JP2006211180A - ミキサーおよびそれを用いた高周波送受信器ならびにレーダ装置、レーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】 出力を向上させることができるミキサーを提供すること。
【解決手段】 ２つの高周波用伝送線路１，２の中途Ｐ_１１，Ｐ_２１を電磁結合させ、高周波用伝送線路１，２の端部に高周波検波用素子を設けた基板３，４を配置したバランス型ミキサーにおいて、高周波用伝送線路１，２の一方の高周波検波用素子Ｐ_１２から中途Ｐ_１１までの線路長と、他方の高周波検波用素子Ｐ_２２から中途Ｐ_２１までの線路長との線路長差Ｄを、一方の高周波検波用素子Ｐ_１２に入射する高周波信号と他方の高周波検波用素子Ｐ_２２に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定したミキサーである。中途Ｐ_１１，Ｐ_２１で位相が変化しても双方の高周波検波用素子Ｐ_１２，Ｐ_２２に高周波信号が丁度同位相で入射するため、バランス型ミキサーにおいて入射する２つの高周波信号間の高調波成分を最小として、その不要なノイズとしての高調波成分を抑制することができるので、受信感度を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集積回路，レーダモジュール等に組み込まれ、高周波信号をミキシングするミキサーおよびそれを用いた高周波送受信器に関するものである。

また、本発明は、その高周波送受信器を具備するレーダ装置ならびにそのレーダ装置を備えたレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶に関するものである。

従来から、非放射性誘電体線路（NonRadiative Dielectric Waveguide、以下、ＮＲＤガイドともいう。）を用いたミキサーに関する技術が提案されている。その主なものとして、例えば非特許文献１に開示された技術が知られている。

非特許文献１に開示されているミキサーについて、図９乃至図11を用いて説明する。図９は非放射性誘電体線路の基本的構成を示す部分破断斜視図、図10は非放射性誘電体線路を用いた従来のミキサーの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はミキサーの構成要素である高周波検波部を示す（ａ）のＢ部の斜視図、図11はミキサーを構成する配線基板の基本的構成を示す平面図である。なお、図10において平板導体は省略されている。

ミキサーを構成するＮＲＤガイドの基本的構成は、図９に示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平板導体51，52間に、断面が矩形状の誘電体線路53を、間隔ａを高周波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路53へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路53中により高周波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）での高周波信号の波長である。

図10に示す従来のミキサーの一例において、60は高周波信号（電磁波）を伝搬させる四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成る誘電体線路で、この誘電体線路60の一端面には、所定の空隙をあけて、四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成る他の誘電体線路61が配置され、さらに誘電体線路60，61とは誘電率の異なるアルミナセラミックス等から成る誘電体シート62が配置されている。そして、誘電体シート62の後方には、図４に示すように、Ｃｕ箔等から成るチョーク型バイアス供給線路63が印刷法等によって形成され、チョーク型バイアス供給線路63の途中の途切れた部分に高周波検波用素子であるショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diodeで、以下、ＳＢＤともいう。）64が実装された高周波検波部を成す配線基板65が配置される。また、配線基板65の後方には、四フッ化エチレン，ポリスチレン等から成るさらに他の誘電体線路66が配置されて、１つの高周波検波部が構成される。同様にもう１つの高周波検波部が、誘電体線路70，71、誘電体シート72、ＳＢＤ74、配線基板75および誘電体線路76で構成され、配線基板75にはチョーク型バイアス供給線路65と同様のパターンが形成されている。そして、高周波検波部を備えた２つの誘電体線路60と誘電体線路70とのそれぞれの中途が電磁結合するように近接配置されてこの部分で３ｄＢ結合するように方向性結合部67を構成して、ミキサーが構成されている。

このミキサーによれば、配線基板65および配線基板75のそれぞれに接続されたＳＢＤ64およびＳＢＤ74にバイアス電圧が印加され、誘電体線路60に入射した高周波信号60ａと誘電体線路70に入射した高周波信号70ａとが、方向性結合部67で高周波信号60ｂと60ｃとに、または高周波信号70ｂと70ｃとに３ｄＢ結合され、信号60ｂと信号70ｃとがＳＢＤ64で検波され、信号60ｃと信号70ｂとがＳＢＤ74で検波されるとともに、それらの検波出力が誘電体線路60および誘電体線路70の中途の電磁結合した部分、この例では方向性結合部67で混合（ミキシング）されて、出力端子からミキサー出力として取り出される。

