JP6341983B2 - Radar equipment - Google Patents

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Description

本発明は、レーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar apparatus.

車載ミリ波レーダに採用されているレーダ方式の一つとしてFM−CW(Frequency Modulation−Continuous Wave)方式がある。この方式のレーダ装置は、送信アンテナと受信アンテナを別個に備え、動作中は送信と受信を同時に行い、目標からの反射波を受信して処理することで、目標までの距離や目標の移動速度を検出するものである。   One of the radar systems employed in the in-vehicle millimeter wave radar is FM-CW (Frequency Modulation-Continuous Wave) system. This type of radar device is equipped with a transmission antenna and a reception antenna separately. During operation, the transmission and reception are performed at the same time, and the reflected wave from the target is received and processed. Is detected.

レーダ装置では、小形、低コスト化のため、多層樹脂基板の一方の面(部品実装面)に回路部品が実装され、もう一方の面(アンテナ面)に送信アンテナ及び受信アンテナが形成される。アンテナ方式としては、樹脂基板上に形成するため、マイクロストリップアンテナからなるアレーアンテナ方式が多い。この構成においては、部品実装面とアンテナ面との間でミリ波信号の伝送が必要であり、伝送線路として樹脂基板にスルーホールで形成した同軸線路や導波管が一般に用いられる。特にミリ波帯では波長が短いため、小形かつ低損失にできる導波管の採用が多い。この場合、アンテナ面上に導波管/マイクロストリップ線路変換器を設け、ここからマイクロストリップ線路による分配/合成機能を有する給電回路を構成し、アレーアンテナを構成するパッチ素子アンテナに接続する構成が一般的である。   In the radar device, circuit components are mounted on one surface (component mounting surface) of the multilayer resin substrate, and a transmission antenna and a reception antenna are formed on the other surface (antenna surface) in order to reduce the size and cost. As an antenna system, an array antenna system composed of a microstrip antenna is often used because it is formed on a resin substrate. In this configuration, it is necessary to transmit a millimeter wave signal between the component mounting surface and the antenna surface, and a coaxial line or waveguide formed in a resin substrate with a through hole is generally used as the transmission line. In particular, since the wavelength is short in the millimeter wave band, a waveguide that can be made small and low loss is often used. In this case, a structure in which a waveguide / microstrip line converter is provided on the antenna surface, a feed circuit having a distribution / combination function by the microstrip line is configured from this, and connected to the patch element antenna configuring the array antenna is provided. It is common.

特許文献1には、車載ミリ波レーダの受信系において、樹脂基板のアンテナ実装面上で受信アンテナの給電点の直近にミキサをフリップチップ実装することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、受信されたミリ波信号のミキサまでの伝送路引き回しを最小限の長さに抑えることができるとされている。   Patent Document 1 describes that in a receiving system of an in-vehicle millimeter wave radar, a mixer is flip-chip mounted on an antenna mounting surface of a resin substrate in the vicinity of a feeding point of the receiving antenna. Thus, according to Patent Document 1, it is said that the transmission path route to the mixer of the received millimeter wave signal can be suppressed to a minimum length.

特開2010−273049号公報JP 2010-273049 A

特許文献1に記載の技術では、送信アンテナにおいて、樹脂基板のアンテナ実装面上で、給電線路(マイクロストリップ線路)に多数のパッチ素子を取り付け、送信アンテナの給電点を給電線路(マイクロストリップ線路)のほぼ中央に1つだけ設けるとともに導波管マイクロストリップ線路変換器に接続した構成になっている。このような給電回路では、導波管マイクロストリップ線路変換器からパッチ素子へのマイクロストリップ線路が長くなる傾向にある。マイクロストリップ線路は、ミリ波帯のような高周波帯においては線路損失が大きく、また線路からの不要放射が大きいという特性を示すため、特許文献1に記載の構成では、給電損失が大きく、マイクロストリップ線路からの不要放射も大きくなる可能性がある。給電損失が大きくなると、アンテナ電力利得の低下を招き、また、不要放射が大きくなると、サイドローブ上昇などのアンテナ放射特性劣化や送受信アンテナ間アイソレーションの低下を招くため、特許文献1に記載の構成では、レーダ性能が劣化する可能性がある。   In the technique described in Patent Document 1, in the transmission antenna, a large number of patch elements are attached to the feed line (microstrip line) on the antenna mounting surface of the resin substrate, and the feed point of the transmission antenna is the feed line (microstrip line). In the configuration, only one is provided at substantially the center of each of the two and connected to the waveguide microstrip line converter. In such a feeding circuit, the microstrip line from the waveguide microstripline converter to the patch element tends to be long. Since the microstrip line has characteristics that the line loss is large in a high frequency band such as the millimeter wave band and the unnecessary radiation from the line is large, the configuration described in Patent Document 1 has a large feeding loss and the microstrip line. Unwanted radiation from the track may also increase. If the feed loss increases, the antenna power gain decreases, and if unnecessary radiation increases, the antenna radiation characteristics such as side lobe increases and the isolation between the transmitting and receiving antennas decrease. Then, the radar performance may be deteriorated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、給電損失を低減でき、マイクロストリップ線路からの不要放射を低減できるレーダ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a radar apparatus that can reduce power supply loss and can reduce unnecessary radiation from a microstrip line.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかるレーダ装置は、回路部品が実装される部品実装面と、前記部品実装面の反対側に配されたアンテナ面とを有する多層樹脂基板を有するレーダ装置であって、前記多層樹脂基板は、前記部品実装面から前記アンテナ面側に向けて形成された第1の導波管と、前記アンテナ面に形成された複数のマイクロストリップアンテナと、前記アンテナ面上で前記複数のマイクロストリップアンテナに、それぞれマイクロストリップ線路を介して接続された複数の変換器と、前記第1の導波管と前記複数の変換器の間に形成された複数のスルーホール導体に囲まれて形成された第2の導波管と、前記第2の導波管及び前記複数の変換器を電磁気的に結合する複数の結合スロットと、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a radar apparatus according to one aspect of the present invention includes a component mounting surface on which circuit components are mounted, and an antenna surface disposed on the opposite side of the component mounting surface. The multilayer resin substrate is formed on the antenna surface and a first waveguide formed from the component mounting surface toward the antenna surface side. A plurality of microstrip antennas, a plurality of transducers connected to the plurality of microstrip antennas on the antenna surface via microstrip lines, respectively, and the first waveguide and the plurality of transducers. A second waveguide surrounded by a plurality of through-hole conductors formed therebetween; a plurality of coupling slots for electromagnetically coupling the second waveguide and the plurality of transducers; Characterized by comprising a.

