JP4416562B2 - MODULATOR, AMPLITUDE MODULATOR, HIGH FREQUENCY TRANSMITTER / RECEIVER USING THE SAME, RADAR DEVICE, RADAR DEVICE MOUNTED VEHICLE, AND RADAR DEVICE MOUNTED SHIP - Google Patents
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Description
本発明は、集積回路,レーダモジュール等に組み込まれ、高周波信号をスイッチングまたは変調させる変調器、振幅変調器およびそのいずれかを用いた高周波送受信器に関するものである。 The present invention relates to a modulator that is incorporated in an integrated circuit, a radar module, or the like and that switches or modulates a high-frequency signal, an amplitude modulator, and a high-frequency transceiver that uses any one of them.
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。 The present invention also relates to a radar apparatus equipped with the high-frequency transmitter / receiver, a vehicle equipped with the radar apparatus equipped with the radar apparatus, and a small ship equipped with the radar apparatus.
従来、マイクロ波やミリ波の高周波信号を伝送させるためには金属導波管が多く用いられてきたが、近年の高周波モジュールの小型化の要求により、誘電体線路を高周波信号の導波路として用いた高周波モジュールが開発されている。中でも、高周波信号の伝送損失の少ない非放射性誘電体線路(NonRadiative Dielectric Waveguideで、以下、NRDガイドともいう。)が注目されている。 Conventionally, metal waveguides have been often used to transmit microwave and millimeter wave high-frequency signals, but due to the recent demand for miniaturization of high-frequency modules, dielectric lines are used as waveguides for high-frequency signals. High frequency modules that have been developed have been developed. In particular, a non-radiative dielectric line (NonRadiative Dielectric Waveguide, hereinafter also referred to as an NRD guide) with a small transmission loss of high-frequency signals has attracted attention.
このNRDガイドの基本構成を図16に部分破断斜視図で示す。同図に示すように、所定の間隔aをもって平行配置された平行平板導体11,12の間に、断面形状が長方形等の矩形状の誘電体線路13を配置した構成であり、この間隔aが高周波信号の波長λに対してa≦λ/2であれば、外部から誘電体線路13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13中で高周波信号を効率良く伝搬させることができる。なお、高周波信号の波長λは使用周波数における空気中(自由空間)での波長である。
The basic configuration of this NRD guide is shown in a partially broken perspective view in FIG. As shown in the figure, a rectangular
このようなNRDガイドに組み込まれる、高周波信号の変調器の従来例を図17(a)および(b)に示す(例えば、非特許文献1を参照。)。図17(a)は変調器の従来例を示す斜視図、(b)はその変調器を上方から見たときの平面図である。この変調器は、サーキュレータ(circulatorで、以下、CLTともいう。)とショットキーバリアダイオードとを組み合わせて使用することにより、高周波信号を振幅変調(スイッチング制御を含む。)するものであり、この変調器を用いたミリ波送受信器やミリ波レーダモジュール等が開発されている。 Conventional examples of high-frequency signal modulators incorporated in such an NRD guide are shown in FIGS. 17A and 17B (see, for example, Non-Patent Document 1). FIG. 17A is a perspective view showing a conventional example of a modulator, and FIG. 17B is a plan view of the modulator as viewed from above. This modulator uses a circulator (hereinafter also referred to as CLT) and a Schottky barrier diode in combination to amplitude-modulate a high-frequency signal (including switching control). Millimeter-wave transceivers and millimeter-wave radar modules using devices have been developed.
図17において、20a,20b,20cは、四フッ化エチレン,ポリスチレン等の誘電体線路からなる、LSE(Longitudinal Section Electric)モードの電磁波を遮断するモードサプレッサ、21は周囲にモードサプレッサ20a〜20cが120°の間隔で放射状に配置されるCLT用の2枚のフェライト円板、22はモードサプレッサ20a〜20cの内部に配置された、銅箔等から成るストリップ線路導体であり、電界が平行平板導体の主面に垂直方向であるLSEモードの電磁波を遮断する。また、ストリップ導体線路22は、TEM(Transverse ElectroMagnetic)モードを除去するためにλ/4チョークパターンとして形成されている。
In FIG. 17, 20a, 20b, and 20c are mode suppressors that are made of dielectric lines such as tetrafluoroethylene and polystyrene, and block electromagnetic waves in the LSE (Longitudinal Section Electric) mode, and 21 are
また、モードサプレッサ20bのフェライト円板21と反対側の他端には、所定の空隙を設けて、四フッ化エチレン,ポリスチレン等から成る誘電体線路23aが配置され、さらに、アルミナセラミックス等から成り、誘電体線路23aとは誘電率の異なる誘電体シート24が配置されている。この誘電体シート24の後方には、銅箔等から成るチョーク型バイアス供給線路構造のストリップ線路導体25が形成され、その中途にショットキーバリアダイオード(以下、SBDともいう。)26が実装された配線基板27が配置されている。さらに、配線基板27の後方には、四フッ化エチレン,ポリスチレン等から成る誘電体線路23bが配置されている。
The other end of the
そして、モードサプレッサ20a中を伝搬してきた電磁波は、フェライト円版21によって波面が時計方向または反時計方向に回転されてモードサプレッサ20bへ伝搬され、モードサプレッサ20cへは伝搬しない。そして、モードサプレッサ20bを伝搬した電磁波は、その先の配線基板27上のSBD26において、SBD26に順方向にバイアス電圧をかけたとき(順方向電流を入力したとき)には、SBD26に検波電流が流れて、その電磁波は吸収されて出力されずにオフ状態となる。一方、SBD26に逆方向にバイアス電圧をかけたとき(順方向電流を流さないとき)には、その電磁波は反射されて出力され、オン状態となる。このSBD26で反射された電磁波は、再びモードサプレッサ20b中を伝搬し、フェライト円板21によって波面が回転され、モードサプレッサ20cへ伝搬される。
The electromagnetic wave propagating through the
このように、SBD26にバイアス電圧をかけることにより、電磁波をASK変調(振幅変調)することができる。なお、振幅変調の度合いを大きくすると、スイッチング制御することもできる。
Thus, by applying a bias voltage to the
このようなSBDを用いた変調器に関する技術は、例えば非特許文献1,特許文献1および特許文献2に開示されている。
For example, Non-Patent
さらに、本出願人は、平行平板導体の内面に互いに対向させて設置された2枚のフェライト板と、2枚のフェライト板に対して略放射状に複数配置された、LSMモードの電磁波を伝送するとともにLSEモードの電磁波を遮断する誘電体線路から成るモードサプレッサと、モードサプレッサの一方の端面に設置された、誘電体線路と異なる比誘電率を有するインピーダンス整合部材とから成るCLTが設けられており、誘電体配線基板上のチョーク型バイアス供給線路の中途にSBDを接続したパルス変調スイッチを、モードサプレッサの他方の端面に、SBDのバイアス電圧印加方向がLSMモードの電磁波の電界方向に合致するように設置したNRDガイド用のパルス変調器において、フェライト板の端からSBDまでの距離が略nλ/2(nは2以上の整数であり、λは高周波信号の波長である。)である構成とすることにより、部品点数が削減されて組立再現性が向上するとともに、所望の周波数で動作させるためのインピーダンスの整合が容易になり、パルス変調器の特性を再現性良く安定して得られ、信頼性の高いものを生産性良く製造できる、NRDガイド用のパルス変調器を提案した(特願2001−22711:特許文献3を参照。)。 Further, the present applicant transmits two ferrite plates installed opposite to each other on the inner surface of the parallel plate conductor, and a plurality of LSM mode electromagnetic waves arranged substantially radially with respect to the two ferrite plates. In addition, a CLT comprising a mode suppressor made of a dielectric line that blocks electromagnetic waves in the LSE mode, and an impedance matching member having a relative dielectric constant different from that of the dielectric line, is provided on one end face of the mode suppressor. The pulse modulation switch having the SBD connected in the middle of the choke type bias supply line on the dielectric wiring board is arranged on the other end face of the mode suppressor so that the bias voltage application direction of the SBD matches the electric field direction of the electromagnetic wave in the LSM mode. In the pulse modulator for the NRD guide installed in the center, the distance from the end of the ferrite plate to the SBD is approximately nλ. By adopting a configuration of 2 (n is an integer of 2 or more and λ is the wavelength of a high-frequency signal), the number of parts is reduced, assembly reproducibility is improved, and operation is performed at a desired frequency. Proposed an NRD guide pulse modulator that can easily match the impedance of the pulse modulator, stably obtain the characteristics of the pulse modulator with good reproducibility, and can manufacture a highly reliable product with high productivity (Japanese Patent Application 2001). -22711: See Patent Document 3.)
また、本出願人は、高周波信号を伝搬させる誘電体線路と、誘電体線路の一端側に空隙および他の誘電体線路を介して、配線基板上のチョーク型バイアス供給線路の中途にSBDが接続されているとともにSBDのバイアス電圧印加方向がLSMモードの電磁波の電界方向に合致するように設置されているパルス変調用スイッチとを具備したことにより、部品点数が削減されて組立再現性が向上するとともに、所望の周波数で動作させるためのインピーダンス整合が容易になり、パルス変調器の良好な特性を再現性良く安定して得られ、信頼性の高いものを生産性良く製造できる、NRDガイド用のパルス変調器を提案した(特願2001−161506:特許文献4を参照。)。 The present applicant also connects the SBD to the middle of the choke-type bias supply line on the wiring board through a dielectric line for propagating a high-frequency signal, and a gap and another dielectric line on one end side of the dielectric line. And the pulse modulation switch installed so that the bias voltage application direction of the SBD matches the electric field direction of the electromagnetic wave in the LSM mode, the number of parts is reduced and the assembly reproducibility is improved. In addition, impedance matching for operating at a desired frequency is facilitated, the good characteristics of the pulse modulator can be obtained stably with good reproducibility, and a highly reliable one can be manufactured with high productivity. A pulse modulator has been proposed (see Japanese Patent Application No. 2001-161506: Patent Document 4).