このような非放射性誘電体線路型のミキサーにおいては、方向性結合部67で誘電体線路60，70の中途の一部分のみが近接するように誘電体線路60，70に曲げ（ベンド）を設けるとともに、その誘電体線路60，70間の最近接部の間隔、ベンドの曲率、および高周波検波部から最近接部までの長さを適切に設計することが重要である。例えば、非特許文献１では、高さが4.0ｍｍで幅が3.5ｍｍの、比誘電率が2.04である四フッ化エチレン製の誘電体線路を用い、ベンドの曲率半径が30ｍｍで誘電体線路間の最近接部の間隔が2.6ｍｍである方向性結合器およびそれを用いたミキサーの例が開示されている。

また、非特許文献２には、方向性結合部においていずれかの誘電体線路のベンドをなくし、これによって３ｄＢ結合部での高周波信号の損失を低減するという例が開示されている。

なお、これら従来のミキサーの例はいずれもバランス（平衡）型といわれるものであり、この他にも、特許文献１または特許文献２にバランス型ミキサーの例が開示されている。

また、従来の高周波送受信器の例は、例えば、特許文献３および特許文献４に開示されている。

また、従来のレーダ装置およびそれを搭載したレーダ装置搭載車両の例は、例えば、特許文献５に開示されている。
米山務，「非放射性誘電体線路を用いたミリ波集積回路」，電子通信学会論文誌Ｃ−Ｉ，社団法人電子情報通信学会，1990年３月，Vol.Ｊ73−Ｃ−Ｉ，No.３，p.87−94 黒木太司（Futoshi Kuroki）他，「ＮＲＤガイド・デジタル・トランシーバーズ・フォー・ミリメーター・ウエーブ・ＬＡＮシステム（NRD Guide Digital Transceivers for Millimeter Wave LAN System）」，アイイーアイシーイー・トランザクションズ・オン・コミュニケーションズ（IEICE TRANS. COMMUN.），VOL.E79-B，No.12，1996年12月，p.1759−1764 特開平10−075125号公報 特開2003−101313号公報 特開平７−077576号公報 特開2000−258525号公報 特開2003−035768号公報

しかしながら、上記のような従来のミキサーでは、高周波検波用素子であるＳＢＤ64，74における高周波信号の位相をπ／２とする必要があり、そのようにするためには、方向性結合部67において２つの誘電体線路60，70の一方が他方に対して位相が約π／２だけ変化することから、誘電体線路60および誘電体線路70のそれぞれの方向性結合部67からの線路長を等しくすればミキサー出力をおおよそ最大にすることができるが、２つの誘電体線路60，70の中途の方向性結合部67において高周波信号の位相の進み方が変化を受けることがあるために、誘電体線路60，70の中途から誘電体線路60，70の端部に設けられたＳＢＤ64，74までのそれぞれの線路長が等しくても、２つのＳＢＤ64，74において高周波信号の位相がπ／２とならないことがあり、十分な強度のミキサー出力が得られないことがあるという問題点があった。

また、誘電体線路60および誘電体線路70の最近接部からそれぞれの配線基板65，75までの線路長を同じとしていたため、その場合に配線基板65と配線基板75とが互いに緩衝することを避けるためには、構成部材の配置においてそのためのスペースを必要とすることからミキサー全体の寸法の小型化が難しいという問題点があり、ＳＢＤ64，74や誘電体線路60，70等の配置上の制約が大きいという問題点があった。

また、その場合に、誘電体線路60，70の一方または両方に設けたベンドの曲率を小さくすることによって小型化を図ろうとしたときには、ベンド部での高周波信号の伝送損失が増大してしまうこととなるという問題点があった。

これに対し、ミキサーに対しては、これを用いた装置、例えば車載用ミリ波レーダモジュールに対しても、装置の取り付けスペースが制限される中で良好な送受信を行なうことができるように小型化の要求が強まっていることから、より一層の小型化を図ることが望まれている。

本発明は以上のような従来の技術における事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、ミキサー出力を向上させることができるとともに小型化を図ることができ、構成要素のレイアウトの自由度を大きくすることができる高性能なミキサーを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、ミキサー出力の向上により受信性能を向上させることができる高性能な高周波送受信器を提供することにある。

また、本発明のさらに別の目的は、その高性能な高周波送受信器を具備するレーダ装置ならびにそのレーダ装置を備えたレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶を提供することにある。

本発明のミキサーは、２つの高周波用伝送線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの高周波用伝送線路を伝搬してきた各々の高周波信号を混合して中間周波信号を発生するミキサーであって、前記２つの高周波用伝送線路の各々は、その高周波用伝送線路の途中かまたは一端に接続された、前記高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子を備えており、前記２つの高周波用伝送線路の一方の前記高周波検波素子から前記中途までの線路長と、他方の前記高周波検波素子から前記中途までの線路長との線路長差を、前記一方の高周波検波用素子に入射する高周波信号と前記他方の高周波検波用素子に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していることを特徴とするものである。

