JP2001144541A - 非放射性誘電体線路を用いた周波数変調発振器及びレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成により、良好な線形性を有し、かつ
温度変動が小さい周波数変調発振器を提供すること。 【解決手段】複数の導体板１、２に保持された金属ブロ
ック５の側面にガンダイオード４を実装し、ガンダイオ
ード４からの発振信号を誘電体線路３により伝搬し、バ
イアス基板７によりガンダイオードにバイアス電圧を給
電し、ガンダイオードの発振信号を金属ストリップ共振
器１０により誘電体線路３に伝搬するようにしたガンダ
イオード発振器と、ガンダイオードの発振信号を変調す
るための可変容量ダイオードを実装した可変共振器とか
らなり、ガンダイオード発振器の発振周波数と可変共振
器の共振周波数の中心値を所定の周波数差に調整するこ
とにより、簡単な構成で、周波数直線性が良好で、かつ
温度変動が小さい周波数変調発振器を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非放射性誘電体線
路（以下、ＮＲＤガイド（Nonradiative Dielectric
Wave Guide）という）を用いた周波数変調発振器に関
し、特にＦＭＣＷ車載レーダ装置に装備したときに必要
とする良好な線形性を有し、簡単な構成で実現される周
波数変調発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ミリ波又はマイクロ波回路におい
てはＮＲＤガイドが用いられている。このＮＲＤガイド
を用いた周波数変調発振器の一例としては、例えば、図
１２乃至図１４に示されるようなものが知られている。
図１２は従来の周波数変調発振器の構成を示し、（Ａ）
はその一部破断斜視図、（Ｂ）は上部の導体板を外して
上から見た平面図、図１３は従来の可変共振器の構成を
示す斜視図、図１４はガンダイオードにバイアス電圧を
給電するためのバイアス基板の構造を示す正面図であ
る。

【０００３】まず、図１２を参照して、従来の周波数変
調発振器の構成を簡単に説明する。従来の周波数変調発
振器はガンダイオード発振器と可変共振器とから構成さ
れ、更に、ガンダイオード発振器は導体板１及び２と、
誘電体線路３と、ガンダイオード４と、金属ブロック５
と、バイアス基板６と、金属ストリップ共振器１０と、
モードサプレサ１１とを備え、可変共振器は誘電体ブロ
ック１３及び１４と、高誘電率板１５と、ダイオードマ
ウント基板１６と、可変容量ダイオード１７とを備えて
構成される。

【０００４】次に、図１２を参照して、上記従来の周波
数変調発振器の動作を簡単に説明する。ガンダイオード
４から発振された信号は、金属ストリップ共振器１０に
よりモードサプレサ１１を介して誘電体線路３に伝搬さ
れる。ガンダイオード４の発振周波数は、金属ストリッ
プ共振器１０の金属箔の寸法によって決定される。可変
共振器は、金属ストリップ共振器１０に隣接されるよう
に配置され、ダイオードマウント基板１６に実装された
可変容量ダイオード１７の制御電圧によって共振周波数
を変化させる。このとき、誘電体線路３を伝搬するガン
ダイオード４からの発振信号の周波数は、可変共振器の
共振周波数の変化の影響を受けて、周波数変調される。

【０００５】一方、ＦＭＣＷレーダ装置は、目標物との
距離や相対速度を簡単な構成で同時に計測できることか
ら、ミリ波帯を用いる車載レーダ装置等に利用されてい
る。ここで、図１１を参照して、このようなＦＭＣＷレ
ーダ装置について説明する。図１１はＦＭＣＷレーダ装
置の基本構成を示す模式図である。このＦＭＣＷレーダ
装置は、三角波で周波数変調した信号を送信波として目
標物に向けて送信し、その目標物からの反射波と送信波
とのビート信号から目標物との距離や相対速度を計測す
るものである。

【０００６】すなわち、図１１において、周波数変調発
振器３１から発生した送信波は、方向性結合器３２によ
りサーキュレータ３３側とミキサ３４側に分岐される。
サーキュレータ３３は、送信波をアンテナ３５へ送ると
ともに、アンテナ３５で受信した目標物からの反射波を
ミキサ３４へ送る。ミキサ３４は、方向性結合器３２か
ら入力された送信波とサーキュレータ３３を介して入力
された目標物からの反射波とを混合することによりビー
ト信号を出力して、目標物との距離や相対速度を計測す
る。

【０００７】このようなＦＭＣＷレーダ装置に用いられ
る周波数変調発振器では、高い距離分解能を得るために
周波数直線性が要求される。しかしながら、一般的に周
波数変調発振器は非線形特性を有するため、距離分解能
が低下するという問題を有する。このような非線形特性
の補正方法の一例としては、例えば、特開平３−２６１
８８３号公報に示されるような方法が知られている。こ
の補正方法は、鋸波状のバイアス電圧により周波数変調
発振器から発振された非線形特性を持った鋸波状の送信
波の一部を基準信号により低周波信号に変換し、その信
号を周波数弁別器で電圧に変換し、その電圧をリニアラ
イザで補正し、周波数変調発振器のバイアス電圧に加算
する方法である。

【０００８】また、周波数変調発振器は温度変化によっ
ても非線形特性となり、距離分解能が低下するという問
題を有する。このような非線形特性を補正する温度補償
方法の一例としては、例えば、特開平１０−１９７６２
５号公報に示されるようなものが知られている。この温
度補償方法は、周波数変調発振器の温度を温度センサで
検出し、あらかじめ格納しておいた検出温度における周
波数指定電圧対発振周波数特性を参照して、温度補償を
施す方法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＮＲＤガイドを用いた周波数変調発振器の変調特性
は、図４に示すようになる。ここで、図４を参照して、
このような周波数変調発振器の変調特性について説明す
る。図４は周波数変調発振器の変調特性を示す図であ
り、（Ａ）は周波数変調発振器の変調特性を示すグラフ
図、（Ｂ）はガンダイオード発振器の発振周波数と可変
共振器の共振周波数の関係を示す説明図である。図４の
（Ａ）と（Ｂ）において、同一の符号（ａ〜ｇ、Ｖ１、
Ｖｔ、Ｖ２等）を付すものは同一の状態にあることを示
す。