また、本出願人は、先端部にLSEモードの電磁波を遮断するモードサプレッサが設けられるとともに高周波信号が伝送される複数の誘電体線路が、平行平板導体の内面に主面が平行かつ同心状に対向配置された2枚のフェライト板に対して各モードサプレッサの先端が接続されるとともに略放射状に配置されているCLTを、一つの接続用誘電体線路を介して2つ接続したNRDガイド用の2段型のCLTにおいて、平行平板導体の外面に、磁力線が平行平板導体の内面に略垂直になっている領域内にフェライト板が存在するように一対の磁石が設置されていることにより、2段型のCLTのそれぞれの回転方向が同じになるため、CLTが組み込まれるミリ波送受信器等が容易に構成でき、製造が容易化されて量産性に優れたものとなり、また、各CLTを互いに近接配置することができるので小型化され、さらに、2段型のCLTは磁力線が平行平板導体の内面に略垂直になっている領域内に配置されることから、高周波信号の伝搬損失が小さくなる、NRDガイド用のCLTを提案した(特願2002−14789:特許文献5を参照。)。 Further, the applicant of the present invention is provided with a mode suppressor for blocking an LSE mode electromagnetic wave at the tip, and a plurality of dielectric lines for transmitting high-frequency signals are parallel to and concentric with the inner surface of the parallel plate conductor. The tip of each mode suppressor is connected to two ferrite plates arranged opposite to each other, and two CLTs arranged substantially radially are connected to each other via one connecting dielectric line. In the two-stage CLT, a pair of magnets are installed on the outer surface of the parallel plate conductor so that the ferrite plate exists in a region where the magnetic lines of force are substantially perpendicular to the inner surface of the parallel plate conductor. Since each stage-type CLT has the same rotation direction, a millimeter-wave transmitter / receiver or the like in which the CLT is incorporated can be easily configured, and the manufacture is facilitated and the mass productivity is excellent. In addition, since each CLT can be arranged close to each other, the size of the CLT is reduced. Further, the two-stage CLT is arranged in a region in which the magnetic lines of force are substantially perpendicular to the inner surface of the parallel plate conductor. Has proposed a CLT for NRD guide (see Japanese Patent Application No. 2002-14789: Patent Document 5).
さらにまた、本出願人は、高周波信号を入力する入力用誘電体線路、先端部にSBDが設けられた変調用誘電体線路およびそのSBDによって振幅変調された高周波信号を出力する出力用誘電体線路をそれぞれ備えた第1および第2のCLTが接続されて設けられており、その第1および第2のCLTは、第1のCLTの出力用誘電体線路が第2のCLTの入力用誘電体線路を兼ねることによって接続されており、第1のCLT側のSBDの順方向電流を第1のCLTに入力される高周波信号の電圧振幅に対して所定値以上のオン/オフ比が得られるように制御するとともに第2のCLT側のSBDの順方向電流を第1のCLTのオン/オフ比によって低下した高周波信号の電圧振幅に対して所定値以上のオン/オフ比が得られるように制御する制御回路が設けられていることから、2つのCLTにそれぞれ設けられたSBDに入力する順方向電流をそれぞれ制御することにより、所定値以上のオン/オフ比が得られる、NRDガイド用の振幅変調器を提案した(特願2002−361333)。
しかしながら、図17に示すような2つのCLTおよびSBDからなる従来の変調器は、図18に高周波信号の反射損失の周波数特性を示すグラフを示すように、オン/オフ比(アイソレーション)が周波数によって大きく異なり、オン/オフ比を例えば15dB以上と大きくとるためには、使用する周波数帯域が限られるという問題点があった。 However, the conventional modulator composed of two CLTs and SBDs as shown in FIG. 17 has an on / off ratio (isolation) as a frequency as shown in the graph of FIG. 18 showing the frequency characteristics of the reflection loss of the high frequency signal. There is a problem that the frequency band to be used is limited in order to increase the on / off ratio to, for example, 15 dB or more.
また、従来の変調器をミリ波レーダモジュール等に組み込んで使用する場合には、ミリ波レーダモジュールは温度変化が激しい自動車のエンジンルーム等に搭載されることとなるが、変調器の周波数特性は温度に依存するため、環境温度によりオン/オフ比が変化するという問題点があった。 In addition, when a conventional modulator is incorporated in a millimeter wave radar module or the like, the millimeter wave radar module is mounted in an engine room or the like of an automobile where the temperature changes drastically. Since it depends on the temperature, there is a problem that the on / off ratio changes depending on the environmental temperature.
また、本出願人が特願2002−361333において提案した技術においても、変調器に入射する高周波信号の強度が刻々と変化したとき、その変化に追従して制御をかけやすいものとしたいという、さらに改善が望まれている点があった。また、2つのSBDの間で多重反射する高周波信号が変調に与える悪影響を少なくして、高周波送受信器で用いる際に、受信側で識別しやすい高周波信号を送信することができるようにしたいという、さらに改善が望まれる点もあった。 Further, in the technology proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2002-361333, when the intensity of the high-frequency signal incident on the modulator changes every moment, it is desired to make it easier to control following the change. There was a point where improvement was desired. Also, the high-frequency signal that is reflected multiple times between the two SBDs reduces the adverse effect on the modulation, and it is desired to be able to transmit a high-frequency signal that is easy to identify on the receiving side when used in a high-frequency transmitter / receiver. Further improvements were desired.
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、入射する高周波信号の強度が変化しても安定に動作し、所定値以上のオン/オフ比が得られるようにすることができ、また、振幅変調の周波数特性が使用環境温度に左右されるのを抑制することができる変調器およびそれを用いた高周波送受信器を提供することにある。 The present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to operate stably even when the intensity of an incident high-frequency signal changes and to obtain an on / off ratio of a predetermined value or more. It is another object of the present invention to provide a modulator capable of suppressing the frequency characteristics of amplitude modulation from being affected by the use environment temperature, and a high-frequency transceiver using the modulator.
また、本発明の別の目的は、受信側で識別しやすい高周波信号を出力することができる変調器およびそれを用いた高性能な高周波送受信器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a modulator capable of outputting a high-frequency signal that can be easily identified on the receiving side, and a high-performance high-frequency transceiver using the modulator.
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。 Still another object of the present invention is to provide a radar apparatus equipped with the high-performance high-frequency transmitter / receiver, a radar apparatus-equipped vehicle equipped with the radar apparatus, and a radar apparatus-equipped small ship.
従来、PINダイオードは応答速度が遅く変調器には好適に用いることができないとされていた。これに対し、今日では、PINダイオードは非放射性誘電体線路の変調器の技術分野においても十分に使用に耐えうるものが開発されてきており、その特長を活かした開発が待たれているところである。本発明者らは、PINダイオードが高周波信号に対する検波作用を有していないことから、これを用いた変調器を2段に構成して、各変調器それぞれの周波数特性を調整して2段構成の変調器の周波数特性を制御するときに、制御の攪乱要因が減って安定な特性を確実に得やすいことを見出した。また、非放射性誘電体線路およびPINダイオードの代わりに、コプレーナ線路等の高周波伝送用線路および砒化ガリウム(GaAs)製電界効果トランジスタ(いわゆるGaAs MESFET)等の半導体素子を構成要素として用いても同様の効果が得られることを見出した。また、このような2段構成の変調器に用いられている2つの半導体素子間を適切な線路長の高周波用伝送線路で接続すると、変調器特性を向上させることができることを見出した。さらには、このような変調器を、高周波信号をスイッチングする高周波スイッチに用いても有効であることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて案出されたものである。 Conventionally, PIN diodes have a slow response speed and cannot be suitably used for modulators. In contrast, today, PIN diodes have been developed that can sufficiently withstand use in the technical field of non-radiative dielectric line modulators, and development that takes advantage of these features is awaited. . Since the PIN diode does not have a detection function for high-frequency signals, the present inventors configure a modulator using this in two stages and adjust the frequency characteristics of each modulator to form a two-stage configuration. It was found that when controlling the frequency characteristics of this modulator, stable characteristics can be easily obtained by reducing the disturbance factor of the control. Further, in place of the nonradiative dielectric line and the PIN diode, a high frequency transmission line such as a coplanar line and a semiconductor element such as a gallium arsenide (GaAs) field effect transistor (so-called GaAs MESFET) may be used as constituent elements. It was found that an effect can be obtained. It has also been found that modulator characteristics can be improved by connecting two semiconductor elements used in such a two-stage modulator with a high-frequency transmission line having an appropriate line length. Furthermore, it has been found that such a modulator is effective even when used for a high-frequency switch for switching a high-frequency signal. The present invention has been devised based on these findings.