また、本発明のミキサーは、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置した平板導体間に配置された２つの誘電体線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの誘電体線路を伝搬してきた各々の高周波信号を混合して中間周波信号を発生するミキサーであって、前記２つの誘電体線路の各々は、その誘電体線路の途中に挿入されるかまたは一端に設置された、基板上に幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に前記高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子を接続用導体を介して接続した高周波検波部を備えており、前記２つの誘電体線路の一方の前記高周波検波部から前記中途までの線路長と、他方の前記高周波検波部から前記中途までの線路長との線路長差を、前記一方の高周波検波用素子に入射する高周波信号と前記他方の高周波検波用素子に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していることを特徴とするものである。

本発明の第１の高周波送受信器は、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端に送信用高周波信号として出力し、他方の出力端にローカル信号として出力する分岐器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、前記分岐器の前記一方の出力端に前記第１の端子が接続されたサーキュレータと、このサーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に出力された前記ローカル信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、前記ミキサーは上記各構成の本発明のいずれかのミキサーであることを特徴とするものである。

本発明の第２の高周波送受信器は、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端に送信用高周波信号として出力し、他方の出力端にローカル信号として出力する分岐器と、この分岐器の前記一方の出力端に入力端が接続された、出力端側に前記送信用高周波信号を出力するアイソレータと、このアイソレータの前記出力端に接続された、前記送信用高周波信号を送信する送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、この受信アンテナと前記分岐器の前記他方の出力端との間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、前記ミキサーは上記各構成の本発明のいずれかのミキサーであることを特徴とするものである。

また、本発明のレーダ装置は、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明のレーダ装置搭載車両は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするものである。

また、本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするものである。

本発明のミキサーによれば、２つの高周波用伝送線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの高周波用伝送線路を伝搬してきた各々の高周波信号を混合して中間周波信号を発生するミキサーであって、前記２つの高周波用伝送線路の各々は、その高周波用伝送線路の途中かまたは一端に接続された、前記高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子を備えており、前記２つの高周波用伝送線路の一方の前記高周波検波素子から前記中途までの線路長と、他方の前記高周波検波素子から前記中途までの線路長との線路長差を、前記一方の高周波検波用素子に入射する高周波信号と前記他方の高周波検波用素子に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していることから、２つの高周波検波用素子に入射するそれぞれの高周波信号が、位相差が丁度π／２で入射してミキシングされるため、バランス型ミキサーにおいて入射する２つの高周波信号間の高調波成分を最小として、その不要なノイズとしての高調波成分を抑制することができるので、受信感度を向上させることができるミキサーとなる。

また、本発明のミキサーによれば、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置した平板導体間に配置された２つの誘電体線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの誘電体線路を伝搬してきた各々の高周波信号を混合して中間周波信号を発生するミキサーであって、前記２つの誘電体線路の各々は、その誘電体線路の途中に挿入されるかまたは一端に設置された、基板上に幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に前記高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子を接続用導体を介して接続した高周波検波部を備えており、前記２つの誘電体線路の一方の前記高周波検波部から前記中途までの線路長と、他方の前記高周波検波部から前記中途までの線路長との線路長差を、前記一方の高周波検波用素子に入射する高周波信号と前記他方の高周波検波用素子に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していることから、２つの高周波検波用素子に入射するそれぞれの高周波信号が、位相差が丁度π／２で入射してミキシングされるため、バランス型ミキサーにおいて入射する２つの高周波信号間の高調波成分を最小として、その不要なノイズとしての高調波成分を抑制することができるので、受信感度を向上させることができるミキサーとなる。

本発明の第１の高周波送受信器によれば、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端に送信用高周波信号として出力し、他方の出力端にローカル信号として出力する分岐器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、前記分岐器の前記一方の出力端に前記第１の端子が接続されたサーキュレータと、このサーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に出力された前記ローカル信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、前記ミキサーは上記各構成の本発明のいずれかのミキサーであることから、ミキサーの受信性能を向上させることができるため、受信性能を向上させることができる高周波送受信器となる。

本発明の第２の高周波送受信器によれば、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端に送信用高周波信号として出力し、他方の出力端にローカル信号として出力する分岐器と、この分岐器の前記一方の出力端に入力端が接続された、出力端側に前記送信用高周波信号を出力するアイソレータと、このアイソレータの前記出力端に接続された、前記送信用高周波信号を送信する送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、この受信アンテナと前記分岐器の前記他方の出力端との間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、前記ミキサーは上記各構成の本発明のいずれかのミキサーであることから、送受別体のアンテナを用いた高周波送受信器においても、ミキサーの受信性能を向上させることができるため、受信性能を向上させることができる高周波送受信器となる。

本発明のレーダ装置によれば、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することから、高周波送受信器の受信性能が高いため、速く確実に探知対象物を探知することができるとともに至近距離や遠方の探知対象物をも確実に探知することができるレーダ装置となる。