本発明によれば、アンテナ面上におけるマイクロストリップ線路の長さを短縮でき、部品実装面(デバイス基板)からマイクロストリップアンテナまでの給電経路におけるマイクロストリップ線路の長さの割合を低減できる。すなわち、第1の導波管や第2の導波管による導波管給電線路はマイクロストリップ線路より低損失であるため、全体として給電損失を小さくできる。また、導波管給電線路は不要放射が無いため、アンテナ放射特性の劣化低減や送受信アンテナ間アイソレーションの向上が可能となる。すなわち、給電損失を低減でき、マイクロストリップ線路からの不要放射を低減できる。   According to the present invention, the length of the microstrip line on the antenna surface can be shortened, and the ratio of the length of the microstrip line in the power supply path from the component mounting surface (device substrate) to the microstrip antenna can be reduced. That is, since the waveguide feed line by the first waveguide or the second waveguide has a lower loss than the microstrip line, the feed loss can be reduced as a whole. Further, since the waveguide feed line has no unnecessary radiation, it is possible to reduce the deterioration of the antenna radiation characteristics and improve the isolation between the transmitting and receiving antennas. In other words, power supply loss can be reduced and unnecessary radiation from the microstrip line can be reduced.

図1は、実施の形態1にかかるレーダ装置のアンテナ面の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the antenna surface of the radar apparatus according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1にかかるレーダ装置のアンテナ基板の下層の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a lower layer of the antenna substrate of the radar apparatus according to the first embodiment. 図3は、実施の形態1におけるレーダ装置の構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the radar apparatus according to the first embodiment. 図4は、実施の形態2にかかるレーダ装置のアンテナ面の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the antenna surface of the radar apparatus according to the second embodiment. 図5は、実施の形態2にかかるレーダ装置のアンテナ基板の下層の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a lower layer of the antenna substrate of the radar apparatus according to the second embodiment. 図6は、実施の形態2におけるレーダ装置の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the radar apparatus according to the second embodiment. 図7は、比較例にかかるレーダ装置のアンテナ面の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an antenna surface of a radar apparatus according to a comparative example.

以下に、本発明にかかるレーダ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
実施の形態1にかかるレーダ装置1について図1〜図3を用いて説明する。
Embodiment 1 FIG.
A radar apparatus 1 according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.

レーダ装置1は、例えば、車載ミリ波レーダとして用いられ、FM−CW(Frequency Modulation−Continuous Wave)方式を採用している。レーダ装置1は、送信アンテナ70と受信アンテナ80とを別個に備え(図1参照)、動作中に例えば送信と受信とを同時に行い、目標からの反射波を受信して処理することで、目標までの距離や目標の移動速度を検出する。   The radar apparatus 1 is used as, for example, an in-vehicle millimeter wave radar, and employs an FM-CW (Frequency Modulation-Continuous Wave) system. The radar apparatus 1 includes a transmission antenna 70 and a reception antenna 80 separately (see FIG. 1). During the operation, for example, transmission and reception are performed at the same time, and a reflected wave from the target is received and processed. The distance to the target and the target moving speed are detected.