本発明の第1の変調器は、誘電体部および導体部を有し、高周波信号を伝送する伝送線路と、変調信号に応じて前記高周波信号を反射するかもしくは透過させる非検波型変調用素子であって、前記伝送線路の途中に間隔をとって設けられた第1および第2の非検波型変調用素子とを具備しており、前記間隔を、前記伝送線路の入力端から入力された高周波信号のうち、前記第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射して前記伝送線路の出力端に漏洩する一部の高周波信号をWa、前記第1および第2の非検波型変調用素子で反射しないで前記出力端に漏洩する一部の高周波信号をWbとし、これらWaとWbとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるように設定し、前記第1および第2の非検波型変調用素子は、前記変調信号の印加電圧に応じて前記誘電体部における前記高周波信号の電界に平行な方向に電流が流れるように前記誘電体部に配置されていることを特徴とするものである。 The first modulator of the present invention has a dielectric part and a conductor part, a transmission line that transmits a high-frequency signal, and a non-detection type modulation element that reflects or transmits the high-frequency signal according to the modulation signal The first and second non-detection type modulation elements provided at intervals in the middle of the transmission line, and the intervals are input from the input end of the transmission line Among the high-frequency signals, Wa, the first and second high-frequency signals that are reflected at least once by the first and second non-detection type modulation elements and leak to the output end of the transmission line. some of the high-frequency signal leaking to the output terminal without reflected by the non-detection type modulation element and Wb, when the phase difference was [delta] at the center frequency of these Wa and Wb, δ = (2N-1 ) π (where N is an integer) Set, the first and second non-detection type modulation device, the modulation signal the frequency signal said dielectric so that a current flows in a direction parallel to the electric field in the dielectric portion in accordance with the voltage applied It is arrange | positioned at the part .
また、本発明の第1の変調器は、上記構成において、前記第1および第2の非検波型変調用素子は、前記高周波信号に対する反射特性もしくは透過特性の周波数依存性が異なることを特徴とするものである。 The first modulator according to the present invention is characterized in that, in the above configuration, the first and second non-detection type modulation elements have different frequency dependences of reflection characteristics or transmission characteristics with respect to the high-frequency signal. To do.
本発明の第2の変調器は、フェライト板に対して放射状に配置された、高周波信号を入力する入力用伝送線路と、先端部に変調信号に応じて前記高周波信号を反射するかもしくは吸収する検波型変調用素子または反射するかもしくは透過させる非検波型変調用素子が設けられた変調用伝送線路と、前記検波型変調用素子または非検波型変調用素子によって変調された高周波信号を出力する出力用伝送線路とをそれぞれ具備した第1および第2のサーキュレータが、前記第1のサーキュレータの前記出力用伝送線路が前記第2のサーキュレータの前記入力用伝送線路を兼ねることによって接続されて設けられており、前記第1のサーキュレータの前記出力用伝送線路の線路長を、前記第1のサーキュレータの前記出力用伝送線路に入力された高周波信号のうち、前記第1のサーキュレータの前記出力用伝送線路の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して前記第2のサーキュレータの前記出力用伝送線路に漏洩する高周波信号をWa、前記第1のサーキュレータの前記出力用伝送線路の出力端および入力端で反射せずに第2のサーキュレータの前記出力用伝送線路に漏洩する高周波信号をWbとし、これらWaとWbとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるように設定したことを特徴とするものである。 The second modulator of the present invention is arranged radially with respect to the ferrite plate, and has an input transmission line for inputting a high-frequency signal, and reflects or absorbs the high-frequency signal according to the modulation signal at the tip. A modulation transmission line provided with a detection-type modulation element or a non-detection-type modulation element that reflects or transmits, and a high-frequency signal modulated by the detection-type modulation element or the non-detection-type modulation element is output. A first circulator and a second circulator each having an output transmission line connected to each other by the output transmission line of the first circulator also serving as the input transmission line of the second circulator; The line length of the output transmission line of the first circulator is the height input to the output transmission line of the first circulator. Among the wave signals, Wa is a high frequency signal that is reflected at least once at the output end and the input end of the output transmission line of the first circulator and leaks to the output transmission line of the second circulator, A high frequency signal that does not reflect at the output end and the input end of the output transmission line of the first circulator and leaks to the output transmission line of the second circulator is defined as Wb. When the phase difference is δ, δ = (2N−1) π (where N is an integer) is set.
本発明の第1の振幅変調器は、高周波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間に、該平行平板導体の内面に互いに対向させて配置された2枚のフェライト板と、該2枚のフェライト板に対して略放射状に配置された、高周波信号を入力する入力用誘電体線路、先端部にPINダイオードが設けられた変調用誘電体線路、該変調用誘電体線路の前記先端部の延長方向上に前記PINダイオードを透過した前記高周波信号を終端するように配置された無反射終端器および前記PINダイオードによって振幅変調された高周波信号を出力する出力用誘電体線路をそれぞれ具備した第1および第2のサーキュレータが接続されて設けられており、該第1および第2のサーキュレータは、前記第1のサーキュレータの前記出力用誘電体線路が前記第2のサーキュレータの前記入力用誘電体線路を兼ねることによって接続されており、前記第1のサーキュレータの前記PINダイオードを透過する前記高周波信号の透過特性の周波数依存性と前記第2のサーキュレータの前記PINダイオードを透過する前記高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なり、前記第1のサーキュレータの前記出力用誘電体線路の線路長を、前記第1のサーキュレータの前記出力用誘電体線路に入力された高周波信号のうち、前記第1のサーキュレータの前記出力用伝送線路の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して前記第2のサーキュレータの前記出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号と、前記第1のサーキュレータの前記出力用誘電体線路の前記出力端および前記入力端で反射せずに前記第2のサーキュレータの前記出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるようにしていることを特徴とするものである。 The first amplitude modulator of the present invention includes two ferrites arranged between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of a high-frequency signal so as to face each other on the inner surface of the parallel plate conductor. Plate, input dielectric line for inputting a high-frequency signal, arranged substantially radially with respect to the two ferrite plates, modulation dielectric line provided with a PIN diode at the tip, and the modulation dielectric A non-reflective terminator disposed so as to terminate the high-frequency signal transmitted through the PIN diode on an extension direction of the tip of the line, and an output dielectric line that outputs a high-frequency signal amplitude-modulated by the PIN diode Are connected to each other, and the first and second circulators are connected to the output dielectric of the first circulator. The line is connected by serving also as the input dielectric line of the second circulator, and the frequency dependence of the transmission characteristic of the high-frequency signal transmitted through the PIN diode of the first circulator and the second circulator the frequency dependence of the transmission characteristics of the high frequency signal Ri Do different, the line length of the output for dielectric waveguide of said first circulator, the output dielectric of the first circulator configured to transmit the PIN diode circulators Of the high-frequency signal input to the body line, it is reflected at least once at the output end and the input end of the output transmission line of the first circulator and leaks to the output dielectric line of the second circulator The high-frequency signal to be transmitted and the output end and the input end of the output dielectric line of the first circulator Δ = (2N−1) π (where N is an integer) where δ is the phase difference at the center frequency of the second circulator and the high-frequency signal leaking to the output dielectric line. ) .
本発明の第2の振幅変調器は、高周波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間に、高周波信号を入力する入力用誘電体線路と、この入力用誘電体線路の先端部に設けられた第1のPINダイオードと、前記入力用誘電体線路の前記先端部の延長方向上に前記第1のPINダイオードを透過した高周波信号が入力されるように配置された第2のPINダイオードと、この第2のPINダイオードを透過した高周波信号が入力されるように配置され、前記第1および第2のPINダイオードの少なくとも一方によって振幅変調された高周波信号を出力する出力用誘電体線路とが設けられており、前記第1のPINダイオードを透過する前記高周波信号の透過特性の周波数依存性と前記第2のPINダイオードを透過する前記高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なることを特徴とするものである。 A second amplitude modulator according to the present invention includes an input dielectric line for inputting a high-frequency signal between parallel plate conductors arranged at intervals of one-half or less of the wavelength of the high-frequency signal, and the input dielectric line. And a first PIN diode provided at the tip of the first dielectric diode and a first high frequency signal transmitted through the first PIN diode on the extension direction of the tip of the input dielectric line. 2 for outputting an RF signal that is amplitude-modulated by at least one of the first and second PIN diodes, and is arranged so that a high frequency signal transmitted through the second PIN diode and the second PIN diode is input. A dielectric line, and the frequency dependence of the transmission characteristic of the high-frequency signal that passes through the first PIN diode and the high frequency that passes through the second PIN diode. And the frequency dependence of the transmission characteristics of the wave signal is characterized in different.
また、本発明の第2の振幅変調器は、上記構成において、前記第1のPINダイオードによって振幅変調された高周波信号が入力されるとともにこの高周波信号を前記第2のPINダイオードに入力するように出力する入力兼出力用誘電体線路を設け、この入力兼出力用誘電体線路の線路長を、前記第1および第2のPINダイオードに順方向バイアス電圧を印加していないときに、前記第1のPINダイオードから入力され前記第2のPINダイオードで反射され前記第1のPINダイオードで反射されて前記第2のPINダイオードから前記出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号と、前記第1のPINダイオードから入力され前記第1および第2のPINダイオードで反射されずに前記第2のPINダイオードから前記出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるようにしていることを特徴とするものである。 In the second amplitude modulator of the present invention, in the configuration described above, a high frequency signal amplitude-modulated by the first PIN diode is input, and the high frequency signal is input to the second PIN diode. An input / output dielectric line for output is provided, and the line length of the input / output dielectric line is set so that the forward bias voltage is not applied to the first and second PIN diodes. A high-frequency signal that is input from the second PIN diode, reflected by the second PIN diode, reflected by the first PIN diode, and leaked from the second PIN diode to the output dielectric line, and the first PIN A dielectric wire for output from the second PIN diode without being reflected by the first and second PIN diodes inputted from a diode Where δ = (2N−1) π (where N is an integer), where δ is the phase difference at the center frequency with the high-frequency signal leaking into .
