JP2002014155A - ミリ波送受信器 - Google Patents
ミリ波送受信器Info
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Abstract
大幅に向上し、また高周波信号の伝搬特性が向上し、そ
の結果ミリ波レーダ等に適用した際に探知レンジ、探知
距離、ターゲットの位置探知、ターゲットの速度探知等
の性能が向上、安定したものとすること。 【解決手段】送信アンテナと受信アンテナとが一体化し
たミリ波送受信器において、ガンダイオード3は金属部
材2に設置され、金属部材2は、幅の広い線路と幅の狭
い線路が交互に形成されたチョーク型バイアス供給線路
4aと、チョーク型バイアス供給線路4aおよびガンダ
イオード3を直線状に接続する帯状導体5とが設けられ
るとともに、チョーク型バイアス供給線路4aの幅の広
い線路および幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ/4、
帯状導体5の長さが略{(3/4)+n}λ(nは0以
上の整数)である。
Description
の高周波回路を用いた非放射性誘電体線路型のミリ波レ
ーダー等のミリ波送受信器に関するものである。
受信器を図13,図14に示す。まず、非放射性誘電体
線路(NonRadiative Dielectric waveguideで、以
下、NRDガイドという)について説明する。NRDガ
イドは、一対の平行平板導体を、それらの間隔zをz≦
λ/2として設置することにより、これらの平行平板導
体間に配置された誘電体線路に対し外部からノイズの侵
入をなくし、かつ誘電体線路から外部への高周波信号
(以下、信号ともいう)の放射をなくして信号を伝送さ
せるものである。なお、λは使用周波数において空気中
を伝搬する電磁波(高周波信号)の波長である。
受信器は、一対の平行平板導体間に各種部品を配置した
上記NRDガイド型のものであり、図13は送信アンテ
ナと受信アンテナが一体化されたものの平面図、図14
は送信アンテナと受信アンテナが独立したものの平面図
である。
行平板導体(他方は省略する)、42は第1の誘電体線
路43の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振
部、即ち電圧制御発振部であり、バイアス電圧印加方向
が高周波信号の電界方向に合致するように、第1の誘電
体線路43の高周波ダイオード近傍に配置された可変容
量ダイオードのバイアス電圧を周期的に制御して、三角
波,正弦波等とすることにより、周波数変調した送信用
のミリ波信号として出力する。
高周波信号が変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の
誘電体線路、44は、第1,第3,第4の誘電体線路に
それぞれ結合される第1,第2,第3の接続部(図示せ
ず)を有する、フェライト円板44a等から成るサーキ
ュレータ、45は、サーキュレータ44の第2の接続部
に接続され、ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に
送受信アンテナ46を有する第3の誘電体線路、46
は、第3の誘電体線路45の先端をテーパー状等とする
ことにより構成された送受信アンテナである。
れ第3の誘電体線路45を伝搬してサーキュレータ44
の第3の接続部より出力した受信波をミキサー49側へ
伝搬させる第4の誘電体線路、48は、第1の誘電体線
路43に一端側が電磁結合するように近接配置されて、
ミリ波信号の一部をミキサー49側へ伝搬させる第2の
誘電体線路、48aは、第2の誘電体線路48のミキサ
ー49と反対側の一端部に設けられた無反射終端部(タ
ーミネータ)である。また、図中M1は、第2の誘電体
線路48の中途と第4の誘電体線路47の中途とを近接
させて電磁結合させることにより、ミリ波信号の一部と
受信波を混合させて中間周波信号を発生させるミキサー
部である。
させた図14のタイプにおいて、51は一方の平行平板
導体(他方は省略する)、52は第1の誘電体線路53
の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振部であ
り、バイアス電圧印加方向が高周波信号の電界方向に合
致するように第1の誘電体線路53の高周波ダイオード
近傍に配置された可変容量ダイオードのバイアス電圧を
周期的に制御して、三角波,正弦波等とすることによ
り、周波数変調した送信用のミリ波信号として出力す
る。
高周波信号が変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の
誘電体線路、54は、第1,第3,第5の誘電体線路5
3,55,57にそれぞれ接続される第1,第2,第3
の接続部(図示せず)を有する、フェライト円板54a
等から成るサーキュレータ、55は、サーキュレータ5
4の第2の接続部に接続され、ミリ波信号を伝搬させる
とともに先端部に送信アンテナ56を有する第3の誘電
体線路、56は、第3の誘電体線路55の先端をテーパ
ー状等とすることにより構成された送信アンテナ、57
は、サーキュレータ54の第3の接続部に接続され、送
信用のミリ波信号を減衰させる無反射終端部57aが先
端に設けられた第5の誘電体線路である。
側が電磁結合するように近接配置されて、ミリ波信号の
一部をミキサー61側へ伝搬させる第2の誘電体線路、
58aは、第2の誘電体線路58のミキサー61と反対
側の一端部に設けられた無反射終端部、59は、受信ア
ンテナ60で受信された受信波をミキサー61側へ伝搬
させる第4の誘電体線路である。また、図中M2は、第
2の誘電体線路58の中途と第4の誘電体線路59の中
途とを近接させて電磁結合させることにより、ミリ波信
号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生さ
せるミキサー部である。
波ダイオードを備えたミリ波信号発振部42,52は、
図15,図16に示すような構成とされていた。図15
において、1は一対の平行平板導体であり、それらの間
隔zはz≦λ/2であり、NRDガイドを構成する。
尚、λは使用周波数において空気中を伝搬する電磁波
(高周波信号)の波長である。
ダイオードを設置(マウント)するための金属ブロック
等の金属部材、3はガンダイオード、4は金属部材2の
一側面に設置され、ガンダイオード3にバイアス電圧を
供給するとともに高周波信号の漏れを防ぐローパスフィ
ルタとして機能するチョーク型バイアス供給線路4aを
形成した配線基板、5はチョーク型バイアス供給線路4
aとガンダイオード3の上部導体とを接続する金属箔リ
ボン等の帯状導体、6は誘電体基体に共振用の金属スト
リップ線路6aを設けた金属ストリップ共振器、7は金
属ストリップ共振器6により共振した高周波信号を外部
へ伝送させる誘電体線路(上記第1の誘電体線路43,
53に相当する)である。尚、図15では、内部を透視
するために平行平板導体1の上側を一部切り欠いてい
る。
ド発振器)は、一対の平行平板導体1の間に、ガンダイ
オード3を搭載した金属部材2が配置されており、ガン
ダイオード3から発振されたミリ波,マイクロ波等の高
周波信号(電磁波)は、金属ストリップ線路6aを有す
る金属ストリップ共振器6を介して誘電体線路7に導出
される。そして、チョーク型バイアス供給線路4aは、
図16に示すように、幅の広い線路の長さと幅の狭い線
路の長さがそれぞれ略λ/4とされ、それらが反復形成
されたチョークを構成しており、また帯状導体5の長さ
も略λ/4に設定されローパスフィルタの一部として機
能している。
電体線路7の中途には、周波数変調用ダイオードであっ
て可変容量ダイオードの1種であるバラクタダイオード
110を装荷した配線基板18を設置しており、このバ
ラクタダイオード110のバイアス電圧印加方向Bは誘
電体線路7での高周波信号の伝搬方向Dに垂直かつ平行
平板導体1の主面に平行な方向とされている。このバイ
アス電圧印加方向Bは、誘電体線路7中を伝搬するLS
M01モードの高周波信号の電界方向Eに合致しており、
これにより高周波信号とバラクタダイオード110とを
電磁結合させ、バイアス電圧を制御することによりバラ
クタダイオード110の静電容量を変化させることで、
高周波信号の発振周波数を制御可能となる。また、図1
7において、19はバラクタダイオード110と誘電体
線路7とのインピーダンス整合をとるための高比誘電率
の誘電体板である。
一主面には第2のチョーク型バイアス供給線路112が
形成され、第2のチョーク型バイアス供給線路112の
中途にビームリードタイプのバラクタダイオード110
が配置される。第2のチョーク型バイアス供給線路11