レーダ装置1では、小型、低コスト化のため、多層樹脂基板10の一方の面に回路部品を実装し、もう一方の面にアンテナを形成する。多層樹脂基板10は、例えば、複数の樹脂基板11〜15が順に積層されたものであり、部品が実装されるための部品実装面10aとアンテナ(送信アンテナ70及び受信アンテナ80)が配されるためのアンテナ面10bとを有する(図3参照)。複数の樹脂基板11〜15のうち、樹脂基板15は、送信アンテナ70と受信アンテナ80とが形成される点で多層樹脂基板10における他の樹脂基板11〜14と異なるので、以下では、特にアンテナ基板15と呼ぶことにする。   In the radar apparatus 1, circuit components are mounted on one surface of the multilayer resin substrate 10 and an antenna is formed on the other surface in order to reduce the size and cost. For example, the multilayer resin substrate 10 is formed by sequentially laminating a plurality of resin substrates 11 to 15, and a component mounting surface 10 a for mounting components and an antenna (transmitting antenna 70 and receiving antenna 80) are arranged. Antenna surface 10b (see FIG. 3). Among the plurality of resin substrates 11 to 15, the resin substrate 15 is different from the other resin substrates 11 to 14 in the multilayer resin substrate 10 in that the transmission antenna 70 and the reception antenna 80 are formed. It will be called a substrate 15.

多層樹脂基板10の部品実装面10a上には、例えば送受信デバイス基板20が複数のはんだボールSBを介したBGA(Ball Grid Array)実装などの実装方式で実装されている(図3参照)。送受信デバイス基板20の部品実装面20aには、金属膜21が配され、金属膜21上に回路部品がフリップチップ実装などの実装方式で実装されている。回路部品は、例えば、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)であり、送信回路(図示せず)や受信回路(図示せず)を含む。すなわち、多層樹脂基板10の部品実装面10a上には、送受信デバイス基板20を介して複数の回路部品が搭載されている。   On the component mounting surface 10a of the multilayer resin substrate 10, for example, the transmitting / receiving device substrate 20 is mounted by a mounting method such as BGA (Ball Grid Array) mounting via a plurality of solder balls SB (see FIG. 3). A metal film 21 is disposed on the component mounting surface 20 a of the transmission / reception device substrate 20, and circuit components are mounted on the metal film 21 by a mounting method such as flip chip mounting. The circuit component is, for example, an MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), and includes a transmission circuit (not shown) and a reception circuit (not shown). That is, a plurality of circuit components are mounted on the component mounting surface 10 a of the multilayer resin substrate 10 via the transmission / reception device substrate 20.

なお、図1は、レーダ装置1をアンテナ面10bに垂直な方向から見た場合の構成を示す図である。図2は、レーダ装置1からアンテナ基板15を取り除いた場合のアンテナ基板15の下層の表面を部品実装面10aに垂直な方向から見た場合の構成を示す図である。図3は、図2のA−A線に沿って切った場合の構成を示す図である。なお、図3では、アンテナ基板15を取り除く前におけるアンテナ基板15の配置を破線で示している。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration when the radar apparatus 1 is viewed from a direction perpendicular to the antenna surface 10b. FIG. 2 is a diagram showing a configuration when the lower surface of the antenna substrate 15 is viewed from a direction perpendicular to the component mounting surface 10a when the antenna substrate 15 is removed from the radar apparatus 1. FIG. 3 is a diagram showing a configuration when cut along the line AA in FIG. 2. In FIG. 3, the arrangement of the antenna substrate 15 before the antenna substrate 15 is removed is indicated by a broken line.

レーダ装置1では、図1に示すように、アンテナ基板15のアンテナ面10b上に送信アンテナ70及び受信アンテナ80が形成される。すなわち、レーダ装置1では、アンテナ方式として、マイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−82からなるアレーアンテナ方式を採用している。例えば、図1では、送信4ch、受信4chの構成を例示している。このレーダ装置1においては、部品実装面10a側とアンテナ面10b側との間で例えばミリ波等の信号の伝送が必要である。このため、多層樹脂基板10内には、伝送線路として、第1の導波管40(図2、図3参照)及び第2の導波管30を形成している。例えば、ミリ波帯では波長が短いため、伝送線路として、小型且つ低損失にできる第1の導波管40及び第2の導波管30が有利である。   In the radar apparatus 1, as illustrated in FIG. 1, a transmission antenna 70 and a reception antenna 80 are formed on the antenna surface 10 b of the antenna substrate 15. That is, the radar apparatus 1 employs an array antenna system including microstrip antennas MSA-11 to MSA-82 as an antenna system. For example, FIG. 1 illustrates a configuration of 4 transmission channels and 4 reception channels. In the radar apparatus 1, it is necessary to transmit a signal such as a millimeter wave between the component mounting surface 10a side and the antenna surface 10b side. For this reason, in the multilayer resin substrate 10, the 1st waveguide 40 (refer FIG. 2, FIG. 3) and the 2nd waveguide 30 are formed as a transmission line. For example, since the wavelength is short in the millimeter wave band, the first waveguide 40 and the second waveguide 30 that can be made small and have a low loss are advantageous as transmission lines.