また、本発明の第1および第2の振幅変調器は、上記構成において、前記周波数依存性は前記PINダイオードに流れるバイアス電流によって調整されていることを特徴とするものである。 The first and second amplitude modulators of the present invention are characterized in that, in the above configuration, the frequency dependency is adjusted by a bias current flowing through the PIN diode.
また、本発明の第1および第2の振幅変調器は、上記各構成において、前記高周波信号は周波数が76〜77GHzとされていることを特徴とするものである。 The first and second amplitude modulators of the present invention are characterized in that, in each of the above-described configurations, the high-frequency signal has a frequency of 76 to 77 GHz.
本発明の第3の高周波送受信器は、
送信用の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、
高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路と、
この第1の誘電体線路に付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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対向配置された2枚の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の接続部を有する第1の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の接続部が接続される第1のサーキュレータと、
この第1のサーキュレータの前記第2の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第3の誘電体線路と、
前記第1のサーキュレータの前記第3の接続部に一端が接続された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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4の接続部,第5の接続部および第6の接続部を有する第2のサーキュレータであって、前記第4の接続部に前記第4の誘電体線路の他端が接続された第2のサーキュレータと、
前記第2のサーキュレータの前記第5の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第5の誘電体線路と、
前記第2のサーキュレータの前記第6の接続部に一端が接続された第6の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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7の接続部,第8の接続部および第9の接続部を有する第3のサーキュレータであって、前記第7の接続部に前記第6の誘電体線路の他端が接続された第3のサーキュレータと、
この第3のサーキュレータの前記第8の接続部に一端が接続され、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受信アンテナを有する第7の誘電体線路と、
前記送受信アンテナで受信され前記第7の誘電体線路を伝搬して前記第3のサーキュレータの前記第9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8の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第8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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のサーキュレータが上記各構成の本発明の第1の振幅変調器を構成していることを特徴とするものである。
The third high-frequency transceiver of the present invention is
Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
A millimeter wave that is attached to the first dielectric line and periodically modulates the high-frequency signal output from the high-frequency generating element and outputs it as a millimeter-wave signal for transmission to propagate through the first dielectric line. A wave signal oscillator,
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A first circulator having a third connection portion, wherein the first connection portion is connected to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line;
A third dielectric line having one end connected to the second connection portion of the first circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A fourth dielectric line having one end connected to the third connection part of the first circulator;
A fourth connection portion and a fifth connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a second circulator having a sixth connection portion, the second circulator having the other end of the fourth dielectric line connected to the fourth connection portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the fifth connection portion of the second circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A sixth dielectric line having one end connected to the sixth connection part of the second circulator;
Seventh and eighth connection portions, which are arranged at predetermined intervals on the peripheral portions of the two ferrite plates arranged in parallel and opposite to the parallel plate conductors, and are used as the input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a third circulator having a ninth connection portion, the third circulator having the other end of the sixth dielectric line connected to the seventh connection portion,
A seventh dielectric line having one end connected to the eighth connection portion of the third circulator, propagating the millimeter wave signal for transmission, and having a transmission / reception antenna at a tip portion;
An eighth dielectric line that is received by the transmission / reception antenna, propagates through the seventh dielectric line, and propagates the received wave output from the ninth connection part of the third circulator to the mixer side;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the eighth dielectric line are brought close to each other and electromagnetically coupled or joined together, and a part of the millimeter wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
The first and second circulators constitute the first amplitude modulator of the present invention having the above-described configurations.
また、本発明の第4の高周波送受信器は、
送信用の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、
高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路と、
この第1の誘電体線路に付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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対向配置された2枚の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の接続部を有する第1の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の接続部が接続される第1のサーキュレータと、
この第1のサーキュレータの前記第2の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第3の誘電体線路と、
一端がこの第3の誘電体線路の前記他端に対向させて配置され、前記PINダイオードに接続された無反射終端器と、
前記第1のサーキュレータの前記第3の接続部に一端が接続された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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4の接続部,第5の接続部および第6の接続部を有する第2のサーキュレータであって、前記第4の接続部に前記第4の誘電体線路の他端が接続された第2のサーキュレータと、
前記第2のサーキュレータの前記第5の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第5の誘電体線路と、
一端がこの第5の誘電体線路の前記他端に対向させて配置され、前記PINダイオードに接続された無反射終端器と、
前記第2のサーキュレータの前記第6の接続部に一端が接続された第6の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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7の接続部,第8の接続部および第9の接続部を有する第3のサーキュレータであって、前記第7の接続部に前記第6の誘電体線路の他端が接続された第3のサーキュレータと、
この第3のサーキュレータの前記第8の接続部に一端が接続され、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7の誘電体線路と、
前記第3のサーキュレータの前記第9の接続部に接続され、前記送信アンテナで受信混入した受信波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受信波を減衰させる第8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9の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第9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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のサーキュレータが上記各構成の本発明の第1の振幅変調器を構成していることを特徴とするものである。
Moreover, the fourth high-frequency transceiver of the present invention is
Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
A millimeter wave that is attached to the first dielectric line and periodically modulates the high-frequency signal output from the high-frequency generating element and outputs it as a millimeter-wave signal for transmission to propagate through the first dielectric line. A wave signal oscillator,
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A first circulator having a third connection portion, wherein the first connection portion is connected to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line;
A third dielectric line having one end connected to the second connection portion of the first circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A non-reflective terminator disposed at one end opposite to the other end of the third dielectric line and connected to the PIN diode;
A fourth dielectric line having one end connected to the third connection part of the first circulator;
A fourth connection portion and a fifth connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a second circulator having a sixth connection portion, the second circulator having the other end of the fourth dielectric line connected to the fourth connection portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the fifth connection portion of the second circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A non-reflective terminator disposed at one end opposite to the other end of the fifth dielectric line and connected to the PIN diode;
A sixth dielectric line having one end connected to the sixth connection part of the second circulator;
Seventh and eighth connection portions, which are arranged at predetermined intervals on the peripheral portions of the two ferrite plates arranged in parallel and opposite to the parallel plate conductors, and are used as the input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a third circulator having a ninth connection portion, the third circulator having the other end of the sixth dielectric line connected to the seventh connection portion,
A seventh dielectric line having one end connected to the eighth connection portion of the third circulator, propagating the millimeter wave signal for transmission, and having a transmission antenna at a tip portion;
The third circulator is connected to the ninth connection section, propagates the received wave mixed by the transmitting antenna, and attenuates the received mixed wave by the non-reflective terminal provided at the tip. 8 dielectric lines;
A ninth dielectric line provided with a receiving antenna at the front end and a mixer at the other end;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the ninth dielectric line are brought into close proximity and electromagnetically coupled or joined, and a part of the millimeter wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
The first and second circulators constitute the first amplitude modulator of the present invention having the above-described configurations.
本発明の第5の高周波送受信器は、
送信用の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、
高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路と、
この第1の誘電体線路の一端に付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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、
前記第1の誘電体線路の他端に付設され、前記送信用のミリ波信号を振幅変調する第1のPINダイオードと、
一端に前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第3の誘電体線路と、
この第3の誘電体線路の他端に付設され、前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号を振幅変調する第2のPINダイオードと、
一端に前記第2のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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の接続部を有するサーキュレータであって、前記第1の接続部に前記第4の誘電体線路の他端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の接続部に一端が接続され、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受信アンテナを有する第5の誘電体線路と、
前記送受信アンテナで受信され前記第5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ミキサー側へ伝搬させる第6の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第6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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のPINダイオードが上記各構成の本発明の第2の振幅変調器を構成していることを特徴とするものである。
The fifth high-frequency transceiver of the present invention is
Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
Attached to one end of the first dielectric line, the high-frequency signal output from the high-frequency generating element is periodically modulated and output as a millimeter-wave signal for transmission, and propagates through the first dielectric line. A millimeter wave signal oscillating unit
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first PIN diode attached to the other end of the first dielectric line and amplitude-modulating the transmitting millimeter-wave signal;
A third dielectric line disposed at one end so that a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode is input;
A second PIN diode attached to the other end of the third dielectric line and amplitude-modulating a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode;
A fourth dielectric line disposed at one end so that a millimeter wave signal transmitted through the second PIN diode is input;
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A circulator having a third connecting portion, wherein the other end of the fourth dielectric line is connected to the first connecting portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the second connection part of the circulator, propagating the millimeter wave signal for transmission, and having a transmission / reception antenna at a tip part;
A sixth dielectric line that is received by the transmission / reception antenna, propagates through the fifth dielectric line, and propagates the received wave output from the third connection portion of the circulator to the mixer side;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the sixth dielectric line are brought into close proximity and electromagnetically coupled or joined, and a part of the millimeter wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
The first and second PIN diodes constitute the second amplitude modulator of the present invention having the above-described configuration.