2のバラクタダイオード110との接続部には、電極1
11が形成されている。
高周波信号は、金属ストリップ共振器6を通して誘電体
線路7に導出される。次いで、高周波信号の一部はバラ
クタダイオード110部で反射されてガンダイオード3
側へ戻る。この反射信号がバラクタダイオード110の
容量とともに変化することにより、発振周波数が変化す
る。
来のミリ波信号発振部においては、金属ストリップ共振
器6、金属部材2と誘電体線路7を各々個別に位置決め
配置し、平行平板導体1,1で挟持するように構成して
おり、このため、金属ストリップ共振器6の加工精度が
低いと、金属ストリップ共振器6が振動や自重で位置ず
れを起こし、またその位置決めが正確でないと、誘電体
線路7への伝搬特性が劣化していた。即ち、金属ストリ
ップ共振器6の加工精度および位置決め精度の管理が必
要であり、また製造の作業性が悪く、従って量産に向か
ないという問題点があった。
トリップ共振器6等の各部品の設置位置が微妙にくるう
と、発振周波数が微妙に変化してしまい、ミリ波レーダ
等に適用した場合、その探知距離、ターゲットの位置探
知、ターゲットの速度探知等の性能が低下して正確な探
知が困難になるという問題点があった。
いては、高周波信号がバラクタダイオード110を設置
した配線基板18を透過する構造となっているため、高
周波信号出力が低下するという問題点があった。また、
高周波信号の周波数変調幅を調整するには、バラクタダ
イオード110の挿入位置を変化させる必要があるが、
位置調整による周波数変調幅の制御は困難であり、容易
に周波数変調幅を制御できなかった。
波送受信器では、発振周波数がずれた場合にそれを調整
するのが困難なため、ミリ波レーダ等に適用した際に正
確な探知が困難になるという問題があった。
れたものであり、その目的は、各部品の加工および位置
決めの困難性を軽減し、加工精度および位置決め精度の
管理を容易にし、また組み立ての作業性が良好なものと
し、また発振周波数の微調整を再現性良く可能とするこ
とである。また、高出力の高周波信号が得られ、周波数
変調幅を容易に制御可能なものとすることである。
に、探知レンジ、探知距離、ターゲットの位置探知、タ
ーゲットの速度探知等の性能が向上するとともに安定し
たものとすることである。
は、ミリ波信号の波長λの2分の1以下の間隔で配置し
た平行平板導体間に、高周波ダイオードが一端部に付設
され、前記高周波ダイオードから出力されたミリ波信号
を伝搬させる第1の誘電体線路と、バイアス電圧印加方
向が前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置さ
れ、前記バイアス電圧を周期的に制御することによって
前記ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号と
して出力する周波数変調用ダイオードと、前記第1の誘
電体線路に一端側が電磁結合するように近接配置される
かまたは前記第1の誘電体線路に一端が接合されて、前
記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬させる第2の誘
電体線路と、前記平行平板導体に平行に配設されたフェ
ライト板の周縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前
記ミリ波信号の入出力端とされた第1の接続部,第2の
接続部および第3の接続部を有し、一つの前記接続部か
ら入力された前記ミリ波信号をフェライト板の面内で時
計回りまたは反時計回りに隣接する他の接続部より出力
させるサーキュレータであって、前記第1の誘電体線路
の前記ミリ波信号の出力端に前記第1の接続部が接合さ
れるサーキュレータと、該サーキュレータの第2の接続
部に接合され、前記ミリ波信号を伝搬させるとともに先
端部に送受信アンテナを有する第3の誘電体線路と、前
記送受信アンテナで受信され第3の誘電体線路を伝搬し
て前記サーキュレータの第3の接続部より出力した受信
波をミキサー側へ伝搬させる第4の誘電体線路と、前記
第2の誘電体線路の中途と前記第4の誘電体線路の中途
とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させること
により、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間
周波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ波送
受信器において、前記高周波ダイオードは金属部材に設
置されており、該金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い
線路が交互に形成され前記高周波ダイオードにバイアス
電圧を供給するチョーク型バイアス供給線路と、該チョ
ーク型バイアス供給線路および前記高周波ダイオードを
直線状に接続する帯状導体とが設けられるとともに、前
記チョーク型バイアス供給線路の幅の広い線路および幅
の狭い線路の長さがそれぞれ略λ/4、前記帯状導体の
長さが略{(3/4)+n}λ(nは0以上の整数)で
あることを特徴とする。
ク型バイアス供給線路と帯状導体とが高周波ダイオード
の発振周波数を決定する共振器として機能し、金属スト
リップ共振器等の別個の共振器が不要となり、従って高
周波ダイオードマウント用の金属部材と誘電体線路との
位置決めが容易になり、製造の作業性が大幅に向上す
る。また、金属ストリップ共振器等の別個の共振器によ
る損失が解消され、高周波信号の伝搬特性が向上し、そ
の結果、ミリ波レーダ等に適用した場合に、探知レン
ジ、探知距離、ターゲットの位置探知、ターゲットの速
度探知等の性能が向上するとともに安定したものとな
る。
体の主面と対向する主面を有する誘電体チップを、前記
帯状導体に近接配置し電磁結合させたことを特徴とす
る。
器の発振周波数の調整が容易になり、発振周波数が安定
するため製造歩留まりが向上し量産性も向上する。
前記帯状導体に生じる電界に平行な方向とされた前記周
波数変調用ダイオードを前記帯状導体に近接配置して電
磁結合させたことを特徴とする。
用ダイオードを設けた変調回路基板を近接配置して電磁
結合させるとともに、周波数変調用ダイオードに印加す
るバイアス電圧を変化させることで、発振周波数を制御
できる。また、誘電体線路中に周波数変調用ダイオード
を配置する必要がないため、損失が小さく高出力が得ら
れるとともに、全体が小型化する。さらに、周波数変調
用ダイオードの位置を調整することにより、共振器とし
ても機能する帯状導体と周波数変調用ダイオードとの電
磁結合の強さを変えることができ、それにより周波数変
調幅を調整し得る。
変調用ダイオードは、第2のチョーク型バイアス供給線
路が主面に形成されかつ該主面が前記平行平板導体に対
し垂直に設置される配線基板と、前記第2のチョーク型
バイアス供給線路の中途に立設されかつ前記第2のチョ
ーク型バイアス供給線路に連続する接続導体をその主面
上に有する補助基板とから成る変調回路基板上に設置さ
れて、前記補助基板の前記接続導体の中途に接続されて
いることを特徴とする。
おける形状が凸型となり、位置ずれや捩じれ等が小さく
なり設置の安定性がきわめて高くなる。また、周波数変
調用ダイオードのバイアス電圧印加方向を高周波信号の
電界方向に合致させた状態で、周波数変調用ダイオード
を帯状導体に近接配置し、位置調整できるため、容易に
周波数変調幅を調整可能となる。
ードと前記帯状導体との間隔をλ以下としたことを特徴
とする。
号の出力を大きくして周波数変調幅を広げることができ
る。
行平板導体の前記帯状導体近傍に貫通孔を形成し、かつ
該貫通孔に前記平行平板導体間側の表面に突出して前記
帯状導体と電磁結合する柱状の周波数調整部材を設けた
ことを特徴とする。
材を近接配置して電磁結合させる際に、周波数調整部材
の位置を容易かつ再現性良く微調整可能な構成とするこ
とで、共振器の実質的な共振器長を微妙に調整でき、そ
の結果発振周波数を再現性良く微調整できる。また、周
波数調整部材を小型化して位置の微調整を可能とするこ
とで全体が小型化される。
記帯状導体との距離がλ/2以下であることを特徴とす
る。
体とが良好に電磁結合し、その状態で電磁結合の度合い
を微調整することにより、共振器の実質的な共振器長を
微調整できる。
信号の波長λの2分の1以下の間隔で配置した平行平板
導体間に、高周波ダイオードが一端部に付設され、前記
高周波ダイオードから出力されたミリ波信号を伝搬させ
る第1の誘電体線路と、バイアス電圧印加方向が前記ミ
リ波信号の電界方向に合致するように配置され、前記バ
イアス電圧を周期的に制御することによって前記ミリ波
信号を周波数変調した送信用のミリ波信号として出力す