【００１０】従来、周波数直線性が良好でかつ温度変動
を小さくするためには、ガンダイオード発振器の発振周
波数（ａ〜ｇ）と可変共振器の共振周波数（Ｖ１〜Ｖ
２）とが、図４の（ｃ）に示す関係となるように、製作
段階において、両周波数の差を所定の値に抑える必要が
あった。

【００１１】また、温度変化については、例えば高温で
は、ガンダイオード発振器の発振周波数は低下し、可変
共振器の共振周波数は上昇するため、ガンダイオード発
振器と可変共振器の周波数の関係は温度によって大きく
変化することになる。例えば、図４において、常温で
（ｄ）に設定する場合、高温では（ｅ）の状態となり、
高温で非線形特性を持つことになる。このように、従来
のＮＲＤガイドを用いた周波数変調発振器は、周波数直
線性が温度変化によって大きく影響され、距離分解能が
低下するという問題があった。

【００１２】また、上記従来の周波数変調発振器に用い
られるガンダイオードへバイアス電圧を給電するための
バイアス基板においては、図１４に示すように、ガンダ
イオードと接続する部分の誘電体を切削加工し金属箔の
み残すといった複雑な加工が必要となり、量産に向かな
いという問題があった。

【００１３】また、上記従来の周波数変調発振器の非線
形特性の補正方法では、リニアライザ等の構成素子が必
要となるため構成が複雑になるという問題があった。ま
た、構成素子が多いために大規模となり、車載には不向
きであるという問題があった。また、上記従来の周波数
変調発振器の非線形特性の温度補償方法では、温度セン
サ等の構成素子が必要となるために構成が複雑になると
いう問題があった。

【００１４】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、簡単な構成により、良好な線形性を
有し、かつ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供す
るものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明における周波数変
調発振器は、複数の導体板に保持されて側面にガンダイ
オードを実装した金属ブロックと、前記ガンダイオード
からの発振信号を伝搬する誘電体線路と、前記ガンダイ
オードにバイアス電圧を給電するバイアス基板と、前記
ガンダイオードの発振信号を前記誘電体線路に伝搬する
金属ストリップ共振器とからなるガンダイオード発振器
と、前記ガンダイオード発振器の誘電体線路の一側面に
隣接して配置され前記ガンダイオードの発振信号を変調
するための可変容量ダイオードを実装したダイオードマ
ウント基板からなる可変共振器とにより構成され、前記
ガンダイオード発振器の発振周波数と前記可変共振器の
共振周波数の中心値を所定の周波数差に抑えるように調
整するという構成を有している。この構成により、簡単
な構成で、周波数直線性が良好であり、かつ温度変動が
小さい周波数変調発振器を提供することができることと
なる。

【００１６】本発明における周波数変調発振器は、前記
バイアス基板が前記ガンダイオードの発振信号の周波数
を変化させる第１の周波数変化手段を装備し、前記可変
共振器は前記ダイオードマウント基板に前記可変共振器
の共振周波数を変化させる第２の周波数変化手段を備え
るという構成を有している。この構成により、簡単な構
成で、周波数直線性が良好であり、かつ温度変動が小さ
い周波数変調発振器を提供することができることとな
る。

【００１７】本発明における周波数変調発振器は、前記
第１の周波数変化手段が第１の可変容量ダイオードから
なり、前記第１の可変容量ダイオードの制御電圧を変化
することにより前記ガンダイオード発振器の発振周波数
を調整するという構成を有している。この構成により、
簡単な構成で、周波数直線性が良好であり、かつ温度変
動が小さい周波数変調発振器を提供することができるこ
ととなる。

【００１８】本発明における周波数変調発振器は、前記
第２の周波数変化手段が第２の可変容量ダイオードから
なり、前記第２の可変容量ダイオードの制御電圧を変化
することにより前記可変共振器の共振周波数を調整する
という構成を有している。この構成により、簡単な構成
で、周波数直線性が良好であり、かつ温度変動が小さい
周波数変調発振器を提供することができることとなる。

【００１９】本発明における周波数変調発振器は、前記
ガンダイオードと前記金属ストリップ共振器との間隔を
調整する調整手段を備えるという構成を有している。こ
の構成により、簡単な構成で、周波数直線性が良好であ
り、かつ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供する
ことができることとなる。

【００２０】本発明における周波数変調発振器は、前記
調整手段が前記金属ストリップ共振器の位置を調整する
ネジからなるという構成を有している。この構成によ
り、非常に簡単な構成で、周波数直線性が良好であり、
かつ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供すること
ができることとなる。

【００２１】本発明における周波数変調発振器は、前記
調整手段が前記導体板の一部に設けられ前記金属ストリ
ップ共振器を固定した可動部と、前記可動部の位置を調
整するネジとからなり、前記可動部の位置を調整するこ
とにより前記金属ストリップ共振器の位置を調整すると
いう構成を有している。この構成により、簡単な構成
で、ガンダイオード発振器の発振周波数を任意に調整す
ることができるため、周波数直線性が良好であり、かつ
温度変動が小さい周波数変調発振器を提供することがで
きることとなる。

【００２２】本発明における周波数変調発振器は、前記
ガンダイオードが前記金属ブロックに対し位置調節自在
に実装するという構成を有している。この構成により、
簡単な構成で、ガンダイオード発振器の発振周波数を任
意に調整することができるため、周波数直線性が良好で
あり、かつ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供す
ることができることとなる。

【００２３】本発明における周波数変調発振器は、前記
金属ストリップ共振器の金属箔の長さをレーザトリミン
グにより調整することによりガンダイオード発振器の発
振周波数を調整するという構成を有している。この構成
により、簡単な構成で、周波数直線性が良好であり、か
つ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供することが
できることとなる。