また、本発明の第6の高周波送受信器は、
送信用の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、
高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路と、
この第1の誘電体線路の一端に付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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、
前記第1の誘電体線路の他端に付設され、前記送信用のミリ波信号を振幅変調する第1のPINダイオードと、
一端に前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第3の誘電体線路と、
この第3の誘電体線路の他端に付設され、前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号を振幅変調する第2のPINダイオードと、
一端に前記第2のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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の接続部を有するサーキュレータであって、前記第1の接続部に前記第4の誘電体線路の他端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の接続部に一端が接続され、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5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受信波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受信波を減衰させる第6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7の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第7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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のPINダイオードが上記各構成の本発明の第2の振幅変調器を構成していることを特徴とするものである。
The sixth high-frequency transceiver of the present invention is
Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
Attached to one end of the first dielectric line, the high-frequency signal output from the high-frequency generating element is periodically modulated and output as a millimeter-wave signal for transmission, and propagates through the first dielectric line. A millimeter wave signal oscillating unit
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first PIN diode attached to the other end of the first dielectric line and amplitude-modulating the transmitting millimeter-wave signal;
A third dielectric line disposed at one end so that a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode is input;
A second PIN diode attached to the other end of the third dielectric line and amplitude-modulating a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode;
A fourth dielectric line disposed at one end so that a millimeter wave signal transmitted through the second PIN diode is input;
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A circulator having a third connecting portion, wherein the other end of the fourth dielectric line is connected to the first connecting portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the second connection portion of the circulator and propagating the transmission millimeter-wave signal and having a transmission antenna at a tip portion;
A sixth dielectric connected to the third connection portion of the circulator and propagating the received wave mixed by the transmitting antenna and attenuating the received mixed wave by the non-reflective terminal provided at the tip. Body track,
A seventh dielectric line provided with a receiving antenna at the tip and a mixer at the other end;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the seventh dielectric line are brought into close proximity and electromagnetically coupled or joined, and a part of the millimeter-wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
The first and second PIN diodes constitute the second amplitude modulator of the present invention having the above-described configuration.
また、本発明のレーダ装置は、上記本発明の第1乃至第6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。 Further, the radar apparatus of the present invention is a high-frequency transmitter / receiver according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, and distance information to a detection object by processing the intermediate frequency signal output from the high-frequency transmitter / receiver. And a distance information detector for detecting.
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。 A vehicle equipped with a radar device according to the present invention includes the radar device according to the present invention, and is characterized in that the radar device is used for detection of a detection target.
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。 A small ship equipped with a radar apparatus according to the present invention includes the radar apparatus according to the present invention, and the radar apparatus is used for detection of an object to be detected.
本発明の第1の変調器によれば、高周波信号を伝送する伝送線路と、変調信号に応じて前記高周波信号を反射するかもしくは透過させる非検波型変調用素子であって、前記伝送線路の途中に間隔をとって設けられた第1および第2の非検波型変調用素子とを具備しており、前記間隔を、前記伝送線路の入力端から入力された高周波信号のうち、前記第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射して前記伝送線路の出力端もしくは入力端に漏洩する一部の高周波信号をWa、前記第1および第2の非検波型変調用素子で反射しないかもしくはどちらかで1回だけ反射して前記Waと同じ前記出力端もしくは前記入力端に漏洩する一部の高周波信号をWbとし、これらWaとWbとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるように設定したことから、この変調器を振幅変調器として用いる場合には、第1および第2の両方または第1および第2のいずれかの非検波型変調用素子が高周波信号をほぼ全反射する状態にある際に、第1および第2の非検波型変調用素子間で少なくとも1回ずつ反射して伝送線路の出力端に漏洩する一部の高周波信号と第1および第2の非検波型変調用素子で反射せずに出力端に漏洩する一部の高周波信号とが、互いに丁度逆位相となって弱め合うように合波され、それら漏洩する高周波信号が出力端で抑制されるため、オン/オフ比を高くすることができる。また、この変調器を周波数変調器もしくは位相変調器等として用いる場合には、第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射して伝送線路の出力端もしくは入力端に漏洩する一部の高周波信号が、第1および第2の非検波型変調用素子で反射しないかもしくはどちらかで1回だけ反射して同じ出力端もしくは入力端に漏洩する一部の高周波信号と、丁度逆位相で合波して出力端もしくは入力端で減衰されることとなるため、第1および第2の非検波型変調用素子で多重反射されることにより異なる変調度で変調された高周波信号が同じ時間に存在することが効果的に抑制されるので、歪みの少ない周波数変調もしくは位相変調等を行なうことができる。 According to the first modulator of the present invention, a transmission line that transmits a high-frequency signal, and a non-detection type modulation element that reflects or transmits the high-frequency signal according to the modulation signal, 1st and 2nd non-detection type modulation element provided at intervals in the middle, and the interval is the first high frequency signal input from the input end of the transmission line. And a part of the high-frequency signal that is reflected at least once by the second non-detection type modulation element and leaks to the output end or the input end of the transmission line, Wa, the first and second non-detection type modulation elements Wb is a part of the high-frequency signal that is not reflected by the element or is reflected only once by either element and leaks to the same output end or input end as Wa, and the phase difference at the center frequency between Wa and Wb is defined as Wb. When δ , Δ = (2N−1) π (where N is an integer), when this modulator is used as an amplitude modulator, both the first and second or second When one of the first and second non-detection type modulation elements is in a state of substantially totally reflecting a high-frequency signal, it is reflected and transmitted at least once between the first and second non-detection type modulation elements. A part of the high-frequency signal leaking to the output end of the line and a part of the high-frequency signal leaking to the output end without being reflected by the first and second non-detection type modulation elements are in opposite phases to each other. Since the high frequency signals that are combined so as to be weakened and are leaked are suppressed at the output end, the on / off ratio can be increased. Further, when this modulator is used as a frequency modulator or a phase modulator, it is reflected at least once by the first and second non-detection type modulation elements and leaks to the output end or input end of the transmission line. A portion of the high-frequency signal that is not reflected by the first and second non-detection type modulation elements or that is reflected only once by either one and leaks to the same output end or input end; High-frequency signals modulated with different modulation degrees by being subjected to multiple reflections by the first and second non-detection type modulation elements, since they are combined with just opposite phases and attenuated at the output end or input end. Are effectively suppressed at the same time, so that frequency modulation or phase modulation with less distortion can be performed.
また、本発明の第1の変調器によれば、第1および第2の非検波型変調用素子が、高周波信号に対する反射特性もしくは透過特性の周波数依存性が異なるときには、第1および第2の非検波型変調用素子として個々にオン/オフ比の周波数特性が異なったものを組み合わせた変調器として、オフ/オフ比が高くとれる周波数帯域を広くすることができる変調器となる。 According to the first modulator of the present invention, when the first and second non-detection type modulation elements have different frequency dependence of reflection characteristics or transmission characteristics with respect to a high frequency signal, the first and second modulation elements are used. As a modulator combining non-detection type modulation elements having different on / off ratio frequency characteristics, a modulator capable of widening a frequency band in which the off / off ratio can be increased can be obtained.
さらに、本発明の第1の変調器によれば、前記伝送線路が誘電体部および導体部を有しており、第1および第2の非検波型変調用素子が、変調信号の印加電圧に応じて誘電体部における高周波信号の電界に平行な方向に電流が流れるように誘電体部に配置されているときには、そのように誘電体部に配置された第1および第2の非検波型変調用素子が、伝送線路の導体部に流れる高周波信号による高周波電流を直接制御するのではなく、その高周波電流とは独立に流される変調電流によって、伝送線路の誘電体部の電磁界に作用を及ぼすから、その伝送線路の導体部の全体にわたってその変調電流が流れて、その変調電流に含まれる雑音や歪み等が高周波信号に影響を与えてしまうということはなく、また、伝送線路の導体部が第1および第2の非検波型変調用素子に接続されないから、第1および第2の非検波型変調用素子やそれらのバイアス供給線路が高周波信号に影響を与えにくいため、高周波信号の透過特性が周波数領域で平坦でなくなったり、高周波信号が歪んだり、高周波信号に雑音が混入したりすることが抑制されるので、確実に変調信号のみを高周波信号に作用させることができる変調器となる。 Furthermore, according to the first modulator of the present invention, the transmission line has a dielectric portion and a conductor portion, and the first and second non-detection type modulation elements are applied to the applied voltage of the modulation signal. Accordingly, when the dielectric part is arranged in the dielectric part so that a current flows in a direction parallel to the electric field of the high-frequency signal in the dielectric part, the first and second non-detection type modulations arranged in the dielectric part as such. The element does not directly control the high-frequency current generated by the high-frequency signal flowing in the conductor of the transmission line, but acts on the electromagnetic field of the dielectric part of the transmission line by the modulation current that flows independently of the high-frequency current. Therefore, the modulation current does not flow over the entire conductor portion of the transmission line, and noise or distortion included in the modulation current does not affect the high-frequency signal. 1st and 1st Since the first and second non-detection type modulation elements and their bias supply lines do not affect the high-frequency signal, the transmission characteristics of the high-frequency signal are flat in the frequency domain. Since it is suppressed that the high frequency signal is distorted or noise is mixed in the high frequency signal, the modulator can reliably act only on the modulation signal on the high frequency signal.