る周波数変調用ダイオードと、前記第1の誘電体線路に
一端側が電磁結合するように近接配置されるかまたは前
記第1の誘電体線路に一端が接合されて、前記ミリ波信
号の一部をミキサー側へ伝搬させる第2の誘電体線路
と、前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板
の周縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波
信号の入出力端とされた第1の接続部,第2の接続部お
よび第3の接続部を有し、一つの前記接続部から入力さ
れた前記ミリ波信号をフェライト板の面内で時計回りま
たは反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサ
ーキュレータであって、前記第1の誘電体線路の前記ミ
リ波信号の出力端に前記第1の接続部が接合されるサー
キュレータと、該サーキュレータの第2の接続部に接続
され、前記ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送
信アンテナを有する第3の誘電体線路と、先端部に受信
アンテナ、他端部にミキサーが各々設けられた第4の誘
電体線路と、前記サーキュレータの第3の接続部に接続
され、前記送信アンテナで受信混入したミリ波信号を伝
搬させるとともに先端部に設けられた無反射終端部で前
記ミリ波信号を減衰させる第5の誘電体線路と、前記第
2の誘電体線路の中途と前記第4の誘電体線路の中途と
を近接させて電磁結合させるかまたは接合させることに
より、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周
波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ波送受
信器において、前記高周波ダイオードは金属部材に設置
されており、該金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線
路が交互に形成され前記高周波ダイオードにバイアス電
圧を供給するチョーク型バイアス供給線路と、該チョー
ク型バイアス供給線路および前記高周波ダイオードを直
線状に接続する帯状導体とが設けられるとともに、前記
チョーク型バイアス供給線路の幅の広い線路および幅の
狭い線路の長さがそれぞれ略λ/4、前記帯状導体の長
さが略{(3/4)+n}λ(nは0以上の整数)であ
ることを特徴とする。
ク型バイアス供給線路と帯状導体とが高周波ダイオード
の発振周波数を決定する共振器として機能し、金属スト
リップ共振器等の別個の共振器が不要となり、従って高
周波ダイオードマウント用の金属部材と誘電体線路との
位置決めが容易になり、製造の作業性が大幅に向上す
る。また、金属ストリップ共振器等の別個の共振器によ
る損失が解消され、高周波信号の伝搬特性が向上し、そ
の結果、ミリ波レーダ等に適用した場合に、探知レン
ジ、探知距離、ターゲットの位置探知、ターゲットの速
度探知等の性能が向上するとともに安定したものとな
る。また、送信用のミリ波信号がサーキュレータを介し
てミキサーへ混入することがなく、その結果受信信号の
ノイズが低減して探知距離が増大し、ミリ波信号の伝送
特性に優れたものとなる。
体の主面と対向する主面を有する誘電体チップを、前記
帯状導体に近接配置し電磁結合させたことを特徴とす
る。
器の発振周波数の調整が容易になり、発振周波数が安定
するため製造歩留まりが向上し量産性も向上する。
前記帯状導体に生じる電界に平行な方向とされた前記周
波数変調用ダイオードを前記帯状導体に近接配置して電
磁結合させたことを特徴とする。
用ダイオードを設けた変調回路基板を近接配置して電磁
結合させるとともに、周波数変調用ダイオードに印加す
るバイアス電圧を変化させることで、発振周波数を制御
できる。また、誘電体線路中に周波数変調用ダイオード
を配置する必要がないため、損失が小さく高出力が得ら
れるとともに、全体が小型化する。さらに、周波数変調
用ダイオードの位置を調整することにより、共振器とし
ても機能する帯状導体と周波数変調用ダイオードとの電
磁結合の強さを変えることができ、それにより周波数変
調幅を調整し得る。
変調用ダイオードは、第2のチョーク型バイアス供給線
路が主面に形成されかつ該主面が前記平行平板導体に対
し垂直に設置される配線基板と、前記第2のチョーク型
バイアス供給線路の中途に立設されかつ前記第2のチョ
ーク型バイアス供給線路に連続する接続導体をその主面
上に有する補助基板とから成る変調回路基板上に設置さ
れて、前記補助基板の前記接続導体の中途に接続されて
いることを特徴とする。
おける形状が凸型となり、位置ずれや捩じれ等が小さく
なり設置の安定性がきわめて高くなる。また、周波数変
調用ダイオードのバイアス電圧印加方向を高周波信号の
電界方向に合致させた状態で、周波数変調用ダイオード
を帯状導体に近接配置し、位置調整できるため、容易に
周波数変調幅を調整可能となる。
ードと前記帯状導体との間隔をλ以下としたことを特徴
とする。
号の出力を大きくして周波数変調幅を広げることができ
る。
行平板導体の前記帯状導体近傍に貫通孔を形成し、かつ
該貫通孔に前記平行平板導体間側の表面に突出して前記
帯状導体と電磁結合する柱状の周波数調整部材を設けた
ことを特徴とする。
材を近接配置して電磁結合させる際に、周波数調整部材
の位置を容易かつ再現性良く微調整可能な構成とするこ
とで、共振器の実質的な共振器長を微妙に調整でき、そ
の結果発振周波数を再現性良く微調整できる。また、周
波数調整部材を小型化して位置の微調整を可能とするこ
とで全体が小型化される。
記帯状導体との距離がλ/2以下であることを特徴とす
る。
体とが良好に電磁結合し、その状態で電磁結合の度合い
を微調整することにより、共振器の実質的な共振器長を
微調整できる。
て、以下に説明する。本発明のミリ波送受信器は、全体
の基本的構成は図13,図14に示したものと同様であ
り、以下これらの図に基き説明する。図13は送信アン
テナと受信アンテナが一体化されたものの平面図、図1
4は送信アンテナと受信アンテナが独立したものの平面
図である。
行平板導体(他方は省略する)、42は第1の誘電体線
路43の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振
部、即ち電圧制御発振部であり、バイアス電圧印加方向
が高周波信号の電界方向に合致するように、第1の誘電
体線路43の高周波ダイオード近傍に配置された可変容
量ダイオードのバイアス電圧を周期的に制御して、三角
波,正弦波等とすることにより、周波数変調した送信用
のミリ波信号として出力する。
高周波信号が変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の
誘電体線路、44は、第1,第3,第4の誘電体線路に
それぞれ結合される第1,第2,第3の接続部(図示せ
ず)を有する、フェライト円板44a等から成るサーキ
ュレータ、45は、サーキュレータ44の第2の接続部
に接続され、ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に
送受信アンテナ46を有する第3の誘電体線路、46
は、第3の誘電体線路45の先端をテーパー状等とする
ことにより構成された送受信アンテナである。
れ第3の誘電体線路45を伝搬してサーキュレータ44
の第3の接続部より出力した受信波をミキサー49側へ
伝搬させる第4の誘電体線路、48は、第1の誘電体線
路43に一端側が電磁結合するように近接配置されて、
ミリ波信号の一部をミキサー49側へ伝搬させる第2の
誘電体線路、48aは、第2の誘電体線路48のミキサ
ー49と反対側の一端部に設けられた無反射終端部(タ
ーミネータ)である。また、図中M1は、第2の誘電体
線路48の中途と第4の誘電体線路47の中途とを近接
させて電磁結合させることにより、ミリ波信号の一部と
受信波を混合させて中間周波信号を発生させるミキサー
部である。
導体41,41間に平行に配設された一対のフェライト
円板44aの周縁部に所定間隔、例えばフェライト円板
44aの中心点に関して角度で120°間隔で配置さ
れ、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第1の
接続部,第2の接続部および第3の接続部を有し、一つの
接続部から入力されたミリ波信号をフェライト円板44
aの面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接
続部より出力させるものである。また、平行平板導体4
1の外側主面のフェライト円板44aに相当する部位に
は、フェライト円板44aを伝搬する電磁波の波面を回
