pad 161 (fourth portion P4), and a wiring (fifth portion P5) connecting the pad 161 and the resistive element 151 constituting the second shunt element 1500.

第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路の長さは4mm以下が好ましく、寄生インダクタンスを低減して寄生発振を抑制するのに好適である。より好ましくは2mm以下である。 The length of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 is preferably 4 mm or less, which is suitable for reducing parasitic inductance and suppressing parasitic oscillation. It is more preferably 2 mm or less.

以下に、経路における各部の寸法、および式(4)あるいは式(5)によって算出されるインダクタンスの一例について説明する。 Below, we will explain the dimensions of each part in the path and an example of the inductance calculated using equation (4) or equation (5).

第1の部分P1は、長さ0.3mm、幅0.2mm、厚さ0.5μmであり、この領域のインダクタンスL1は式(5)で算出され、0.1nHである。 The first portion P1 has a length of 0.3 mm, a width of 0.2 mm, and a thickness of 0.5 μm, and the inductance L1 of this region is calculated using equation (5) to be 0.1 nH.

第2の部分P2のインダクタンスL2は、パッド141の端部からボンディングワイヤー19が接続されるパッド141の略中央部までの領域として算出する。この領域は長さ0.1mm、幅0.2mm、厚さ0.5μmであり、このインダクタンスL2は式(5)で算出され、0.02nHである。 The inductance L2 of the second portion P2 is calculated as the region from the end of the pad 141 to approximately the center of the pad 141 where the bonding wire 19 is connected. This region is 0.1 mm long, 0.2 mm wide, and 0.5 μm thick, and the inductance L2 is calculated using equation (5) to be 0.02 nH.

第3の部分P3は、長さ1.0mm、断面直径20μmのボンディングワイヤーであり、この領域のインダクタンスL3は式(4)で算出され、0.91nHである。 The third portion P3 is a bonding wire with a length of 1.0 mm and a cross-sectional diameter of 20 μm. The inductance L3 of this region is calculated using equation (4) to be 0.91 nH.

第4の部分P4のインダクタンスL4は、パッド161の端部からボンディングワイヤー19が接続されるパッド161の略中央部までの領域として算出する。この領域は長さ0.6mm、幅1.2mm、厚さ35μmであり、このインダクタンスL4は式(5)で算出され、0.11nHである。 The inductance L4 of the fourth portion P4 is calculated as the region from the end of the pad 161 to approximately the center of the pad 161 where the bonding wire 19 is connected. This region is 0.6 mm long, 1.2 mm wide, and 35 μm thick, and the inductance L4 is calculated using equation (5) to be 0.11 nH.

第5の部分P5は、長さ0.8mm、幅0.6mm、厚さ35μmであり、この領域のインダクタンスL5は式(5)で算出され、0.26nHである。 The fifth portion P5 has a length of 0.8 mm, a width of 0.6 mm, and a thickness of 35 μm, and the inductance L5 of this region is calculated using equation (5) to be 0.26 nH.

したがって、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のインダクタンスは、インダクタンスL1、L2、L3、L4、L5の合計で算出でき、1.4nHとなる。 Therefore, the inductance of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 can be calculated as the sum of inductances L1, L2, L3, L4, and L5, which is 1.4 nH.

本実施形態では、ボンディングワイヤー19の断面が円形状であるとして式(4)を用いてインダクタンスを算出したが、断面が四角形のリボン状のボンディングワイヤーを使用してもよい。リボン状のボンディングワイヤーの場合は、式(5)を使用してインダクタンスを算出することができる。リボン状のボンディングワイヤーは断面積が大きくでき、インダクタンスを下げることができる。 In this embodiment, the inductance was calculated using equation (4) assuming that the cross section of the bonding wire 19 is circular, but a ribbon-shaped bonding wire with a square cross section may also be used. In the case of a ribbon-shaped bonding wire, the inductance can be calculated using equation (5). A ribbon-shaped bonding wire can have a larger cross-sectional area, which reduces the inductance.

図9Aおよび図9Bは、配線のインダクタンスの算出について説明する図である。ここでは、パッド161と第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151を接続する配線153を用いて説明する。第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131とパッド141を接続する配線についても同様に考えることができる。 Figures 9A and 9B are diagrams for explaining how to calculate the inductance of a wiring. Here, we will explain using wiring 153 connecting pad 161 to resistive element 151 that constitutes second shunt element 1500. The same can be considered for wiring connecting resistive element 131 that constitutes first shunt element 1300 to pad 141.

図9Aは、配線153が折れ曲がり部を有する構成の一例を示す図である。図9Aに示す例では、配線153は90度に曲がった部分を2箇所有する折れ曲がり部によって構成
されている。図9Aに示す例における配線153のインダクタンスは、3つの矩形部分に分けて算出することができる。3つの矩形部分は、パッド161に接続される第1の矩形部分RS1、第1の矩形部分に接続される第2の矩形部分RS2、第2の矩形部分に接続される第3の矩形部分RS3である。第3の矩形部分RS3は抵抗素子151に接続される。第1の矩形部分RS1は、長さl21、幅w1、厚さh1であり、第2の矩形部分RS2は、長さl22、幅w2、厚さh2であり、第3の矩形部分RS3は、長さl23、幅w3、厚さh3である。各矩形部分について式(5)を用いてインダクタンスを算出して、その合計を配線153のインダクタンスとする。
FIG. 9A is a diagram showing an example of a configuration in which wiring 153 has a bent portion. In the example shown in FIG. 9A , wiring 153 is configured with a bent portion having two 90-degree bends. The inductance of wiring 153 in the example shown in FIG. 9A can be calculated by dividing it into three rectangular portions. The three rectangular portions are a first rectangular portion RS1 connected to pad 161, a second rectangular portion RS2 connected to the first rectangular portion, and a third rectangular portion RS3 connected to the second rectangular portion. The third rectangular portion RS3 is connected to resistor element 151. The first rectangular portion RS1 has a length l21, a width w1, and a thickness h1. The second rectangular portion RS2 has a length l22, a width w2, and a thickness h2. The third rectangular portion RS3 has a length l23, a width w3, and a thickness h3. The inductance of each rectangular portion is calculated using equation (5), and the sum of the calculated inductances is the inductance of wiring 153.

ここで、長さl21、長さl22、長さl23の決定方法の一例を説明する。第1の矩形部分RS1の幅方向の中心を通り長さ方向に延伸する線Xと第2の矩形部分RS2の幅方向の中心を通り長さ方向に延伸する線Yとの交点を点Aとする。また、線Yと第3の矩形部分RS3の幅方向の中心を通り長さ方向に延伸する線Zとの交点を点Bとする。そして、パッド161の端部と点Aの距離を第1の矩形部分の長さl21とし、点Aと点Bの距離を第2の矩形部分RS2の長さl22とし、点Bと抵抗素子151の端部の距離を第3の矩形部分RS3の長さl23とする。 Here, an example of how to determine lengths l21, l22, and l23 will be described. Point A is the intersection of line X, which passes through the center of the width of the first rectangular portion RS1 and extends in the length direction, and line Y, which passes through the center of the width of the second rectangular portion RS2 and extends in the length direction. Point B is the intersection of line Y and line Z, which passes through the center of the width of the third rectangular portion RS3 and extends in the length direction. The distance between the end of pad 161 and point A is the length l21 of the first rectangular portion, the distance between points A and B is the length l22 of the second rectangular portion RS2, and the distance between point B and the end of resistor element 151 is the length l23 of the third rectangular portion RS3.

長さl21、長さl22、長さl23の決定方法としては、配線153を分割して矩形部分を特定できれば、上記以外の決定方法が採用されてよい。 Methods for determining length l21, length l22, and length l23 other than those described above may be used as long as they can divide wiring 153 and identify rectangular portions.

次に、図9Bは、配線153が、抵抗素子151からパッド161に向かって幅が漸増しながら直線状に延伸するように構成されている例を示す図である。このような配線153でも、図に示すように配線153を矩形部分RS4に置き換えることで、式(5)を用いて配線153のインダクタンスを算出できる。矩形部分RS4は、長さl24、幅w4、厚さh4である。 Next, Figure 9B shows an example in which wiring 153 is configured to extend linearly from resistor element 151 toward pad 161 while gradually increasing in width. Even with this type of wiring 153, the inductance of wiring 153 can be calculated using equation (5) by replacing wiring 153 with a rectangular portion RS4 as shown in the figure. Rectangular portion RS4 has a length l24, a width w4, and a thickness h4.

次に、矩形部分RS4の長さl24と幅w4の決定方法の一例を説明する。配線153とパッド161が接する部分V-V’の中心点Cを規定し、点Cと最短距離で抵抗素子151に接する点Dを規定する。点Cと点Dの距離を長さl24とする。また、点Cと点Dの中心Eを通って線分CD対して垂直方向における配線の端部間の距離を幅w4とする。 Next, an example of how to determine the length l24 and width w4 of rectangular portion RS4 will be explained. A center point C of portion V-V' where wiring 153 and pad 161 contact is defined, and a point D that contacts resistor element 151 at the shortest distance from point C is defined. The distance between points C and D is length l24. Furthermore, the distance between the ends of the wiring in the direction perpendicular to line segment CD, passing through center E between points C and D, is defined as width w4.

このように、図9Aおよび図9Bを用いて説明した決定方法によって配線のインダクタンスを算出することができる。 In this way, the wiring inductance can be calculated using the determination method described using Figures 9A and 9B.

本実施形態によれば、式(1)、式(2)、式(3)を満たすようにシャント素子を構成することによって寄生発振を抑制することが可能となる。また、式(3)で使用される第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のインダクタンスLを求める際に、式(4)、式(5)、図8、図9を用いて説明した算出方法を適用することができる。 According to this embodiment, parasitic oscillation can be suppressed by configuring the shunt elements to satisfy equations (1), (2), and (3). Furthermore, when calculating the inductance L of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 used in equation (3), the calculation method described using equations (4), (5), Figures 8, and 9 can be applied.

(第2の実施形態)
本開示の第2の実施形態に係るアンテナ装置について、図10を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態とは異なり、パッドとパッドが複数のボンディングワイヤーで接続されている。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
Second Embodiment
An antenna device according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 10. The second embodiment differs from the first embodiment in that pads are connected to each other by a plurality of bonding wires. Note that in this embodiment, a description of the same configuration as in the first embodiment will be omitted.

図10に示すアンテナ装置200は、チップ21に、バイアス電圧を印加するためのパッド241と、グランド電圧を印加するパッド242を備える。また、基板20に、チップ21のパッド241と接続するためのパッド261、チップ21のパッド242と接続するためのパッド262を備える。また、基板20に、パッド241とパッド261を接
続するための複数のボンディングワイヤー291と、パッド242とパッド262を接続するための複数のボンディングワイヤー292とを備える。アンテナ装置200におけるその他のアンテナアレイ、第1シャント素子、第2シャント素子などは第1の実施形態に係るアンテナ装置100と同様である。
10 includes, on the chip 21, a pad 241 for applying a bias voltage and a pad 242 for applying a ground voltage. Furthermore, on the substrate 20, a pad 261 for connecting to the pad 241 of the chip 21 and a pad 262 for connecting to the pad 242 of the chip 21 are provided. Furthermore, on the substrate 20, a plurality of bonding wires 291 for connecting the pad 241 to the pad 261 and a plurality of bonding wires 292 for connecting the pad 242 to the pad 262 are provided. The other elements of the antenna device 200, such as the antenna array, the first shunt element, and the second shunt element, are the same as those of the antenna device 100 according to the first embodiment.

ボンディングワイヤー291、292のインダクタンスを下げるため、パッド241とパッド261およびパッド242とパッド262は、互いに近傍に配置してボンディングワイヤー291、292を短くすることが好ましい。 To reduce the inductance of bonding wires 291 and 292, it is preferable to position pads 241 and 261, and pads 242 and 262, close to each other and shorten bonding wires 291 and 292.

ボンディングワイヤー291、292を短くするには、パッド241とパッド242をチップ21の端部に配置することが好ましい。複数のボンディングワイヤー291、292が横断するチップ21の一辺を第1の辺271とすると、パッド241とパッド261は第1の辺271を挟んで対向するように配置される。また、パッド242とパッド262も、第1の辺271を挟んで対向するように配置される。さらに、複数のボンディングワイヤー291、292は、第1の辺271に平行な方向に間隔を空けて並べて配置される。 To shorten the bonding wires 291, 292, it is preferable to place pads 241 and 242 at the ends of the chip 21. If one side of the chip 21 across which the multiple bonding wires 291, 292 cross is defined as first side 271, pads 241 and 261 are placed opposite each other across first side 271. Pads 242 and 262 are also placed opposite each other across first side 271. Furthermore, the multiple bonding wires 291, 292 are placed side by side at intervals in a direction parallel to first side 271.

複数のボンディングワイヤー291、292は電気的に並列に接続される。並列接続されたM本のボンディングワイヤーの合成インダクタンスLmは、以下の式(6)で算出できる。
1/Lm=Σ(1/Li)(i=1,2,3,・・・,M)・・・(6)
ここで、Liは、M本のうちのi本目のボンディングワイヤーのインダクタンスであり、ボンディングワイヤーの断面が円形状の場合は式(4)を用いて算出し、ボンディングワイヤーの断面が四角形状の場合は式(5)を用いて算出する。なお、ボンディングワイヤーの断面が円形状であるか四角形状であるかは適宜決定されて、式(4)、(5)によりボンディングワイヤーの合成インダクタンスLmが算出されてよい。
The multiple bonding wires 291 and 292 are electrically connected in parallel. The combined inductance Lm of the M bonding wires connected in parallel can be calculated by the following equation (6).
1/Lm=Σ(1/Li)(i=1,2,3,...,M)...(6)
Here, Li is the inductance of the i-th bonding wire out of M wires, and is calculated using equation (4) when the cross section of the bonding wire is circular, and is calculated using equation (5) when the cross section of the bonding wire is rectangular. Whether the cross section of the bonding wire is circular or rectangular may be determined appropriately, and the combined inductance Lm of the bonding wire may be calculated using equations (4) and (5).

