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2014 年度 実績報告書

シリコンCMOSチップ背面厚膜絶縁体上ミリ波アンテナの高機能化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 25249055
研究機関東京工業大学

研究代表者

廣川 二郎  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (00228826)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードアンテナ / ミリ波
研究実績の概要

(a)平衡給電構造の検討:平行二線給電構造を組み込んだシリコンチップ厚膜絶縁体上板状ループアンテナを試作した。また,測定のための治具も合わせて設計した。シリコンチップアンテナ単体の特性を測定した。反射-10dB以下帯域幅が6.0%となり,電波反射箱を用いた放射効率測定では79%の高い値を確認した。
(b)シリコンCMOSチップへの適用:H25年度に引き続き,レーザ等を用いて回路の破損等が起きないようにシリコンCMOSチップに穴を開ける手法を検討し,マイクロドリルによる穴あけとドライエッチングによる穴あけの2つの方法が有力であることが分かった。
(c)2x2素子アレー構造の検討:H25年度に設計・試作した2x2素子アレーの特性評価をした。60GHz帯での発振を確認したが,発振周波数が不安定となった。20GHz帯位相同期ループに信号を加える必要があり,そのための給電線路ならびに発振回路チップとの接続回路の設計を行った。なお,回路が複雑となるため2x2素子ではなく1素子で今後行うこととした。
(d)光ファイバを用いた指向性測定:複数素子アレーに適用するため,位相差がついた複数の光入力用の測定システムの構築を検討した。そのための60GHz帯光検出器一体パッチアンテナ8素子アレーを設計した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(a)平衡給電構造の検討に関しては,平行二線給電構造を組み込んだシリコンチップ厚膜絶縁体上板状ループアンテナの約80%という高い放射効率を実測し,ほぼH26年度の目的を達成した。
(b)シリコンCMOSチップへの適用に関しては,レーザ等を用いて回路の破損等が起きないようにシリコンCMOSチップに穴を開ける手法として,マイクロドリルによるものとドライエッチングによるものが有力であることがわかり,ほぼH26年度の目的は達成した。
(c)2x2素子アレー構造の検討に関しては,60GHz帯直交局部発振回路チップ(1mm四方)と接続による発振に成功したが,発振周波数が不安定となった。安定化のための接続回路の設計も終了し,ほぼH26年度の目的を達成した。
(d)光ファイバを用いた指向性測定に関しては,位相差がついた複数の光入力用の測定システム用として60GHz帯光検出器一体パッチアンテナ8素子アレーを設計し,ほぼH26年度の目的を達成した。

今後の研究の推進方策

(a)平衡給電構造の検討…H26年度に試作した平行二線給電構造のシリコンチップ厚膜絶縁体上板状アンテナの特性評価を精密に行う。
(b)シリコンCMOSチップへの適用…4x3mm四方の60GHz帯注入同期型直交発振器チップに直接,アンテナを設ける構造を製作し,その動作を確認する。
(c)2x2素子アレー構造の検討…H26年度に検討した,20GHz帯位相同期ループを組み込んだ60GHz帯注入同期型直交発振器チップと1点給電パッチアンテナを有するシリコンチップを接続した構造を製作し,20GHz帯位相同期ループの組み込みによる安定動作の確認を行う。
(d)光ファイバを用いた指向性測定…H26年度に基礎検討を行った60GHz帯光検出器一体パッチアンテナ8素子アレーを製作する。光の波長を変えてアレー素子ごとにRF信号の位相を変えたビーム制御を行う。また,8素子アレーの配置と間隔を変えたときのビーム制御特性の測定を行う。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] 外導体付平行 2 線給電によるシリコンチップ背面厚膜誘電体層上板状差動アンテナの検討2015

    • 著者名/発表者名
      及川直也, 広川二郎, 平地康剛, 安藤真
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学(草津市)
    • 年月日
      2015-03-13
  • [学会発表] Quadrature Oscillator Connection and Differential Feed of a Patch Antenna on the Thick Resin in a 60GHz Band Silicon Chip2015

    • 著者名/発表者名
      J. Hirokawa, N. Oikawa, Y. Hirachi, K. Okada, and M. Ando
    • 学会等名
      International Workshop on Antennas Technology
    • 発表場所
      Hotel President(韓国,ソウル市)
    • 年月日
      2015-03-05
  • [学会発表] Patch Antenna on a Thick Resin Layer Fed by Coaxial-lines through a Hole in a Silicon Chip in the 60GHz Band2014

    • 著者名/発表者名
      N. Oikawa, J. Hirokawa, H. Nakano, Y. Hirachi, and M.Ando
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation
    • 発表場所
      Grand Hi-Lai Hotel (台湾,高雄市)
    • 年月日
      2014-12-04
  • [学会発表] Coaxial-line Connection of a Circularly-polarized Patch Array Antenna on the Thick Resin and a 60 GHz-band Quadrature Oscillator Chip2014

    • 著者名/発表者名
      N. Oikawa, J. Hirokawa, H. Nakano, Y. Hirachi, K. Okada, and M. Ando
    • 学会等名
      International Workshop on Electromagnetics
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-08-05
  • [学会発表] 厚膜誘電体層上円偏波パッチアレーと60GHz帯4相発振回路チップとの同軸接続2014

    • 著者名/発表者名
      及川直也,広川二郎,中野洋,平地康剛,岡田健一,安藤真
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 発表場所
      同志社大学(京都市)
    • 年月日
      2014-05-23

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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