本発明の第2の変調器によれば、フェライト板に対して放射状に配置された、高周波信号を入力する入力用伝送線路と、先端部に変調信号に応じて高周波信号を反射するかもしくは吸収する検波型変調用素子または反射するかもしくは透過させる非検波型変調用素子が設けられた変調用伝送線路と、検波型変調用素子または非検波型変調用素子によって変調された高周波信号を出力する出力用伝送線路とをそれぞれ具備した第1および第2のサーキュレータが、第1のサーキュレータの出力用伝送線路が第2のサーキュレータの入力用伝送線路を兼ねることによって接続されて設けられており、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の線路長を、第1のサーキュレータの出力用伝送線路に入力された高周波信号のうち、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して第2のサーキュレータの出力用伝送線路に漏洩する高周波信号をWa、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で反射せずに第2のサーキュレータの出力用伝送線路に漏洩する高周波信号をWbとし、これらWaとWbとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるように設定したことから、この変調器を振幅変調器として用いる場合には、第1および第2の両方または第1および第2のいずれかのサーキュレータの検波型変調用素子または非検波型変調用素子が高周波信号をほぼ透過させる状態にある際に、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で多重反射して第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端に漏洩する高周波信号と、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で反射せずに第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端に漏洩する高周波信号とが、互いに丁度逆位相となって弱め合うように合波され、それら高周波信号の漏洩が第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端で抑制されるため、オン/オフ比を高くすることができる。また、この変調器を周波数変調器もしくは位相変調器等として用いる場合には、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で多重反射して第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端に漏洩する高周波信号が、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で反射せずに第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端に漏洩する高周波信号と、丁度逆位相で合波して第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端で減衰されることとなるため、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で多重反射されることにより異なる変調度で変調された高周波信号が同じ時間に存在することが効果的に抑制されるので、歪みの少ない周波数変調もしくは位相変調等を行なうことができる。 According to the second modulator of the present invention, the input transmission line that is arranged radially with respect to the ferrite plate and that inputs the high-frequency signal, and reflects or absorbs the high-frequency signal according to the modulation signal at the tip. A modulation transmission line provided with a detection type modulation element to be reflected or a non-detection type modulation element to be reflected or transmitted, and a high-frequency signal modulated by the detection type modulation element or the non-detection type modulation element is output. A first circulator and a second circulator each having an output transmission line, wherein the output transmission line of the first circulator is connected to serve as the input transmission line of the second circulator; The length of the output transmission line of one circulator is set to the first circular of the high-frequency signal input to the output transmission line of the first circulator. A high-frequency signal that is reflected at least once at the output end and input end of the output transmission line and leaks to the output transmission line of the second circulator Wa, and the output end and input of the first circulator output transmission line When a high-frequency signal that does not reflect at the end and leaks to the output transmission line of the second circulator is Wb, and the phase difference at the center frequency between these Wa and Wb is δ, δ = (2N−1) π (However, N is an integer.) When this modulator is used as an amplitude modulator, both the first and second circulators or the first and second circulators are used. When the detection-type modulation element or the non-detection-type modulation element is in a state of substantially transmitting a high-frequency signal, multiple reflection is performed at the output end and the input end of the output transmission line of the first circulator. The high-frequency signal leaking to the output end of the output transmission line of the second circulator, and the output of the output transmission line of the second circulator without being reflected at the output end and input end of the first circulator output transmission line Since the high-frequency signals leaking to the ends are combined so as to weaken each other just in opposite phases, leakage of these high-frequency signals is suppressed at the output end of the output transmission line of the second circulator. The off ratio can be increased. Further, when this modulator is used as a frequency modulator or a phase modulator, it is subjected to multiple reflection at the output end and the input end of the output transmission line of the first circulator, and the output transmission line of the second circulator. The high-frequency signal leaking to the output end is just opposite to the high-frequency signal leaking to the output end of the second circulator output transmission line without being reflected at the output end and input end of the first circulator output transmission line. Since it is combined at the phase and attenuated at the output end of the output transmission line of the second circulator, it differs depending on the multiple reflection at the output end and input end of the output transmission line of the first circulator. Since the high-frequency signal modulated with the modulation degree is effectively suppressed from existing at the same time, frequency modulation or phase modulation with less distortion can be performed.
また、本発明の第2の変調器によれば、第1のサーキュレータの前記検波型変調用素子または非検波型変調用素子および第2のサーキュレータの前記検波型変調用素子または非検波型変調用素子で、高周波信号に対する透過特性または反射特性の周波数依存性が異なるときには、2つのサーキュレータの検波型変調用素子または非検波型変調用素子として個々にオン/オフ比の周波数特性が異なったものを組み合わせた変調器として、オフ/オフ比が高くとれる周波数帯域を広くすることができる変調器となる。 Further, according to the second modulator of the present invention, the detection type modulation element or non-detection type modulation element of the first circulator and the detection type modulation element or non-detection type modulation element of the second circulator. When the frequency dependence of transmission characteristics or reflection characteristics for high-frequency signals is different between the elements, the two circulators have different on / off ratio frequency characteristics as detection-type modulation elements or non-detection-type modulation elements. As a combined modulator, a modulator capable of widening a frequency band in which an off / off ratio can be high can be obtained.
さらに、本発明の第2の変調器によれば、変調用伝送線路が誘電体部および導体部を有しており、第1のサーキュレータの検波型変調用素子または非検波型変調用素子および第2のサーキュレータの検波型変調用素子または非検波型変調用素子が、変調信号の印加電圧に応じて誘電体部における高周波信号の電界に平行な方向に電流が流れるように誘電体部にそれぞれ配置されているときには、そのように誘電体部に配置された検波型変調用素子または非検波型変調用素子が、変調用伝送線路の導体部に流れる高周波信号による高周波電流を直接制御するのではなく、その高周波電流とは独立に流される変調電流によって、変調用伝送線路の誘電体部の電磁界に作用を及ぼすから、その変調用伝送線路の導体部の全体にわたってその変調電流が流れて、その変調電流に含まれる雑音や歪み等が高周波信号に影響を与えてしまうということはなく、また、変調用伝送線路の導体部が第1検波型変調用素子または非検波型変調用素子に接続されないから、第1および第2のサーキュレータの検波型変調用素子または非検波型変調用素子やそれらのバイアス供給線路が高周波信号に影響を与えにくいため、高周波信号の透過特性が周波数領域で平坦でなくなったり、高周波信号が歪んだり、高周波信号に雑音が混入したりすることが抑制されるので、確実に変調信号のみを高周波信号に作用させることができる変調器となる。
Further, according to the second modulator of the present invention, the modulation transmission line has a dielectric portion and a conductor portion, and the detection type modulation element or the non-detection type modulation element of the first circulator and the first modulation element are provided. The detection type modulation element or non-detection type modulation element of the
本発明の第1の振幅変調器によれば、高周波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間に、この平行平板導体の内面に互いに対向させて配置された2枚のフェライト板と、この2枚のフェライト板に対して略放射状に配置された、高周波信号を入力する入力用誘電体線路、先端部にPINダイオードが設けられた変調用誘電体線路、この変調用誘電体線路の先端部の延長方向上にPINダイオードを透過した高周波信号を終端するように配置された無反射終端器およびPINダイオードによって振幅変調された高周波信号を出力する出力用誘電体線路をそれぞれ具備した第1および第2のサーキュレータが接続されて設けられており、これら第1および第2のサーキュレータは、第1のサーキュレータの出力用誘電体線路が第2のサーキュレータの入力用誘電体線路を兼ねることによって接続されており、第1のサーキュレータのPINダイオードを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性と第2のサーキュレータのPINダイオードを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なるものとされていることから、2つのCLTにそれぞれ設けられたPINダイオードに入力する順方向電流をそれぞれ制御することによって、PINダイオードは高周波信号に対する検波作用を有していないので、入射する高周波信号の強度が変化してもそれはPINダイオードに流れる電流を変化させることがなくオン/オフ比の周波数特性に影響を与えないため、2つのPINダイオードとして個々にオン/オフ比の周波数特性が異なったものを組み合わせた振幅変調器として、オフ/オフ比が高くとれる周波数帯域を広くした上で、オン/オフ比の周波数特性の制御に対する攪乱要因を減らして安定な特性を確実に得ることができるものとなる。その結果、入射する高周波信号の強度が変化しても安定に動作し、所定値以上のオン/オフ比が安定して得られるようにすることができ、また、振幅変調の周波数特性が使用環境温度に左右されるのを抑制することができる。 According to the first amplitude modulator of the present invention, two sheets arranged between the parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the high-frequency signal so as to face each other on the inner surface of the parallel plate conductor. Ferrite plate, an input dielectric line for inputting a high-frequency signal, which is arranged substantially radially with respect to the two ferrite plates, a modulation dielectric line provided with a PIN diode at the tip, and for this modulation A non-reflective terminator disposed so as to terminate a high-frequency signal transmitted through a PIN diode and an output dielectric line for outputting a high-frequency signal amplitude-modulated by the PIN diode on the extension direction of the tip of the dielectric line The first and second circulators provided are connected to each other, and the first and second circulators are provided with output dielectric lines of the first circulator. 2 is connected to serve as an input dielectric line of the circulator, and the frequency dependence of the transmission characteristic of the high-frequency signal transmitted through the PIN diode of the first circulator and the high-frequency signal transmitted through the PIN diode of the second circulator Since the frequency dependence of the transmission characteristics of the PIN diodes is different from each other, by controlling the forward currents respectively input to the PIN diodes provided in the two CLTs, the PIN diodes can detect a high frequency signal. Therefore, even if the intensity of the incident high-frequency signal changes, it does not change the current flowing through the PIN diode and does not affect the frequency characteristics of the on / off ratio. Combination of vibrations with different on / off ratio frequency characteristics As the modulator, after widening the high take frequency band OFF / OFF ratio, and that it is possible to reliably obtain stable characteristics reduce disturbance factors for the control of the frequency characteristics of the on / off ratio. As a result, even if the intensity of the incident high-frequency signal changes, it can operate stably, and an on / off ratio exceeding a predetermined value can be obtained stably, and the frequency characteristics of amplitude modulation can be obtained in the usage environment. It can suppress being influenced by temperature.
