JP3631666B2 - ミリ波送受信器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波集積回路等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に好適なミリ波送受信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非放射性誘電体線路型のミリ波送受信器を図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。
【０００３】
そして、図１３，図１４に示したミリ波送受信器は、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。
【０００４】
図１３において、４１は一方の平行平板導体（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。
【０００５】
４３は、高周波ダイオードから出力された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。
【０００６】
また４７は、送受信アンテナ４６で受信され第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、送信用の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、送信用のミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部である。
【０００７】
また、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。
【０００８】
５３は、高周波ダイオードから出力された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５３，５５，５７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５４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。
【０００９】
また５８は、第１の誘電体線路５３に一端側が電磁結合するように近接配置されて、送信用の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、送信用のミリ波信号の一部と受信波とを混合
して中間周波信号を発生するミキサー部である。
【００１０】
このようなミリ波送受信器において、高周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。
【００１１】
また、２は高周波ダイオードとしてのガンダイオードを設置（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、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。
【００１２】
図１５のミリ波信号発振部（ガンダイオード発振器）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。
【００１３】
さらに、図１７，図１８に示すように、誘電体線路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ＬＳＭ_０１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１７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。
【００１４】
また図１８に示すように、配線基板１８の一主面には第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１１２のバラクタダイオード１１０との接続部には、電極１１１が形成されている。
【００１５】
そして、ガンダイオード３から発振された高周波信号は、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。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従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。
【００１７】
また、金属部材２，誘電体線路７，金属ストリップ共振器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。
【００１８】
さらに、上記従来のミリ波信号発振部においては、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。
【００１９】
このようなミリ波信号発振部を備えたミリ波送受信器では、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。
【００２０】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、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。
【００２１】
そして、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することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明のミリ波送受信器は、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、該第１の誘電体線路の一端に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、前記送信用の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、一つの接続部から入力された前記ミリ波信号を前記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す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送信用の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前記第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前記第３の誘電体線路を伝搬して前記サーキュレータの前記第３の接続部より出力した受信波を前記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、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部と、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の一側面に設置されており、該金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路とが交互に形成され、前記高周波ダイオードに前記バイアス電圧を供給するチョーク型バイアス供給線路を形成した配線基板と、前記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、中途部分が宙に浮いた状態となっている帯状導体とが設けられているとともに、前記チョーク型バイアス供給線路の前記幅の広い線路および前記幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ／４（λは使用周波数において空気中を伝搬する高周波信号の波長）であり、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ものである。
【００２３】
本発明のミリ波送受信器によれば、このような構成により、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。
【００２４】
本発明において、好ましくは、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て電磁結合させたことを特徴とする。
【００２５】
上記の構成により、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。
【００２６】
また好ましくは、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。
【００２７】
上記の構成により、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。
【００２８】
本発明において、好ましくは、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。
【００２９】
上記構成により、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。
【００３０】
また好ましくは、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。
【００３１】
上記の範囲内に調整することで、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。
【００３２】
また好ましくは、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。
【００３３】
上記構成により、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。
【００３４】
また好ましくは、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。
【００３５】
上記構成により、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。
【００３６】