本発明のレーダ装置搭載車両によれば、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることから、レーダ装置が速く確実に探知対象物である他の車両や障害物等を探知することができるため、例えばそれらを回避するための急激な挙動を車両に起こさせることなく、車両の適切な制御や運転者への適切な警告をすることができるレーダ装置搭載車両となる。

本発明のレーダ装置搭載小型船舶によれば、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることから、レーダ装置が速く確実に探知対象物である他の小型船舶障害物等を探知することができるため、例えばそれらを回避するための急激な挙動を小型船舶に起こさせることなく、小型船舶の適切な制御や操縦者への適切な警告をすることができるレーダ装置搭載小型船舶となる。

以下に、本発明のミキサーおよびそれを用いた高周波送受信器ならびにレーダ装置、レーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶について詳細に説明する。

まず、本発明のミキサーにつき、その実施の形態の一例である非放射性誘電体線路を用いたミキサーについて、図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。

図１は本発明のミキサーの実施の形態の第１および第２の例を模式的に示したものであり、（ａ）は第１の例の平面図、（ｂ）は第２の例の平面図である。また、図12は従来のミキサーの例を模式的に示したものであり、（ａ）は図１（ａ）と比較するための例の平面図、（ｂ）は図１（ｂ）と比較するための例の平面図である。なお、これらの例の構成要素において、非放射性誘電体線路の構成は図９に示したものと同様であり、高周波検波部の基板の構成は図11に示したものと同様である。また、図１および図12において平板導体は省略されている。また、図２および図３は、それぞれ本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図および平面図である。また、図４および図５は、それぞれ本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図および平面図である。また、図６および図７は、それぞれ本発明の第１および第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。また、図８は本発明のレーダ装置の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。

図１（ａ）および（ｂ）のそれぞれに示す本発明のミキサーの実施の形態の第１および第２の例はいずれも、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置した平板導体間に配置された誘電体線路１，１’および誘電体線路２，２’の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、誘電体線路１，１’または誘電体線路２，２’を伝搬してきた各々の高周波信号をミキシングして中間周波信号を発生させるようにし、誘電体線路１，１’および誘電体線路２，２’は、誘電体線路１，１’および誘電体線路２，２’のそれぞれの一端に設置された基板３，３’上に幅の広い線路63ｂと幅の狭い線路63ａとを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路63の途中の途切れた部位に高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子であるＳＢＤ64を接続用導体を介して接続した高周波検波部を備えている。そして、本発明のミキサーにおいては、誘電体線路１，１’の電磁結合しているところ（Ｐ_１１，Ｐ_１１’）から誘電体線路１，１’の一端に設けられている高周波検波用素子であるＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’）までの線路長と、その誘電体線路１，１’と電磁結合している誘電体線路２，２’のその電磁結合しているところ（Ｐ_２１，Ｐ_２１’）から誘電体線路２，２’の一端に設けられているＳＢＤ64（Ｐ_２２，Ｐ_２２’）までの線路長との線路長差Ｄを、ＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’）に入射する高周波信号とＳＢＤ64（Ｐ_２２，Ｐ_２２’）に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定しているものである。

そして、図１（ａ）に示す第１の例においては、２つの誘電体線路１，２の両方にベンドを設けてそのベンド部で電磁結合させた通常の構成において、２つの誘電体線路１，２の高周波検波部の基板３，４から中途の電磁結合しているところＰ_１１，Ｐ_２２までの線路長を、誘電体線路２について同図中に破線で示した従来のミキサーにおいてそれら線路長の線路長差Ｄを、ＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’）に入射する高周波信号とＳＢＤ64（Ｐ_２２，Ｐ_２２’）に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していたものから基板４側の誘電体線路２を短くして、その線路長差Ｄを誘電体線路１に対して伝搬する高周波信号の位相が２πだけ早くなるように設定した例を示している。なお、この場合に、位相差δはδ＝π／２±２ｎπ（ただし、ｎは自然数である。）でも構わない。

また、図１（ｂ）に示す第２の例においては、誘電体線路１’について高周波検波部の基板３’から中途の電磁結合しているところＰ_１１’までの線路長を短くして、誘電体線路２’の高周波検波部の基板４’から中途の電磁結合しているところＰ_２１’までの線路長との線路長差Ｄを、ＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’）に入射する高周波信号とＳＢＤ64（Ｐ_２２，Ｐ_２２’）に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定するところから、誘電体線路２’に対して誘電体線路１’を伝搬する高周波信号の位相が２πだけ早くなるように設定するとともに、誘電体線路２’の電磁結合している中途の部分を直線状とした例を示している。なお、この場合に、位相差δはδ＝π／２±２ｎπ（ただし、ｎは自然数である。）でも構わない。