具体的には、レーダ装置1には、例えば送信アンテナ70用の構成として、第1の導波管40及び第2の導波管30が設けられている。第1の導波管40は、キャビティを用いるタイプの導波管であり、第2の導波管30は、複数のスルーホール導体を用いるタイプの導波管である。   Specifically, the radar device 1 is provided with a first waveguide 40 and a second waveguide 30 as a configuration for the transmission antenna 70, for example. The first waveguide 40 is a type of waveguide that uses a cavity, and the second waveguide 30 is a type of waveguide that uses a plurality of through-hole conductors.

具体的には、第1の導波管40は、部品実装面10aからアンテナ面10bに近づくように延びている。第1の導波管40は、アンテナ面10bに略垂直な方向に多層樹脂基板10内を延びている。例えば、第1の導波管40は、キャビティ10hを有する。キャビティ10hは、多層樹脂基板10における複数の樹脂基板11〜13が刳り貫かれて形成されたものである(図3参照)。例えば、キャビティ10hは、樹脂基板11の樹脂層11a、樹脂基板11の導電層11b、樹脂基板12の樹脂層12a、樹脂基板12の導電層12b、樹脂基板13の樹脂層13a、樹脂基板13の導電層13bが順次に刳り貫かれて、樹脂基板14の樹脂層14aが露出する位置まで延びている。   Specifically, the first waveguide 40 extends from the component mounting surface 10a so as to approach the antenna surface 10b. The first waveguide 40 extends through the multilayer resin substrate 10 in a direction substantially perpendicular to the antenna surface 10b. For example, the first waveguide 40 has a cavity 10h. The cavity 10h is formed by rolling a plurality of resin substrates 11 to 13 in the multilayer resin substrate 10 (see FIG. 3). For example, the cavity 10 h includes the resin layer 11 a of the resin substrate 11, the conductive layer 11 b of the resin substrate 11, the resin layer 12 a of the resin substrate 12, the conductive layer 12 b of the resin substrate 12, the resin layer 13 a of the resin substrate 13, and the resin substrate 13. The conductive layer 13b is sequentially penetrated and extends to a position where the resin layer 14a of the resin substrate 14 is exposed.

第2の導波管30は、第1の導波管40及びアンテナ面10bの間に配されている。例えば、第2の導波管30は、複数のスルーホール導体TH−1〜TH−kを有する。各スルーホール導体TH−1〜TH−kは、第1の導波管40からアンテナ面10bに近づくように延びている。複数のスルーホール導体TH−1〜TH−kは、第1の導波管40及びアンテナ面10bの間においてアンテナ面10bに沿った方向に配列されている。各スルーホール導体TH−1〜TH−kは、例えば、樹脂基板13の導電層13bと樹脂基板14の導電層14bとを電気的に接続するように、樹脂基板14の樹脂層14aを貫通している。   The second waveguide 30 is disposed between the first waveguide 40 and the antenna surface 10b. For example, the second waveguide 30 has a plurality of through-hole conductors TH-1 to TH-k. Each through-hole conductor TH-1 to TH-k extends from the first waveguide 40 so as to approach the antenna surface 10b. The plurality of through-hole conductors TH-1 to TH-k are arranged in a direction along the antenna surface 10b between the first waveguide 40 and the antenna surface 10b. Each through-hole conductor TH-1 to TH-k passes through the resin layer 14a of the resin substrate 14 so as to electrically connect the conductive layer 13b of the resin substrate 13 and the conductive layer 14b of the resin substrate 14, for example. ing.

例えば、図1に示すように、アンテナ基板15は、そのアンテナ面10b上に、導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−8、マイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−82、及びマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−82が配されている。導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−8には、マイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−82を介してマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−82が接続されている。   For example, as shown in FIG. 1, the antenna substrate 15 has waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-8, microstrip lines MSL-11 to MSL-82, and an antenna surface 10b on the antenna surface 10b. Microstrip antennas MSA-11 to MSA-82 are arranged. Microstrip antennas MSA-11 to MSA-82 are connected to the waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-8 via microstrip lines MSL-11 to MSL-82.

すなわち、複数のマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−42は、送信アンテナ70を構成し、複数のマイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−42を介して複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4に接続されている。複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4及び複数のマイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−42は、複数のマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−42に給電するための給電回路として機能する。   That is, the plurality of microstrip antennas MSA-11 to MSA-42 constitute a transmission antenna 70, and a plurality of waveguide-microstrip line converters 90 via the plurality of microstrip lines MSL-11 to MSL-42. -1 to 90-4. The plurality of waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4 and the plurality of microstrip lines MSL-11 to MSL-42 are used to feed power to the plurality of microstrip antennas MSA-11 to MSA-42. Functions as a power feeding circuit.