このように複数のボンディングワイヤー291、292を電気的に並列に接続することで、ボンディングワイヤー291、292の合成インダクタンスを低減でき、これにより寄生発振の抑制が容易になる。 By electrically connecting multiple bonding wires 291, 292 in parallel in this way, the combined inductance of the bonding wires 291, 292 can be reduced, making it easier to suppress parasitic oscillation.

本実施形態では、第1の実施形態におけるパッド141、142よりもパッド241、242の面積を大きくし、また第1の実施形態におけるパッド161、162よりもパッド261、262の面積を大きくする。これにより、パッド間を接続するボンディングワイヤーの本数を増やして、複数のボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減できる。 In this embodiment, the areas of pads 241 and 242 are larger than pads 141 and 142 in the first embodiment, and the areas of pads 261 and 262 are larger than pads 161 and 162 in the first embodiment. This allows the number of bonding wires connecting the pads to be increased, reducing the combined inductance of multiple bonding wires.

また、パッド241、242、261、262は、チップ21の第1の辺271に平行な方向の寸法が第1の辺271に垂直な方向の寸法よりも大きくなるように構成されている。これにより、配置できるボンディングワイヤーの本数を増やすことができ、ボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減できる。 In addition, pads 241, 242, 261, and 262 are configured so that the dimension parallel to the first side 271 of chip 21 is greater than the dimension perpendicular to the first side 271. This allows for a greater number of bonding wires to be placed, reducing the combined inductance of the bonding wires.

また、パッド241、242、261、262を、第1の実施形態と同じようにボンディングワイヤーごとに分割することも可能である。この場合、バッドを形成する金属層よりも下層の配線層で接続する構成にすればよい。しかしながら、図10で示したような1つのパッドに複数のボンディングワイヤーを配置する構成の方が、パッド間を分割するスペースを確保する必要がなく、パターン形成が容易となる。したがって、図10に例示する構成を採用することで、基板20として安価なプリント基板やセラミックパッケージを使用することができ、低コスト化が可能となる。 It is also possible to divide pads 241, 242, 261, and 262 into individual bonding wires, as in the first embodiment. In this case, the pads can be connected in a wiring layer lower than the metal layer on which they are formed. However, a configuration in which multiple bonding wires are placed on one pad, as shown in Figure 10, eliminates the need to reserve space to separate the pads, making pattern formation easier. Therefore, by adopting the configuration shown in Figure 10, an inexpensive printed circuit board or ceramic package can be used as substrate 20, reducing costs.

(第3の実施形態)
本開示の第3の実施形態によるアンテナ装置について、図11を用いて説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態に対して、第1シャント素子および第2シャント素子を構成する抵抗素子や容量素子を追加して並列に接続している点が異なる。本実施形態において、第1および第2の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Third embodiment)
An antenna device according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 11. The third embodiment differs from the first embodiment in that resistive elements and capacitive elements constituting the first shunt element and the second shunt element are added and connected in parallel. In this embodiment, descriptions of the same configuration as in the first and second embodiments will be omitted.

図11に示す本実施形態によるアンテナ装置300は、チップ31に、抵抗素子331および容量素子332で構成される第1シャント素子と、抵抗素子333および容量素子332で構成される別の第1シャント素子を備える。さらに、アンテナ装置300は、チップ31に、バイアス電圧を印加するためのパッド341、343、グランド電圧を印加するパッド342を備える。また、基板30に、抵抗素子351および容量素子352で構成される第2シャント素子と、抵抗素子353および容量素子354で構成される別の第2シャント素子を備える。 The antenna device 300 according to this embodiment shown in Figure 11 includes, on the chip 31, a first shunt element consisting of a resistive element 331 and a capacitive element 332, and another first shunt element consisting of a resistive element 333 and a capacitive element 332. Furthermore, the antenna device 300 includes, on the chip 31, pads 341 and 343 for applying a bias voltage and a pad 342 for applying a ground voltage. Furthermore, the substrate 30 includes, on the substrate 30, a second shunt element consisting of a resistive element 351 and a capacitive element 352, and another second shunt element consisting of a resistive element 353 and a capacitive element 354.

また、基板30に、チップ31のパッド341と接続するためのパッド361、チップ31のパッド342と接続するためのパッド362、チップ31のパッド343と接続するためのパッド363を備える。また、パッド341とパッド361は、ボンディングワイヤー391によって接続され、パッド342とパッド362は、ボンディングワイヤー392によって接続され、パッド343とパッド363は、ボンディングワイヤー393によって接続される。さらに、基板30には、電圧バイアス回路37からバイアス電圧が供給される接続端子381、383、グランド電圧を与える接続端子82を備える。
Substrate 30 also includes pad 361 for connection to pad 341 of chip 31, pad 362 for connection to pad 342 of chip 31, and pad 363 for connection to pad 343 of chip 31. Pad 341 and pad 361 are connected by bonding wire 391, pad 342 and pad 362 are connected by bonding wire 392, and pad 343 and pad 363 are connected by bonding wire 393. Substrate 30 also includes connection terminals 381 and 383 to which a bias voltage is supplied from voltage bias circuit 37, and connection terminal 382 to which a ground voltage is applied.

図11では、チップ31のパッド341、342、343と基板30のパッド361、362、363は、それぞれ1本のボンディングワイヤー391、392、393で接続されている。ただし、第2の実施形態のように2つのパッドを複数のボンディングワイヤーで接続してもよい。あるいは、図3のようにボンディングワイヤー391、392、393を使用せずに貫通電極で2つのパッドを接続してもよい。 In Figure 11, pads 341, 342, and 343 of chip 31 are connected to pads 361, 362, and 363 of substrate 30 by single bonding wires 391, 392, and 393, respectively. However, as in the second embodiment, two pads may be connected by multiple bonding wires. Alternatively, as in Figure 3, two pads may be connected by through electrodes without using bonding wires 391, 392, and 393.

アンテナアレイ32は第1の実施形態と同様にチップ31の略中央に配置され、アンテナアレイ32に隣接して容量素子332が配置される。抵抗素子331の一端子は容量素子332の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子333の一端子は容量素子332の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子331、333は、容量素子332の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子331、333は、容量素子332の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子331の他端子はパッド341とバイアス電圧線330を介して接続される。バイアス電圧線330は、アンテナアレイ32の各アンテナ321の間にも配置され、各アンテナ321と接続される。これにより、各アンテナ321にバイアス電圧が印加される。容量素子332の他端子はパッド342と配線およびビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子333の他端子はパッド343とバイアス電圧線330を介して接続される。 As in the first embodiment, the antenna array 32 is disposed approximately in the center of the chip 31, and the capacitance element 332 is disposed adjacent to the antenna array 32. One terminal of the resistance element 331 is connected to one terminal of the capacitance element 332 via wiring and a via (not shown). One terminal of the resistance element 333 is connected to one terminal of the capacitance element 332 via wiring and a via (not shown). The resistance elements 331 and 333 are preferably disposed near the capacitance element 332. Alternatively, the resistance elements 331 and 333 may be disposed overlapping the capacitance element 332. The other terminal of the resistance element 331 is connected to the pad 341 via the bias voltage line 330. The bias voltage line 330 is also disposed between the antennas 321 of the antenna array 32 and connected to each antenna 321. This applies a bias voltage to each antenna 321. The other terminal of the capacitance element 332 is connected to the pad 342 via wiring and a via (not shown). The other terminal of the resistor element 333 is connected to the pad 343 via the bias voltage line 330.

抵抗素子351の一端子3512は容量素子352の一端子3521と配線を介して接続される。すなわち、抵抗素子351と容量素子352は直列接続されている。そのため抵抗素子351と容量素子352は隣接して配置した方が好ましい。より好ましくは、抵抗素子351の一端子3512を容量素子352の一端子3521と隣接して配置すると、配線を短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 One terminal 3512 of the resistive element 351 is connected to one terminal 3521 of the capacitive element 352 via wiring. In other words, the resistive element 351 and the capacitive element 352 are connected in series. Therefore, it is preferable to arrange the resistive element 351 and the capacitive element 352 adjacent to each other. More preferably, if one terminal 3512 of the resistive element 351 is arranged adjacent to one terminal 3521 of the capacitive element 352, the wiring can be shortened, thereby reducing inductance.

抵抗素子351の他端子3511は、配線を介してパッド361と接続され、また配線を介して接続端子381と接続される。また、容量素子352の他端子3522は、配線を介してパッド362と接続され、また配線を介して接続端子382と接続される。 The other terminal 3511 of the resistive element 351 is connected to the pad 361 via wiring, and also connected to the connection terminal 381 via wiring. The other terminal 3522 of the capacitive element 352 is connected to the pad 362 via wiring, and also connected to the connection terminal 382 via wiring.

抵抗素子353の一端子3532は容量素子354の一端子3541と配線を介して接続される。すなわち、抵抗素子353と容量素子354は直列接続されている。そのため抵抗素子353と容量素子354は隣接して配置した方が好ましい。より好ましくは、抵抗素子353の一端子3532を容量素子354の一端子3541と隣接して配置すると、配線を短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 One terminal 3532 of the resistive element 353 is connected to one terminal 3541 of the capacitive element 354 via wiring. In other words, the resistive element 353 and the capacitive element 354 are connected in series. Therefore, it is preferable to arrange the resistive element 353 and the capacitive element 354 adjacent to each other. More preferably, if one terminal 3532 of the resistive element 353 is arranged adjacent to one terminal 3541 of the capacitive element 354, the wiring can be shortened, thereby reducing inductance.

抵抗素子353の他端子3531は、配線を介してパッド363と接続され、また配線を介して接続端子383と接続される。また、容量素子354の他端子3542は配線を介してパッド362と接続され、また配線を介して接続端子382と接続される。 The other terminal 3531 of the resistive element 353 is connected to the pad 363 via wiring, and also connected to the connection terminal 383 via wiring. The other terminal 3542 of the capacitive element 354 is connected to the pad 362 via wiring, and also connected to the connection terminal 382 via wiring.

図11では、抵抗素子351の端子3511、3512と容量素子352の端子3521、3522と抵抗素子353の端子3531、3532と容量素子354の端子3541、3542は、基板30上で一方向(図の左右方向)に並ぶように配置されている。本実施形態では、パッド361、362、363も、端子3511、3512、3521、3522、3531、3532、3541、3542が配置される方向と同一の方向に並ぶように配置されている。このように端子とパッドを配置することによって、接続する配線を短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 In FIG. 11, terminals 3511 and 3512 of resistive element 351, terminals 3521 and 3522 of capacitive element 352, terminals 3531 and 3532 of resistive element 353, and terminals 3541 and 3542 of capacitive element 354 are arranged in one direction (left and right in the figure) on substrate 30. In this embodiment, pads 361, 362, and 363 are also arranged in the same direction as terminals 3511, 3512, 3521, 3522, 3531, 3532, 3541, and 3542. By arranging the terminals and pads in this manner, the connecting wiring can be shortened, reducing inductance.

接続端子381、383の両方に電圧バイアス回路37からバイアス電圧が供給されるため、抵抗素子351の他端子3511と抵抗素子353の他端子3531が電気的に接続されている。また、容量素子352の他端子3522と容量素子354の他端子3542は、配線によって共通に接続されている。したがって、第2シャント素子を構成する抵抗素子351および容量素子352と、別の第2シャント素子を構成する抵抗素子353および容量素子354とは、電気的に並列に接続されている。抵抗素子351、353および容量素子352、354としては、例えばSMD(Surface Mount Device)が採用されるが、このような部品は抵抗成分や容量成分だけでなく寄生インダクタンスも有する。そのため、第1シャント素子と第2シャント素子の2つの組について、それぞれの組の第2シャント素子(抵抗素子351および容量素子352と抵抗素子353および容量素子354)を並列に接続する。これにより、寄生インダクタンスを低減でき、寄生発振を抑制することができる。 Because a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 37 to both connection terminals 381 and 383, the other terminal 3511 of the resistive element 351 and the other terminal 3531 of the resistive element 353 are electrically connected. Furthermore, the other terminal 3522 of the capacitive element 352 and the other terminal 3542 of the capacitive element 354 are commonly connected by wiring. Therefore, the resistive element 351 and the capacitive element 352 constituting the second shunt element are electrically connected in parallel with the resistive element 353 and the capacitive element 354 constituting another second shunt element. For example, SMDs (Surface Mount Devices) are used as the resistive elements 351 and 353 and the capacitive elements 352 and 354, but such components have not only resistive and capacitive components but also parasitic inductance. Therefore, for each pair of first and second shunt elements, the second shunt elements (resistive element 351 and capacitive element 352 and resistive element 353 and capacitive element 354) of each pair are connected in parallel. This reduces parasitic inductance and suppresses parasitic oscillation.

また、バイアス電圧を供給する経路であるボンディングワイヤー391とボンディングワイヤー393が並列に接続されるため、ボンディングワイヤーの合成インダクタンスも低減される。 In addition, since bonding wires 391 and 393, which are the paths for supplying the bias voltage, are connected in parallel, the combined inductance of the bonding wires is also reduced.

また、基板30に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子351、353として第1シャント素子と第2シャント素子を接続する基板30上の配線の抵抗を使用してもよい。これにより、基板30上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 Furthermore, since the wiring arranged on the substrate 30 also has a resistance value, the resistance of the wiring on the substrate 30 connecting the first shunt element and the second shunt element may be used as the resistance elements 351 and 353. This allows the number of components arranged on the substrate 30 to be reduced, which is advantageous for miniaturization.