【００２４】本発明における周波数変調発振器は、前記
ガンダイオードに給電するためのバイアス基板の金属パ
ターンの面を前記ガンダイオードが実装された金属ブロ
ックの側面に対面して配置し、前記金属ブロックと前記
バイアス基板との間に前記誘電体基板を配置するという
構成を有している。この構成により、簡単な構成で、バ
イアス基板とガンダイオードとの接続が容易となり、か
つバイアス基板の構造が簡単になるため量産性が向上す
ることとなる。

【００２５】本発明における周波数変調発振器は、前記
バイアス基板にスルーホールを設け、前記スルーホール
を介して前記ガンダイオードに給電するという構成を有
している。この構成により、簡単な構成で、バイアス基
板とガンダイオードとの接続が容易となり、かつバイア
ス基板の構造が簡単になるため量産性が向上することと
なる。

【００２６】本発明におけるレーダ装置は、請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載
の周波数変調発振器を備えるという構成を有している。
この構成により、簡単な構成で、高い距離分解能を有す
るレーダ装置を提供することとなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１１に基づき、
本発明の第１乃至第７の実施の形態を詳細に説明する。 （第１の実施の形態）まず、図１を参照して、本発明の
第１の実施の形態におけるＮＲＤガイドを用いた周波数
変調発振器の基本的構成を説明する。図１は本発明の第
１の実施の形態における周波数変調発振器の構成を示
し、（Ａ）はその一部破断斜視図、（Ｂ）はガンダイオ
ード及び可変容量ダイオードを周波数変調発振器に実装
した状態を示す実装図である。

【００２８】本実施の形態における周波数変調発振器は
ガンダイオード発振器と可変共振器とからなり、ガンダ
イオード発振器は、周波数変調発振器を収容する導体板
１及び２と、発振信号を伝搬する誘電体線路３と、信号
を発振するガンダイオード４と、ガンダイオード４を装
着する金属ブロック５と、ガンダイオード４及び可変容
量ダイオード１２に給電するバイアス基板７、８、及び
金属箔９と、ガンダイオード４からの発振信号をモード
サプレサ１１を介して誘電体線路３に伝搬する金属スト
リップ共振器１０及びモードサプレサ１１と、ガンダイ
オード４から発振される信号の周波数を調整する可変容
量ダイオード１２とを備える。また、可変共振器は、本
実施の形態では図１３に示すような従来の構成と同様で
あり、金属ストリップ共振器１０に隣接して配置され、
誘電体線路３とダイオードマウント基板１６とを整合す
る誘電体ブロック１３、１４及び高誘電率板１５と、誘
電体ブロック１４と高誘電率板１５との間に挿入され可
変容量ダイオード１７を実装するダイオードマウント基
板１６と、ダイオードマウント基板１６に実装され制御
電圧により可変共振器の共振周波数を変化する可変容量
ダイオード１７とを備えて構成される。

【００２９】次に、図１を参照して、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の構成を、動作周波数を６０ＧＨ
ｚに設定した場合を例として、更に詳細に説明する。導
体板１及び２は、アルミニウム板が用いられ、誘電体線
路３は、比誘電率２．０４のテフロンが用いられる。誘
電体線路３はその導体板１及び２によって上下から挟ま
れており、誘電体線路３の高さを２．２５ｍｍ、幅を
２．５ｍｍに設定すると、誘電体線路３は低損失なＮＲ
Ｄガイドとして動作する。ガンダイオード４は、金属ブ
ロック５の側面に実装され、ガンダイオード４の一端
は、金属ブロック５に電気的に接続される。金属ブロッ
ク５は、幅３．７５ｍｍ、高さ２．２７ｍｍ、長さ７．
５ｍｍの真鍮が用いられ、導体板１及び２に接する面は
ガンダイオード４からの発振信号の漏れを防ぐために溝
が形成されており、導体板１及び２を介して接地され
る。

【００３０】バイアス基板７は、誘電体基板上に線路幅
が一定の周期で広狭を繰り返す金属パターンが形成され
たものが用いられ、金属ブロック５の側面に接着され
る。金属パターンはガンダイオード４からの発振信号を
遮断して給電のみできるようにしたローパスフィルタを
構成している。バイアス基板８は、誘電体基板上にバイ
アス基板７と同様のローパスフィルタを構成する金属パ
ターンと矩形状の金属パターンを形成したものが用いら
れ、金属ブロック５の側面に接着される。金属箔９は、
ガンダイオード４、バイアス基板７及び８に接着され、
電気的に接続される。金属ストリップ共振器１０は、誘
電体基板上に金属箔を矩形状にエッチングされたものが
用いられる。モードサプレサ１１は、誘電体線路３と金
属ストリップ共振器１０の間に挿入され、ＮＲＤガイド
の伝送モード（ＬＳＭ０１モード）以外のモードを抑圧
する。可変容量ダイオード１２は、例えば、ビームリー
ド型のバラクタダイオードが用いられ、バイアス基板８
に実装される。

【００３１】誘電体ブロック１３及び１４は、比誘電率
２．０４のテフロンが用いられ、誘電体ブロック１３は
誘電体線路３から一定の間隔をおいて配置され、誘電体
ブロック１４は、ダイオードマウント基板１６の側面に
接して配置される。高誘電率板１５は、比誘電率１０．
５の誘電体基板が用いられ、誘電体ブロック１３とダイ
オードマウント基板１６の間に挿入される。誘電体ブロ
ック１３及び１４と高誘電率板１５は、誘電体線路３と
ダイオードマウント基板１６との整合素子である。ダイ
オードマウント基板１６は、比誘電率２．６のテフロン
基板が用いられ、誘電体ブロック１４と高誘電率板１５
の間に挿入される。テフロン基板上には、ミリ波信号の
漏れを防ぐためのローパスフィルタ及びダイオードを実
装するための電極が金属パターンにより形成される。可
変容量ダイオード１７は、ビームリード型のバラクタダ
イオードが用いられ、可変容量ダイオード１７はダイオ
ードマウント基板１６に形成された電極の中心に実装さ
れる。