上記各構成において、誘電体線路１，１’，２，２’は、四フッ化エチレン，ポリスチレン，コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）セラミックス，ガラスセラミックス等から成る。高周波検波部の基板３，３’，４，４’は図11に示す基本的構成と同じであり、四フッ化エチレン，ポリスチレン，ガラスセラミックス，ガラスエポキシ樹脂，エポキシ樹脂等から成り、その一主面に、アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），銅（Ｃｕ）等のストリップ導体から成るチョーク型バイアス供給線路63が形成されて成る。

ＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’，Ｐ_２２，Ｐ_２２’）は、それぞれ基板３，３’，４，４’上のチョーク型バイアス供給線路63の一端に導体バンプが接続される電極パッド等の接続用導体を介して接続され、高周波信号のＬＳＭモードの電磁波の電界方向とほぼ同じ方向にバイアス電流が流れるように配置される。

そして、これら本発明のミキサーにおいては、誘電体線路１，１’，２，２’に入射した高周波信号が誘電体線路１，１’，２，２’の一端に設けられているそれぞれのＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’，Ｐ_２２，Ｐ_２２’）で検波されるとともに、それら検波出力が混合（ミキシング）されて、出力端子から中間周波信号であるミキサー出力Ｐ_ＭＩＸとして取り出される。

図１（ａ）および（ｂ）に示す本発明のミキサーによれば、上記構成とすることから、誘電体線路１，２（誘電体線路１’，２’）の端部に設けられたＳＢＤ64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’，Ｐ_２２，Ｐ_２２’）に入射するそれぞれの高周波信号が、中途の電磁結合しているところＰ_２１，Ｐ_２１’でそれぞれ位相が変化しても位相が丁度π／２で入射してミキシングされるため、バランス型ミキサーにおいて入射する２つの高周波信号間の高調波成分を最小として、その不要なノイズとしての高調波成分を抑制することができるので、受信感度を向上させることができる。

また、本発明のミキサーによれば、位相差δがδ＝π／２±２ｎπ（ただし、ｎは自然数である。）であるときには、同様にバランス型ミキサーにおいて入射する２つの高周波信号間の高調波成分を最小として、その不要なノイズとしての高調波成分を抑制することができるので、ミキシング特性をほとんど変えることなく、高周波信号の伝搬方向についても隣り合うＳＢＤ64の相対的な配置を変えることができ、構成部材の配置の自由度が高くなる。これにより、２つのＳＢＤ64またはそのバイアス回路等が緩衝しないように隣り合う２組のＳＢＤやバイアス回路等の構成要素の一方を他方から離して配置する際に、図における左右方向のみでなく上下方向についてもずらせて配置することができるので、２つのＳＢＤ64またはそのバイアス回路等を緩衝しないように配置する場合に無駄なスペースが空かないように配置を工夫することができて全体として必要な面積を減らすことができ、より一層の小型化を図ることができるとともにこのミキサーを用いた装置の小型化にも有利なものとなる。なお、図１に示す例は、ｎ＝１の場合に相当する。この場合には、図おける上下方向にもサイズが大きくなり過ぎず最も効率的に配置することができて、小型化に最も有利なものとなる。

また、本発明のミキサーによれば、誘電体線路１，２（誘電体線路１’，２’）の少なくとも一方が、中途の部分が直線状であるときには、誘電体線路１，２（誘電体線路１’，２’）の一方のみにベンドを設けたものであっても、２つの誘電体線路１，２（誘電体線路１’，２’）のＳＢＤ64のバイアス回路等が緩衝しないように隣り合う２組のＳＢＤやバイアス回路等の構成要素の一方を他方よりも遠くに退避させて配置する際に、図における左右方向のみでなく上下方向についてもずらせて配置することができることから、２つのＳＢＤ64またはそのバイアス回路等を緩衝しないように配置する場合に左右方向に無駄なスペースが空かないように構成部材の配置に必要な面積を減らすことができ、より一層の小型化を図ることができ、このミキサーを用いた装置の小型化と方向性結合部の低損失化とを同時に行なうことができるものとなる。

なお、図１（ａ）および（ｂ）のそれぞれに示す本発明のミキサーの実施の形態の第１および第２の例においては、誘電体線路１，１’，２，２’に非放射性誘電体線路を用いた例について示したが、誘電体線路１，１’，２，２’としては、ストリップ線路，マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，グラウンディッドコプレーナ線路，スロット線路，同軸線路，導波管および誘電体導波管等の他の高周波用伝送線路にも適用することができる。