また、複数のマイクロストリップアンテナMSA−51〜MSA−82は、受信アンテナ80を構成し、複数のマイクロストリップ線路MSL−51〜MSL−82を介して複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−5〜90−8に接続されている。複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−5〜90−8及び複数のマイクロストリップ線路MSL−51〜MSL−82は、複数のマイクロストリップアンテナMSA−51〜MSA−82から受電するための受電回路として機能する。   Further, the plurality of microstrip antennas MSA-51 to MSA-82 constitute a reception antenna 80, and a plurality of waveguide-microstrip line converters 90 via the plurality of microstrip lines MSL-51 to MSL-82. Connected to -5 to 90-8. The plurality of waveguide-microstrip line converters 90-5 to 90-8 and the plurality of microstrip lines MSL-51 to MSL-82 are for receiving power from the plurality of microstrip antennas MSA-51 to MSA-82. Functions as a power receiving circuit.

アンテナ基板15は、多層樹脂基板10における他の樹脂基板11〜14と接着剤による接着で一体化されており、その裏面に接触された導電層14bがグランド面(グランド電位の面)となる。この導電層14bには、導波管−マイクロストリップ線路変換器90の裏面に対応する部分が開口されて結合スロット(金属膜除去部)60が複数設けられている。すなわち、複数の結合スロット60−1〜60−4は、複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4に対応して設けられている。これにより、第2の導波管30と複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4とを電磁気的に結合するので、第2の導波管30とマイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−42との間でミリ波の授受が可能になる。   The antenna substrate 15 is integrated with the other resin substrates 11 to 14 in the multilayer resin substrate 10 by bonding with an adhesive, and the conductive layer 14b in contact with the back surface thereof becomes a ground surface (surface of ground potential). The conductive layer 14 b is provided with a plurality of coupling slots (metal film removing portions) 60 by opening a portion corresponding to the back surface of the waveguide-microstrip line converter 90. That is, the plurality of coupling slots 60-1 to 60-4 are provided corresponding to the plurality of waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4. As a result, the second waveguide 30 and the plurality of waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4 are electromagnetically coupled, so that the second waveguide 30 and the microstrip line MSL are coupled. The millimeter wave can be exchanged with -11 to MSL-42.

このとき、第2の導波管30における複数のスルーホール導体TH−1〜TH−kは、アンテナ面10bに垂直な方向から透視した場合に、複数の結合スロット60−1〜60−4を内側に含むとともに、第1の導波管40を内側に含む。これにより、第2の導波管30は、第1の導波管40から伝送された電磁波を複数の結合スロット60−1〜60−4に分配して伝送でき、伝送時における給電損失を効率的に低減できる。   At this time, when the plurality of through-hole conductors TH-1 to TH-k in the second waveguide 30 are seen through from a direction perpendicular to the antenna surface 10b, the plurality of coupling slots 60-1 to 60-4 are provided. The first waveguide 40 is included inside as well as inside. As a result, the second waveguide 30 can distribute and transmit the electromagnetic wave transmitted from the first waveguide 40 to the plurality of coupling slots 60-1 to 60-4, thereby efficiently reducing the feeding loss during transmission. Can be reduced.

また、各結合スロット60−1〜60−4は、アンテナ面10bに垂直な方向から透視した場合に、第1の導波管40の長手方向に沿って延びている。これにより、アンテナ面10bに垂直な方向から透視した場合における第1の導波管40の配置位置を、複数の結合スロット60−1〜60−4の配置の中心近傍にすることが容易である。第1の導波管40の配置位置を複数の結合スロット60−1〜60−4の配置の中心近傍にする場合、第1の導波管40から伝送された電磁波を複数の結合スロット60−1〜60−4にバランス良く分配できる。
次に、レーダ装置1の動作について説明する。
Each coupling slot 60-1 to 60-4 extends along the longitudinal direction of the first waveguide 40 when seen through from the direction perpendicular to the antenna surface 10b. This makes it easy to place the first waveguide 40 in the vicinity of the center of the arrangement of the plurality of coupling slots 60-1 to 60-4 when seen through from the direction perpendicular to the antenna surface 10b. . When the arrangement position of the first waveguide 40 is set near the center of the arrangement of the plurality of coupling slots 60-1 to 60-4, the electromagnetic wave transmitted from the first waveguide 40 is transmitted to the plurality of coupling slots 60-. 1-60-4 can be distributed with good balance.
Next, the operation of the radar apparatus 1 will be described.

送受信デバイス基板20で生成された送信信号は、多層樹脂基板10内に基板面と略垂直に設けた第1の導波管(給電導波管)40に伝送する。本実施の形態では、この送信信号をいったんスルーホール導体TH−1〜TH−kで形成した樹脂基板14内の第2の導波管(給電導波管、スルーホール導波管)30に伝送する。第2の導波管30は、送信アンテナの導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4の下層にあり、その下層から結合スロット60−1〜60−4を介して、アンテナ基板15の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4に送信信号を伝送する。   The transmission signal generated by the transmission / reception device substrate 20 is transmitted to a first waveguide (feeding waveguide) 40 provided in the multilayer resin substrate 10 substantially perpendicular to the substrate surface. In the present embodiment, this transmission signal is once transmitted to the second waveguide (feeding waveguide, through-hole waveguide) 30 in the resin substrate 14 formed with the through-hole conductors TH-1 to TH-k. To do. The second waveguide 30 is in the lower layer of the waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4 of the transmission antenna, and is connected to the antenna from the lower layer via the coupling slots 60-1 to 60-4. The transmission signal is transmitted to the waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4 on the substrate 15.