【００３２】次に、図１を参照して、上記のように構成
された本実施の形態における周波数変調発振器の動作を
説明する。ガンダイオード４は、バイアス基板７から給
電され、可変容量ダイオード１２は、バイアス基板８及
びバイアス基板７により給電されるバイアス電圧の差で
給電される。ガンダイオード４から発振された信号は金
属ストリップ共振器１０によりモードサプレサ１１を介
して誘電体線路３に伝搬される。このとき、ガンダイオ
ード４から発振される信号の周波数は、金属ストリップ
共振器１０の金属箔の寸法によって決定されるととも
に、可変容量ダイオード１２の制御電圧によって電気的
に調整される。従って、金属ストリップ共振器１０の金
属箔の長さをレーザトリミングにより調整することによ
り、ガンダイオード発振器の発振周波数を調整すること
ができる。

【００３３】可変共振器は、金属ストリップ共振器１０
に隣接されるように配置され、ダイオードマウント基板
１６に実装された可変容量ダイオード１７の制御電圧に
よって共振周波数が変化する。このとき、可変容量ダイ
オード１２の制御電圧を変化させることにより、ガンダ
イオード発振器からの発振周波数が可変共振器の共振周
波数の中心値と所定の周波数差となるように調整され
る。周波数変調の動作については、上記従来の周波数変
調発振器の場合と同様である。

【００３４】以上説明した本実施の形態の特徴は、ガン
ダイオード発振器に可変容量ダイオードを付加すること
により、ガンダイオード発振器の発振周波数を電気的に
調整することができるようにしたことである。このた
め、ガンダイオード発振器の発振周波数と可変共振器の
共振周波数の中心値を図４に示す（ｃ）の関係となるよ
うに所定の周波数差に抑えることができ、周波数直線性
が良好でかつ温度変動が小さい周波数変調発振器を実現
することができる。

【００３５】また、本実施の形態における周波数変調発
振器を製作後に、ガンダイオード発振器の発振周波数を
電気的に調整することができることから、金属ストリッ
プ共振器の金属箔の寸法調整や精密な加工を必要とせ
ず、周波数直線性が良好な周波数変調発振器を容易に製
作することができる。また、製作時間の短縮も可能とな
るため、生産性が向上する。

【００３６】このように、第１の実施形態の周波数変調
発振器では、周波数直線性が良好であり、かつ温度変動
が小さい周波数変調発振器を簡単な構成で提供すること
ができる。また、本実施の形態における周波数変調発振
器をＦＭＣＷレーダ装置に備えることにより、簡単な構
成で、高い距離分解能を有するレーダ装置を提供するこ
とができる。

【００３７】（第２の実施の形態）次に、図１乃至図３
を参照して、本発明の第２の実施の形態におけるＮＲＤ
ガイドを用いた周波数変調発振器について説明する。図
１は既に説明したので説明を省略する。図２は本発明の
第２の実施の形態における周波数変調発振器の可変共振
器を信号入力側から見た斜視図、図３は本発明の第２の
実施形態における可変共振器の周波数対電圧特性を示す
グラフ図である。本実施の形態におけるＮＲＤガイドを
用いた周波数変調発振器の特徴は、図１に示す周波数変
調発振器における可変共振器のダイオードマウント基板
の両面に可変容量ダイオードを実装したことである。す
なわち、ダイオードマウント基板１８の誘電体ブロック
１３側には可変容量ダイオード１９を実装し（図２）、
ダイオードマウント基板１８の誘電体ブロック１４側に
は可変容量ダイオード１７を実装したものである（図１
３）。また、図１に示すその他の符号を付した構成要素
は第１の実施の形態において既に説明したものであるか
ら説明を省略する。

【００３８】また、図２を参照して、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の可変共振器の構成を更に詳細に
説明する。ダイオードマウント基板１８は、比誘電率
２．６のテフロン基板が用いられ、誘電体ブロック１４
と高誘電率板１５の間に挿入される。テフロン基板上の
両面には、ミリ波信号の漏れを防ぐためのローパスフィ
ルタ及びダイオードを実装するための電極が金属パター
ンにより形成される。可変容量ダイオード１９は、例え
ば、ビームリード型のバラクタダイオードが用いられ、
ダイオードマウント基板１８に形成された電極の中心に
実装される。ただし、可変容量ダイオード１７とはダイ
オードマウント基板１８の反対側の面に実装される。

【００３９】次に、図１乃至図３を参照して、上記のよ
うに構成された本実施の形態における周波数変調発振器
の動作を説明する。ガンダイオード４から発振した信号
は金属ストリップ共振器１０によりモードサプレサ１１
を介して誘電体線路３に伝搬される。このとき、ガンダ
イオード４から発振された信号の周波数は金属ストリッ
プ共振器１０の金属箔の寸法によって決定される。可変
共振器は、金属ストリップ共振器１０に隣接されるよう
に配置され、ダイオードマウント基板１８に実装された
可変容量ダイオード１７及び１９の制御電圧によって共
振周波数が変化する。可変容量ダイオード１７及び１９
は、別々の制御電圧が給電される。

【００４０】図３に示す可変共振器の周波数対電圧特性
曲線において、Ｖｔ１は可変容量ダイオード１７の制御
電圧、Ｖｔ２は可変容量ダイオード１９の制御電圧を示
す。図３から分かるように、Ｖｔ１で可変共振器の共振
周波数を変化し、Ｖｔ２で可変共振器の共振周波数の中
心値を変化するよう動作する。このように、可変容量ダ
イオードを２つ用いることにより可変共振器の共振周波
数の中心値をガンダイオード発振器の発振周波数と所定
の周波数差となるように調整する。周波数変調の動作に
ついては、上記従来の周波数変調発振器の場合と同様で
ある。