また、チップ31において、チップ31に配置される素子やパッド、基板30に配置される素子やパッドや配線等は、アンテナアレイ32の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ32の中心を通る軸は、例えば、基板30の表面に垂直な方向に延伸する軸AXと、基板30の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。アンテナアレイ32の中心は、アンテナアレイ32の導電体の平面形状をもとに決定することができる。また、アンテナアレイ32の中心は、アンテナアレイ32の導電体の重心であってもよい。重心は、断面形状および平面形状をもとに決定することができる。したがって、基板30では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対
して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ32から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
Furthermore, in the chip 31, the elements and pads arranged on the chip 31, and the elements, pads, wiring, etc. arranged on the substrate 30 are arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 32. The axis passing through the center of the antenna array 32 can be, for example, an axis AX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 30 or an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 30. Here, symmetry is determined based on the axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. The center of the antenna array 32 can be determined based on the planar shape of the conductors of the antenna array 32. The center of the antenna array 32 may also be the center of gravity of the conductors of the antenna array 32. The center of gravity can be determined based on the cross-sectional shape and planar shape. Therefore, multiple pairs of first shunt and second shunt elements connected to each other are arranged on the substrate 30, and at least two pairs of first shunt and second shunt elements are arranged symmetrically with respect to the axis passing through the center of the antenna array. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 32 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

本実施形態では、接続端子381、383を用いた2つの経路からバイアス電圧を供給し、接続端子182を用いた1つの経路からグランド電圧を与える構成を採用している。ただし、接続端子381、383を用いた2つの経路からグランド電圧を与え、接続端子182を用いた1つの経路からバイアス電圧を供給する構成を用いてもよい。 In this embodiment, a configuration is adopted in which bias voltage is supplied from two paths using connection terminals 381 and 383, and ground voltage is supplied from one path using connection terminal 182. However, a configuration in which ground voltage is supplied from two paths using connection terminals 381 and 383, and bias voltage is supplied from one path using connection terminal 182 may also be used.

(第4の実施形態)
本開示の第4の実施形態に係るアンテナ装置について、図12~図14を用いて説明する。第4の実施形態係るアンテナ装置は、チップの対向する2つの辺がある両側にパッドが配置されている、すなわちパッドによってチップが挟まれるようにパッドおよびチップが配置されている点で第1の実施形態に係るアンテナ装置と異なる。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
An antenna device according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 12 to 14. The antenna device according to the fourth embodiment differs from the antenna device according to the first embodiment in that pads are arranged on both sides of the chip, i.e., the pads and chip are arranged so that the chip is sandwiched between the pads. In this embodiment, a description of the same configuration as in the above embodiments will be omitted.

図12に示した本実施形態によるアンテナ装置400は、チップ41において第1の実施形態と同様に、バイアス電圧を印加するためのパッド441と、グランド電圧を印加するパッド442を備える。また、第1の実施形態と異なり、アンテナ装置400は、バイアス電圧を印加するためのパッド443と、グランド電圧を印加するパッド444を備える。 The antenna device 400 according to this embodiment shown in FIG. 12 has a chip 41 that includes a pad 441 for applying a bias voltage and a pad 442 for applying a ground voltage, similar to the first embodiment. Also, unlike the first embodiment, the antenna device 400 includes a pad 443 for applying a bias voltage and a pad 444 for applying a ground voltage.

また、チップ41において、パッド441、442が、アンテナアレイ42から見てチップ41の第1の辺411がある側に配置されている。また、チップ41において、パッド443とパッド444が、アンテナアレイ42から見てチップ41の第1の辺411に対向する第2の辺412がある側に配置されている。これにより、パッド441、442と、パッド443、444との間にアンテナアレイ42が配置された構成となっている。このように、第1シャント素子と第2シャント素子の2つの組によってアンテナアレイが挟まれるように、第1シャント素子と第2シャント素子のそれぞれの組が配置されている。
Furthermore, in chip 41, pads 441 and 442 are arranged on the side of chip 41 where first side 411 is located, as viewed from antenna array 42. Furthermore, in chip 41, pads 443 and 444 are arranged on the side of chip 41 where second side 412, which faces first side 411 of chip 41, is located, as viewed from antenna array 42. This results in a configuration in which antenna array 42 is arranged between pads 441 and 442 and pads 443 and 444. In this way, pairs of first shunt elements and second shunt elements are arranged so that the antenna array is sandwiched between the two pairs of first shunt elements and second shunt elements.

また、チップ41には、第1シャント素子を構成する抵抗素子431、容量素子432、抵抗素子433が配置されている。 In addition, chip 41 is provided with a resistive element 431, a capacitive element 432, and a resistive element 433 that form the first shunt element.

抵抗素子431の一端子は、容量素子432の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子431は、容量素子432の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子431は、容量素子432の上にオーバーラップして配置してもよい。また、抵抗素子431の他端子は、パッド441とバイアス電圧線430を介して接続される。また、バイアス電圧線430はアンテナアレイ42の各アンテナ421の間にも配置されて各アンテナ421に共通に接続され、各アンテナ421にバイアス電圧が印加される。 One terminal of the resistive element 431 is connected to one terminal of the capacitive element 432 via wiring and a via (not shown). The resistive element 431 is preferably arranged near the capacitive element 432. Alternatively, the resistive element 431 may be arranged overlapping the capacitive element 432. The other terminal of the resistive element 431 is connected to the pad 441 via the bias voltage line 430. The bias voltage line 430 is also arranged between each antenna 421 of the antenna array 42 and is commonly connected to each antenna 421, applying a bias voltage to each antenna 421.

抵抗素子433の一端子は容量素子432の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子433は容量素子432の近傍に配置することが好ましい。あるいは、容量素子432の上にオーバーラップして配置してもよい。また、抵抗素子433の他端子はパッド443とバイアス電圧線430を介して接続される。また、容量素子432の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド442、444に接続される。 One terminal of the resistive element 433 is connected to one terminal of the capacitive element 432 via wiring and a via (not shown). The resistive element 433 is preferably placed near the capacitive element 432. Alternatively, it may be placed on top of the capacitive element 432 so as to overlap it. The other terminal of the resistive element 433 is connected to the pad 443 via the bias voltage line 430. The other terminal of the capacitive element 432 is connected to the pads 442 and 444 via wiring and a via (not shown).

チップ41において、パッド441、442とパッド443、444との間に、抵抗素子431と抵抗素子433が配置される。そして、抵抗素子431と抵抗素子433との間に、容量素子432が周囲に配置されているアンテナアレイ42が配置される。このように、パッドおよび第1シャント素子が、アンテナアレイ42の中心を通る軸(図では基板40の表面に垂直な方向に伸びる軸BX)に対して対称に配置されている。したがって、基板40では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ42から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
In the chip 41, a resistive element 431 and a resistive element 433 are disposed between the pads 441, 442 and the pads 443, 444. The antenna array 42, which is surrounded by a capacitive element 432, is disposed between the resistive elements 431 and 433. In this manner, the pads and the first shunt elements are disposed symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 42 (axis BX extending perpendicular to the surface of the substrate 40 in the figure). Therefore, multiple pairs of first shunt and second shunt elements connected to each other are disposed on the substrate 40, and at least two pairs of first shunt and second shunt elements are disposed symmetrically with respect to the axis passing through the center of the antenna array. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 42 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

基板40において、チップ41の第1の辺411の側にある第1の領域413(図中点線で囲まれる領域)には、第1の実施形態と同様に、第2シャント素子を構成する抵抗素子451および容量素子452が配置されている。さらに、第1の領域413には、チップ41のパッド441とボンディングワイヤー491によって接続されるパッド461、チップ41のパッド442とボンディングワイヤー492によって接続されるパッド462が配置されている。さらに、第1の領域413には、電圧バイアス回路471からバイアス電圧が供給される接続端子481、グランド電圧を与える接続端子482が配置されている。 In the substrate 40, a resistive element 451 and a capacitive element 452 constituting a second shunt element are arranged in a first region 413 (the region surrounded by a dotted line in the figure) on the side of the first side 411 of the chip 41, as in the first embodiment. Furthermore, the first region 413 is also arranged with a pad 461 connected to the pad 441 of the chip 41 by a bonding wire 491, and a pad 462 connected to the pad 442 of the chip 41 by a bonding wire 492. Furthermore, the first region 413 is also arranged with a connection terminal 481 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 471, and a connection terminal 482 to which a ground voltage is applied.

また、基板40において、チップ41の第2の辺412の側にある第2の領域414(図中点線で囲まれる領域)には、第2シャント素子を構成する抵抗素子453および容量素子454が配置されている。さらに、第2の領域414には、チップ41のパッド443とボンディングワイヤー493によって接続されるパッド463、チップ41のパッド444とボンディングワイヤー494によって接続されるパッド464が配置されている。さらに、第2の領域414には、電圧バイアス回路472からバイアス電圧が供給される接続端子483、グランド電圧を与える接続端子484が配置されている。 Also, in the substrate 40, a resistive element 453 and a capacitive element 454 that constitute the second shunt element are arranged in a second region 414 (the region surrounded by a dotted line in the figure) on the side of the second side 412 of the chip 41. Furthermore, the second region 414 also has arranged therein a pad 463 connected to the pad 443 of the chip 41 by a bonding wire 493, and a pad 464 connected to the pad 444 of the chip 41 by a bonding wire 494. Furthermore, the second region 414 also has arranged therein a connection terminal 483 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 472, and a connection terminal 484 that supplies a ground voltage.

上記の説明では、電圧バイアス回路471、472は、個別の回路としているが、1つの電圧バイアス回路によってバイアス電圧およびグランド電圧を供給するように基板40を構成してもよい。 In the above description, the voltage bias circuits 471 and 472 are separate circuits, but the substrate 40 may also be configured so that the bias voltage and ground voltage are supplied by a single voltage bias circuit.

このように、基板40では、第1の領域413と第2の領域414の間にチップ41が配置される構成となる。この構成によれば、パッド441、442とパッド443、44との間にアンテナアレイ42が配置される。別の言い方をすると、辺411と辺412を結ぶ線分に沿った方向において、第1の領域413、チップ41、第2の領域414が
この順に配置されている。このような構成によって、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスを小さくすることができる。また、抵抗素子451または容量素子452と抵抗素子453または容量素子454との間にチップ41が配置される。したがって、第1シャント素子の場合と同様に、パッドや第2シャント素子が、アンテナアレイ42の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ42の中心を通る軸は、例えば、基板40の表面に垂直な方向に延伸する軸BXと、基板40の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板40では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ42から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
As described above, the substrate 40 is configured such that the chip 41 is disposed between the first region 413 and the second region 414. According to this configuration, the antenna array 42 is disposed between the pads 441 and 442 and the pads 443 and 444. In other words, the first region 413, the chip 41, and the second region 414 are disposed in this order along the line connecting the side 411 and the side 412. This configuration reduces the impedance of the wiring supplying the bias voltage. Furthermore, the chip 41 is disposed between the resistive element 451 or the capacitive element 452 and the resistive element 453 or the capacitive element 454. Therefore, similar to the first shunt element, the pads and the second shunt element are disposed symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 42. The axis passing through the center of the antenna array 42 may be, for example, an axis BX extending perpendicular to the surface of the substrate 40 or an axis extending parallel to the surface of the substrate 40. Here, symmetry is determined based on the axis extending parallel to the surface of the substrate. Therefore, multiple pairs of first shunt and second shunt elements connected to each other are arranged on the substrate 40, and at least two pairs of first shunt and second shunt elements are arranged at positions symmetrical with respect to an axis passing through the center of the antenna array 42. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 42 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

また、本実施形態によれば、アンテナアレイ42に印加するバイアス電圧をチップ41の対向する2つの辺411、412の側から供給している。これにより、チップ41のいずれか1つの辺の側からバイアス電圧を供給する場合よりも、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスが小さくなるので電圧降下が低減する。この結果、各アンテナの負性微分抵抗素子に印加されるバイアス電圧のアンテナ間のばらつきが小さくなり、アンテナ
出力の均一性が向上する。
Furthermore, according to this embodiment, the bias voltage applied to the antenna array 42 is supplied from the two opposing sides 411, 412 of the chip 41. This reduces the impedance of the wiring supplying the bias voltage, thereby reducing voltage drop, compared to when the bias voltage is supplied from one side of the chip 41. As a result, the variation between antennas in the bias voltage applied to the negative differential resistance elements of each antenna is reduced, improving the uniformity of the antenna output.

さらに、第2シャント素子を構成する抵抗素子451および容量素子452と、抵抗素子453および容量素子454とが並列に接続されている。抵抗素子451、453および容量素子452、454としては、例えばSMDが採用されるが、このような部品は抵抗成分や容量成分だけでなく寄生インダクタンスも有する。そのため、抵抗素子451および容量素子452と、抵抗素子453および容量素子454とを並列に接続することで、寄生インダクタンスを低減でき、寄生発振を抑制することができる。 Furthermore, resistive element 451 and capacitive element 452, which constitute the second shunt element, are connected in parallel with resistive element 453 and capacitive element 454. Resistive elements 451, 453 and capacitive elements 452, 454 are, for example, SMDs, but such components have not only resistive and capacitive components but also parasitic inductance. Therefore, by connecting resistive element 451 and capacitive element 452 in parallel with resistive element 453 and capacitive element 454, parasitic inductance can be reduced, and parasitic oscillation can be suppressed.

また、基板40に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子451、453として配線の抵抗を使用してもよく、これにより基板40上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 In addition, since the wiring arranged on the substrate 40 also has a resistance value, the resistance of the wiring may be used as the resistive elements 451 and 453, which reduces the number of components arranged on the substrate 40 and is advantageous for miniaturization.

図13は本実施形態の変形例に係るアンテナ装置を説明する図である。なお、本変形例において、上記の実施形態と同様の構成については説明を省略する。図13に示すアンテナ装置500の構成は、第3の実施形態で説明した構成に、さらに本実施形態の特徴を適用した構成となっている。本変形例において、第3の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。 Figure 13 is a diagram illustrating an antenna device according to a modified example of this embodiment. Note that in this modified example, explanations of components similar to those in the above embodiment will be omitted. The configuration of antenna device 500 shown in Figure 13 is a configuration in which the features of this embodiment are further applied to the configuration described in the third embodiment. In this modified example, components similar to those in the third embodiment will be assigned the same reference numerals, and explanations will be omitted.