また、本発明のミリ波送受信器は、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、該第１の誘電体線路の一端に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、前記送信用の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、一つの接続部から入力された前記ミリ波信号を前記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す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送信用の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前記第２の接続部に接続され、前記送信用の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、他端部に前記ミキサーが各々設けられ、前記受信アンテナで受信された受信波を前記ミキサー側へ伝搬させる第４の誘電体線路と、前記サーキュレータの前記第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受信混入した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、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部と、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の一側面に設置されており、該金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路とが交互に形成され、前記高周波ダイオードに前記バイアス電圧を供給するチョーク型バイアス供給線路を形成した配線基板と、前記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、中途部分が宙に浮いた状態となっている帯状導体とが設けられているとともに、前記チョーク型バイアス供給線路の前記幅の広い線路および前記幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ／４（λは使用周波数において空気中を伝搬する高周波信号の波長）であり、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ものである。
【００３７】
本発明のミリ波送受信器によれば、このような構成により、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。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。
【００３８】
本発明において、好ましくは、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て電磁結合させたことを特徴とする。
【００３９】
上記の構成により、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。
【００４０】
また好ましくは、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。
【００４１】
上記の構成により、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。
【００４２】
本発明において、好ましくは、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。
【００４３】
上記構成により、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。
【００４４】
また好ましくは、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。
【００４５】
上記の範囲内に調整することで、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。
【００４６】
また好ましくは、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。
【００４７】
上記構成により、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。
【００４８】
また好ましくは、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。
【００４９】
上記構成により、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。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明のミリ波送受信器について、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。
【００５１】
図１３において、４１は一方の平行平板導体（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。
【００５２】
４３は、高周波ダイオードから出力された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。
【００５３】
また４７は、送受信アンテナ４６で受信され第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、送信用の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、送信用のミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部である。
【００５４】
サーキュレータ４４は、平行平板導体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４４ａ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４１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は円板状のものに限らず、多角形状等のものでもよい。
【００５５】
また、本発明のミリ波送受信器の他の実施形態として、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。
【００５６】
５３は、高周波ダイオードから出力された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５３，５５，５７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５４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。
【００５７】
また５８は、第１の誘電体線路５３に一端側が電磁結合するように近接配置されて、送信用の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、送信用のミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部である。
【００５８】
本発明では、図１３において、第１の誘電体線路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４８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。
【００５９】
また、ミキサー４９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。
【００６０】
また好ましくは、接合部の曲率半径ｒは３λ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。
【００６１】
このような第１の誘電体線路４３と第２の誘電体線路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。
【００６２】
そして、これらの各種部品は、ミリ波信号の波長の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。
【００６３】
図１３のものにおいて、第１の誘電体線路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１８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。
【００６４】
図１４のものにおいて、サーキュレータ５４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。
【００６５】
また、図１４のタイプにおいて、第２の誘電体線路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、送信用の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。
【００６６】
この図１４のものにおいて、第１の誘電体線路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、ＰＩＮ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。
【００６７】
また、第１の誘電体線路５３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。
【００６８】
また、これらのミリ波送受信器において、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。
【００６９】
また、図１３，図１４のミリ波送受信器はＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous 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ＭＯＤＩＮ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４９，６１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。
【００７０】
このＩＦＯＵＴ端子の出力周波数等の周波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。
【００７１】
このように、自動車のミリ波レーダ等に適用した場合、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。
【００７２】