【００４１】以上、説明したように、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の特徴は、可変共振器に２つの可
変容量ダイオードを用いることにより、可変共振器の共
振周波数の中心値を変動することができることである。
それによって、ガンダイオード発振器の発振周波数と可
変共振器の共振周波数の中心値を図４に示す（ｃ）の関
係となるように所定の周波数差に抑えることができ、周
波数直線性が良好でかつ温度変動が小さい周波数変調発
振器を実現することができる。

【００４２】また、周波数変調発振器を製作後に可変共
振器の共振周波数の中心値を電気的に調整できるように
したことにより、可変共振器の寸法の調整が不要にな
り、容易に周波数直線性が良好な周波数変調発振器を製
作することができる。また、製作時間の短縮も可能とな
るため、生産性が向上する。このように、本第２の実施
の形態における周波数変調発振器では、簡単な構成で、
周波数直線性が良好であり、かつ温度による変動が小さ
い周波数変調発振器を提供することができる。

【００４３】また、本実施の形態における周波数変調発
振器をＦＭＣＷレーダ装置に備えることにより、簡単な
構成で、高い距離分解能を有するレーダ装置を提供する
ことができる。なお、本実施の形態においては、可変容
量ダイオードをダイオードマウント基板の両面に実装し
ているが、この実施方法に限るものではなく、可変容量
ダイオードを複数実装したダイオードマウント基板の構
成であれば、同様な効果が得られる。

【００４４】（第３の実施の形態）次に、図１、図５及
び図６を参照して、本発明の第３の実施の形態における
ＮＲＤガイドを用いた周波数変調発振器について説明す
る。図１は既に説明したので説明を省略する。図５は本
発明の第３の実施の形態における周波数変調発振器を図
１２の（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線から切断したＡ−Ａ’線
断面図、図６はガンダイオードと金属ストリップ共振器
の間隔に対する発振周波数及び出力電力を示すグラフ図
である。本実施の形態におけるＮＲＤガイドを用いた周
波数変調発振器の特徴は、図１に示す周波数変調発振器
の金属ストリップ共振器１０の代わりに図５に示すその
位置を調整可能な金属ストリップ共振器２０を備えたも
のである。

【００４５】図５において、本実施の形態における周波
数変調発振器のガンダイオード発振器には、ガンダイオ
ード４に対して位置調整可能な金属ストリップ共振器２
０と、その位置を調整する調整ネジ２１とを備えてい
る。また、図１及び図５に示すその他の符号を付した構
成要素は第１の実施の形態において既に説明したもので
あるから説明を省略する。金属ストリップ共振器２０
は、誘電体基板上に金属箔が矩形状にエッチングされて
おり、一辺が斜めに形成されたものが用いられる。調整
ネジ２１は、導体板１を貫通して金属ストリップ共振器
２０の斜辺に接するように配置される。

【００４６】次に、図１、図５及び図６を参照して、上
記のように構成された本実施の形態における周波数変調
発振器の動作を説明する。金属ストリップ共振器２０
は、調整ネジ２１を締めることによりガンダイオード４
の方へ移動し、ガンダイオード４と金属ストリップ共振
器２０の間隔ｄが狭くなる。あらかじめ、ガンダイオー
ド４と金属ストリップ共振器２０との距離を若干空けて
おくことにより、ガンダイオード４と金属ストリップ共
振器２０の間隔ｄを調整ネジ２１により調整することが
できる。

【００４７】ここで、図６を参照して、ガンダイオード
発振器において、ガンダイオード４と金属ストリップ共
振器２０との間の間隔ｄに対する発振周波数と出力電力
の関係を見ると、間隔ｄの変化より発振周波数は変化す
るが、出力電力はほぼ一定であるということが分かる。
このように、ガンダイオード４と金属ストリップ共振器
２０との間の間隔ｄを調整することにより、ガンダイオ
ード発振器の発振周波数を調整できるということが分か
る。

【００４８】このように、調整ネジ２１の締め具合によ
り、金属ストリップ共振器２０の位置を調整して、ガン
ダイオード発振器の発振周波数を変化させることができ
る。ガンダイオード４からの発振信号が可変共振器によ
り周波数変調される動作については、上記従来の周波数
変調発振器の場合と同様である。

【００４９】以上、説明したように、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の特徴は、調整ネジを用いること
により金属ストリップ共振器の位置を調整して、ガンダ
イオードと金属ストリップ共振器との間の間隔を調整す
ることにより、ガンダイオード発振器の発振周波数を調
整可能にしたことである。このため、ガンダイオード発
振器の発振周波数と可変共振器の共振周波数の中心値を
所定の周波数差に抑えることができ、周波数直線性が良
好でかつ温度による変動が小さい周波数変調発振器を実
現することができる。また、周波数変調発振器を組み立
てた後に外部からガンダイオードの発振周波数を調整す
ることができることから、製作時間の短縮が可能とな
る。

【００５０】このように、第３の実施の形態における周
波数変調発振器では、簡単な構成で、周波数直線性が良
好であり、かつ温度による変動が小さい周波数変調発振
器を提供することができる。また、本実施の形態におけ
る周波数変調発振器をＦＭＣＷレーダ装置に備えること
により、簡単な構成で、高い距離分解能を有するレーダ
装置を提供することができる。

【００５１】（第４の実施の形態）次に、図１及び図７
を参照して、本発明の第４の実施の形態におけるＮＲＤ
ガイドを用いた周波数変調発振器について説明する。図
１は既に説明したので説明を省略する。図７は本発明の
第４の実施の形態における周波数変調発振器を図１２の
（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線から切断したＡ−Ａ’線断面図
である。本実施の形態におけるＮＲＤガイドを用いた周
波数変調発振器の特徴は、図１に示す導体板２の一部に
可動部２２を設け、その可動部２２に金属ストリップ共
振器１０を固定して、調整ネジ２３でガンダイオード４
に対する金属ストリップ共振器１０の位置を調整するよ
うにしたものである。