アンテナ装置500では、チップ51上において、チップ51の第1の辺511がある側に、第3の実施形態と同様に抵抗素子531、533、パッド541、542、543が配置される。さらに、チップ51の第1の辺511に対向する第2の辺512がある側に、抵抗素子534、535、パッド544、545、546が配置される。 In the antenna device 500, resistor elements 531 and 533 and pads 541, 542, and 543 are arranged on the chip 51 on the side where the first side 511 of the chip 51 is located, as in the third embodiment. Furthermore, resistor elements 534 and 535 and pads 544, 545, and 546 are arranged on the side where the second side 512, which faces the first side 511 of the chip 51, is located.

チップ51の第1の辺511と第2の辺512との間には、アンテナ521が複数配置されたアンテナアレイ52が配置される。アンテナアレイ52の周囲には容量素子532が配置される。容量素子532は抵抗素子531、533、534、535とそれぞれ接続され、第1シャント素子を構成する。 An antenna array 52, which includes multiple antennas 521, is arranged between the first side 511 and the second side 512 of the chip 51. Capacitive elements 532 are arranged around the antenna array 52. The capacitive elements 532 are connected to resistive elements 531, 533, 534, and 535, respectively, to form first shunt elements.

抵抗素子531、533、534、535それぞれの一端子は、容量素子532の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子531、533、534、535は容量素子532の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子531、533、534、535は容量素子532の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子531、533、534、535それぞれの他端子は、パッド541とバイアス電圧線530を介して接続される。バイアス電圧線530はアンテナアレイ52の各アンテナ521の間にも配置されて各アンテナ521に共通に接続され、各アンテナ521にバイアス電圧が印加される。容量素子532の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド542、545に接続される。 One terminal of each of the resistive elements 531, 533, 534, and 535 is connected to one terminal of the capacitive element 532 via wiring and vias (not shown). The resistive elements 531, 533, 534, and 535 are preferably arranged near the capacitive element 532. Alternatively, the resistive elements 531, 533, 534, and 535 may be arranged overlapping the capacitive element 532. The other terminal of each of the resistive elements 531, 533, 534, and 535 is connected to the pad 541 via the bias voltage line 530. The bias voltage line 530 is also arranged between the antennas 521 of the antenna array 52 and connected in common to each antenna 521, thereby applying a bias voltage to each antenna 521. The other terminal of the capacitive element 532 is connected to the pads 542 and 545 via wiring and vias (not shown).

チップ51において、パッド541、542、543とパッド544、545、546の間に、抵抗素子531、533と抵抗素子534、535が配置される。また、抵抗素子531、533と抵抗素子534、535との間に、容量素子532が周囲に配置されたアンテナアレイ52が配置される。このようにパッドや第1シャント素子が、アンテナアレイ52の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ52の中心を通る軸は、例えば、基板50の表面に垂直な方向に延伸する軸CXと、基板50の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板50では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ52から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラ
ヘルツ波の正面強度が高まる。
In the chip 51, resistor elements 531, 533 and resistor elements 534, 535 are arranged between pads 541, 542, 543 and pads 544, 545, 546. Furthermore, an antenna array 52, with a capacitor element 532 arranged around it, is arranged between the resistor elements 531, 533 and the resistor elements 534, 535. In this manner, the pads and first shunt elements are arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 52. The axis passing through the center of the antenna array 52 may be, for example, an axis CX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 50 or an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 50. Here, symmetry is determined based on the axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. Therefore, multiple pairs of first shunt and second shunt elements connected to each other are arranged on the substrate 50, and at least two pairs of first shunt and second shunt elements are arranged in positions symmetrical with respect to the axis passing through the center of the antenna array. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 52, and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

また、基板50において、チップ51の第1の辺511の側にある第1の領域513(図中点線で囲まれる領域)には、第3の実施形態と同様に、チップ51のパッド541とボンディングワイヤー591で接続するパッド561が配置されている。さらに、第1の領域513には、パッド542とボンディングワイヤー592によって接続されるパッド562、パッド543とボンディングワイヤー593によって接続されるパッド563が配置されている。さらに、第1の領域513には、第2シャント素子を構成する抵抗素子551、553、容量素子552、554が配置されている。さらに、第1の領域513には、電圧バイアス回路571からバイアス電圧が供給される接続端子581、583と、グランド電圧を与える接続端子582が配置されている。なお、各パッド、第2シャント素子、接続端子の互いの接続関係は、第3の実施形態で説明した接続関係と同様である。 Also, in the substrate 50, a first region 513 (the region surrounded by a dotted line in the figure) on the first side 511 of the chip 51 has a pad 561 connected to the pad 541 of the chip 51 by a bonding wire 591, as in the third embodiment. Furthermore, the first region 513 also has a pad 562 connected to the pad 542 by a bonding wire 592, and a pad 563 connected to the pad 543 by a bonding wire 593. Furthermore, the first region 513 also has resistive elements 551 and 553 and capacitive elements 552 and 554 that constitute a second shunt element. Furthermore, the first region 513 also has connection terminals 581 and 583 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 571, and a connection terminal 582 that applies a ground voltage. The mutual connection relationships between the pads, second shunt elements, and connection terminals are the same as those described in the third embodiment.

上記の説明では、電圧バイアス回路571、572は、個別の回路としているが、1つの電圧バイアス回路によってバイアス電圧およびグランド電圧を供給するように基板50を構成してもよい。 In the above description, the voltage bias circuits 571 and 572 are separate circuits, but the substrate 50 may also be configured so that the bias voltage and ground voltage are supplied by a single voltage bias circuit.

また、基板50において、チップ51の第2の辺512の側にある第2の領域514(図中点線で囲まれる領域)には、チップ51のパッド544とボンディングワイヤー594で接続するパッド564が配置されている。さらに、第2の領域514には、パッド545とボンディングワイヤー595によって接続されるパッド565、パッド546とボンディングワイヤー596によって接続されるパッド566が配置されている。さらに、第2の領域514には、第2シャント素子を構成する抵抗素子555、557と、容量素子556、558が配置されている。さらに、第2の領域514には、電圧バイアス回路572からバイアス電圧が供給される接続端子584、586と、グランド電圧を与える接続端子585が配置されている。なお、第2の領域514における各パッド、第2シャント素子、接続端子の接続関係も、第3の実施形態で説明した接続関係と同様である。 In addition, in the substrate 50, a pad 564 is arranged in a second region 514 (the region surrounded by a dotted line in the figure) on the side of the second edge 512 of the chip 51, and is connected to the pad 544 of the chip 51 by a bonding wire 594. Furthermore, the second region 514 also has a pad 565 connected to the pad 545 by a bonding wire 595, and a pad 566 connected to the pad 546 by a bonding wire 596. Furthermore, the second region 514 also has resistive elements 555 and 557 and capacitive elements 556 and 558 that constitute a second shunt element. Furthermore, the second region 514 also has connection terminals 584 and 586 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 572, and a connection terminal 585 that applies a ground voltage. The connection relationships among the pads, second shunt elements, and connection terminals in the second region 514 are the same as those described in the third embodiment.

このように、基板50において、第1の領域513と第2の領域514との間にチップ51が配置される構成となる。この構成によれば、パッド541とパッド544との間、またはパッド542とパッド545との間、またはパッド543とパッド546との間に、アンテナアレイ52が配置される。また、抵抗素子551、553および容量素子552、554と、抵抗素子555、557および容量素子556、558との間に、チップ51が配置される。したがって、パッドや第2シャント素子が、アンテナアレイ52の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ52の中心を通る軸は、例えば、基板50の表面に垂直な方向に延伸する軸CXと、基板50の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板50では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ52から発生するテラヘルツ波の指向性向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。 In this manner, the chip 51 is disposed between the first region 513 and the second region 514 on the substrate 50. According to this configuration, the antenna array 52 is disposed between pads 541 and 544, between pads 542 and 545, or between pads 543 and 546. Furthermore, the chip 51 is disposed between resistive elements 551 and 553 and capacitive elements 552 and 554, and between resistive elements 555, 557 and capacitive elements 556 and 558. Therefore, the pads and second shunt elements are disposed symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 52. The axis passing through the center of the antenna array 52 can be, for example, an axis CX extending perpendicular to the surface of the substrate 50, or an axis extending parallel to the surface of the substrate 50. Here, symmetry is determined based on the axis extending parallel to the surface of the substrate. Therefore, multiple pairs of first shunt and second shunt elements connected to each other are arranged on the substrate 50, with at least two pairs of first shunt and second shunt elements arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 52 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

また、バイアス電圧をチップ51の対向する2つの辺511、512から供給することにより、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスが小さくなるため、電圧降下が低減する。この結果、各アンテナの負性微分抵抗素子に印加されるバイアス電圧のアンテナ間のばらつきが小さくなり、アンテナ出力の均一性が向上する。 Furthermore, by supplying the bias voltage from the two opposing sides 511, 512 of the chip 51, the impedance of the wiring supplying the bias voltage is reduced, thereby reducing voltage drop. As a result, the variation between antennas in the bias voltage applied to the negative differential resistance element of each antenna is reduced, improving the uniformity of the antenna output.

さらに、第2シャント素子を構成する抵抗素子551および容量素子552と、抵抗素
子553および容量素子554とが並列に接続される。同様に、第2シャント素子を構成する抵抗素子555および容量素子556と、抵抗素子557および容量素子558とが並列に接続される。これにより、アンテナ装置500では、アンテナ装置400よりも並列に接続される抵抗素子および容量素子の数が多くなる。このため、抵抗素子および容量素子に含まれる寄生インダクタンスをより低減でき、寄生発振を抑制することができる。
Furthermore, resistive element 551 and capacitive element 552 constituting the second shunt element are connected in parallel with resistive element 553 and capacitive element 554. Similarly, resistive element 555 and capacitive element 556 constituting the second shunt element are connected in parallel with resistive element 557 and capacitive element 558. As a result, the number of resistive elements and capacitive elements connected in parallel in antenna device 500 is greater than that in antenna device 400. Therefore, the parasitic inductance contained in the resistive elements and capacitive elements can be further reduced, and parasitic oscillation can be suppressed.

また、基板50に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子551、553、555、557として配線の抵抗を使用してもよく、これにより基板50上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 In addition, since the wiring arranged on the substrate 50 also has a resistance value, the resistance of the wiring may be used as the resistive elements 551, 553, 555, and 557, which reduces the number of components arranged on the substrate 50 and is advantageous for miniaturization.

図14は本実施形態の変形例に係るアンテナ装置を説明する図である。図14に示すアンテナ装置600の構成は、図13に示すアンテナ装置500の構成に、さらに第2の実施形態の特徴を適用した構成となっている。したがって、本変形例に係るアンテナ装置は、上記のアンテナ装置におけるパッド間を接続するボンディングワイヤーの本数が異なる点に特徴がある。図14に示すアンテナ装置の構成において、図13に示すアンテナ装置500の構成と同様の構成については、説明を省略する。 Figure 14 is a diagram illustrating an antenna device according to a modified example of this embodiment. The configuration of the antenna device 600 shown in Figure 14 is a configuration in which the features of the second embodiment are further applied to the configuration of the antenna device 500 shown in Figure 13. Therefore, the antenna device according to this modified example is characterized in that the number of bonding wires connecting the pads in the above-mentioned antenna device is different. In the configuration of the antenna device shown in Figure 14, the description of the same configuration as the configuration of the antenna device 500 shown in Figure 13 will be omitted.

図14に示すように、アンテナ装置600では、チップ61上において、チップ61の第1の辺611がある側に、パッド641、642、643が配置される。さらに、チップ61の第1の辺611に対向する第2の辺612がある側に、パッド644、645、646が配置される。 As shown in FIG. 14, in the antenna device 600, pads 641, 642, and 643 are arranged on the chip 61 on the side where the first side 611 of the chip 61 is located. Furthermore, pads 644, 645, and 646 are arranged on the side where the second side 612, which faces the first side 611 of the chip 61, is located.

また、基板60において、チップ61の第1の辺611の側にある第1の領域613(図中点線で囲まれる領域)には、図13に示す構成と同様に、パッド661、662、663が配置されている。また、チップ61の第2の辺612の側にある第2の領域614(図中点線で囲まれる領域)には、パッド664、665、666が配置されている。 In addition, in the substrate 60, pads 661, 662, and 663 are arranged in a first region 613 (the region surrounded by a dotted line in the figure) on the side of the first side 611 of the chip 61, similar to the configuration shown in FIG. 13. In addition, pads 664, 665, and 666 are arranged in a second region 614 (the region surrounded by a dotted line in the figure) on the side of the second side 612 of the chip 61.

パッド641とパッド661は複数のボンディングワイヤー691で接続され、パッド642とパッド662は複数のボンディングワイヤー692で接続され、パッド643とパッド663は複数のボンディングワイヤー693で接続される。また、パッド644とパッド664は複数のボンディングワイヤー694で接続され、パッド645とパッド665は複数のボンディングワイヤー695で接続され、パッド646とパッド666は複数のボンディングワイヤー696で接続される。 Pads 641 and 661 are connected by multiple bonding wires 691, pads 642 and 662 are connected by multiple bonding wires 692, and pads 643 and 663 are connected by multiple bonding wires 693. Furthermore, pads 644 and 664 are connected by multiple bonding wires 694, pads 645 and 665 are connected by multiple bonding wires 695, and pads 646 and 666 are connected by multiple bonding wires 696.

本変形例においても、第2の実施形態と同様に、複数のボンディングワイヤーを電気的に並列に接続することでボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減でき、寄生発振を抑制することができる。 In this modified example, as in the second embodiment, by electrically connecting multiple bonding wires in parallel, the combined inductance of the bonding wires can be reduced, thereby suppressing parasitic oscillation.

(第5の実施形態)
次に、本開示の第5の実施形態に係るアンテナ装置について、図15および図16を用いて説明する。第5の実施形態に係るアンテナ装置は、チップの各辺の近傍にパッドを配置した点が特徴である。本実施形態において、他の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
Fifth Embodiment
Next, an antenna device according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 15 and 16. The antenna device according to the fifth embodiment is characterized in that pads are arranged near each side of the chip. In this embodiment, a description of the same configuration as in the other embodiments will be omitted.