転させるための磁石が、磁力線がフェライト円板44a
に対し略垂直方向(略上下方向)に通過するように設け
られる。なお、本発明のフェライト円板44aは円板状
のもの限らず、多角形状等のものでもよい。
形態として、送信アンテナと受信アンテナを独立させた
図14のタイプがある。同図において、51は一方の平
行平板導体(他方は省略する)、52は第1の誘電体線
路53の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振
部であり、バイアス電圧印加方向が高周波信号の電界方
向に合致するように第1の誘電体線路53の高周波ダイ
オード近傍に配置された可変容量ダイオードのバイアス
電圧を周期的に制御して、三角波,正弦波等とすること
により、周波数変調した送信用のミリ波信号として出力
する。
高周波信号が変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の
誘電体線路、54は、第1,第3,第5の誘電体線路5
3,55,57にそれぞれ接続される第1,第2,第3
の接続部(図示せず)を有する、フェライト円板54a
等から成るサーキュレータ、55は、サーキュレータ5
4の第2の接続部に接続され、ミリ波信号を伝搬させる
とともに先端部に送信アンテナ56を有する第3の誘電
体線路、56は、第3の誘電体線路55の先端をテーパ
ー状等とすることにより構成された送信アンテナ、57
は、サーキュレータ54の第3の接続部に接続され、送
信用のミリ波信号を減衰させる無反射終端部57aが先
端に設けられた第5の誘電体線路である。
側が電磁結合するように近接配置されて、ミリ波信号の
一部をミキサー61側へ伝搬させる第2の誘電体線路、
58aは、第2の誘電体線路58のミキサー61と反対
側の一端部に設けられた無反射終端部、59は、受信ア
ンテナ60で受信された受信波をミキサー61側へ伝搬
させる第4の誘電体線路である。また、図中M2は、第
2の誘電体線路58の中途と第4の誘電体線路59の中
途とを近接させて電磁結合させることにより、ミリ波信
号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生さ
せるミキサー部である。
体線路43に第2の誘電体線路48の一端側を近接配置
するかまたは一端部を接合するが、接合する場合、接合
部において、第1の誘電体線路43を直線状、第2の誘
電体線路48を円弧状となし、その円弧状部の曲率半径
rを高周波信号の波長λ以上とする。これにより、高周
波信号を損失を小さくして均等の出力で分岐させること
ができる。また、接合部において、第2の誘電体線路4
8を直線状、第1の誘電体線路43を円弧状となし、そ
の円弧状部の曲率半径rを高周波信号の波長λ以上とし
てもよく、この場合も上記と同様の効果が得られる。
電体線路48と第4の誘電体線路47とを接合すること
もでき、この場合、上記と同様に、これらの誘電体線路
48,47のうちいずれか一方の接合部を円弧状とな
し、その円弧状部の曲率半径rを高周波信号の波長λ以
上とするのがよい。また、第2の誘電体線路48と第4
の誘電体線路47とを接合させずに、電磁結合するよう
に近接配置する場合、その近接部において、第2の誘電
体線路48と第4の誘電体線路47との近接部の少なく
とも一方を円弧状とすることにより、近接配置の構成と
することができる。
λ以下が良く、3λを超えると接合構造が大きくなり小
型化のメリットが得られない。接合部の曲率半径rを波
長λより小さく設定すると、円弧状の接合部を有する誘
電体線路への分岐強度は小さくなる。
誘電体線路48との接合構造、および第2の誘電体線路
48と第4の誘電体線路47との接合構造、並びに第2
の誘電体線路48と第4の誘電体線路47との近接配置
の構成については、図14の場合も上記と同様である。
の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間
に設けられている。
43の中途にスイッチを設け、それをON−OFFする
ことでパルス変調制御することもできる。例えば、図1
8に示すように、配線基板18の一主面に第2のチョー
ク型バイアス供給線路112を形成し、その中途に半田
実装されたビームリードタイプのPINダイオードやシ
ョットキーバリアダイオードを設けたスイッチである。
この配線基板18を、第1の誘電体線路43の第2の誘
電体線路48との信号分岐部とサーキュレータ44との
間に、PINダイオードやショットキーバリアダイオー
ドのパルス変調用ダイオードのバイアス電圧印加方向が
LSMモードの高周波信号の電界方向に合致するように
配置し、第1の誘電体線路43に介在させるものであ
る。また、第1の誘電体線路43にもう一つのサーキュ
レータを介在させ、その第1,第3の接続部に第1の誘
電体線路43を接続し、第2の接続部に他の誘電体線路
を接続し、その誘電体線路の先端部の端面に、図18の
ような構成でショットキーバリアダイオードを設けたス
イッチを設置してもよい。
4をなくし、第1の誘電体線路53の先端部に送信アン
テナ56を接続した構成とすることもできる。この場
合、小型化されたものとなるが、受信波の一部が電圧制
御発振部52に混入しノイズ等の原因となり易いため、
図14のタイプが好ましい。
電体線路58は、第3の誘電体線路55に一端側が電磁
結合するように近接配置されるか第3の誘電体線路55
に一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー61
側へ伝搬させるように配置されていてもよい。この構成
においても、図14のものと同様の機能、作用効果を有
する。
線路53の中途に、図18に示したものと同様に構成し
たスイッチを設け、それをON−OFFすることでパル
ス変調制御することもできる。例えば、図18のよう
に、配線基板18の一主面に第2のチョーク型バイアス
供給線路112を形成し、その中途に半田実装されたビ
ームリードタイプのPINダイオードやショットキーバ
リアダイオードを設けたスイッチである。この配線基板
18を、第1の誘電体線路53の第2の誘電体線路58
との信号分岐部と、サーキュレータ54との間に、PI
Nダイオードやショットキーバリアダイオードのバイア
ス電圧印加方向がLSMモードの高周波信号の電界方向
に合致するように配置し、第1の誘電体線路53に介在
させるものである。
サーキュレータを介在させ、その第1,第3の接続部に
第1の誘電体線路53を接続し、第2の接続部に他の誘
電体線路を接続し、その誘電体線路の先端部の端面に、
図18のような構成のショットキーバリアダイオードを
設けたスイッチを設置してもよい。
平行平板導体間の間隔は、ミリ波信号の空気中での波長
であって、使用周波数での波長の2分の1以下となる。
FMCW(Frequency ModulationCotinuous Waves)
方式であり、FMCW方式の動作原理は以下のようなも
のである。電圧制御発振部の変調信号入力用のMODI
N端子に、電圧振幅の時間変化が三角波等となる入力信
号を入力し、その出力信号を周波数変調し、電圧制御発
振部の出力周波数偏移を三角波等になるように偏移させ
る。そして、送受信アンテナ46,送信アンテナ56よ
り出力信号(送信波)を放射した場合、送受信用アンテ
ナ46,送信アンテナ56の前方にターゲットが存在す
ると、電波の伝搬速度の往復分の時間差をともなって、
反射波(受信波)が戻ってくる。この時、ミキサー4
9,61の出力側のIFOUT端子には、送信波と受信
波の周波数差が出力される。
数成分を解析することで、Fif=4R・fm・Δf/c
{Fif:IF(Intermediate Frequency)出力周波数,
R:距離,fm:変調周波数,Δf:周波数偏移幅,
c:光速}という関係式から距離を求めることができ
る。
用した場合、自動車の周囲の障害物および他の自動車に
対しミリ波を照射し、反射波を元のミリ波と合成して中
間周波信号を得、この中間周波信号を分析することによ
り障害物および他の自動車までの距離、それらの移動速
度等が測定できる。
の複合酸化物を主成分としたセラミックスを用いるのが
好ましく。このセラミックスは比誘電率4.5〜8程度
が良く、比誘電率が4.5未満の場合LSMモードの電
磁波のLSEモードへの変換が大きくなり、比誘電率が
8を超えると、50GHz以上の周波数で使用する際、
誘電体線路の幅を非常に細くしなければならず、加工が
困難になって形状精度が劣化し、強度の点でも問題が生
じる。
数50〜90GHzでのQ値が1000以上である、M
g,Al,Siの複合酸化物を主成分としたセラミック
を用いるのがよい。これは、近年におけるマイクロ波帯
域,ミリ波帯に含まれる50〜90GHzで使用される