なお、実施の形態1では、結合スロット60−1〜60−4を第2の導波管(スルーホール導波管)30の信号伝送方向と略直角の向きに設定した例を示している。例えば、図2に示すように、第1の導波管40から各結合スロット60−1〜60−4へ向かう方向に対して、各結合スロット60−1〜60−4の延在方向は略直角である。この構成により、スロットの寸法を調整することで結合量を容易に調整できる。   The first embodiment shows an example in which the coupling slots 60-1 to 60-4 are set in a direction substantially perpendicular to the signal transmission direction of the second waveguide (through-hole waveguide) 30. For example, as shown in FIG. 2, the extending direction of each coupling slot 60-1 to 60-4 is substantially the same as the direction from the first waveguide 40 toward each coupling slot 60-1 to 60-4. Right angle. With this configuration, the coupling amount can be easily adjusted by adjusting the slot dimensions.

ここで、仮に、図7に示すように、送信アンテナ970において導波管−マイクロストリップ線路変換器990を複数のマイクロストリップ線路MSL−911〜MSL−942のほぼ中央に1つだけ設けている場合を考える。すなわち、複数のマイクロストリップアンテナMSA−911〜MSA−942は、複数のマイクロストリップ線路MSL−911〜MSL−942を介して導波管−マイクロストリップ線路変換器990に接続されている。この場合、導波管−マイクロストリップ線路変換器990からマイクロストリップアンテナMSA−911〜MSA−942へのマイクロストリップ線路MSL−911〜MSL−942がそれぞれ長くなる傾向にある。マイクロストリップ線路は、ミリ波帯のような高周波帯においては線路損失が大きく、また線路からの不要放射が大きいという特性を示すため、図7に示す構成では、給電損失が大きく、マイクロストリップ線路からの不要放射も大きくなる可能性がある。給電損失が大きくなると、アンテナ電力利得の低下を招き、また、不要放射が大きくなると、サイドローブ上昇などのアンテナ放射特性劣化や送受信アンテナ間アイソレーションの低下を招くため、図7に示す構成では、レーダ性能が劣化する可能性がある。   Here, as shown in FIG. 7, in the transmission antenna 970, only one waveguide-microstrip line converter 990 is provided in the approximate center of the plurality of microstrip lines MSL-911 to MSL-942. think of. That is, the plurality of microstrip antennas MSA-911 to MSA-942 are connected to the waveguide-microstrip line converter 990 via the plurality of microstrip lines MSL-911 to MSL-942. In this case, the microstrip lines MSL-911 to MSL-942 from the waveguide-microstrip line converter 990 to the microstrip antennas MSA-911 to MSA-942 tend to be longer. Since the microstrip line has characteristics that a line loss is large in a high frequency band such as a millimeter wave band and unnecessary radiation from the line is large, the configuration shown in FIG. There is also a possibility that the unnecessary radiation will increase. When the feed loss is increased, the antenna power gain is decreased, and when unnecessary radiation is increased, the antenna radiation characteristics are degraded such as an increase in side lobes and the isolation between the transmitting and receiving antennas is decreased. Radar performance may be degraded.

それに対して、実施の形態1では、レーダ装置1において、第1の導波管40が、部品実装面10aからアンテナ面10bに近づくように延びている。第2の導波管30は、第1の導波管40からアンテナ面10bに近づくようにそれぞれ延びた複数のスルーホール導体TH−1〜TH−kを有する。複数のマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−42は、アンテナ面10bに形成されている。複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4は、複数のマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−42に電気的に接続されている。複数の結合スロット60−1〜60−4は、第2の導波管30及び複数の導波管−マイクロストリップ線路変換器90−1〜90−4を電磁気的に結合する。これにより、アンテナ面10b上におけるマイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−42の長さを短縮でき、部品実装面10a(送受信デバイス基板20)からマイクロストリップアンテナMSA−11〜MSA−42までの給電経路におけるマイクロストリップ線路MSL−11〜MSL−42の長さの割合を低減できる。すなわち、第1の導波管40や第2の導波管30による導波管給電線路はマイクロストリップ線路より低損失であるため、全体として給電損失を小さくできる。また、導波管給電線路は不要放射が無いため、アンテナ放射特性の劣化低減や送受信アンテナ間アイソレーションの向上が可能となる。すなわち、給電損失を低減でき、マイクロストリップ線路からの不要放射を低減できる。   On the other hand, in the first embodiment, in the radar apparatus 1, the first waveguide 40 extends from the component mounting surface 10a so as to approach the antenna surface 10b. The second waveguide 30 has a plurality of through-hole conductors TH-1 to TH-k extending from the first waveguide 40 so as to approach the antenna surface 10b. The plurality of microstrip antennas MSA-11 to MSA-42 are formed on the antenna surface 10b. The plurality of waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4 are electrically connected to the plurality of microstrip antennas MSA-11 to MSA-42. The plurality of coupling slots 60-1 to 60-4 electromagnetically couple the second waveguide 30 and the plurality of waveguide-microstrip line converters 90-1 to 90-4. Thereby, the length of the microstrip lines MSL-11 to MSL-42 on the antenna surface 10b can be shortened, and the power feeding path from the component mounting surface 10a (transmission / reception device substrate 20) to the microstrip antennas MSA-11 to MSA-42. The ratio of the length of the microstrip lines MSL-11 to MSL-42 can be reduced. That is, since the waveguide feed line by the first waveguide 40 and the second waveguide 30 has a lower loss than the microstrip line, the feed loss can be reduced as a whole. Further, since the waveguide feed line has no unnecessary radiation, it is possible to reduce the deterioration of the antenna radiation characteristics and improve the isolation between the transmitting and receiving antennas. In other words, power supply loss can be reduced and unnecessary radiation from the microstrip line can be reduced.