図15に示した本実施形態によるアンテナ装置700は、チップ71において、バイアス電圧を印加するためのパッド741、743、およびグランド電圧を印加するパッド742を備える。さらに、アンテナ装置700は、バイアス電圧を印加するためのパッド741、グランド電圧を印加するパッド742を備える。 The antenna device 700 according to this embodiment shown in Figure 15 includes pads 741 and 743 for applying a bias voltage and a pad 742 for applying a ground voltage on a chip 71. Furthermore, the antenna device 700 includes a pad 741 for applying a bias voltage and a pad 742 for applying a ground voltage.

本実施形態によるアンテナ装置700は、チップ71において、第1の辺711の近傍
にパッド741が配置され、第2の辺712の近傍にパッド742が配置される。さらに、チップ71において、第1の辺711に対向する第3の辺713の近傍にパッド743が配置され、第2の辺712に対向する第4の辺714の近傍にパッド744が配置される。また、パッド741とパッド743にバイアス電圧が印加され、パッド742とパッド744にグランド電圧が印加される。また、パッド741、742、743、744は、アンテナアレイ72の周りにアンテナアレイ72を囲むように配置されている。
In the antenna device 700 according to this embodiment, a pad 741 is arranged near a first side 711 of a chip 71, and a pad 742 is arranged near a second side 712. Furthermore, in the chip 71, a pad 743 is arranged near a third side 713 opposite the first side 711, and a pad 744 is arranged near a fourth side 714 opposite the second side 712. A bias voltage is applied to the pads 741 and 743, and a ground voltage is applied to the pads 742 and 744. The pads 741, 742, 743, and 744 are arranged around the antenna array 72 so as to surround the antenna array 72.

また、チップ71には第1シャント素子を構成する抵抗素子731、733および容量素子732が配置されている。抵抗素子731の一端子および抵抗素子733の一端子は容量素子32の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子731および抵抗素子733は、容量素子732に隣接して配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子731は、容量素子732の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子731の他端子はパッド741とバイアス電圧線730を介して接続され、抵抗素子733の他端子はパッド743とバイアス電圧線730を介して接続される。また、バイアス電圧線730はアンテナアレイ72の各アンテナ721の間にも配置されて、各アンテナ721に共通に接続され、バイアス電圧が印加される。容量素子732の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド742およびパッド744に接続される。
Also arranged on the chip 71 are resistive elements 731 and 733 and a capacitive element 732, which constitute a first shunt element. One terminal of the resistive element 731 and one terminal of the resistive element 733 are connected to one terminal of the capacitive element 732 via wiring and vias (not shown). The resistive elements 731 and 733 are preferably arranged adjacent to the capacitive element 732. Alternatively, the resistive element 731 may be arranged overlapping the capacitive element 732. The other terminal of the resistive element 731 is connected to a pad 741 via a bias voltage line 730, and the other terminal of the resistive element 733 is connected to a pad 743 via the bias voltage line 730. The bias voltage line 730 is also arranged between the antennas 721 of the antenna array 72 and is commonly connected to each antenna 721 to apply a bias voltage. The other terminal of the capacitive element 732 is connected to pads 742 and 744 via wiring and vias (not shown).

基板70において、チップ71の第1の辺711の側にある第1の領域715には、第2シャント素子を構成する抵抗素子751および容量素子758、チップ71のパッド741とボンディングワイヤー791で接続されるパッド761が配置されている。また、第1の領域715には、電圧バイアス回路771からバイアス電圧が供給される接続端子781が配置される。また、抵抗素子751の一端子と容量素子758の一端子はパッド761と接続され、パッド761は接続端子781と接続される。
In the substrate 70, a first region 715 on the first side 711 of the chip 71 is arranged with a resistive element 751 and a capacitive element 758 that constitute a second shunt element, and a pad 761 that is connected to a pad 741 of the chip 71 by a bonding wire 791. Also arranged in the first region 715 is a connection terminal 781 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 771. One terminal of the resistive element 751 and one terminal of the capacitive element 758 are connected to the pad 761, and the pad 761 is connected to the connection terminal 781.

同様に、チップ71の第2の辺712の側にある第2の領域716には、第2シャント
素子を構成する容量素子752および抵抗素子753、チップ71のパッド742とボンディングワイヤー792で接続されるパッド762が配置される。また、第2の領域716には、電圧バイアス回路772からグランド電圧が供給される接続端子782が配置される。また、容量素子752の一端子と抵抗素子753の一端子はパッド762と接続され、パッド762は接続端子782と接続される。
Similarly, in a second region 716 on the second side 712 of the chip 71, a capacitance element 752 and a resistance element 753 constituting a second shunt element, and a pad 762 connected to a pad 742 of the chip 71 by a bonding wire 792 are arranged. Also, in the second region 716, a connection terminal 782 to which a ground voltage is supplied from a voltage bias circuit 772 is arranged. One terminal of the capacitance element 752 and one terminal of the resistance element 753 are connected to the pad 762, and the pad 762 is connected to the connection terminal 782.

同様に、チップ71の第3の辺713の側にある第3の領域717には、第2シャント素子を構成する容量素子754および抵抗素子755、チップ71のパッド743とボンディングワイヤー793によって接続されるパッド763が配置される。また、第3の領域717には、電圧バイアス回路773からバイアス電圧が供給される接続端子783が配置される。容量素子754の一端子と抵抗素子755の一端子はパッド763と接続され、パッド763は接続端子783と接続される。
Similarly, in a third region 717 on the third side 713 of the chip 71, a capacitance element 754 and a resistance element 755 that constitute a second shunt element, and a pad 763 that is connected to a pad 743 of the chip 71 by a bonding wire 793 are arranged. Also, in the third region 717, a connection terminal 783 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 773 is arranged. One terminal of the capacitance element 754 and one terminal of the resistance element 755 are connected to the pad 763, and the pad 763 is connected to the connection terminal 783.

同様に、チップ71の第4の辺714の側にある第4の領域718には、第2シャント素子を構成する容量素子756および抵抗素子757、チップ71のパッド744とボンディングワイヤー794によって接続されるパッド764が配置される。また、第4の領域718には、電圧バイアス回路774からグランド電圧が供給される接続端子784が配置される。容量素子756の一端子と抵抗素子757の一端子はパッド764と接続され、パッド764は接続端子784と接続される。
Similarly, in a fourth region 718 on the fourth side 714 of the chip 71, a capacitive element 756 and a resistive element 757 that constitute a second shunt element, and a pad 764 that is connected to a pad 744 of the chip 71 by a bonding wire 794 are arranged. Also arranged in the fourth region 718 is a connection terminal 784 to which a ground voltage is supplied from a voltage bias circuit 774. One terminal of the capacitive element 756 and one terminal of the resistive element 757 are connected to the pad 764, and the pad 764 is connected to the connection terminal 784.

チップ71における第1の辺711と第2の辺712とがなす第1の角726の近傍に、抵抗素子751と容量素子752が配置され、抵抗素子751の他端子と容量素子752の他端子が接続される。また、チップ71における第2の辺712と第3の辺713とがなす第2の角727の近傍において、抵抗素子753と容量素子754が配置され、抵
抗素子753の他端子と容量素子754の他端子が接続される。また、チップ71における第3の辺713と第4の辺714とがなす第3の角728の近傍において、抵抗素子755と容量素子756が配置され、抵抗素子755の他端子と容量素子756の他端子が接続される。また、チップ71における第4の辺714と第1の辺711とがなす第4の角729の近傍において、抵抗素子757と容量素子758が配置され、抵抗素子757の他端子と容量素子758の他端子が接続される。
A resistive element 751 and a capacitive element 752 are arranged near a first corner 726 formed by a first side 711 and a second side 712 of the chip 71, and the other terminal of the resistive element 751 is connected to the other terminal of the capacitive element 752. Further, a resistive element 753 and a capacitive element 754 are arranged near a second corner 727 formed by a second side 712 and a third side 713 of the chip 71, and the other terminal of the resistive element 753 is connected to the other terminal of the capacitive element 754. Further, a resistive element 755 and a capacitive element 756 are arranged near a third corner 728 formed by a third side 713 and a fourth side 714 of the chip 71, and the other terminal of the resistive element 755 is connected to the other terminal of the capacitive element 756. In addition, a resistive element 757 and a capacitive element 758 are arranged near a fourth corner 729 formed by the fourth side 714 and the first side 711 of the chip 71, and the other terminal of the resistive element 757 and the other terminal of the capacitive element 758 are connected.

この抵抗素子と容量素子の接続関係により、第2シャント素子を構成する抵抗素子751と容量素子752、抵抗素子753と容量素子754、抵抗素子755と容量素子756、抵抗素子757と容量素子758が、互いに電気的に並列に接続されている。このため、各素子に含まれる寄生インダクタンスをより低減でき、寄生発振を抑制することができる。 Due to the connection relationship between the resistive element and the capacitive element, the resistive element 751 and the capacitive element 752, the resistive element 753 and the capacitive element 754, the resistive element 755 and the capacitive element 756, and the resistive element 757 and the capacitive element 758 that make up the second shunt element are electrically connected in parallel with each other. This allows the parasitic inductance contained in each element to be further reduced, suppressing parasitic oscillation.

図15では、電圧バイアス回路771、772、773、774は、個別の回路としているが、1つの電圧バイアス回路によってバイアス電圧およびグランド電圧が供給されるように基板70を構成してもよい。 In FIG. 15, voltage bias circuits 771, 772, 773, and 774 are shown as separate circuits, but the substrate 70 may also be configured so that the bias voltage and ground voltage are supplied by a single voltage bias circuit.

また、図15では、第2シャント素子を構成する抵抗素子751と容量措置752は、抵抗素子751の2つの端子が並ぶ方向と容量素子752の2つの端子が並ぶ方向とが互いに直交するように配置されている。また、抵抗素子753と容量素子754、抵抗素子755と容量素子756、および抵抗素子757と容量素子758も、同様の配置となるように構成されている。 In addition, in Figure 15, the resistive element 751 and the capacitive element 752 that constitute the second shunt element are arranged so that the direction in which the two terminals of the resistive element 751 are aligned is perpendicular to the direction in which the two terminals of the capacitive element 752 are aligned. Furthermore, the resistive element 753 and the capacitive element 754, the resistive element 755 and the capacitive element 756, and the resistive element 757 and the capacitive element 758 are also arranged in a similar manner.

また、基板70に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子751、753、755、757として配線の抵抗を使用してもよく、これにより基板0上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。
Furthermore, since the wiring arranged on the substrate 70 also has a resistance value, the resistance of the wiring may be used as the resistance elements 751, 753, 755, and 757, which allows the number of components arranged on the substrate 70 to be reduced, which is advantageous for miniaturization.

以上のように本実施形態では、チップ71の4辺の各辺がある側に、それぞれパッドを配置し、それぞれの辺からバイアス電圧またはグランド電圧を供給している。この構成を言い換えると次のようになる。対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向においてパッドとチップ71とパッドがこの順に配され、別の対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向においてパッドとチップ71とパッドがこの順に配される。対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向と別の対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向は交差する。本実施形態の構成によって、チップ71のいずれか1つまたは2つの辺がある側からバイアス電圧またはグランド電圧を供給する場合よりも、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスが小さくなるため、電圧降下が低減する。この結果、各アンテナの負性微分抵抗素子に印加されるバイアス電圧のアンテナ間のばらつきが小さくなり、アンテナ出力の均一性が向上する。 As described above, in this embodiment, a pad is arranged on each of the four sides of the chip 71, and a bias voltage or ground voltage is supplied from each side. This configuration can be expressed as follows: A pad, chip 71, and a pad are arranged in this order along the line connecting two opposing sides, and a pad, chip 71, and a pad are arranged in this order along the line connecting another two opposing sides. The direction along the line connecting two opposing sides intersects with the direction along the line connecting the other two opposing sides. With the configuration of this embodiment, the impedance of the wiring supplying the bias voltage is smaller than when the bias voltage or ground voltage is supplied from the side where one or two sides of the chip 71 are located, thereby reducing voltage drop. As a result, the variation between antennas in the bias voltage applied to the negative differential resistance element of each antenna is reduced, improving the uniformity of the antenna output.

また、チップ71の各辺がある側にパッドが配置されているため、パッドを大きくしつつ複数のボンディングワイヤーを電気的に並列に接続することができる。これにより、ボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減して、寄生発振をより抑制することができる。 In addition, because the pads are located on each side of the chip 71, the pads can be made larger while simultaneously electrically connecting multiple bonding wires in parallel. This reduces the combined inductance of the bonding wires, further suppressing parasitic oscillation.

また、基板70においてチップ71の4つの角726~729それぞれの近傍に、第2シャント素子の抵抗素子と容量素子を配置することで、基板のスペースを有効に利用して、基板サイズを低減して製造コストを抑えることができる。 Furthermore, by arranging the resistive and capacitive elements of the second shunt element near each of the four corners 726 to 729 of the chip 71 on the substrate 70, the space on the substrate can be effectively utilized, reducing the substrate size and suppressing manufacturing costs.