また、本発明の第1の振幅変調器によれば、第1のサーキュレータの出力用誘電体線路の線路長を、第1のサーキュレータの出力用誘電体線路に入力された高周波信号のうち、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して第2のサーキュレータの出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号と、第1のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端および入力端で反射せずに第2のサーキュレータの出力用誘電体線路の出力端に漏洩する高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるようにしているときには、それらの高周波信号が逆位相で干渉し、互いに弱めあって合波するようになるため、無反射終端器側へ透過させて遮断するときに第2のサーキュレータの出力用伝送線路の出力端に漏洩する高周波信号の強度を弱めることができ、高いオン/オフ比が得られるものとなる。 According to the first amplitude modulator of the present invention, the line length of the output dielectric line of the first circulator is set to the first of the high-frequency signals input to the output dielectric line of the first circulator. A high frequency signal that is reflected at least once at the output end and the input end of the output transmission line of the first circulator and leaks to the output dielectric line of the second circulator, and the output of the output transmission line of the first circulator Δ = (2N−1) π (provided that δ is a phase difference at the center frequency with a high frequency signal that is not reflected at the end and the input end and leaks to the output end of the output dielectric line of the second circulator) , N is an integer), the high-frequency signals interfere with each other in opposite phases and are weakened and combined with each other. The intensity of the high frequency signal leaking to the output terminal of the second output transmission line of the circulator to come can be reduced using, becomes high on / off ratio can be obtained.
本発明の第2の振幅変調器によれば、高周波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間に、高周波信号を入力する入力用誘電体線路と、この入力用誘電体線路の先端部に設けられた第1のPINダイオードと、入力用誘電体線路の先端部の延長方向上に第1のPINダイオードを透過した高周波信号が入力されるように配置された第2のPINダイオードと、この第2のPINダイオードを透過した高周波信号が入力されるように配置され、第1および第2のPINダイオードの少なくとも一方によって振幅変調された高周波信号を出力する出力用誘電体線路とが設けられており、第1のPINダイオードを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性と第2のPINダイオードを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なるものとされていることから、2つのPINダイオードに入力する順方向電流をそれぞれ制御することによって、PINダイオードは高周波信号に対する検波作用を有していないので、入射する高周波信号の強度が変化してもそれはPINダイオードに流れる電流を変化させることがなくオン/オフ比の周波数特性に影響を与えないため、2つのPINダイオードとして個々にオン/オフ比の周波数特性が異なったものを組み合わせた振幅変調器として、オフ/オフ比が高くとれる周波数帯域を広くした上で、オン/オフ比の周波数特性の制御に対する攪乱要因を減らして安定な特性を確実に得ることができるものとなる。その結果、入射する高周波信号の強度が変化しても安定に動作し、所定値以上のオン/オフ比が安定して得られるようにすることができ、また、振幅変調の周波数特性が使用環境温度に左右されるのを抑制することができる。 According to the second amplitude modulator of the present invention, an input dielectric line for inputting a high-frequency signal between parallel plate conductors arranged at intervals equal to or less than one-half of the wavelength of the high-frequency signal, and the input dielectric A first PIN diode provided at the front end of the body line, and a second PIN disposed so that a high-frequency signal transmitted through the first PIN diode is input on the extending direction of the front end of the input dielectric line. PIN diode and an output dielectric that outputs a high-frequency signal that is amplitude-modulated by at least one of the first and second PIN diodes, so that a high-frequency signal that has passed through the second PIN diode is input. The frequency dependence of the transmission characteristic of the high-frequency signal that passes through the first PIN diode and the frequency of the transmission characteristic of the high-frequency signal that passes through the second PIN diode are provided. Therefore, by controlling the forward currents input to the two PIN diodes, the PIN diode does not have a detection function for high-frequency signals. Even if the intensity changes, it does not change the current flowing through the PIN diode and does not affect the frequency characteristics of the on / off ratio. Therefore, the two PIN diodes have different on / off ratio frequency characteristics. As a combined amplitude modulator, the frequency band in which the off / off ratio can be increased is widened, and the disturbance factor for controlling the frequency characteristic of the on / off ratio can be reduced to ensure stable characteristics. Become. As a result, even if the intensity of the incident high-frequency signal changes, it can operate stably, and an on / off ratio exceeding a predetermined value can be obtained stably, and the frequency characteristics of amplitude modulation can be obtained in the usage environment. It can suppress being influenced by temperature.
また、本発明の第2の振幅変調器によれば、第1のPINダイオードによって振幅変調された高周波信号が入力されるとともにこの高周波信号を第2のPINダイオードに入力するように出力する入力兼出力用誘電体線路を設け、この入力兼出力用誘電体線路の線路長を、第1および第2のPINダイオードに順方向バイアス電圧を印加していないときに、第1のPINダイオードから入力され第2のPINダイオードで反射され第1のPINダイオードで反射されて第2のPINダイオードから出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号と、第1のPINダイオードから入力され第1および第2のPINダイオードで反射されずに第2のPINダイオードから出力用誘電体線路に漏洩する高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるようにしたときには、それらの高周波信号が第2のPINダイオードにおいて逆位相で干渉し、互いに弱めあって合波するようになるため、第2のPINダイオードで高周波信号を反射させて遮断するときに第2のPINダイオードから漏洩する高周波信号の強度を弱めることができ、高いオン/オフ比が得られるものとなる。 Further, according to the second amplitude modulator of the present invention, a high-frequency signal amplitude-modulated by the first PIN diode is input and the high-frequency signal is input and output so as to be input to the second PIN diode. An output dielectric line is provided, and the line length of the input / output dielectric line is input from the first PIN diode when a forward bias voltage is not applied to the first and second PIN diodes. A high-frequency signal reflected by the second PIN diode, reflected by the first PIN diode, and leaked from the second PIN diode to the output dielectric line, and input from the first PIN diode to the first and second PINs The phase difference at the center frequency from the high frequency signal leaking from the second PIN diode to the output dielectric line without being reflected by the diode is defined as δ. When δ = (2N−1) π (where N is an integer), these high-frequency signals interfere with each other in the second PIN diode in an opposite phase, weaken each other, and combine. Therefore, when the high frequency signal is reflected by the second PIN diode and cut off, the strength of the high frequency signal leaking from the second PIN diode can be reduced, and a high on / off ratio can be obtained. Become.
また、本発明の第1および第1の振幅変調器によれば、PINダイオードを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性はPINダイオードに流れるバイアス電流によって調整されているときには、PINダイオードに流れるバイアス電流は入射する高周波信号の強度に依存せず、独立にバイアス電流を制御できるので、所望のオン/オフ動作を確実に選択できて特性が安定なものとなる。 Further, according to the first and first amplitude modulators of the present invention, when the frequency dependence of the transmission characteristic of the high-frequency signal transmitted through the PIN diode is adjusted by the bias current flowing through the PIN diode, it flows through the PIN diode. The bias current does not depend on the intensity of the incident high-frequency signal, and the bias current can be controlled independently, so that a desired on / off operation can be reliably selected and the characteristics are stable.
また、本発明の第1および第2の振幅変調器によれば、高周波信号は周波数が76〜77GHzとされているときには、本発明の第1および第2のいずれかの振幅変調器を作動周波数が76〜77GHz程度であるミリ波レーダモジュール等のミリ波送受信器に用いた場合に、発振器の発振周波数が温度等で変化しても広い帯域で高周波信号の高いオン/オフ比が得られるものとなる。 Further, according to the first and second amplitude modulators of the present invention, when the frequency of the high frequency signal is 76 to 77 GHz, either the first or second amplitude modulator of the present invention is operated. A high on / off ratio of high frequency signals can be obtained over a wide band even when the oscillation frequency of the oscillator changes due to temperature, etc. It becomes.
以上のような本発明の第1および第2の振幅変調器によれば、上記各構成により、高いオン/オフ比でもって高周波信号を振幅変調したりスイッチングしたりできる高性能のものとなる。 According to the first and second amplitude modulators of the present invention as described above, the above-described configurations provide high performance capable of amplitude modulating and switching a high frequency signal with a high on / off ratio.
なお、以上のような本発明の第1および第2の変調器ならびに第1および第2の振幅変調器は、高周波信号をスイッチングする高周波スイッチとしても用いられるものであり、その場合には、オフ時に高周波信号を大きな減衰量で減衰させることができるため、オン/オフ比が高く、オフ時に確実に高周波信号を遮断することができる高周波スイッチとなる。 The first and second modulators and the first and second amplitude modulators of the present invention as described above are also used as high-frequency switches for switching high-frequency signals. Sometimes a high frequency signal can be attenuated with a large attenuation, so that the on / off ratio is high and the high frequency switch can be reliably cut off when off.