なお、本実施の形態では、受信アンテナ80が一列のアレーアンテナであるためスペース上の制約を考え、比較例と同じ構成としているが、受信アンテナを送信アンテナと同様に複数列のアレーアンテナとするならば、送信アンテナと同じ構成にして同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, since the receiving antenna 80 is a single-row array antenna, the same configuration as that of the comparative example is considered in consideration of space limitations. However, the receiving antenna is a multi-row array antenna similar to the transmitting antenna. Then, the same effect can be obtained with the same configuration as the transmission antenna.

実施の形態2.
実施の形態2にかかるレーダ装置100について説明する。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
A radar apparatus 100 according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1. FIG.

実施の形態1では、結合スロット60−1〜60−4を第2の導波管(スルーホール導波管)30の信号伝送方向と略直角の向きに設定した例を示しているが、実施の形態2では、結合スロット160−1〜160−8を信号伝送方向と平行の向きに設定している。   In the first embodiment, an example in which the coupling slots 60-1 to 60-4 are set in a direction substantially perpendicular to the signal transmission direction of the second waveguide (through-hole waveguide) 30 is shown. In form 2, the coupling slots 160-1 to 160-8 are set in a direction parallel to the signal transmission direction.

具体的には、レーダ装置100は、図4〜図6に示すように構成されている。図4は、レーダ装置100をアンテナ面10bに垂直な方向から見た場合の構成を示す図である。図5は、レーダ装置100からアンテナ基板15を取り除いた場合のアンテナ基板15の下層の表面を部品実装面10aに垂直な方向から見た場合の構成を示す図である。図6は、図5のB−B線に沿って切った場合の構成を示す図である。なお、図6では、アンテナ基板15を取り除く前におけるアンテナ基板15の配置を破線で示している。   Specifically, the radar apparatus 100 is configured as shown in FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration when the radar apparatus 100 is viewed from a direction perpendicular to the antenna surface 10b. FIG. 5 is a diagram showing a configuration when the lower surface of the antenna substrate 15 is viewed from a direction perpendicular to the component mounting surface 10a when the antenna substrate 15 is removed from the radar apparatus 100. FIG. 6 is a diagram showing a configuration when cut along the line BB in FIG. 5. In FIG. 6, the arrangement of the antenna substrate 15 before removing the antenna substrate 15 is indicated by a broken line.

レーダ装置100において、複数の結合スロット160−1〜160−8のそれぞれは、アンテナ面10bに垂直な方向から透視した場合に、第1の導波管40の短手方向に沿って延びている。この構成では、結合スロット160−1〜160−8の長手方向が第2の導波管(スルーホール導波管)30の信号伝送方向と略平行の向きに設定される。例えば、図5及び図6に示すように、第1の導波管40から各結合スロット160−1〜160−8へ向かう方向に対して、各結合スロット160−1〜160−8の延在方向は略平行である。この構成により、第2の導波管(スルーホール導波管)30の中心線に対する結合スロット160−1〜160−8のオフセット量を調整することで、結合量を調整することができる。例えば、図5は、導波管(スルーホール導波管)30の中心線に対して、結合スロット160−1〜160−8を、左のスルーホール列側にずらした例を示している。あるいは、例えば、図示しないが、導波管(スルーホール導波管)30の中心線に対して、結合スロット160−1〜160−8を、右のスルーホール列側にずらしても良い。   In the radar apparatus 100, each of the plurality of coupling slots 160-1 to 160-8 extends along the short direction of the first waveguide 40 when viewed from a direction perpendicular to the antenna surface 10 b. . In this configuration, the longitudinal direction of the coupling slots 160-1 to 160-8 is set to be substantially parallel to the signal transmission direction of the second waveguide (through-hole waveguide) 30. For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the coupling slots 160-1 to 160-8 extend in the direction from the first waveguide 40 toward the coupling slots 160-1 to 160-8. The directions are substantially parallel. With this configuration, the amount of coupling can be adjusted by adjusting the amount of offset of the coupling slots 160-1 to 160-8 with respect to the center line of the second waveguide (through-hole waveguide) 30. For example, FIG. 5 shows an example in which the coupling slots 160-1 to 160-8 are shifted to the left through-hole row side with respect to the center line of the waveguide (through-hole waveguide) 30. Alternatively, for example, although not shown, the coupling slots 160-1 to 160-8 may be shifted to the right through-hole row side with respect to the center line of the waveguide (through-hole waveguide) 30.