また、パッドや第2シャント素子は、アンテナアレイ72の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ72の中心を通る軸は、例えば、基板70の表面に垂直な方向に延伸する軸DXと、基板70の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここで
は、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板70では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ72から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
Furthermore, the pads and second shunt elements are arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 72. The axis passing through the center of the antenna array 72 may be, for example, an axis DX extending perpendicular to the surface of the substrate 70 or an axis extending parallel to the surface of the substrate 70. Here, symmetry is determined based on the axis extending parallel to the surface of the substrate. Therefore, multiple pairs of first shunt and second shunt elements connected to each other are arranged on the substrate 70, and at least two pairs of first shunt and second shunt elements are arranged in positions symmetrical with respect to the axis passing through the center of the antenna array. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 72 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

図16は本実施形態の変形例に係るアンテナ装置を説明する図である。なお、本変形例において、上記の実施形態と同様の構成については説明を省略する。図16に示すアンテナ装置800では、チップ81の角826~829のそれぞれの角の近傍に、抵抗素子851と容量素子852、抵抗素子853と容量素子854、抵抗素子855と容量素子856、抵抗素子857と容量素子858が配置される。また、抵抗素子、851、853、855、857と容量素子852、854、856、858は、それぞれチップの各辺の延伸方向に対して斜めに配置される。また、抵抗素子851の2つの端子が並ぶ方向と容量素子852の2つの端子が並ぶ方向は同一方向であり、抵抗素子853と容量素子854、抵抗素子855と容量素子856、および抵抗素子857と容量素子858も同様に配置されている。 Figure 16 is a diagram illustrating an antenna device according to a modified example of this embodiment. Note that in this modified example, the description of the same configuration as in the above embodiment will be omitted. In the antenna device 800 shown in Figure 16, resistive element 851 and capacitive element 852, resistive element 853 and capacitive element 854, resistive element 855 and capacitive element 856, and resistive element 857 and capacitive element 858 are arranged near each of corners 826 to 829 of chip 81. Resistive elements 851, 853, 855, and 857, and capacitive elements 852, 854, 856, and 858 are arranged diagonally with respect to the extension direction of each side of the chip. The two terminals of resistive element 851 and the two terminals of capacitive element 852 are aligned in the same direction, and resistive element 853 and capacitive element 854, resistive element 855 and capacitive element 856, and resistive element 857 and capacitive element 858 are arranged in a similar manner.

各素子がこのように配置されていることで、抵抗素子、容量素子、およびパッドを接続する配線を短くすることができ、配線に含まれる寄生インダクタンスを低減して、寄生発振を抑制することができる。 By arranging each element in this way, the wiring connecting the resistors, capacitors, and pads can be shortened, reducing the parasitic inductance contained in the wiring and suppressing parasitic oscillation.

(第6の実施形態)
次に、本開示の第6の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナアレイについて、図17~図22を用いて説明する。本実施形態において、他の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
Sixth Embodiment
Next, an antenna array in an antenna device according to a sixth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 17 to Fig. 22. In this embodiment, a description of the same configuration as in the other embodiments will be omitted.

図17は、本実施形態によるアンテナ装置900の等価回路図を示す。図17に示す等価回路図の構成例は、図5に示す第1実施形態によるアンテナ装置100の等価回路図におけるアンテナアレイ12についてアンテナ121が3×3個のマトリクス状に配置された構成に対応する。アンテナアレイ912は、3×3個分の負性微分抵抗素子r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33と、抵抗素子Rai(i=1,2,3...,12)と、容量素子Cai(i=1,2,3...,12)とを有する。アンテナアレイ912には、負性微分抵抗素子と、抵抗素子および容量素子が直列に接続された複数の第3シャント素子とが構成されている。また、3×3個分の負性微分抵抗素子と複数の第3シャント素子は互いに並列に接続された構成となっている。負性微分抵抗素子それぞれの一端子と複数の第3シャント素子における抵抗素子Raiの一端子と、第1シャント素子の抵抗素子Rcの一端子は共通に接続される。また、抵抗素子Raiの他端子は容量素子Caiの一端子と接続される。さらに、負性微分抵抗素子各々の他端子と複数の第3シャント素子における容量素子Caiの他端子は、グランド電位に接続される。アンテナアレイ912のその他の構成は、図5と同様の構成であるためここでは説明を省略する。 Figure 17 shows an equivalent circuit diagram of the antenna device 900 according to this embodiment. The configuration example of the equivalent circuit diagram shown in Figure 17 corresponds to the configuration of the antenna array 12 in the equivalent circuit diagram of the antenna device 100 according to the first embodiment shown in Figure 5, in which the antennas 121 are arranged in a 3 x 3 matrix. The antenna array 912 has 3 x 3 negative differential resistance elements r11, r12, r13, r21, r22, r23, r31, r32, and r33, resistive elements Rai (i = 1, 2, 3..., 12), and capacitive elements Cai (i = 1, 2, 3..., 12). The antenna array 912 is configured with a negative differential resistance element and multiple third shunt elements, each of which is connected in series with a resistive element and a capacitive element. The 3 x 3 negative differential resistance elements and multiple third shunt elements are connected in parallel with each other. One terminal of each negative differential resistance element, one terminal of the resistance element Rai in the multiple third shunt elements, and one terminal of the resistance element Rc in the first shunt element are commonly connected. The other terminal of the resistance element Rai is connected to one terminal of the capacitance element Cai. Furthermore, the other terminal of each negative differential resistance element and the other terminal of the capacitance element Cai in the multiple third shunt elements are connected to ground potential. The rest of the configuration of the antenna array 912 is the same as that in Figure 5, so a description thereof will be omitted here.

アンテナアレイ912において、3×3個分の負性微分抵抗素子r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33の合成抵抗が、図5に示した抵抗rに相当する。また、第3シャント素子と配線の寄生インピーダンスの合成インピーダンスが、図5に示したインピーダンスZに相当する。 In the antenna array 912, the combined resistance of the 3 x 3 negative differential resistance elements r11, r12, r13, r21, r22, r23, r31, r32, and r33 corresponds to the resistance r shown in Figure 5. Furthermore, the combined impedance of the third shunt element and the parasitic impedance of the wiring corresponds to the impedance Z shown in Figure 5.

図18は、図17の等価回路図に対応する3×3個のマトリクス状に配置されたアンテナアレイ912の上面図の例である。図19は、図18におけるC-C’線での断面図である。図4を用いて説明した構成については説明を省略し、図4と同様の構成要素には同
一の符号を用いる。隣接したアンテナ間は、図4を用いて説明した通り、マイクロストリップライン125a~125hによって相互に結合されており、テラヘルツ波の発振周波数fTHzにおいて相互注入同期(相互に同期)されている。図18は、1つのアンテナに2つの負性微分抵抗素子127a、127bを備える構成を例示する。テラヘルツ波の指向性を向上させるため、2つの負性微分抵抗素子127a、127bは、1つのアンテナの中心を通る線に対して対称的に配置することが好ましい。
FIG. 18 is an example of a top view of an antenna array 912 arranged in a 3×3 matrix corresponding to the equivalent circuit diagram of FIG. 17. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line CC′ in FIG. 18. The configuration described with reference to FIG. 4 will not be described again, and the same reference numerals are used for components similar to those in FIG. 4. As described with reference to FIG. 4, adjacent antennas are mutually coupled by microstrip lines 125a to 125h and are mutually injection locked (mutually synchronized) at the oscillation frequency f THz of the terahertz waves. FIG. 18 illustrates a configuration in which one antenna includes two negative differential resistance elements 127a and 127b. To improve the directivity of the terahertz waves, it is preferable that the two negative differential resistance elements 127a and 127b be arranged symmetrically with respect to a line passing through the center of one antenna.

発振周波数fTHzより低い周波数帯の寄生発振を抑制するために、バイアス電圧線130に第3シャント素子が設けられる。第3シャント素子は、負性微分抵抗素子に対して並列に配置することでfTHzより低い周波数帯をショートして、寄生発振を抑制する構造である。また、第3シャント素子は、負性微分抵抗素子に対して並列に抵抗素子、または抵抗と容量を直列に接続した素子を配置した構造である。第3シャント素子において、抵抗および容量の値は、近傍に配置された複数の負性微分抵抗素子の合成された負性微分抵抗の絶対値と素子のインピーダンスが等しいか、少し低い。 A third shunt element is provided on the bias voltage line 130 to suppress parasitic oscillation in frequency bands lower than the oscillation frequency fTHz. The third shunt element is arranged in parallel with the negative differential resistance element to short out frequency bands lower than fTHz and suppress parasitic oscillation. The third shunt element also has a resistance element, or an element with a resistance and capacitance connected in series, arranged in parallel with the negative differential resistance element. The resistance and capacitance values of the third shunt element are such that the impedance of the element is equal to or slightly lower than the absolute value of the combined negative differential resistance of multiple negative differential resistance elements arranged nearby.

図18では、平面視において破線137’で囲まれる領域には第3シャント素子を構成する容量素子の一方の電極である導体層137が配置される。また、破線138’で囲まれる領域には抵抗素子である抵抗体138が配置される。導体層137と抵抗体138はバイアス電圧線130を構成する配線層の下層に配置される。第3シャント素子は各アンテナの周囲に配置される。各アンテナの一部である金属層123にはバイアス電圧線130が接続されてバイアス電圧が供給されるが、第3シャント素子はその接続部の近傍に配置されることが好ましく、アンテナとアンテナの間に配置するとよい。このような配置によって1つの第3シャント素子を両隣のアンテナが共有する構成が可能となる。そのためレイアウト効率が向上してチップの小型化が可能となり、またシャント素子の容量や抵抗のサイズ調整の自由度が増すため寄生発振の抑制が容易になる。 In Figure 18, the area surrounded by dashed line 137' in plan view is where conductor layer 137, which is one electrode of the capacitive element that constitutes the third shunt element, is located. Furthermore, resistor 138, which is a resistive element, is located in the area surrounded by dashed line 138'. Conductor layer 137 and resistor 138 are located below the wiring layer that constitutes bias voltage line 130. The third shunt element is located around each antenna. Bias voltage line 130 is connected to metal layer 123, which is part of each antenna, to supply bias voltage. The third shunt element is preferably located near this connection, and is preferably located between the antennas. This arrangement allows for a configuration in which one third shunt element is shared by adjacent antennas. This improves layout efficiency and enables chip miniaturization. Furthermore, the increased flexibility in adjusting the size of the shunt element's capacitance and resistance makes it easier to suppress parasitic oscillation.

図19の断面図に示すように、接地金属層124の上には誘電体層136が配置される。なお、誘電体層136は、第3シャント素子の容量の誘電体として用いるので、MIM容量構造の小型化のために比較的誘電率の高い窒化シリコン(ε=7)を用いることが好ましい。 As shown in the cross-sectional view of Figure 19, a dielectric layer 136 is disposed on the ground metal layer 124. Note that since the dielectric layer 136 is used as the dielectric for the capacitance of the third shunt element, it is preferable to use silicon nitride (ε = 7), which has a relatively high dielectric constant, in order to miniaturize the MIM capacitance structure.

また、誘電体層136の上には導体層137が積層される。したがって、アンテナアレイ912には、接地金属層124、誘電体層136、導体層137の順に積層された金属-絶縁体-金属(MIM)の容量構造が形成されており、第3シャント素子の容量素子に相当する。この容量構素子がアンテナとアンテナの間に配置されたバイアス電圧線130の下層に配置される。導体層137は、バイアス電圧線130と、接地金属層124との間の層に配置されている。導体層137には抵抗体138が接続され、抵抗体138はバイアス電圧線130と接続される。この抵抗体138は、第3シャント素子の抵抗素子に相当する。 In addition, a conductor layer 137 is laminated on top of the dielectric layer 136. Therefore, the antenna array 912 has a metal-insulator-metal (MIM) capacitance structure formed by laminating the ground metal layer 124, dielectric layer 136, and conductor layer 137 in this order, which corresponds to the capacitance element of the third shunt element. This capacitance element is disposed below the bias voltage line 130, which is disposed between the antennas. The conductor layer 137 is disposed in a layer between the bias voltage line 130 and the ground metal layer 124. A resistor 138 is connected to the conductor layer 137, and the resistor 138 is connected to the bias voltage line 130. This resistor 138 corresponds to the resistance element of the third shunt element.

このように本実施形態では、接地金属層124とバイアス電圧線130は、第3シャント素子を構成する容量素子および抵抗素子を介して電気的に接続されている。第3シャント素子はアンテナとアンテナの間における各箇所においてバイアス電圧線130と接続される形でアレイアンテナ内に複数配置される。本実施形態では第3シャント素子は接地金属層124に接続されているが、固定電位の導電層に接続されればよく、他の導電層に接続されてもよい。 In this manner, in this embodiment, the ground metal layer 124 and the bias voltage line 130 are electrically connected via the capacitive and resistive elements that constitute the third shunt element. Multiple third shunt elements are arranged within the array antenna, connected to the bias voltage line 130 at various locations between the antennas. In this embodiment, the third shunt element is connected to the ground metal layer 124, but it may also be connected to another conductive layer as long as it is connected to a conductive layer at a fixed potential.

なお、アンテナに定在する発振周波数fTHzの高周波電界の節に第3シャント素子を配置する構成は、周波数fTHzにおいて高インピーダンスであり周波数fTHzの高周波のみを選択的に発振させるためにより好適な構成である。しかし、アンテナアレイにお
けるアレイ数の増加やバイアス電圧線の共通化に伴って予期しない低周波のマルチモード発振が生じるリスクがある。このため、本実施形態では、アレイアンテナにおけるバイアス電圧線130を、発振周波数fTHzより低い低周波数帯において負性抵抗素子に比べて低インピーダンスに設定した構成とする。これによれば、アンテナアレイのアレイ数が増加しても他モード発振を抑制し、テラヘルツ帯における安定した単一周波数の発振を得ることが可能である。第3シャント素子では、特に10GHz以上で、周波数fTHz未満の周波数帯における寄生発振を効果的に抑制することができる。
Note that a configuration in which a third shunt element is placed at a node of the high-frequency electric field with an oscillation frequency of fTHz standing in the antenna has high impedance at the frequency of fTHz, making it more suitable for selectively oscillating only high-frequency signals at the frequency of fTHz. However, there is a risk of unexpected low-frequency multimode oscillation occurring as the number of arrays in the antenna array increases or the bias voltage line is shared. For this reason, in this embodiment, the bias voltage line 130 in the array antenna is configured to have a lower impedance than the negative resistance element in low-frequency bands below the oscillation frequency of fTHz. This makes it possible to suppress other-mode oscillations even when the number of antenna arrays increases, thereby achieving stable single-frequency oscillation in the terahertz band. The third shunt element can effectively suppress parasitic oscillations, particularly in frequency bands above 10 GHz but below fTHz.