次に、本発明の第１および第２の高周波送受信器について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図２および図３にそれぞれブロック回路図および平面図で示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例は、高周波信号を発生する高周波発振器11と、この高周波発振器11に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端12ｂに送信用高周波信号RFとして出力し、他方の出力端12ｃにローカル信号LOとして出力する分岐器12と、磁性体としてのフェライト板27の周囲に第１の端子27ａ，第２の端子27ｂおよび第３の端子27ｃを有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、分岐器12の一方の出力端12ｂに第１の端子14ａが接続されたサーキュレータ14と、このサーキュレータ14の第２の端子14ｂに接続された送受信アンテナ15と、分岐器12の他方の出力端12ｃとサーキュレータ14の第３の端子14ｃとの間に接続された、他方の出力端12ｃに出力されたローカル信号LOと送受信アンテナ15で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー16とを具備しており、ミキサー16を図１（ａ）に示す例の本発明のミキサーとした構成である。

この構成により、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置に対応する高周波送受信器とすることができる。なお、図２に示す第１の端子14ａ，第２の端子14ｂおよび第３の端子14ｃは、図３において、それぞれ第１の端子27ａ，第２の端子27ｂおよび第３の端子27ｃに対応している。また、図３において、分岐器12は、第１の誘電体線路22と第３の誘電体線路24とを電磁結合するように近接させたところで構成されている。また、第３の誘電体線路24の高周波発振器11側の端部には無反射終端器24ａが接続されている。また、図３において、21は下側の平板導体である。

また、上記構成に対して、図６に図２と同様のブロック回路図で示すように、分岐器12の一方の出力端12ｂとサーキュレータ14の第１の端子14ａとの間に接続された、分岐器12の一方の出力端12ｂから出力された高周波信号を変調して送信用高周波信号RFとしてサーキュレータ14の第１の端子14ａに出力する変調器13を備えるものとして、ＦＭパルス方式のレーダ装置に対応する高周波送受信器としてもよい。

図２および図３にそれぞれブロック回路図および平面図で示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例によれば、上記構成とすることから、本発明のミキサーを用いていることによってミキサーの受信性能を向上させることができるため、受信性能を向上させることができる高性能な高周波送受信器となる。

なお、図６に示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例においても、図２に示す例と同様の作用効果を有するものとなる。図６に示す例では、分岐器12の一方の出力端12ｂとサーキュレータ14の第１の端子14ａとの間に接続された、分岐器12の一方の出力端12ｂから出力された高周波信号を変調して送信用高周波信号としてサーキュレータ14の第１の端子14ａに出力する変調器13を備えるものとしている。この場合には、周波数変調（ＦＭ変調）された送信用高周波信号RFを変調器13でさらにパルス変調することにより、高周波送受信器をレーダ装置として用いるときに、ＦＭ変調のみの場合と比べて探知対象部までの距離と探知対象物の速度とを一意的に精度良く求められるようになるため例えば複数の探知対象物があってもそれぞれを探知しやすくすることができる等の利点がある。

次に、図４および図５にそれぞれブロック回路図および平面図で示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例は、高周波信号を発生する高周波発振器11と、この高周波発振器11に接続された、高周波信号を分岐して一方の出力端12ｂに送信用高周波信号RFとして出力し、他方の出力端12ｃにローカル信号LOとして出力する分岐器12と、この分岐器12の一方の出力端12ｂに入力端18ａが接続された、出力端18ｂ側に送信用高周波信号RFを出力するアイソレータ18と、このアイソレータ18の出力端18bに接続された、送信用高周波信号RFを送信する送信アンテナ19と、分岐器12の他方の出力端12ｃ側に接続された受信アンテナ20と、受信アンテナ20と分岐器12の他方の出力端12ｃとの間に接続された、他方の出力端12ｃに出力されたローカル信号LOと受信アンテナ20で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー16とを具備しており、ミキサー16を図１（ｂ）に示す例の本発明のミキサーとした構成である。

この構成により、ＦＭＣＷ方式のレーダ装置に対応する高周波送受信器とすることができる。なお、図５において、分岐器12は、第１の誘電体線路32と第４の誘電体線路35とを電磁結合するように近接させたところで構成されている。また、アイソレータ18は、磁性体としてのフェライト板37の周囲に第１の端子37ａ，第２の端子37ｂおよび第３の端子37ｃを有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力するサーキュレータの第３の端子37ｃに、一端に無反射終端器36ａが接続された第５の誘電体線路36の他端を接続して構成されている。なお、第１の端子37ａおよび第２の端子37ｂはそれぞれアイソレータ18の入力端18ａおよび出力端18ｂに対応している。また、第４の誘電体線路35の高周波発振器11側の端部には無反射終端器35ａが接続されている。また、図５において、31は下側の平板導体である。

また、上記構成に対して、図７に図４と同様のブロック回路図で示すように、分岐器12の一方の出力端12ｂとアイソレータ18の入力端18ａとの間に接続された、分岐器12の一方の出力端12ｂから出力された高周波信号を変調して送信用高周波信号RFとしてアイソレータ18の入力端18ａに出力する変調器13を備えるものとして、ＦＭパルス方式のレーダ装置に対応する高周波送受信器としてもよい。