本発明のミリ波送受信器における誘電体線路は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ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程度が良い。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。
【００７３】
また、誘電体線路の材料として、使用周波数５０〜９０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上である、Ｍｇ，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・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）セラミックスがよい。
【００７４】
さらに、その他の材料として、テフロン（登録商標）（テフロン（登録商標）は登録商標である。），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。
【００７５】
このコーディエライトセラミックスに対し、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。
【００７６】
本発明のミリ波送受信器における誘電体線路用の誘電体磁器組成物は、以下のようにして製造する。原料粉末として、例えばＭｇＣＯ_３粉末，Ａｌ_２Ｏ_３粉末，ＳｉＯ_２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１３００〜１４５０℃で焼成することにより得られる。
【００７７】
原料粉末中に含まれるＭｇ，Ａｌ，Ｓｉの各元素は、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。
【００７８】
なお、誘電体線路用の誘電体磁器組成物の主成分は、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，Ｃｏ，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。
【００７９】
本発明のミリ波送受信器における高周波ダイオード発振器を用いた電圧制御発振部４２，５２について以下に説明する。図１，図２は本発明のミリ波送受信器における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。
【００８０】
また図２において、チョーク型バイアス供給線路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。
【００８１】
また、略｛（３／４）＋ｎ｝λとしたのは、｛（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。
【００８２】
これらチョーク型バイアス供給線路４ａおよび帯状導体５の材料は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｐｔ等から成り、特にＣｕ，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。
【００８３】
また、帯状導体５は金属部材２の表面から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。
【００８４】
そして、金属部材２は、ガンダイオード３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。
【００８５】
また、誘電体線路７は、図1３，図１４の第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・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）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１．０ｍｍ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。
【００８６】
本発明でいう高周波帯域は、数１０〜数１００ＧＨｚ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。
【００８７】
また、本発明の高周波ダイオードとしては、インパット（ｉｍｐａｔｔ：ｉｍｐａｃｔ ｉｏｎｉｓａｔｉｏｎ ａｖａｌａｎｃｈｅ ｔｒａｎｓｉｔ ｔｉｍｅ）・ダイオード，トラパット（ｔｒａｐａｔｔ：ｔｒａｐｐｅｄ ｐｌａｓｍａ ａｖａｌａｎｃｈｅ ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｔｒａｎｓｉｔ）・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。
【００８８】
本発明のミリ波送受信器におけるＮＲＤガイド用の平行平板導体１は、高い電気伝導度および加工性等の点で、Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，ＳＵＳ（ステンレススチール），Ａｇ，Ａｕ，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。
【００８９】
本発明において、好ましくは、図３および図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。
【００９０】
そして、誘電体チップ８はコーディエライトセラミックス，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。
【００９１】
本発明の他の実施形態として、周波数調整部材を金属部材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。
【００９２】
また図７の実施形態は、孔１１を内面にネ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。
【００９３】
周波数調整部材１０，１２の材料としては、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２），アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）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。
【００９４】
このように、周波数調整部材１０，１２を帯状導体５に近接させて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。
【００９５】
そして、周波数調整部材１０，１２と帯状導体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、０．１ｍｍ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。
【００９６】
さらに、周波数調整部材１０，１２と帯状導体５との間隔ｄだけでなく、周波数調整部材１０，１２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０．１〜２ｍｍ^２が良く、０．１ｍｍ^２未満では発振周波数の制御が困難であり、２ｍｍ^２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、０．１３〜０．８ｍｍ^２である。
【００９７】
本発明の他の実施形態を図８，図９に示す。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１４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。
【００９８】
本実施形態において、好ましくは、周波数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０．１ｍｍ〜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。
【００９９】
また、バラクタダイオード２０の帯状導体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。
【０１００】
上記実施形態では、バラクタダイオード２０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。
【０１０１】
さらに、本発明の他の実施形態について、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。
【０１０２】
また図１２の実施形態は、貫通孔３０にネジ切りを施し、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。
【０１０３】
これらの実施形態において、周波数調整部材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。
【０１０４】
さらには、一対の平行平板導体１，１の両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２９，３１を複数種の材質から構成してもよい。
【０１０５】
周波数調整部材２９，３１の材料としては、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）セラミックス，アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）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。
【０１０６】
このように、周波数調整部材２９，３１を帯状導体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。
【０１０７】
そして、周波数調整部材２９，３１と帯状導体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。
【０１０８】
さらに、周波数調整部材２９，３１と帯状導体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０．５〜３ｍｍ^２が良く、０．５ｍｍ^２未満では発振周波数の制御が困難であり、３ｍｍ^２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。
【０１０９】