図20は、図18に示すアンテナアレイ912の変形例であるアンテナアレイ1012の上面図であり、図21は図20におけるD-D’線での断面図である。図18、図19と同一の構成については、同じ符号を使用し、説明を省略する。アンテナアレイ1012は、第3シャント素子を構成する抵抗素子が抵抗体138aと抵抗体138bから構成される点で図18、図19に示すアンテナアレイ912と異なる。 Figure 20 is a top view of antenna array 1012, which is a modified version of antenna array 912 shown in Figure 18, and Figure 21 is a cross-sectional view taken along line D-D' in Figure 20. The same components as those in Figures 18 and 19 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted. Antenna array 1012 differs from antenna array 912 shown in Figures 18 and 19 in that the resistive element that constitutes the third shunt element is composed of resistor 138a and resistor 138b.

図20に示すように、アンテナアレイ1012では、アンテナ1112とアンテナ1113の間に抵抗体138aと抵抗体138bが配置される。この2つの抵抗体138a、
138bは第3シャント素子の抵抗素子に相当し、並列に接続されており、容量素子と直列に接続される。抵抗素子138a、138bはアンテナ1112、1113とバイアス電圧線130の接続部の近傍に配置され、バイアス電圧線130を構成する配線層をパターニングして除去したスペースに配置される。
As shown in Figure 20, in the antenna array 1012, resistors 138a and 138b are arranged between the antennas 1112 and 1113. These two resistors 138a,
The resistor elements 138a and 138b correspond to the resistor element of the third shunt element, and are connected in parallel and in series with the capacitor element . The resistor elements 138a and 138b are disposed near the connection between the antennas 1112 and 1113 and the bias voltage line 130, and are disposed in a space formed by patterning and removing the wiring layer that constitutes the bias voltage line 130.

図21の断面図に示すように、バイアス電圧線130と同一の高さに抵抗体138aと抵抗体138bが配置される。抵抗体138aと抵抗体138bの一方の端部はバイアス電圧線130と接続され、また他方の端部はバイアス電圧線130と同じ配線層を用いて導体層137に接続される。 As shown in the cross-sectional view of Figure 21, resistors 138a and 138b are arranged at the same height as the bias voltage line 130. One end of resistor 138a and resistor 138b is connected to the bias voltage line 130, and the other end is connected to conductor layer 137 using the same wiring layer as the bias voltage line 130.

アンテナアレイ1012の端部のアンテナ1111について、他のアンテナと挟まれない領域137’’に配置される第3シャント素子は、抵抗素子として抵抗体138aまたは抵抗体138bのいずれか一方(図では138a)を配置する構成としてもよい。 For antenna 1111 at the end of antenna array 1012, the third shunt element arranged in region 137'' that is not sandwiched between other antennas may be configured to have either resistor 138a or resistor 138b (138a in the figure) arranged as the resistive element.

図20、図21に示すアンテナアレイ1012の構成は、抵抗体138aや抵抗体138bを配置する位置において、バイアス電圧線130を構成する配線層をパターニングで除去し、そのスペースに抵抗体となる材料を形成すればよい。このため、従来のアンテナアレイに比べて作製が容易となり、欠陥の発生も抑制できる。 The configuration of the antenna array 1012 shown in Figures 20 and 21 can be achieved by patterning and removing the wiring layer that makes up the bias voltage line 130 at the positions where resistors 138a and 138b are to be placed, and then forming the material that will become the resistors in the resulting space. This makes it easier to fabricate than conventional antenna arrays, and also reduces the occurrence of defects.

ここで、図22を用いて、第1シャント素子、第2シャント素子、第3シャント素子について説明を追加する。図22は、第4の実施形態で説明したチップの対向する2つの辺にパッドを配置し、パッドとパッドを複数のボンディングワイヤーで接続した構成を例示する。なお、以下の説明において、第4の実施形態で説明した構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 Here, we will use Figure 22 to further explain the first shunt element, second shunt element, and third shunt element. Figure 22 illustrates a configuration in which pads are arranged on two opposing sides of the chip described in the fourth embodiment, and the pads are connected by multiple bonding wires. In the following explanation, components similar to those described in the fourth embodiment are given the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted.

第1シャント素子は抵抗素子531と容量素子532からなり、チップ51内においてアンテナアレイ52の周囲に配置される。容量素子532としてはMIM容量が好適である。 The first shunt element consists of a resistive element 531 and a capacitive element 532, and is arranged around the antenna array 52 within the chip 51. A metal-insulator-metal (MIM) capacitor is suitable for the capacitive element 532.

第2シャント素子は抵抗素子551と容量素子552からなり、チップ51が実装される基板50上に配置される。抵抗素子551と容量素子552には表面実装部品(SMD)が好適に用いられ、容量素子552としては例えばセラミックコンデンサが用いられる。 The second shunt element consists of a resistive element 551 and a capacitive element 552, and is placed on the substrate 50 on which the chip 51 is mounted. Surface-mounted devices (SMD) are preferably used for the resistive element 551 and the capacitive element 552, and a ceramic capacitor, for example, is used for the capacitive element 552.

第3シャント素子は抵抗素子(不図示)と容量素子51からなり、第1シャント素子と同様にチップ51内に配置され、アンテナアレイ52内に配置される。容量素子51としてはMIM容量が好適である。
The third shunt element is made up of a resistive element (not shown) and a capacitive element 541 , and is arranged in the chip 51 in the same manner as the first shunt element, and is also arranged in the antenna array 52. The capacitive element 541 is preferably an MIM capacitor.

3つのシャント素子を構成する容量素子の面積あるいは容量値の大きさとしては、第3シャント素子、第1シャント素子、第2シャント素子の順で大きくすることが好ましい(容量素子51<容量素子532<容量素子552)。容量素子51は1pF以上100pF未満、容量素子532は100pF以上から10nF未満、容量素子552は10nF以上100μF未満であれば好適に配置できる。また、第1シャント素子、第2シャント素子、第3シャント素子の抵抗素子は0.01Ω以上10Ω未満であれば好適に配置できる。
The areas or capacitance values of the capacitance elements constituting the three shunt elements preferably increase in the order of the third shunt element, the first shunt element, and the second shunt element (capacitance element 541 < capacitance element 532 < capacitance element 552). Capacitance element 541 can be suitably arranged if it is 1 pF or more and less than 100 pF, capacitance element 532 if it is 100 pF or more and less than 10 nF, and capacitance element 552 if it is 10 nF or more and less than 100 μF. Furthermore, resistance elements of the first shunt element, second shunt element, and third shunt element can be suitably arranged if it is 0.01 Ω or more and less than 10 Ω.

第3シャント素子の個数はアンテナアレイ2のアンテナ数に応じて決まるが、第1シャント素子の個数以上および第2シャント素子の個数以上であることが好ましく、これにより寄生発振抑制や出力向上が可能となる。 The number of third shunt elements is determined by the number of antennas in the antenna array 2, but it is preferable that the number be equal to or greater than the number of first shunt elements and the number of second shunt elements, which makes it possible to suppress parasitic oscillation and improve output.

出力を小さく調整するためなどアンテナアレイ2のアンテナ数が少ない場合においては、第3シャント素子の個数は第1シャント素子や第2シャント素子の個数よりも少なくしてもよい。 When the number of antennas in the antenna array 2 is small, for example to adjust the output to a low level, the number of third shunt elements may be less than the number of first shunt elements and second shunt elements.

第2シャント素子の個数が第1シャント素子の個数以上とすると、第2シャント素子を並列に接続する数を増やすことができる。その結果、SMDが有する寄生インダクタンスを低減できるので、寄生発振を抑制できる。また、第1シャント素子の個数が減少することでチップ面積が削減でき、アンテナアレイのコスト低減に寄与する。 If the number of second shunt elements is equal to or greater than the number of first shunt elements, the number of second shunt elements connected in parallel can be increased. As a result, the parasitic inductance of the SMD can be reduced, thereby suppressing parasitic oscillation. Furthermore, reducing the number of first shunt elements reduces the chip area, contributing to lower costs for the antenna array.

第2シャント素子の個数が第1シャント素子の個数より少ないと、第2シャント素子を構成するSMDの個数を削減できる。SMDを基板に実装するために必要な面積は比較的大きいため、SMDの個数が減少することで基板サイズを小型化でき、アンテナアレイのコスト低減に寄与する。 When the number of second shunt elements is less than the number of first shunt elements, the number of SMDs that make up the second shunt elements can be reduced. Because the area required to mount SMDs on a board is relatively large, reducing the number of SMDs allows for the board size to be made smaller, contributing to lower costs for the antenna array.

チップ内の第1シャント素子や第3シャント素子の抵抗素子を形成する抵抗体としては、Ta、Ti、Mo、Mn、Al、Ni、Nb、W、Ruなどが好適に用いられる。さらに、当該抵抗体としては、それらの合金膜、酸化膜、窒化膜、シリサイド膜など(例えば、TiW、TiN、TaN、WN、WSiN、TaSiN、NbN、MoN、MnO、RuO)が好適に用いられる。さらに、当該抵抗体としては、ポリシリコン、Siに不純物をドープした拡散抵抗膜等が好適に用いられる。 Ta, Ti, Mo, Mn, Al, Ni, Nb, W, Ru, etc. are preferably used as resistors forming the resistance elements of the first shunt element and third shunt element within the chip. Furthermore, alloy films, oxide films, nitride films, silicide films, etc. of these metals (e.g., TiW, TiN, TaN, WN, WSiN, TaSiN, NbN, MoN, MnO, RuO) are also preferably used as the resistors. Furthermore, polysilicon, diffused resistive films in which impurities are doped into Si, etc. are also preferably used as the resistors.

チップ内で用いられる配線や導電層の材料としては、抵抗率が1×10 -6 Ω・m以下の材料が好ましい。具体的には、材料として、Ag、Au、Cu、W、Ni、Cr、Ti、Al、AuIn合金、TiNなどの金属および金属化合物が好適に用いられる。
Materials for wiring and conductive layers used within a chip preferably have a resistivity of 1×10 −6 Ω·m or less. Specifically, metals and metal compounds such as Ag, Au, Cu, W, Ni, Cr, Ti, Al, AuIn alloys, and TiN are preferably used as materials.

MIM容量を構成する誘電体層には、絶縁性(直流電圧に対して電気を通さない絶縁体・高抵抗体としてふるまう性質)、バリア性(電極に用いる金属材料の拡散防止の性質)、加工性(サブミクロンの精度で加工が可能な性質)が求められる。これらを満たす材料の具体例としては、酸化シリコン(ε=4)、窒化シリコン(ε=7)、酸化アルミ、窒化アルミなどの無機の絶縁体材料が好適に用いられる。 The dielectric layers that make up MIM capacitors are required to have insulating properties (the ability to act as an insulator and high-resistance material that does not conduct electricity when subjected to DC voltage), barrier properties (the ability to prevent the diffusion of metal materials used in the electrodes), and processability (the ability to be processed with submicron precision). Specific examples of materials that meet these requirements include inorganic insulating materials such as silicon oxide (ε = 4), silicon nitride (ε = 7), aluminum oxide, and aluminum nitride.

負性抵抗素子は電極や半導体層を含み、電極は半導体層とオーム性接続された導体であれば、直列抵抗に起因したオーム性損失やRC遅延の低減に好適である。オーミック電極として電極を用いる場合、材料としては、例えば、Ti/Pd/Au、Ti/Pt/Au
、AuGe/Ni/Au、TiW、Mo、ErAsなどが好適に用いられる。
The negative resistance element includes an electrode and a semiconductor layer, and the electrode is a conductor ohmically connected to the semiconductor layer, which is suitable for reducing ohmic loss and RC delay due to series resistance. When an electrode is used as an ohmic electrode, the material can be, for example, Ti/Pd/Au or Ti/Pt/Au.
, AuGe/Ni/Au, TiW, Mo, ErAs, etc. are preferably used.

(第7の実施形態)
本実施形態に係る検出システムについて、図23を用いて説明する。検出システムは、画像撮影が可能なシステムであってもよく、例えば、カメラシステムである。本実施形態では、カメラシステムを例に説明する。図23はテラヘルツ波を用いたカメラシステム2300の構成を説明するための概略図である。
Seventh Embodiment
A detection system according to this embodiment will be described with reference to Fig. 23 . The detection system may be a system capable of capturing images, such as a camera system. In this embodiment, a camera system will be used as an example. Fig. 23 is a schematic diagram illustrating the configuration of a camera system 2300 using terahertz waves.

カメラシステム2300は、発振装置2301と、検出装置2302と、処理部2303とを有する。発振装置2301は、各実施形態にて説明したアンテナ装置を適用することができる。検出装置2302は、アンテナ装置から送信される電磁波を検出することが可能であり、例えば、ショットキーバリアダイオードなど他の半導体素子を用いたアンテナ装置であってもよい。発振装置2301から発されたテラヘルツ波は、被写体2305にて反射し、検出装置2302にて検出される。処理部2303は、検出装置2302にて検出された信号を処理する。処理部2303にて生成された画像データが出力部2304から出力される。このような構成によって、テラヘルツ画像を取得することができる。 The camera system 2300 has an oscillator 2301, a detector 2302, and a processor 2303. The oscillator 2301 can be an antenna device described in each embodiment. The detector 2302 is capable of detecting electromagnetic waves transmitted from the antenna device and may be, for example, an antenna device using other semiconductor elements such as a Schottky barrier diode. The terahertz waves emitted from the oscillator 2301 are reflected by the subject 2305 and detected by the detector 2302. The processor 2303 processes the signal detected by the detector 2302. The image data generated by the processor 2303 is output from the output unit 2304. With this configuration, a terahertz image can be acquired.

発振装置2301や検出装置2302には、光学部設けられていてもよい。光学部は、ポリエチレン、テフロン(登録商標)、高抵抗シリコン、ポリオレフィン樹脂等、テラヘルツ波に対し透明な材料の少なくとも1つを含み、複数層から構成されていてもよい。 The oscillator 2301 and detector 2302 may be provided with an optical unit. The optical unit may be made of at least one material that is transparent to terahertz waves, such as polyethylene, Teflon (registered trademark), high-resistivity silicon, or polyolefin resin, and may be composed of multiple layers.

本実施形態で説明したカメラシステムは一例にすぎず、他の形態であってもよい。特に、システムによって取得する情報は画像情報に限らず、信号の検出を行う検出システムであってもよい。 The camera system described in this embodiment is merely an example, and other forms may be used. In particular, the information acquired by the system is not limited to image information, and may also be a detection system that detects signals.