図４および図５にそれぞれブロック回路図および平面図で示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例によれば、上記構成とすることから、送受別体のアンテナを用いた高周波送受信器においても、本発明のミキサーを用いていることによってミキサーの受信性能を向上させることができるため、受信性能を向上させることができる高性能な高周波送受信器となる。

なお、図７に示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例においても、図４に示す例と同様の作用効果を有するものとなる。図７に示す例では、分岐器12の一方の出力端12ｂとアイソレータ18の入力端18ａとの間に接続された、分岐器12の一方の出力端12ｂから出力された高周波信号を変調して送信用高周波信号RFとしてアイソレータ18の入力端18ａに出力する変調器13を備えるものとしている。この場合には、周波数変調（ＦＭ変調）された送信用高周波信号RFを変調器13でさらにパルス変調することにより、高周波送受信器をレーダ装置として用いるときに、ＦＭ変調のみの場合と比べて探知対象部までの距離と探知対象物の速度とを一意的に精度良く求められるようになるため例えば複数の探知対象物があってもそれぞれを探知しやすくすることができる等の利点がある。

本発明の第１および第２の高周波送受信器においては、図２および図４に示すように、ミキサー16の出力端に、中間周波信号を適当なタイミングで遮断するＣＭＯＳ等の半導体集積回路素子等から成るスイッチ17を接続してもよい。この場合には、ノイズが含まれていて受信する必要のないミキサー出力を遮断し、受信性能を高めることができる高周波送受信器となる。

次に、本発明のレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶について説明する。

図８にブロック回路図で示す本発明のレーダ装置は、上記本発明の第１および第２のいずれか（この例では第１）の高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器100とを備えている構成である。本発明のレーダ装置は、このような構成とすることから、本発明のミキサー16を用いている高周波送受信器の受信性能が高いため、早く確実に探知対象物を探知することができるとともに遠方の探知対象物をも探知することができるレーダ装置となる。

そして、このような本発明のレーダ装置は、車両や小型船舶に搭載して、探知対象物として他の車両や小型船舶あるいは障害物等を探知し、それらとの衝突を回避する等の目的で使用することができる。このような目的に本発明のレーダ装置を使用すれば、レーダ装置が誤探知を起こしにくくて、速く確実に他の車両や小型船舶あるいは障害物等を探知することができるので、車両や小型船舶に急激な挙動を起こさせることなく安全にそれらとの衝突を回避することができる。また、探知に用いる高周波信号の送信出力が安定しているため、所定の最大出力を超えない範囲で送信出力を大きくすることができるので、安定に探知をしつつ、そのレーダ装置で使用する周波数に近接する周波数を使用する周囲の他の通信に対して通信障害等を与えにくくすることができる。

なお、本発明のレーダ装置を搭載して使用することができる車両としては、汽車，電車，自動車等旅客や貨物を輸送するための車，自転車，原動機付き自転車，遊園地の乗り物，ゴルフ場のカート等がある。また、本発明のレーダ装置を搭載して使用することができる小型船舶としては、小型船舶の免許もしくは免許なしで操縦することができる船舶であって、総トン数20トン未満の船舶である手漕ぎボート，ディンギー，水上オートバイ，船外機搭載の小型バスボート，船外機搭載のインフレータブルボート（ゴムボート），漁船，遊漁船，作業船，屋形船，トーイングボート，スポーツボート，フィッシングボート，ヨット，外洋ヨット，クルーザーまたは総トン数20トン以上のプレジャーボート等がある。

かくして、本発明のミキサーによれば、ミキサー出力を向上させることができるとともに小型化を図ることができ、構成要素のレイアウトの自由度を大きくすることができる高性能なミキサーを提供することができる。

また、そのような本発明のミキサーを用いた本発明の高周波送受信器によれば、ミキサー出力の向上により受信性能を向上させることができる高性能な高周波送受信器を提供することができる。

さらには、その高性能な高周波送受信器を具備するレーダ装置ならびにそのレーダ装置を備えたレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶を提供することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例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で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。

例えば、基板３，３’，４，４’は弾性材料から成るものとしてもよい。その場合には、基板３，３’，４，４’を誘電体線路１，１’または誘電体線路２，２’の一端に適度な押圧がかかるように固定することができ、ミキシング特性を安定なものにすることができるものとなる。

また、そのとき、基板３，３’，４，４’にその側面が接する平行平板導体の主面への差し込み用のピンを設けて、基板３，３’，４，４’を実装する構成にしてもよい。この場合には、平板導体の主面の対応する位置に形成された穴にピンを差し込むだけの簡単な方法で、基板３，３’，４，４’を平行平板導体に容易かつ確実に固定することができ、基板３，３’，４，４’の実装性が向上するものとなる。