誘電体線路として、十分な低損失性を実現する。特に、
コーディエライト(2MgO・2Al2O3・5Si
O2)セラミックスがよい。
(登録商標),ポリスチレン,ガラスエポキシ樹脂等の
樹脂系のもの、アルミナセラミックス,ガラスセラミッ
クス,フォルステライトセラミックス等のものでもよい
が、誘電特性、加工性、強度、小型化、信頼性等の点で
コーディエライトセラミックスが好ましい。
し、Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Dy,
Ho,Er,Tm,Yb,Luから選ばれる少なくとも
1種を含有させることにより、Q値等の誘電特性を向上
させ、低損失の伝送特性となる。
は、以下のようにして製造する。原料粉末として、例え
ばMgCO3粉末,Al2O3粉末,SiO2粉末を用い、
これらを所定割合で秤量し、湿式混合した後乾燥し、こ
の混合物を大気中において1100〜1300℃で仮焼
した後、粉砕し粉末状とする。得られた粉末に適量の樹
脂バインダを加えて成形し、この成形体を大気中130
0〜1450℃で焼成することにより得られる。
各元素は、それぞれ酸化物,炭酸塩,酢酸塩等の無機化
合物、もしくは有機金属等の有機化合物のいずれであっ
てもよく、焼成により酸化物となるものであれば良い。
は、Mg,Al,Siの複合酸化物を主成分とし、50
〜90GHzでのQ値を1000以上であるという特性
を損なわない範囲で、上記元素以外に、粉砕ボールや原
料粉末の不純物が混入したり、焼結温度範囲の制御、機
械的特性向上を目的に他の成分を含有させても良い。例
えば、希土類元素化合物、Ba,Sr,Ca,Ni,C
o,In,Ga,Ti等の酸化物、ならびに窒化ケイ素
等の窒化物などの非酸化物である。これらは単独または
複数種が含まれていても良い。
電圧制御発振部42,52について以下に説明する。図
1,図2は本発明のNRDガイド型の高周波ダイオード
発振器を示し、これらの図において、1は一対の平行平
板導体、2はガンダイオード3を設置(マウント)する
ための略直方体状の金属ブロック等の金属部材、3はマ
イクロ波,ミリ波を発振する高周波ダイオードの1種で
あるガンダイオード、4は金属部材2の一側面に設置さ
れ、ガンダイオード3にバイアス電圧を供給するととも
に高周波信号の漏れを防ぐローパスフィルタとして機能
するチョーク型バイアス供給線路4aを形成した配線基
板、5はチョーク型バイアス供給線路4aとガンダイオ
ード3の上部導体とを接続する金属箔リボン等の帯状導
体、7はガンダイオード3の近傍に配置され高周波信号
を受信し外部へ伝搬させる誘電体線路(第1の誘電体線
路43,53)である。
給線路4aは、幅の広い線路および幅の狭い線路の長さ
がそれぞれ略λ/4の広狭線路から成り、また帯状導体
5の長さは略{(3/4)+n}λ(nは0以上の整
数)である。この帯状導体5の長さは略3λ/4〜略
{(3/4)+3}λが良く、略{(3/4)+3}λ
を超えると帯状導体5が長くなり、撓み、捩じれ等が生
じ易くなり、個々の高周波ダイオード発振器間で発振周
波数等の特性のばらつきが大きくなるとともに、種々の
共振モードが発生して、所望の発振周波数と異なる周波
数の信号が発生するという問題が生じる。より好ましく
は、略3λ/4,略{(3/4)+1}λである。
は、{(3/4)+n}λから多少ずれていても共振は
可能だからである。例えば、帯状導体5を{(3/4)
+n}λよりも10〜20%程度長く形成しても良く、
その場合、帯状導体5の接するチョーク型バイアス供給
線路4aの1パターン目の長さλ/4のうち一部が共振
に寄与すると考えられるからである。従って、帯状導体
5の長さは{(3/4)+n}λ±20%程度の範囲内
で変化させることができる。
よび帯状導体5の材料は、Cu,Al,Au,Ag,
W,Ti,Ni,Cr,Pd,Pt等から成り、特にC
u,Agが、電気伝導度が良好であり、損失が小さく、
発振出力が大きくなるといった点で好ましい。
所定間隔をあけて金属部材2と電磁結合しており、チョ
ーク型バイアス供給線路4aとガンダイオード3間に架
け渡されている。即ち、帯状導体5の一端はチョーク型
バイアス供給線路4aの一端に半田付け等により接続さ
れ、帯状導体5の他端はガンダイオード3の上部導体に
半田付け等により接続されており、帯状導体5の接続部
を除く中途部分は宙に浮いた状態となっている。
の電気的な接地(アース)を兼ねているため金属導体で
あれば良く、その材料は金属(合金を含む)導体であれ
ば特に限定するものではなく、真鍮(黄銅:Cu−Zn
合金),Al,Cu,SUS(ステンレススチール),
Ag,Au,Pt等から成る。また金属部材2は、全体
が金属から成る金属ブロック、セラミックスやプラスチ
ック等の絶縁基体の表面全体または部分的に金属メッキ
したもの、絶縁基体の表面全体または部分的に導電性樹
脂材料等をコートしたものであっても良い。
第1の誘電体線路43,53に相当するものであり、そ
の材料は上記の通りコーディエライト(2MgO・2A
l2O3・5SiO2)セラミックス(比誘電率4〜5)
等好ましく、これらは高周波帯域において低損失であ
る。ガンダイオード3と誘電体線路7との間隔は1.0
mm程度以下が好ましく、1.0mmを超えると損失を
小さくして電磁的結合が可能な最大離間幅を超える。
00GHz帯域のマイクロ波帯域およびミリ波帯域に相
当し、例えば30GHz以上、特に50GHz以上、更
には70GHz以上の高周波帯域が好適である。
は、インパット(impatt:impact ionisation avalan
che transit time)・ダイオード,トラパット(trap
att:trapped plasma avalanche triggered transi
t)・ダイオード,ガンダイオード等のマイクロ波ダイ
オードおよびミリ波ダイオードが好適に使用される。
は、高い電気伝導度および加工性等の点で、Cu,A
l,Fe,SUS(ステンレススチール),Ag,A
u,Pt等の導体板、あるいはセラミックス,樹脂等か
ら成る絶縁板の表面にこれらの導体層を形成したもので
もよい。
図4の断面図に示すように、高周波信号の発振周波数を
調整する誘電体チップ8を、帯状導体5に近接させて配
置する。尚、同図において9はガンダイオード3のネジ
止め部である。この誘電体チップ8の形状は特に限定す
るものではないが、帯状導体5の主面に対向し近接する
平行な主面Aを有する直方体状,板状,四角錐状,三角
柱等の角柱状,蒲鉾状等が良く、帯状導体5を伝搬する
高周波信号との電磁結合を主面Aにより制御し易いとい
う利点がある。そして、主面Aの長さLを調整する、ま
たは種々の長さLを有する誘電体チップ8を用意してお
き、長さLを変化させることにより、発振周波数を制御
できる。即ち、誘電体チップ8を帯状導体5に近接させ
ることで、チョーク型バイアス供給線路4aと帯状導体
5とから成る共振器の実質的な共振器長を微妙に調整で
き、例えば帯状導体5の電気的な共振器長を{(3/
4)+n}λよりも僅かに大きくし、発振周波数を低く
することが可能である。
トセラミックス,アルミナセラミックス等が好ましく、
これらは高周波帯域において低損失である。また、誘電
体チップ8の主面Aと帯状導体5の主面との間隔Bは
0.1mm〜1.0mmが良く、0.1mm未満では、
振動等により誘電体チップ8が位置ずれしたり、熱変
形、撓み等を起こして帯状導体5に接触し、高周波の伝
搬特性が変化し易くなる。1.0mmを超えると、帯状
導体5と誘電体チップ8との電磁結合が弱すぎて、発振
周波数の制御が困難となる。
部材を金属部材2の内部に設けた例を図5〜図7に示
す。なお、図6,図7は周波数調整部材周辺の部分断面
図である。これらの図に示すように、金属部材2の帯状
導体5に対応する位置に孔9a,11が形成されてお
り、その孔9a,11には柱状の周波数調整部材10,
12が挿入配置され、かつ金属部材2の表面より周波数
調整部材10,12の端部が突出して帯状導体5に近接
し電磁結合している。これらの孔9a,11は貫通孔で
あってもよく、その場合、金属部材2の帯状導体5と反
対側の面より周波数調整部材10,12を挿入して、位
置調整をすることができ好適である。
ジ切りを施したネジ孔とし、この孔11にネジ状の周波
数調整部材12をネジ込み、回転挿入させて位置の微調
整をより微妙に行えるようにしたものである。これによ
り、さらに微妙な発振周波数の制御が可能となる。これ
らの周波数調整部材10,12は、金属部材2の帯状導
体5に対応する位置に複数設けても良く、例えば断面積
の大きなものと断面積の小さなものとを設け、断面積の
大きなものにより周波数を粗調整し、断面積の小さなも
のにより周波数を微調整することもできる。
は、コーディエライト(2MgO・2Al2O3・5Si