かくして、本発明のミリ波送受信器によれば、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。さらに、本発明によれば、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）。
【０１１０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明のミリ波送受信器によれば、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、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の一側面に設置されており、金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路とが交互に形成され、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を形成した配線基板と、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、中途部分が宙に浮いた状態となっている帯状導体とが設けられているとともに、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（λは使用周波数において空気中を伝搬する高周波信号の波長）であり、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。
【０１１２】
また本発明のミリ波送受信器によれば、好ましくは、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、帯状導体に近接配置して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。
【０１１３】
また好ましくは、バイアス電圧印加方向が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。
【０１１４】
また好ましくは、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。
【０１１５】
また好ましくは、周波数変調用ダイオード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。
【０１１６】
また好ましくは、少なくとも一方の平行平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。
【０１１７】
また好ましくは、周波数調整部材と帯状導体との距離が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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のミリ波送受信器用の高周波ダイオード発振器の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１の高周波ダイオード発振器のチョーク型バイアス供給線路と帯状導体を示す平面図である。
【図３】本発明のミリ波送受信器用の高周波ダイオード発振器の他の実施形態の斜視図である。
【図４】図３において、誘電体チップと帯状導体およびガンダイオード周辺の部分断面図である。
【図５】本発明のミリ波送受信器用の高周波ダイオード発振器の他の実施形態の斜視図である。
【図６】図５において、周波数調整部材周辺の部分断面図である。
【図７】図５において、他の周波数調整部材周辺の部分断面図である。
【図８】本発明のミリ波送受信器用の高周波ダイオード発振器の他の実施形態の斜視図である。
【図９】図８において、周波数変調用ダイオードを設けた変調回路基板の斜視図である。
【図１０】本発明のミリ波送受信器用の高周波ダイオード発振器の他の実施形態の斜視図である。
【図１１】図１０において、（ａ）はチョーク型バイアス供給線路，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。
【図１２】図１０において、（ａ）はチョーク型バイアス供給線路，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。
【図１３】本発明の送受信アンテナを備えたＮＲＤガイド型のミリ波送受信器の内部の平面図である。
【図１４】本発明の送信アンテナと受信アンテナを備えたＮＲＤガイド型のミリ波送受信器の内部の平面図である。
【図１５】従来の高周波ダイオード発振器の斜視図である。
【図１６】図１５の高周波ダイオード発振器のチョーク型バイアス供給線路と帯状導体を示す平面図である。
【図１７】従来の発振周波数を変調可能な高周波ダイオード発振器の斜視図である。
【図１８】図１７の周波数変調用のバラクタダイオードを設けた配線基板の斜視図である。
【符号の説明】
１：平行平板導体
２：金属部材
３：ガンダイオード
４：配線基板
５：帯状導体
７：誘電体線路
４３：第１の誘電体線路
４４：サーキュレータ
４６：送受信アンテナ
４５：第３の誘電体線路
４７：第４の誘電体線路
４８：第２の誘電体線路
４９：ミキサー

Claims (14)

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、
   該第１の誘電体線路の一端に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、前記送信用の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、一つの接続部から入力された前記ミリ波信号を前記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す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送信用の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前記第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前記第３の誘電体線路を伝搬して前記サーキュレータの前記第３の接続部より出力した受信波を前記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、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部と、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の一側面に設置されており、該金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路とが交互に形成され、前記高周波ダイオードに前記バイアス電圧を供給するチョーク型バイアス供給線路を形成した配線基板と、前記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、中途部分が宙に浮いた状態となっている帯状導体とが設けられているとともに、前記チョーク型バイアス供給線路の前記幅の広い線路および前記幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ／４（λは使用周波数において空気中を伝搬する高周波信号の波長）であり、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
   該第１の誘電体線路の一端に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、前記送信用の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、一つの接続部から入力された前記ミリ波信号を前記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す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送信用の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前記第２の接続部に接続され、前記送信用の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、他端部に前記ミキサーが各々設けられ、前記受信アンテナで受信された受信波を前記ミキサー側へ伝搬させる第４の誘電体線路と、
   前記サーキュレータの前記第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受信混入した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、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー部と、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の一側面に設置されており、該金属部材は、幅の広い線路と幅の狭い線路とが交互に形成され、前記高周波ダイオードに前記バイアス電圧を供給するチョーク型バイアス供給線路を形成した配線基板と、前記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、中途部分が宙に浮いた状態となっている帯状導体とが設けられているとともに、前記チョーク型バイアス供給線路の前記幅の広い線路および前記幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ／４（λは使用周波数において空気中を伝搬する高周波信号の波長）であり、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。
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。
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。
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。
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１０または請求項１１記載のミリ波送受信器。
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。
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。

Images