本発明のミキサーの実施の形態の第１および第２の例を模式的に示したものであり、（ａ）は第１の例の平面図、（ｂ）は第２の例の平面図である。 本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。 図２に示す高周波送受信器の模式的な平面図である。 本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。 図４に示す高周波送受信器の模式的な平面図である。 本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例を示す模式的なブロック回路図である。 本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例を示す模式的なブロック回路図である。 本発明のレーダ装置の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。 非放射性誘電体線路の基本的構成を示す部分破断斜視図である。 ＮＲＤガイドを用いた従来のミキサーの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はミキサーの構成要素である高周波検波部を示す（ａ）のＢ部の斜視図である。 ミキサーを構成する配線基板の基本的構成を示す平面図である。 従来のミキサーの例を模式的に示したものであり、（ａ）は図１（ａ）と比較するための例の平面図、（ｂ）は図１（ｂ）と比較するための例の平面図である。

符号の説明

１，１’，２，２’：誘電体線路
３，３’，４，４’：基板
11：高周波発振器
12：分岐器
12ａ：入力端
12ｂ：一方の出力端
12ｃ：他方の出力端
13：変調器
14：サーキュレータ
14ａ：第１の端子
14ｂ：第２の端子
14ｃ：第３の端子
15：送受信アンテナ
16：ミキサー
17：スイッチ
18：アイソレータ
18ａ：入力端
18ｂ：出力端
19：送信アンテナ
20：受信アンテナ
21，31：平板導体（下側）
22，32：第１の誘電体線路
23，33：第２の誘電体線路
24，34：第３の誘電体線路
24ａ：無反射終端器
25，35：第４の誘電体線路
35ａ：無反射終端器
36：第５の誘電体線路
36ａ：無反射終端器
27，37：フェライト板
63：チョーク型バイアス供給線路
63ａ：幅の狭い線路
63ｂ：幅の広い線路
64（Ｐ_１２，Ｐ_１２’，Ｐ_２２，Ｐ_２２’）：ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）
Ｐ_１１，Ｐ_１１’，Ｐ_２１，Ｐ_２１’：中途の電磁結合しているところ

Claims (7)

1. ２つの高周波用伝送線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの高周波用伝送線路を伝搬してきた各々の高周波信号を混合して中間周波信号を発生するミキサーであって、前記２つの高周波用伝送線路の各々は、その高周波用伝送線路の途中かまたは一端に接続された、前記高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子を備えており、前記２つの高周波用伝送線路の一方の前記高周波検波素子から前記中途までの線路長と、他方の前記高周波検波素子から前記中途までの線路長との線路長差を、前記一方の高周波検波用素子に入射する高周波信号と前記他方の高周波検波用素子に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していることを特徴とするミキサー。
2. 高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置した平板導体間に配置された２つの誘電体線路の各々の中途を電磁結合するように近接させるかまたは接合させ、前記２つの誘電体線路を伝搬してきた各々の高周波信号を混合して中間周波信号を発生するミキサーであって、前記２つの誘電体線路の各々は、その誘電体線路の途中に挿入されるかまたは一端に設置された、基板上に幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の途中に前記高周波信号に対して検波作用のある高周波検波用素子を接続用導体を介して接続した高周波検波部を備えており、前記２つの誘電体線路の一方の前記高周波検波部から前記中途までの線路長と、他方の前記高周波検波部から前記中途までの線路長との線路長差を、前記一方の高周波検波用素子に入射する高周波信号と前記他方の高周波検波用素子に入射する高周波信号との位相差をδとしたときに、位相差δがδ＝π／２となるように設定していることを特徴とするミキサー。
3. 高周波信号を発生する高周波発振器と、該高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端に送信用高周波信号として出力し、他方の出力端にローカル信号として出力する分岐器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、前記分岐器の前記一方の出力端に前記第１の端子が接続されたサーキュレータと、該サーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に出力された前記ローカル信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、前記ミキサーは請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のミキサーであることを特徴とする高周波送受信器。
4. 高周波信号を発生する高周波発振器と、該高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端に送信用高周波信号として出力し、他方の出力端にローカル信号として出力する分岐器と、該分岐器の前記一方の出力端に入力端が接続された、出力端側に前記送信用高周波信号を出力するアイソレータと、該アイソレータの前記出力端に接続された、前記送信用高周波信号を送信する送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、該受信アンテナと前記分岐器の前記他方の出力端との間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、前記ミキサーは請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のミキサーであることを特徴とする高周波送受信器。
5. 請求項３または請求項４記載の高周波送受信器と、該高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することを特徴とするレーダ装置。
6. 請求項５記載のレーダ装置を備え、該レーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするレーダ装置搭載車両。
7. 請求項５記載のレーダ装置を備え、該レーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするレーダ装置搭載小型船舶。

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