O2),アルミナ(Al2O3)等の誘電体、またはC
u,Al,Fe,SUS(ステンレス)等の金属が良
く、上記誘電体は高周波信号に対する誘電体損失が小さ
く、上記金属は加工性に優れる。
帯状導体5に近接させこれらの間隔を調整することで、
帯状導体5と周波数調整部材10,12との間の結合容
量を変化させ、その結果チョーク型バイアス供給線路4
aと帯状導体5とから成る共振器の実質的な共振器長を
微妙に調整できる。例えば、帯状導体5の電気的な共振
器長を略{(3/4)+n}λよりも僅かに大きくし、
発振周波数を低くすることが可能となる。
導体5との間隔d(図6)は、0.05〜0.1mmと
するのが良く、0.05mm未満では、周波数調整部材
10,12と帯状導体5とが接触し易くなり、0.1m
mを超えると、周波数調整部材10,12と帯状導体5
とが電磁結合し難くなり、発振周波数の制御が困難にな
る。
導体5との間隔dだけでなく、周波数調整部材10,1
2の帯状導体5に対向する端面の面積を調整することに
よっても、発振周波数の制御が可能であり、その端面の
面積が小さい場合は細かな制御ができるとともに周波数
変調可能幅が小さくなり、端面の面積が大きい場合は相
対的に粗い制御となり周波数変調可能幅も大きくなる。
好ましくは、端面の面積は0.1〜2mm2が良く、
0.1mm2未満では発振周波数の制御が困難であり、
2mm2を超えると、周波数調整部材10,12の断面
の幅が大きくなり、平行平板導体1と接触し易くなるう
え、帯状導体5よりはみ出した部分は周波数制御に殆ど
影響しない。より好ましくは、0.13〜0.8mm2
である。
す。これらの図において、20は補助基板14に設置さ
れた周波数変調用ダイオードとしてのバラクタダイオー
ドであり、そのバイアス電圧印加方向は帯状導体5に生
じ空間に放射形成される電磁界の電界に平行な方向とさ
れ、即ち電界方向と合致した状態とされ、帯状導体5に
近接配置されて電磁結合している。21は、補助基板1
4に形成されたバラクタダイオード20接続用の電極
(接続導体)、22は、配線基板23の主面に形成され
た第2のチョーク型バイアス供給線路である。23は、
バラクタダイオード20を設けた変調回路基板であり、
第2のチョーク型バイアス供給線路22が主面に形成さ
れかつその主面が平行平板導体1に対し垂直に設置され
る配線基板13と、第2のチョーク型バイアス供給線路
22の中途に立設され、かつ第2のチョーク型バイアス
供給線路22に連続する接続導体をその主面に有する補
助基板14とから成る。
変調用ダイオードのバラクタダイオード20と帯状導体
5との間隔をλ以下とする。λよりも大きいと、バラク
タダイオード20の容量変化による周波数の変調が困難
となり、周波数変調幅が小さくなる。より好ましくは、
周波数変調用ダイオードと帯状導体5との間隔は0.1
mm〜λであり、0.1mm未満では電極21と帯状導
体5とが接触し易くなる。
5に対する位置は、帯状導体5の中心部から、チョーク
型バイアス供給線路4a側、またはガンダイオード3側
へ帯状導体5の長さの1/4程度までの範囲が良い。バ
ラクタダイオード20が、帯状導体5の中心部よりもガ
ンダイオード3側へ帯状導体5の長さの1/4を超えて
近くなると発振出力が低下し、チョーク型バイアス供給
線路4a側へ帯状導体5の長さの1/4を超えて配置さ
れると、周波数変調幅が小さくなる。
0のバイアス電圧印加方向が、帯状導体5で生じる電界
の方向、即ち平行平板導体1に平行な方向かつ帯状導体
5表面に垂直な方向に合致するようにしたが、帯状導体
5より生じる電界は帯状導体5から離れるに従い広が
り、平行平板導体1に垂直な方向の成分が発生する。従
って、平行平板導体1に垂直な方向の電界にバラクタダ
イオード20のバイアス電圧印加方向を合致させるよう
に設けることもできる。
図10〜図12に示す。図11(a),(b)、図12
(a),(b)は、2種類の周波数調整部材周辺の部分
平面図および側断面図をそれぞれ示すものである。これ
らの図に示すように、一方の平行平板導体1には、帯状
導体5近傍に位置し厚さ方向に貫通する貫通孔28と、
貫通孔28に挿置されかつ平行平板導体1間側の表面よ
り突出して帯状導体5に近接し電磁結合する柱状の周波
数調整部材29とが設けられている。この場合、平行平
板導体1の外側より周波数調整部材29を挿入して、位
置調整をすることができる。
ジ切りを施し、これにネジ状の周波数調整部材31を螺
合させ挿入することで、ネジの回転により周波数調整部
材31の突出長を微調整でき、さらに微妙な発振周波数
の制御が可能になる。
材29,31の高周波ダイオード発振器内部への突出部
の形状を先細り状,テーパー状とすることにより、さら
に微妙な制御ができる。また、突出部の形状を種々に変
化させたものを複数用意し、それらを所望の特性に応じ
て使用することもできる。例えば、発振周波数の変化
幅、発振周波数の変化率、Q特性等について、種々の制
御が可能なように、複数種の周波数調整部材29,31
を使用してもよい。これらの周波数調整部材29,31
は、帯状導体5に近接する位置に複数設けても良く、例
えば断面積の大きなものと断面積の小さなものとを設
け、断面積の大きなものにより周波数を粗調整し、断面
積の小さなものにより周波数を微調整することもでき
る。
方に対向する貫通孔を設け、それらの貫通孔に一本の周
波数調整部材29,31を挿入する、または平行平板導
体1,1の両方に対向しない貫通孔を設け、それらの貫
通孔に周波数調整部材29,31を一本ずつ挿入するこ
ともできる。上記実施形態においては、円柱状の周波数
調整部材29について説明したが、円柱状に限らず、三
角柱状,四角柱状等の角柱状、円錐状,角錐状、突出端
部が半球状のもの等種々の形状とし得る。また、周波数
調整部材29の断面形状を凸型,逆T型等として、一端
に突出長さを制限する止め部を設けてもよい。あるい
は、周波数調整部材29,31の内部を空洞として軽量
化、低コスト化を行ってもよく、また周波数調整部材2
9,31を複数種の材質から構成してもよい。
は、コーディエライト(2MgO・2Al2O3・5Si
O2)セラミックス,アルミナ(Al2O3)セラミック
ス等の誘電体、またはCu,Al,Fe,SUS(ステ
ンレス)等の金属が良く、上記誘電体は高周波信号に対
する誘電体損失が小さく、上記金属は加工性に優れる。
帯状導体5に近接させ、周波数調整部材29,31の突
出長さ、即ち電磁結合長を調整することで、帯状導体5
と周波数調整部材29,31との間の結合容量を変化さ
せ、その結果チョーク型バイアス供給線路4aと帯状導
体5とから成る共振器の実質的な共振器長を微妙に調整
できる。例えば、帯状導体5の電気的な共振器長を略
{(3/4)+n}λよりも僅かに大きくし、発振周波
数を低くすることが可能となる。
導体5との距離はλ/2以下が好ましく、λ/4以下が
より好ましい。例えば、発振周波数が約77GHzでは
0.05〜2mmとするのが良い。0.05mm未満で
は周波数調整部材29,31と帯状導体5とが接触し易
くなり、2mmを超えると周波数調整部材29,31と
帯状導体5とが電磁結合し難くなり、発振周波数の制御
が困難になる。
導体5との距離だけでなく、周波数調整部材29,31
の帯状導体5に対向する面の面積を調整することによっ
ても、発振周波数の制御が可能であり、対向する面の面
積が小さい場合は細かな制御ができるとともに周波数変
調可能幅が小さくなり、対向する面の面積が大きい場合
は相対的に粗い制御となり周波数変調可能幅も大きくな
る。好ましくは、対向する面の面積は0.5〜3mm2
が良く、0.5mm2未満では発振周波数の制御が困難
であり、3mm2を超えると、周波数調整部材9,11
と誘電体線路6とが電磁結合しそれが無視できない程度
に大きくなる。
ョーク型バイアス供給線路と帯状導体とが高周波ダイオ
ードの発振周波数を決定する共振器として機能し、金属
ストリップ共振器等の別個の共振器が不要となり、従っ
て高周波ダイオードマウント用の金属部材と誘電体線路
との位置決めが容易になり、製造の作業性が大幅に向上
する。また、金属ストリップ共振器等の別個の共振器に
よる損失が解消され、高周波信号の伝搬特性が向上し、
その結果、ミリ波レーダ等に適用した場合に、探知レン
ジ、探知距離、ターゲットの位置探知、ターゲットの速
度探知等の性能が向上するとともに安定したものとな
る。さらに、本発明は、ミリ波信号の伝送特性に優れ、
ミリ波レーダーの探知距離を増大し得るものとなり(図
13のもの)、また送信用のミリ波信号がサーキュレー
タを介してミキサーへ混入することがなく、その結果受
信信号のノイズが低減し探知距離がさらに増大する(図
14のもの)。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て種々の変更を行うことは何等差し支えない。