【００５２】図７において、本実施の形態における周波
数変調発振器の導体板２の一部には、金属ストリップ共
振器１０を固定しガンダイオード４に対して金属ストリ
ップ共振器１０の位置を調整するための可動部２２を設
け、また、可動部２２には、可動部２２を貫通して導体
板２に接続される調整ネジ２３が配置され、調整ネジ２
３の調整によりガンダイオード４に対する金属ストリッ
プ共振器１０の位置を調整できるようにしている。ま
た、図１及び図７に示すその他の符号を付した構成要素
は第１の実施の形態において既に説明したものであるか
ら説明を省略する。

【００５３】次に、図１及び図７を参照して、上記のよ
うに構成された本実施の形態における周波数変調発振器
の動作を説明する。まず、調整ネジ２３を締めることに
より、可動部２２が導体板２の方に移動するよう引き寄
せられるため導体板２との間隔は狭くなる。逆に、調整
ネジ２３を緩めることにより、可動部２２の導体板２と
の距離は広くなる。可動部２２と金属ストリップ共振器
１０とは固定されいるため、調整ネジ２３の締め具合に
より金属ストリップ共振器１０とガンダイオード４との
間隔ｄを調整することができる。このため、図６に示す
ように、ガンダイオード発振器の発振周波数を調整する
ことができる。ガンダイオード４からの発振信号が可変
共振器により周波数変調される動作については、上記従
来の周波数変調発振器の場合と同様である。

【００５４】以上、説明したように、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の特徴は、導体板の一部を可動部
とし、調整ネジを用いて可動部を移動することにより金
属ストリップ共振器の位置を調整して、ガンダイオード
と金属ストリップ共振器との間隔を調整することによ
り、ガンダイオード発振器の発振周波数を調整できるよ
うにしたことである。このため、ガンダイオード発振器
の発振周波数と可変共振器の共振周波数の中心値を所定
の周波数差に抑えることができるため、周波数直線性が
良好であり、かつ温度による変動が小さい周波数変調発
振器を実現することができる。また、周波数変調発振器
を組み立てた後に外部からガンダイオードの発振周波数
を調整することができることから、製作時間の短縮が可
能となる。

【００５５】このように、第４の実施の形態における周
波数変調発振器では、簡単な構成で、周波数直線性が良
好であり、かつ温度による変動が小さい周波数変調発振
器を提供することができる。また、本実施の形態におけ
る周波数変調発振器をＦＭＣＷレーダ装置に備えること
により、簡単な構成で、高い距離分解能を有するレーダ
装置を提供することができる。

【００５６】なお、本実施の形態においては、可動部を
移動するために調整ネジを用いているが、これに限るも
のではなく、可動部を機械的に移動する構造であれば、
如何なる構造でも同様な効果が得られる。また、本実施
の形態においては、下側の導体板２の一部を可動部２２
として移動できるようにしたものであるが、導体板２の
代わりに上側の導体板１の一部を可動部２２として移動
できるようにしたものでもよい。

【００５７】（第５の実施の形態）次に、図１及び図８
を参照して、本発明の第５の実施の形態におけるＮＲＤ
ガイドを用いた周波数変調発振器について説明する。図
１は既に説明したので説明を省略する。図８は本発明の
第５の実施の形態における周波数変調発振器を図１２の
（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線から切断して本実施の形態にお
けるガンダイオードの実装状態を示すＡ−Ａ’線断面図
である。本実施の形態におけるＮＲＤガイドを用いた周
波数変調発振器の特徴は、図１に示すガンダイオード４
の代わりに、ネジタイプのパッケージに封入して金属ブ
ロック５に実装したガンダイオード２４を使用すること
である。すなわち、図８に示すように、ガンダイオード
２４をネジタイプのパッケージに封入して、金属ブロッ
ク５に設けられたネジ穴に位置調節可能に螺入して構成
する。

【００５８】次に、図１及び図８を参照して、上記のよ
うに構成された本実施の形態における周波数変調発振器
の動作を説明する。まず、ガンダイオード２４はネジタ
イプであるため、ネジの締め具合によりガンダイオード
２４の位置を調整することにより、ガンダイオード２４
と金属ストリップ共振器１０との間隔ｄを調整すること
ができる。このため、ガンダイオード発振器の発振周波
数を図６に示すように調整することができる。ガンダイ
オード２４からの発振信号が可変共振器により周波数変
調される動作については、上記従来の周波数変調発振器
の場合と同様である。

【００５９】以上、説明したように、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の特徴は、ネジタイプのガンダイ
オードを使用することによりガンダイオードの位置を容
易に調整できるため、ガンダイオードと金属ストリップ
共振器との間隔を調整することにより、ガンダイオード
発振器の発振周波数を調整できるようにしたことであ
る。このため、ガンダイオード発振器の発振周波数と可
変共振器の共振周波数の中心値を所定の周波数差に抑え
ることができるため、周波数直線性が良好であり、かつ
温度による変動が小さい周波数変調発振器を実現するこ
とができる。

【００６０】このように、第５の実施の形態における周
波数変調発振器では、簡単な構成で、周波数直線性が良
好であり、かつ温度による変動が小さい周波数変調発振
器を提供することができる。また、本実施の形態におけ
る周波数変調発振器をＦＭＣＷレーダ装置に備えること
により、簡単な構成で、高い距離分解能を有するレーダ
装置を提供することができる。

【００６１】（第６の実施の形態）次に、図１及び図９
を参照して、本発明の第６の実施の形態におけるＮＲＤ
ガイドを用いた周波数変調発振器について説明する。図
１は既に説明したので説明を省略する。図９は本発明の
第６の実施の形態における周波数変調発振器のバイアス
基板を金属ブロックに実装した状態を示す図であり、
（Ａ）は金属ブロックに対するバイアス基板の実装図、
（Ｂ）はバイアス基板の構造を示す構造図である。本実
施の形態における周波数変調発振器の特徴は、ガンダイ
オード４に給電するためのバイアス基板２６の金属パタ
ーンの面をガンダイオード４が装着された金属ブロック
５の側面に対面して配置し、金属ブロック５とバイアス
基板２６との間に誘電体基板２５を配置するようにした
ものである。