各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 Each embodiment merely illustrates a specific example of how the present invention may be implemented, and the technical scope of the present invention should not be interpreted as being limited by these embodiments. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from its technical concept or main features.

12 アンテナアレイ、17 電圧バイアス回路、100 アンテナ装置、131、151 抵抗素子、132、152 容量素子、1200 共振回路、1300 第1シャント素子、1500 第2シャント素子 12 Antenna array, 17 Voltage bias circuit, 100 Antenna device, 131, 151 Resistive element, 132, 152 Capacitive element, 1200 Resonant circuit, 1300 First shunt element, 1500 Second shunt element

Claims (31)

電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、
以下の式(1)から式(3)を満たすことを特徴とするアンテナ装置
Rp +1/(2π×f×Cp) < r ・・・(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r ・・・(2)
L/(Cc×r) <Rc ・・・(3)
ここで、rは、前記負性微分抵抗素子の抵抗値の絶対値、Rpは、前記第2の抵抗の抵抗値、Cpは、前記第2の容量の容量値、Rcは、前記第1の抵抗の抵抗値、Ccは、前記第1の容量の容量値、Lは、前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンス、fは、前記共振回路の共振周波数未満の周波数である。
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
and
the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element ,
An antenna device characterized in that the following formulas (1) to (3) are satisfied:
Rp +1/(2π×f×Cp) < r...(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r...(2)
L/(Cc×r) <Rc...(3)
Here, r is the absolute value of the resistance value of the negative differential resistance element, Rp is the resistance value of the second resistor, Cp is the capacitance value of the second capacitor, Rc is the resistance value of the first resistor, Cc is the capacitance value of the first capacitor, L is the inductance of the path connecting the first shunt element and the second shunt element, and f is a frequency less than the resonant frequency of the resonant circuit.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンスLは、以下の式(4)を満たし、
L≦5nH ・・・(4)
前記経路において、前記経路の断面が円形に近似できる第1の部分と前記経路の断面が四角形に近似できる第2の部分とに分けた場合に、前記第1の部分のインダクタンスL1を以下の式(5)により算出し、前記第2の部分のインダクタンスL2を以下の式(6)
により算出することを特徴とする請求項に記載のアンテナ装置
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)- 0.75] ・・・(5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ・・・(6)
ここで、l1は、前記第1の部分の長さであり、dは、前記第1の部分の断面の直径であり、l2は、前記第2の部分の長さであり、wは、前記第2の部分の幅であり、hは、前記第2の部分の厚さである。
The inductance L of the path connecting the first shunt element and the second shunt element satisfies the following formula (4):
L≦5 nH (4)
When the path is divided into a first portion whose cross section can be approximated to a circle and a second portion whose cross section can be approximated to a rectangle, the inductance L1 of the first portion is calculated by the following formula (5), and the inductance L2 of the second portion is calculated by the following formula (6).
The antenna device according to claim 1 , wherein the calculation is performed by: L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)−0.75] (5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ...(6)
where l1 is the length of the first portion, d is the cross-sectional diameter of the first portion, l2 is the length of the second portion, w is the width of the second portion, and h is the thickness of the second portion.
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
を有し、and
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element,
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンスLは、以下の式(4)を満たし、The inductance L of the path connecting the first shunt element and the second shunt element satisfies the following formula (4):
L≦5nH ・・・(4)L≦5 nH (4)
前記経路において、前記経路の断面が円形に近似できる第1の部分と前記経路の断面が四角形に近似できる第2の部分とに分けた場合に、前記第1の部分のインダクタンスL1を以下の式(5)により算出し、前記第2の部分のインダクタンスL2を以下の式(6)により算出することを特徴とするアンテナ装置When the path is divided into a first portion whose cross section can be approximated to a circle and a second portion whose cross section can be approximated to a rectangle, an inductance L1 of the first portion is calculated by the following formula (5), and an inductance L2 of the second portion is calculated by the following formula (6),
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)- 0.75] ・・・(5)L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)-0.75]...(5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ・・・(6)L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ...(6)
ここで、l1は、前記第1の部分の長さであり、dは、前記第1の部分の断面の直径であり、l2は、前記第2の部分の長さであり、wは、前記第2の部分の幅であり、hは、前記第2の部分の厚さである。where l1 is the length of the first portion, d is the cross-sectional diameter of the first portion, l2 is the length of the second portion, w is the width of the second portion, and h is the thickness of the second portion.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の組が複数組配置され、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の少なくとも2つの組が、前記アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
a plurality of pairs of the first shunt element and the second shunt element are arranged;
4. The antenna device according to claim 1, wherein at least two pairs of the first shunt element and the second shunt element are arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の前記2つの組によって前記アンテナアレイが挟まれるように、前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の2つの組が配置されていることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 4, characterized in that the two pairs of the first shunt element and the second shunt element are arranged so that the antenna array is sandwiched between the two pairs of the first shunt element and the second shunt element. 前記第1シャント素子は、前記アンテナアレイが配置されるチップ上に配置され、
前記チップは四角形状のチップであり、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子のそれぞれの組の前記第2シャント素子が、前記チップの角の近傍に配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載のアンテナ装置。
the first shunt element is disposed on a chip on which the antenna array is disposed;
The chip is a square chip,
6. The antenna device according to claim 4, wherein the second shunt element of each pair of the first shunt element and the second shunt element is arranged near a corner of the chip.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の2つの組のそれぞれの前記第2シャン
ト素子が並列に接続されていることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。
5. The antenna device according to claim 4, wherein the second shunt elements of each of the two pairs of the first shunt element and the second shunt element are connected in parallel.
前記第1シャント素子は、前記アンテナアレイが配置されるチップ上に配置され、
前記第2シャント素子は、前記チップが配置される基板上に配置される
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
the first shunt element is disposed on a chip on which the antenna array is disposed;
The antenna device according to claim 1 , wherein the second shunt element is disposed on a substrate on which the chip is disposed.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路は、前記チップ上に配置された第1パッドと、前記基板上に配置された第2パッドと、を含み、
前記第1パッドおよび第2パッドを介して前記アンテナアレイにバイアス電圧が供給される
ことを特徴とする請求項8に記載のアンテナ装置。
a path connecting the first shunt element and the second shunt element includes a first pad disposed on the chip and a second pad disposed on the substrate;
9. The antenna device according to claim 8, wherein a bias voltage is supplied to the antenna array via the first pad and the second pad.
前記アンテナ装置は、前記チップ上に配置された第3パッドと、前記基板上に配置された第4パッドと、をさらに有し、
前記第3パッドおよび前記第4パッドを介して前記アンテナアレイにグランド電圧が供給され、
前記チップは四角形状のチップであり、
前記チップの第1の辺がある側から、前記第1パッドおよび第2パッドを介して前記アンテナアレイにバイアス電圧が供給され、
前記チップの第1の辺とは異なる第2の辺がある側から、前記第3パッドおよび前記第4パッドを介して前記アンテナアレイにグランド電圧が供給される
ことを特徴とする請求項9に記載のアンテナ装置。
the antenna device further includes a third pad disposed on the chip and a fourth pad disposed on the substrate;
a ground voltage is supplied to the antenna array via the third pad and the fourth pad;
The chip is a square chip,
a bias voltage is supplied to the antenna array from the side of the chip where the first side is located via the first pad and the second pad;
10. The antenna device according to claim 9, wherein a ground voltage is supplied to the antenna array via the third pad and the fourth pad from a side of the chip where a second side different from the first side is located.
前記第1パッドと前記第2パッドとは、並列接続された複数のボンディングワイヤーによって接続されていることを特徴とする請求項9または10に記載のアンテナ装置。 An antenna device as described in claim 9 or 10, characterized in that the first pad and the second pad are connected by multiple bonding wires connected in parallel. 前記第2の抵抗は、前記基板に配置された配線であることを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 An antenna device described in any one of claims 8 to 10, characterized in that the second resistor is a wiring arranged on the substrate. 電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイを有するチップと、
前記チップが配置される基板と、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、を有し、
前記チップは、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第1の容量を含む第1シャント素子と、
第1パッドと第2パッドを少なくとも含み、前記アンテナアレイに所定の電圧を供給するための複数のパッドと、を有し、
前記基板は、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第2の容量を含み、前記基板に配された第2シャント素子を有し、
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に前記アンテナアレイが位置することを特徴とするアンテナ装置。
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
a chip having an antenna array in which a plurality of antennas each consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit are arranged;
a substrate on which the chip is disposed;
a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
The chip is
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, the first shunt element including at least a first capacitance;
a plurality of pads including at least a first pad and a second pad for supplying a predetermined voltage to the antenna array;
The substrate is
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, including at least a second capacitance, and disposed on the substrate;
The antenna device is characterized in that the antenna array is located between the first pad and the second pad.
前記アンテナアレイの前記負性微分抵抗素子の合成抵抗値は1Ω以下であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 An antenna device described in any one of claims 1 to 13, characterized in that the combined resistance value of the negative differential resistance elements of the antenna array is 1 Ω or less. 前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路の長さは4mm以下であることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 An antenna device described in any one of claims 1 to 14, characterized in that the length of the path connecting the first shunt element and the second shunt element is 4 mm or less. 前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路の長さは2mm以下であることを特徴とする請求項15に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 15, characterized in that the length of the path connecting the first shunt element and the second shunt element is 2 mm or less. 前記電磁波の周波数帯域は、30GHz以上30THz以下の周波数帯域のうちの少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 An antenna device described in any one of claims 1 to 16, characterized in that the frequency band of the electromagnetic waves includes at least a portion of the frequency band from 30 GHz to 30 THz. 前記負性微分抵抗素子は、共鳴トンネルダイオードであることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 An antenna device described in any one of claims 1 to 17, characterized in that the negative differential resistance element is a resonant tunneling diode. 前記第1の容量は、MIM(Metal-Insulator-Metal)容量であることを特徴とする請
求項1から18のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
19. The antenna device according to claim 1, wherein the first capacitor is a metal-insulator-metal (MIM) capacitor.
前記アンテナアレイにおいて、前記負性微分抵抗素子に並列に接続され、少なくとも第3の容量を含む第3シャント素子を有することを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 An antenna device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the antenna array includes a third shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and including at least a third capacitance. 前記第3シャント素子は、アンテナとアンテナの間に複数配置されることを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 20, characterized in that multiple third shunt elements are arranged between the antennas. 前記第3シャント素子を、前記第3シャント素子の両隣のアンテナが共有することを特徴とする請求項21に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 21, characterized in that the third shunt element is shared by antennas on both sides of the third shunt element. 前記第3の容量、前記第1の容量、前記第2の容量の順で面積あるいは容量値が大きいことを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 20, characterized in that the area or capacitance value of the third capacitance is largest, followed by the first capacitance and the second capacitance. 前記第3シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数以上かつ前記第2シャント素子の個数以上であることを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 20, characterized in that the number of the third shunt elements is equal to or greater than the number of the first shunt elements and equal to or greater than the number of the second shunt elements. 前記第3シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数よりも少ないかつ前記第2シャント素子の個数よりも少ないことを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in claim 20, characterized in that the number of the third shunt elements is less than the number of the first shunt elements and less than the number of the second shunt elements. 前記第2シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数以上であることを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 The antenna device described in any one of claims 1 to 19, characterized in that the number of the second shunt elements is equal to or greater than the number of the first shunt elements. 前記第2シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数より少ないことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 An antenna device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the number of second shunt elements is less than the number of first shunt elements. 電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
を有し、and
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値The first shunt element and the second shunt element have a resistance value of the negative differential resistance element.
を基準として低インピーダンスとなっており、It has low impedance based on
前記アンテナアレイにおいて、前記負性微分抵抗素子に並列に接続され、少なくとも第3の容量を含む第3シャント素子を有することを特徴とするアンテナ装置。The antenna device further comprises a third shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and including at least a third capacitance, in the antenna array.
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイを有するチップと、a chip having an antenna array in which a plurality of antennas each consisting of a negative differential resistance element and a resonant circuit are arranged;
前記チップが配置される基板と、a substrate on which the chip is disposed;
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、を有し、a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
前記チップは、The chip is
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第1の容量を含む第1シャント素子と、a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, the first shunt element including at least a first capacitance;
第1パッドと第2パッドを少なくとも含み、前記アンテナアレイに所定の電圧を供給するための複数のパッドと、を有し、a plurality of pads including at least a first pad and a second pad for supplying a predetermined voltage to the antenna array;
前記基板は、The substrate is
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第2の容量を含み、前記基板に配された第2シャント素子を有し、a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, including at least a second capacitance, and disposed on the substrate;
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に前記アンテナアレイが位置し、the antenna array is located between the first pad and the second pad;
前記アンテナアレイにおいて、前記負性微分抵抗素子に並列に接続され、少なくとも第3の容量を含む第3シャント素子を有することを特徴とするアンテナ装置。The antenna device further comprises a third shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and including at least a third capacitance, in the antenna array.
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、an antenna array in which a plurality of antennas, each of which is formed by a negative differential resistance element and a resonant circuit, are arranged;
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、a voltage bias circuit for applying a voltage to the antenna array;
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, the first shunt element having a first resistance and a first capacitance connected in series;
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second shunt element having a second resistance and a second capacitance connected in series;
を有し、and
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっており、the first shunt element and the second shunt element have low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element,
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の組が複数組配置され、a plurality of pairs of the first shunt element and the second shunt element are arranged;
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の少なくとも2つの組が、前記アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。An antenna device, characterized in that at least two pairs of the first shunt element and the second shunt element are arranged at positions symmetrical with respect to an axis passing through the center of the antenna array.
請求項1から30のいずれか1項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置から送信された電磁波を検出するための検出装置と、
前記検出装置からの信号を処理する処理部とを有するカメラシステム。
an antenna device according to any one of claims 1 to 30 ;
a detection device for detecting electromagnetic waves transmitted from the antenna device;
a processing unit for processing signals from the detection device.
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