フェーズドアレーアンテナと金属基板マイクロ波デバイスを用いた超低消費電力携帯端末

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14702036
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 平山 昌樹 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教授 (70250701)
• Keywords: フェーズドアレイアンテナ / 誘電体アンテナ / マイクロ波プラズマ / 金属基板 / PDA / バランスドCMOS / 高誘電率薄膜 / BST

Research Abstract

本研究は超小型集積化フエーズドアレーアンテナによる高指向性送信、金属基板マイクロ波デバイス・バランスドCMOSプッシュプルによる高効率低歪増幅器・高特性インピーダンスパッケージ・ボード技術をそれぞれ開発・融合することにより、電力消費をトータルで1/10以下に抑え、PDA(マルチメディア携帯端末)をいかなる状況で用いても電池寿命が最低1週間以上持続するための元イ礎技術を作り上げることを目的としている。
まず、超小型集積化高効率高帯域アンテナを実現するための磁性誘電体アンテナについて、アンテナ構造などの詳細な検討を行い、磁性誘電体の導入により従来の誘電体アンテナに比アンテナ効率を格段に向上できることを見出した。さらに、磁性誘電体によりアンテナ帯域を拡大することができることを見出し、これによって整合回路における電力損失を低減できることを見出した。また、磁性誘電体アンテナの電磁界分布について詳細に調査することで磁性誘電体アンテナにおいて帯域を拡大するメカニズムを明らかにした。
磁注誘電体年用いる誘零体材料であるBSTなどの高誘電率薄膜を安価に高速に形成するために、本研究で作成したマイクロ波励起高密度プラズマ装置に2段シャワープレート構造を導入することによって、プロセスガスの過剰解離を抑制することができ300℃以下の極めて低い温度で、高品質のシリコン窒化膜を形成できることが実証され、これにより高誘電体薄膜製造技術の指針を築いた。