とが一体化したミリ波送受信器、または送信アンテナと
受信アンテナとが独立したミリ波送受信器において、高
周波ダイオードは金属部材に設置されており、金属部材
は、幅の広い線路と幅の狭い線路が交互に形成され高周
波ダイオードにバイアス電圧を供給するチョーク型バイ
アス供給線路と、チョーク型バイアス供給線路および高
周波ダイオードを直線状に接続する帯状導体とが設けら
れるとともに、チョーク型バイアス供給線路の幅の広い
線路および幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ/4、帯
状導体の長さが略{(3/4)+n}λ(nは0以上の
整数)であることにより、チョーク型バイアス供給線路
と帯状導体とが高周波ダイオードの発振周波数を決定す
る共振器として機能し、金属ストリップ共振器等の別個
の共振器が不要となり、従って高周波ダイオードマウン
ト用の金属部材と誘電体線路との位置決めが容易にな
り、製造の作業性が大幅に向上する。また、金属ストリ
ップ共振器等の別個の共振器による損失が解消され、高
周波信号の伝搬特性が向上し、その結果、ミリ波レーダ
等に適用した場合に、探知レンジ、探知距離、ターゲッ
トの位置探知、ターゲットの速度探知等の性能が向上す
るとともに安定したものとなる。
面と対向する主面を有する誘電体チップを、帯状導体に
近接配置し電磁結合させたことにより、高周波ダイオー
ド発振器の発振周波数の調整が容易になり、発振周波数
が安定するため製造歩留まりが向上し量産性も向上す
る。
帯状導体に生じる電界に平行な方向とされた周波数変調
用ダイオードを帯状導体に近接配置して電磁結合させた
ことにより、帯状導体に周波数変調用ダイオードを設け
た変調回路基板を近接配置して電磁結合させるととも
に、周波数変調用ダイオードに印加するバイアス電圧を
変化させることで、発振周波数を制御できる。また、誘
電体線路中に周波数変調用ダイオードを配置する必要が
ないため、損失が小さく高出力が得られるとともに、全
体が小型化する。さらに、周波数変調用ダイオードの位
置を調整することにより、共振器としても機能する帯状
導体と周波数変調用ダイオードとの電磁結合の強さを変
えることができ、それにより周波数変調幅を調整し得
る。
は、第2のチョーク型バイアス供給線路が主面に形成さ
れかつその主面が平行平板導体に対し垂直に設置される
配線基板と、第2のチョーク型バイアス供給線路の中途
に立設されかつ第2のチョーク型バイアス供給線路に連
続する接続導体をその主面上に有する補助基板とから成
る変調回路基板上に設置されて、補助基板の前記接続導
体の中途に接続されていることにより、変調回路基板の
上面視における形状が凸型となり、位置ずれや捩じれ等
が小さくなり設置の安定性がきわめて高くなる。また、
周波数変調用ダイオードのバイアス電圧印加方向を高周
波信号の電界方向に合致させた状態で、周波数変調用ダ
イオードを帯状導体に近接配置し、位置調整できるた
め、容易に周波数変調幅を調整可能となる。
と帯状導体との間隔をλ以下としたことで、高周波信号
の出力を大きくして周波数変調幅を広げることができ
る。
板導体の帯状導体近傍に貫通孔を形成し、かつその貫通
孔に平行平板導体間側の表面に突出して帯状導体と電磁
結合する柱状の周波数調整部材を設けたことにより、帯
状導体に周波数調整部材を近接配置して電磁結合させる
際に、周波数調整部材の位置を容易かつ再現性良く微調
整可能な構成とすることで、共振器の実質的な共振器長
を微妙に調整でき、その結果発振周波数を再現性良く微
調整できる。また、周波数調整部材を小型化して位置の
微調整を可能とすることで全体が小型化される。
体との距離がλ/2以下であることにより、周波数調整
部材と帯状導体とが良好に電磁結合し、その状態で電磁
結合の度合いを微調整することにより、共振器の実質的
な共振器長を微調整できる。
発振器の一実施形態の斜視図である。
イアス供給線路と帯状導体を示す平面図である。
態の斜視図である。
ガンダイオード周辺の部分断面図である。
態の斜視図である。
図である。
断面図である。
態の斜視図である。
た変調回路基板の斜視図である。
形態の斜視図である。
ス供給線路,帯状導体および円柱状の周波数調整部材の
平面図、(b)は(a)の側断面図である。
ス供給線路,帯状導体およびネジ状の周波数調整部材の
平面図、(b)は(a)の側断面図である。
ド型のミリ波送受信器の内部の平面図である。
たNRDガイド型のミリ波送受信器の内部の平面図であ
る。
る。
型バイアス供給線路と帯状導体を示す平面図である。
ード発振器の斜視図である。
を設けた配線基板の斜視図である。
Claims (14)
- 【請求項1】ミリ波信号の波長λの2分の1以下の間隔
で配置した平行平板導体間に、 高周波ダイオードが一端部に付設され、前記高周波ダイ
オードから出力されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘
電体線路と、 バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合
致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制
御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送
信用のミリ波信号として出力する周波数変調用ダイオー
ドと、 前記第1の誘電体線路に一端側が電磁結合するように近
接配置されるかまたは前記第1の誘電体線路に一端が接
合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬さ
せる第2の誘電体線路と、 前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周
縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号
の入出力端とされた第1の接続部,第2の接続部および
第3の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された
前記ミリ波信号をフェライト板の面内で時計回りまたは
反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキ
ュレータであって、前記第1の誘電体線路の前記ミリ波
信号の出力端に前記第1の接続部が接合されるサーキュ
レータと、 該サーキュレータの第2の接続部に接合され、前記ミリ
波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテナを
有する第3の誘電体線路と、 前記送受信アンテナで受信され第3の誘電体線路を伝搬
して前記サーキュレータの第3の接続部より出力した受
信波をミキサー側へ伝搬させる第4の誘電体線路と、 前記第2の誘電体線路の中途と前記第4の誘電体線路の
中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させる
ことにより、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて
中間周波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ
波送受信器において、 前記高周波ダイオードは金属部材に設置されており、該
金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路が交互に形成
され前記高周波ダイオードにバイアス電圧を供給するチ
ョーク型バイアス供給線路と、該チョーク型バイアス供
給線路および前記高周波ダイオードを直線状に接続する
帯状導体とが設けられるとともに、前記チョーク型バイ
アス供給線路の幅の広い線路および幅の狭い線路の長さ
がそれぞれ略λ/4、前記帯状導体の長さが略{(3/
4)+n}λ(nは0以上の整数)であることを特徴と
するミリ波送受信器。 - 【請求項2】前記帯状導体の主面と対向する主面を有す
る誘電体チップを、前記帯状導体に近接配置し電磁結合
させたことを特徴とする請求項1記載のミリ波送受信
機。 - 【請求項3】バイアス電圧印加方向が前記帯状導体に生
じる電界に平行な方向とされた前記周波数変調用ダイオ
ードを前記帯状導体に近接配置して電磁結合させたこと
を特徴とする請求項1記載のミリ波送受信器。 - 【請求項4】前記周波数変調用ダイオードは、第2のチ
ョーク型バイアス供給線路が主面に形成されかつ該主面
が前記平行平板導体に対し垂直に設置される配線基板
と、前記第2のチョーク型バイアス供給線路の中途に立
設されかつ前記第2のチョーク型バイアス供給線路に連