このように結合スロット160−1〜160−8を構成したことに応じて、図4、図5に示すように、アンテナ面10b上において、各導波管−マイクロストリップ線路変換器190−1〜190−8は、送信アンテナ170の中央線上に配置されることになる。このため、送信アンテナ170の開口分布設定の自由度が実施の形態1より小さくなるが、実施の形態1に比べて、給電線路であるマイクロストリップ線路MSL−111〜MSL−142の長さはさらに短縮できる。   In accordance with the configuration of the coupling slots 160-1 to 160-8 as described above, as shown in FIGS. 4 and 5, on the antenna surface 10b, the respective waveguide-microstrip line converters 190-1 to 190-1. 190-8 is arranged on the center line of the transmission antenna 170. For this reason, the degree of freedom in setting the aperture distribution of the transmitting antenna 170 is smaller than that of the first embodiment, but the lengths of the microstrip lines MSL-1111 to MSL-142, which are feed lines, are further increased as compared with the first embodiment. Can be shortened.

以上のように、実施の形態2では、レーダ装置100において、複数の結合スロット160−1〜160−8のそれぞれは、アンテナ面10bに垂直な方向から透視した場合に、第1の導波管40の短手方向に沿って延びている。これにより、各導波管−マイクロストリップ線路変換器190−1〜190−8を送信アンテナ170の中央線上に配置でき、給電線路であるマイクロストリップ線路MSL−111〜MSL−142の長さをさらに短縮できる。   As described above, in the second embodiment, in the radar device 100, each of the plurality of coupling slots 160-1 to 160-8 is the first waveguide when seen through from the direction perpendicular to the antenna surface 10b. It extends along the 40 transverse direction. Thus, each of the waveguide-microstrip line converters 190-1 to 190-8 can be arranged on the center line of the transmission antenna 170, and the lengths of the microstrip lines MSL-1111 to MSL-142 as feed lines are further increased. Can be shortened.

以上のように、本発明にかかるレーダ装置は、信号の送信等に有用である。   As described above, the radar apparatus according to the present invention is useful for signal transmission and the like.

1,100 レーダ装置、30 第2の導波管、40 第1の導波管、60,160 結合スロット、90,190 導波管−マイクロストリップ線路変換器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Radar apparatus, 30 2nd waveguide, 40 1st waveguide, 60,160 coupling slot, 90,190 Waveguide-microstrip line converter.

Claims (2)

回路部品が実装される部品実装面と、前記部品実装面の反対側に配されたアンテナ面とを有する多層樹脂基板を有するレーダ装置であって、
前記多層樹脂基板は、
前記部品実装面から前記アンテナ面側に向けて形成された第1の導波管と、
前記アンテナ面に形成された複数のマイクロストリップアンテナと、
前記アンテナ面上で前記複数のマイクロストリップアンテナに、それぞれマイクロストリップ線路を介して接続された複数の変換器と、
前記第1の導波管と前記複数の変換器の間に形成された複数のスルーホール導体に囲まれて形成された第2の導波管と、
前記アンテナ面に垂直な方向から透視した場合に、前記第1の導波管の長手方向に沿って延び、前記第2の導波管及び前記複数の変換器を電磁気的に結合する複数の結合スロットと、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
A radar device having a multilayer resin substrate having a component mounting surface on which circuit components are mounted and an antenna surface disposed on the opposite side of the component mounting surface,
The multilayer resin substrate is
A first waveguide formed from the component mounting surface toward the antenna surface;
A plurality of microstrip antennas formed on the antenna surface;
A plurality of transducers connected to the plurality of microstrip antennas on the antenna surface via microstrip lines, respectively;
A second waveguide formed surrounded by a plurality of through-hole conductors formed between the first waveguide and the plurality of transducers;
A plurality of couplings extending in the longitudinal direction of the first waveguide and electromagnetically coupling the second waveguide and the plurality of transducers when viewed from a direction perpendicular to the antenna surface Slots,
A radar apparatus comprising:
前記第1の導波管は、前記アンテナ面に略垂直な方向に前記多層樹脂基板内を延びており、
前記複数のスルーホール導体は、前記第1の導波管及び前記アンテナ面の間において前記アンテナ面に沿った方向に配列されている
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
The first waveguide extends in the multilayer resin substrate in a direction substantially perpendicular to the antenna surface,
The radar device according to claim 1, wherein the plurality of through-hole conductors are arranged in a direction along the antenna surface between the first waveguide and the antenna surface.
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