【００６２】図９において、誘電体基板２５は、金属ブ
ロック５とバイアス基板２６との間に挿入されて金属ブ
ロック５の側面に接着され、バイアス基板２６の金属パ
ターンと金属ブロック５とを絶縁する。バイアス基板２
６は、誘電体基板上に線路幅が一定の周期で広狭を繰り
返す金属パターンが形成されたものが用いられ、金属パ
ターンはガンダイオード４に給電するとともに、ガンダ
イオード４からの発振信号を遮断するようなローパスフ
ィルタを構成する。金属パターンが形成された面は誘電
体基板２５の側面に接着され、ガンダイオード４と接続
される。

【００６３】次に、図８を参照して、上記のように構成
された本実施の形態における周波数変調発振器の動作を
説明する。まず、ガンダイオード４は、バイアス基板２
６の金属パターンにより給電され、信号を発振する。そ
の他の周波数変調発振器の動作については、上記従来の
周波数変調発振器の場合と同様である。

【００６４】以上、説明したように、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の特徴は、ガンダイオードが実装
されている金属ブロックとバイアス基板との間に誘電体
基板を配置し、バイアス基板の金属パターンの面をガン
ダイオード側に向けることにより、図１４に示すような
従来のバイアス基板に必要とされた誘電体の切削加工が
不要となり、バイアス基板の加工が容易となることであ
る。このため、バイアス基板の構造が簡単になり、量産
性が向上する。

【００６５】このように、第６の実施の形態における周
波数変調発振器では、バイアス基板とガンダイオードと
の接続が容易であり、かつバイアス基板の構造が簡単に
なるため、量産性の高い周波数変調発振器を提供するこ
とができる。

【００６６】（第７の実施の形態）次に、図１及び図１
０を参照して、本発明の第７の実施の形態におけるＮＲ
Ｄガイドを用いた周波数変調発振器について説明する。
図１は既に説明したので説明を省略する。図１０は本発
明の第７の実施の形態における周波数変調発振器のバイ
アス基板を金属ブロックに実装した状態を示す図であ
り、（Ａ）は金属ブロックに対するバイアス基板の実装
図、（Ｂ）はバイアス基板の構造を示す構造図である。
本実施の形態における周波数変調発振器の特徴は、ガン
ダイオード４に対し給電する金属パターンにスルーホー
ル２８を設けたバイアス基板２７を使用するようにした
ものである。

【００６７】バイアス基板２７は、誘電体基板上に線路
幅が一定の周期で広狭を繰り返す金属パターンが形成さ
れたものが用いられ、金属ブロック５の側面に接着され
る。金属パターンはガンダイオード４からの発振信号を
遮断するようなローパスフィルタを構成している。ま
た、金属パターンにはスルーホール２８が設けられ、ス
ルーホール２８によりガンダイオード４と金属パターン
が接続される。

【００６８】次に、図１及び図１０を参照して、上記の
ように構成された周波数変調発振器の動作の説明をす
る。ガンダイオード４は、バイアス基板２７に設けられ
たスルーホール２８を介して給電され、信号を発振す
る。その他の周波数変調発振器の動作については、上記
従来の周波数変調発振器の場合と同様である。

【００６９】以上、説明したように、本実施の形態にお
ける周波数変調発振器の特徴は、ガンダイオードに給電
するためにバイアス基板にスルーホールを設けたことに
より、図１４に示すような従来のバイアス基板に必要と
された誘電体の切削加工が不要となり、バイアス基板の
加工が容易となることである。このため、バイアス基板
の構造が簡単になり、量産性が向上する。

【００７０】このように、第７の実施の形態における周
波数変調発振器では、バイアス基板とガンダイオードと
の接続が容易であり、かつバイアス基板の構造が簡単に
なるため、量産性の高い周波数変調発振器を提供するこ
とができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明における周波数変調発振器は、上
記のように構成され、特に、ガンダイオード発振器の発
振周波数と可変共振器の共振周波数の中心値を所定の周
波数差となるようにガンダイオード発振器の発振周波数
及び可変共振器の共振周波数を調整するようにしたこと
により、簡単な構成で、周波数直線性が良好であり、か
つ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供することが
できる。

【００７２】また、本発明における周波数変調発振器
は、上記のように構成され、特に、ＦＭＣＷレーダ装置
に対し、簡単な構成で、周波数直線性が良好であり、か
つ温度変動が小さい周波数変調発振器を提供することに
より、高い距離分解能を有するレーダ装置を実現するこ
とができる。

【００７３】また、本発明における周波数変調発振器
は、上記のように構成され、特に、ガンダイオードを実
装する金属ブロックとバイアス基板の間に誘電体基板を
挿入したり、バイアス基板にスルーホールを備えるよう
にしたことにより、ガンダイオードとの接続が容易であ
り、かつバイアス基板の構造が簡単になるため、量産性
の高い周波数変調発振器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における周波数変調
発振器の構成を示し、（Ａ）はその一部破断斜視図、
（Ｂ）はガンダイオード及び可変容量ダイオードを周波
数変調発振器に実装した状態を示す実装図、

【図２】本発明の第２の実施の形態における周波数変調
発振器の可変共振器を信号入力側から見た斜視図、

【図３】本発明の第２の実施形態における可変共振器の
周波数対電圧特性を示すグラフ図、

【図４】周波数変調発振器の変調特性を示す図であり、
（Ａ）は周波数変調発振器の変調特性を示すグラフ図、
（Ｂ）はガンダイオード発振器の発振周波数と可変共振
器の共振周波数の関係を示す説明図、

【図５】本発明の第３の実施の形態における周波数変調
発振器を図１２の（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線から切断した
Ａ−Ａ’線断面図、

【図６】ガンダイオードと金属ストリップ共振器の間隔
に対する発振周波数及び出力電力を示すグラフ図、

【図７】本発明の第４の実施の形態における周波数変調
発振器を図１２の（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線から切断した
Ａ−Ａ’線断面図、