続する接続導体をその主面上に有する補助基板とから成
る変調回路基板上に設置されて、前記補助基板の前記接
続導体の中途に接続されていることを特徴とする請求項
3記載のミリ波送受信器。 - 【請求項5】前記周波数変調用ダイオードと前記帯状導
体との間隔をλ以下としたことを特徴とする請求項3ま
たは請求項4記載のミリ波送受信器。 - 【請求項6】少なくとも一方の前記平行平板導体の前記
帯状導体近傍に貫通孔を形成し、かつ該貫通孔に前記平
行平板導体間側の表面に突出して前記帯状導体と電磁結
合する柱状の周波数調整部材を設けたことを特徴とする
請求項1記載のミリ波送受信器。 - 【請求項7】前記周波数調整部材と前記帯状導体との距
離がλ/2以下であることを特徴とする請求項6記載の
ミリ波送受信器。 - 【請求項8】ミリ波信号の波長λの2分の1以下の間隔
で配置した平行平板導体間に、 高周波ダイオードが一端部に付設され、前記高周波ダイ
オードから出力されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘
電体線路と、 バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合
致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制
御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送
信用のミリ波信号として出力する周波数変調用ダイオー
ドと、 前記第1の誘電体線路に一端側が電磁結合するように近
接配置されるかまたは前記第1の誘電体線路に一端が接
合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬さ
せる第2の誘電体線路と、 前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周
縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号
の入出力端とされた第1の接続部,第2の接続部および
第3の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された
前記ミリ波信号をフェライト板の面内で時計回りまたは
反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキ
ュレータであって、前記第1の誘電体線路の前記ミリ波
信号の出力端に前記第1の接続部が接合されるサーキュ
レータと、 該サーキュレータの第2の接続部に接続され、前記ミリ
波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナを有
する第3の誘電体線路と、 先端部に受信アンテナ、他端部にミキサーが各々設けら
れた第4の誘電体線路と、 前記サーキュレータの第3の接続部に接続され、前記送
信アンテナで受信混入したミリ波信号を伝搬させるとと
もに先端部に設けられた無反射終端部で前記ミリ波信号
を減衰させる第5の誘電体線路と、 前記第2の誘電体線路の中途と前記第4の誘電体線路の
中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させる
ことにより、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて
中間周波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ
波送受信器において、 前記高周波ダイオードは金属部材に設置されており、該
金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路が交互に形成
され前記高周波ダイオードにバイアス電圧を供給するチ
ョーク型バイアス供給線路と、該チョーク型バイアス供
給線路および前記高周波ダイオードを直線状に接続する
帯状導体とが設けられるとともに、前記チョーク型バイ
アス供給線路の幅の広い線路および幅の狭い線路の長さ
がそれぞれ略λ/4、前記帯状導体の長さが略{(3/
4)+n}λ(nは0以上の整数)であることを特徴と
するミリ波送受信器。 - 【請求項9】前記帯状導体の主面と対向する主面を有す
る誘電体チップを、前記帯状導体に近接配置し電磁結合
させたことを特徴とする請求項8記載のミリ波送受信
機。 - 【請求項10】バイアス電圧印加方向が前記帯状導体に
生じる電界に平行な方向とされた前記周波数変調用ダイ
オードを前記帯状導体に近接配置して電磁結合させたこ
とを特徴とする請求項8記載のミリ波送受信器。 - 【請求項11】前記周波数変調用ダイオードは、第2の
チョーク型バイアス供給線路が主面に形成されかつ該主
面が前記平行平板導体に対し垂直に設置される配線基板
と、前記第2のチョーク型バイアス供給線路の中途に立
設されかつ前記第2のチョーク型バイアス供給線路に連
続する接続導体をその主面上に有する補助基板とから成
る変調回路基板上に設置されて、前記補助基板の前記接
続導体の中途に接続されていることを特徴とする請求項
10記載のミリ波送受信器。 - 【請求項12】前記周波数変調用ダイオードと前記帯状
導体との間隔をλ以下としたことを特徴とする請求項1
0または請求項11記載のミリ波送受信器。 - 【請求項13】少なくとも一方の前記平行平板導体の前
記帯状導体近傍に貫通孔を形成し、かつ該貫通孔に前記
平行平板導体間側の表面に突出して前記帯状導体と電磁
結合する柱状の周波数調整部材を設けたことを特徴とす
る請求項8記載のミリ波送受信器。 - 【請求項14】前記周波数調整部材と前記帯状導体との
距離がλ/2以下であることを特徴とする請求項13記
載のミリ波送受信器。
Priority Applications (4)
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JP2000193382A JP3631666B2 (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | ミリ波送受信器 |
DE10040957A DE10040957B4 (de) | 1999-08-24 | 2000-08-22 | Hochfrequenzdiodenoszillator und Vorrichtung zum Senden/Empfangen von Millimeterwellen |
US09/645,100 US6630870B1 (en) | 1999-08-24 | 2000-08-23 | High-frequency diode oscillator and millimeter-wave transmitting/receiving apparatus |
US10/630,484 US6744402B2 (en) | 1999-08-24 | 2003-07-29 | High-frequency diode oscillator and millimeter-wave transmitting/receiving apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000193382A JP3631666B2 (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | ミリ波送受信器 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2002014155A true JP2002014155A (ja) | 2002-01-18 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005073177A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Kyocera Corp | ダイオード実装用基板およびミリ波モジュール |
-
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- 2000-06-27 JP JP2000193382A patent/JP3631666B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2005073177A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Kyocera Corp | ダイオード実装用基板およびミリ波モジュール |
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