【図８】本発明の第５の実施の形態における周波数変調
発振器を図１２の（Ｂ）に示すＡ−Ａ’線から切断して
本実施の形態におけるガンダイオードの実装状態を示す
Ａ−Ａ’線断面図、

【図９】本発明の第６の実施の形態における周波数変調
発振器のバイアス基板を金属ブロックに実装した状態を
示す図であり、（Ａ）は金属ブロックに対するバイアス
基板の実装図、（Ｂ）はバイアス基板の構造を示す構造
図、

【図１０】本発明の第７の実施の形態における周波数変
調発振器のバイアス基板を金属ブロックに実装した状態
を示す図であり、（Ａ）は金属ブロックに対するバイア
ス基板の実装図、（Ｂ）はバイアス基板の構造を示す構
造図、

【図１１】ＦＭＣＷレーダ装置の基本構成を示す模式
図、

【図１２】従来の周波数変調発振器の構成を示し、
（Ａ）はその一部破断斜視図、（Ｂ）は上部の導体板を
外して上から見た平面図、

【図１３】従来の可変共振器の構成を示す斜視図、

【図１４】ガンダイオードにバイアス電圧を給電するた
めのバイアス基板の構造を示す正面図。

【符号の説明】

１、２ 導体板 ３ 誘電体線路 ４ ガンダイオード ５ 金属ブロック ６、７、８ バイアス基板 ９ 金属箔 １０ 金属ストリップ共振器 １１ モードサプレサ １２ 可変容量ダイオード １３、１４ 誘電体ブロック １５ 高誘電率板 １６、１８ ダイオードマウント基板 １７、１９ 可変容量ダイオード ２０ 金属ストリップ共振器 ２１、２３ 調整ネジ ２２ 可動部 ２４ ガンダイオード ２５ 誘電体基板 ２６、２７ バイアス基板 ２８ スルーホール ３１ 周波数変調発振器 ３２ 方向性結合器 ３３ サーキュレータ ３４ ミキサ ３５ アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 昭孝 石川県金沢市彦三町二丁目１番45号 株式 会社松下通信金沢研究所内 (72)発明者 岡田 毅 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 牧野 将美 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J014 HA01 5J070 AB17 AB24 AC02 AC06 AD13 AF03 AK22 AK40 BA01 5J081 AA11 CC13 CC22 EE09 EE18 FF19 GG02 JJ22 KK02 KK09 KK17 KK22 KK26 LL01 MM07 MM08

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の導体板に保持されて側面にガンダイ
   オードを実装した金属ブロックと、前記ガンダイオード
   からの発振信号を伝搬する誘電体線路と、前記ガンダイ
   オードにバイアス電圧を給電するバイアス基板と、前記
   ガンダイオードの発振信号を前記誘電体線路に伝搬する
   金属ストリップ共振器とからなるガンダイオード発振器
   と、前記ガンダイオード発振器の誘電体線路の一側面に
   隣接して配置され前記ガンダイオードの発振信号を変調
   するための可変容量ダイオードを実装したダイオードマ
   ウント基板からなる可変共振器とにより構成され、前記
   ガンダイオード発振器の発振周波数と前記可変共振器の
   共振周波数の中心値を所定の周波数差に抑えるように調
   整することを特徴とする周波数変調発振器。
2. 【請求項２】前記バイアス基板は前記ガンダイオードの
   発振信号の周波数を変化させる第１の周波数変化手段を
   装備し、前記可変共振器は前記ダイオードマウント基板
   に前記可変共振器の共振周波数を変化させる第２の周波
   数変化手段を備えることを特徴とする請求項１記載の周
   波数変調発振器。
3. 【請求項３】前記第１の周波数変化手段は第１の可変容
   量ダイオードからなり、前記第１の可変容量ダイオード
   の制御電圧を変化することにより前記ガンダイオード発
   振器の発振周波数を調整することを特徴とする請求項１
   または２記載の周波数変調発振器。
4. 【請求項４】前記第２の周波数変化手段は第２の可変容
   量ダイオードからなり、前記第２の可変容量ダイオード
   の制御電圧を変化することにより前記可変共振器の共振
   周波数を調整することを特徴とする請求項２または３記
   載の周波数変調発振器。
5. 【請求項５】前記ガンダイオードと前記金属ストリップ
   共振器との間隔を調整する調整手段を備えることを特徴
   とする請求項１、２、３または４記載の周波数変調発振
   器。
6. 【請求項６】前記調整手段は前記金属ストリップ共振器
   の位置を調整するネジからなることを特徴とする請求項
   ５記載の周波数変調発振器。
7. 【請求項７】前記調整手段は前記導体板の一部に設けら
   れ前記金属ストリップ共振器を固定した可動部と、前記
   可動部の位置を調整するネジとからなり、前記可動部の
   位置を調整することにより前記金属ストリップ共振器の
   位置を調整するようにしたことを特徴とする請求項５記
   載の周波数変調発振器。
8. 【請求項８】前記ガンダイオードは前記金属ブロックに
   対し位置調節自在に実装することを特徴とする請求項
   １、２、３、４、５、６または７記載の周波数変調発振
   器。
9. 【請求項９】前記金属ストリップ共振器の金属箔の長さ
   をレーザトリミングにより調整することによりガンダイ
   オード発振器の発振周波数を調整することを特徴とする
   請求項１、２、３または４記載の周波数変調発振器。
10. 【請求項１０】前記ガンダイオードに給電するためのバ
    イアス基板の金属パターンの面を前記ガンダイオードが
    実装された金属ブロックの側面に対面して配置し、前記
    金属ブロックと前記バイアス基板との間に誘電体基板を
    配置することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
    ６、７、８または９記載の周波数変調発振器。
11. 【請求項１１】前記バイアス基板にスルーホールを設
    け、前記スルーホールを介して前記ガンダイオードに給
    電することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
    ６、７、８、９または１０記載の周波数変調発振器。
12. 【請求項１２】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０または１１記載の周波数変調発振器を備え
    たことを特徴とするレーダ装置。