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、高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、その一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調もしくはスイッチングして送信用高周波信号を出力する上記本発明の第1および第2のいずれかの変調器または上記本発明の第1および第2のいずれかの振幅変調器と、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、変調器または振幅変調器の出力が第1の端子に入力されるサーキュレータと、このサーキュレータの第2の端子に接続された送受信アンテナと、分岐器の他方の出力端とサーキュレータの第3の端子との間に接続された、他方の出力端に分岐された高周波信号と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することから、変調器または振幅変調器がオン/オフ比の高い振幅変調もしくはスイッチングをするか、または変調器が歪みの少ない周波数変調もしくは位相変調等をするため、受信する相手側の高周波送受信器もしくはこの高周波送受信器自身の受信部において識別しやすい良好な高周波信号を送信することができるので、誤りの少ない送受信をすることができるか、または送受信する相手側の高周波送受信器や探知対象物等が遠方にあっても確実に送受信することができる高周波送受信器となる。 According to the first high-frequency transceiver of the present invention, a high-frequency oscillator that generates a high-frequency signal, and a branch that is connected to the high-frequency oscillator and branches the high-frequency signal and outputs it to one output end and the other output end One of the first and second aspects of the present invention for modulating or switching a high frequency signal connected to one of the output terminals and branching to the one output terminal to output a high frequency signal for transmission The modulator or any one of the first and second amplitude modulators of the present invention and a first terminal, a second terminal, and a third terminal around the magnetic body, and in this order from one terminal A circulator for outputting the input high-frequency signal from the next adjacent terminal, the output of the modulator or amplitude modulator being input to the first terminal, a transmission / reception antenna connected to the second terminal of the circulator; Branch A mixer that is connected between the other output end of the circulator and the third terminal of the circulator and that mixes the high-frequency signal branched to the other output end and the high-frequency signal received by the transmitting / receiving antenna to output an intermediate frequency signal Since the modulator or amplitude modulator performs amplitude modulation or switching with a high on / off ratio, or the modulator performs frequency modulation or phase modulation with low distortion, Since a good high-frequency signal that can be easily identified can be transmitted by the high-frequency transmitter / receiver or the receiving unit of the high-frequency transmitter / receiver itself, transmission / reception with few errors can be performed, or a high-frequency transmitter / receiver on the partner side that transmits / receives or detects A high-frequency transmitter / receiver capable of reliably transmitting / receiving even when an object or the like is far away.
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、高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、その一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調もしくはスイッチングして送信用高周波信号を出力する上記本発明の第1および第2のいずれかの変調器または上記本発明の第1および第2のいずれかの振幅変調器と、この変調器または振幅変調器の出力端に一端が接続された、一端側から他端側へ送信用高周波信号を透過させるアイソレータと、このアイソレータの他端に接続された送信アンテナと、分岐器の他方の出力端側に接続された受信アンテナと、分岐器の他方の出力端と受信アンテナとの間に接続された、他方の出力端に分岐された高周波信号と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として、変調器または振幅変調器がオン/オフ比の高い振幅変調もしくはスイッチングをするか、または変調器が歪みの少ない周波数変調もしくは位相変調等をするため、受信する相手側の高周波送受信器もしくはこの高周波送受信器自身の受信部において識別しやすい高周波信号を送信することができるので、誤りの少ない送受信をすることができるか、または送受信する相手側の高周波送受信器や探知対象物等が遠方にあっても確実に送受信することができる高周波送受信器となる。 According to the second high-frequency transmitter / receiver of the present invention, a high-frequency oscillator that generates a high-frequency signal, and a branch that is connected to the high-frequency oscillator and branches the high-frequency signal to one output terminal and the other output terminal One of the first and second aspects of the present invention for modulating or switching a high frequency signal connected to one of the output terminals and branching to the one output terminal to output a high frequency signal for transmission A modulator or one of the first and second amplitude modulators of the present invention, and one end connected to the output end of the modulator or the amplitude modulator, a transmission high-frequency signal from one end to the other end A transmission isolator, a transmitting antenna connected to the other end of the isolator, a receiving antenna connected to the other output end of the branching device, and a connection between the other output end of the branching device and the receiving antenna. The Since it comprises a mixer that mixes the high-frequency signal branched to the other output terminal and the high-frequency signal received by the receiving antenna and outputs an intermediate frequency signal, as a high-frequency transceiver using a separate antenna for transmission and reception, Since the modulator or amplitude modulator performs amplitude modulation or switching with a high on / off ratio, or the modulator performs frequency modulation or phase modulation with low distortion, the receiving partner's high-frequency transceiver or this high-frequency transmission / reception Because it is possible to transmit a high-frequency signal that can be easily identified by the receiver itself, it is possible to perform transmission / reception with few errors, or even if the counterpart high-frequency transmitter / receiver or object to be detected is far away It becomes a high frequency transmitter-receiver which can transmit / receive reliably.
本発明の第3の高周波送受信器によれば、送受信アンテナを有するものの場合は、本発明の第1の振幅変調器を用いていることにより、高いオン/オフ比が得られる高性能のものとなるとともに、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、その結果、ミリ波レーダ等に適用した場合にその探知距離を増大し得るものとなる。 According to the third high-frequency transmitter / receiver of the present invention, in the case of the one having a transmission / reception antenna, by using the first amplitude modulator of the present invention, a high-performance one capable of obtaining a high on / off ratio is obtained. In addition, the transmission loss and isolation characteristics of millimeter wave signals are improved in higher frequency bands and wider bandwidths, and as a result, the detection distance can be increased when applied to millimeter wave radars and the like.
また、本発明の第4の高周波送受信器によれば、送信アンテナと受信アンテナとが独立したものの場合は、高いオン/オフ比が得られる高性能のものとなるとともに、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、また送信用のミリ波信号がCLTを介してミキサーへ混入することがなく、従ってミリ波レーダモジュールに適用した場合に受信信号のノイズを低減させることができ、ミリ波信号の伝送特性に優れるとともに探知距離をさらに増大し得るものとなる。 Further, according to the fourth high-frequency transmitter / receiver of the present invention, when the transmitting antenna and the receiving antenna are independent, the high-frequency one having a high on / off ratio can be obtained, and a higher frequency band and a wider band can be obtained. The transmission loss and isolation characteristics of the millimeter wave signal are improved by the width, and the millimeter wave signal for transmission is not mixed into the mixer via the CLT, and therefore the noise of the received signal when applied to the millimeter wave radar module. Thus, the transmission characteristics of the millimeter wave signal are excellent, and the detection distance can be further increased.
本発明の第5の高周波送受信器によれば、送受信アンテナを有するものの場合、本発明の第2の振幅変調器を用いていることにより、高いオン/オフ比が得られる高性能のものとなるとともに、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、その結果、ミリ波レーダ等に適用した場合にその探知距離を増大し得るものとなる。 According to the fifth high-frequency transmitter / receiver of the present invention, when the transmitter / receiver has the transmitting / receiving antenna, the use of the second amplitude modulator of the present invention provides a high-performance one capable of obtaining a high on / off ratio. At the same time, the transmission loss and isolation characteristics of the millimeter wave signal are improved in a higher frequency band and a wider bandwidth, and as a result, the detection distance can be increased when applied to a millimeter wave radar or the like.
また、本発明の第6の高周波送受信器によれば、送信アンテナと受信アンテナとが独立したものの場合、高いオン/オフ比が得られる高性能のものとなるとともに、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、また送信用のミリ波信号がCLTを介してミキサーへ混入することがなく、従ってミリ波レーダモジュールに適用した場合に受信信号のノイズを低減させることができ、ミリ波信号の伝送特性に優れるとともに探知距離をさらに増大し得るものとなる。 Further, according to the sixth high-frequency transmitter / receiver of the present invention, when the transmitting antenna and the receiving antenna are independent from each other, the high-frequency one can obtain a high on / off ratio, and a higher frequency band and a wider bandwidth. This improves the transmission loss and isolation characteristics of millimeter-wave signals, and does not mix the millimeter-wave signal for transmission into the mixer via the CLT. Therefore, when applied to a millimeter-wave radar module, the noise of the received signal is reduced. It can be reduced, and the transmission characteristics of the millimeter wave signal are excellent, and the detection distance can be further increased.
本発明のレーダ装置によれば、上記本発明の第1乃至第6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、高周波送受信器が、受信側で識別しやすい良好な高周波信号を送信するため、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。 According to the radar apparatus of the present invention, the high-frequency transmitter / receiver according to any one of the first to sixth aspects of the present invention and the distance information to the detection target by processing the intermediate frequency signal output from the high-frequency transmitter / receiver. Since the high-frequency transmitter / receiver transmits a good high-frequency signal that is easy to identify on the receiving side, it can detect the detection object quickly and reliably, The radar apparatus can reliably detect a far object to be detected.
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。 According to the vehicle equipped with the radar device of the present invention, since the radar device of the present invention is provided and this radar device is used for detection of the detection object, the radar device can quickly and reliably detect other vehicles or obstacles. A vehicle equipped with a radar device that can detect an object and the like, for example, without causing the vehicle to take a sudden action to avoid them, and to perform appropriate control of the vehicle and appropriate warning to the driver It becomes.
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。 According to the small ship equipped with the radar apparatus of the present invention, since the radar apparatus of the present invention is provided and this radar apparatus is used for detection of the detection object, the other small ship where the radar apparatus is a detection object quickly and reliably. Radar capable of detecting obstacles and so on, for example, capable of appropriate control of a small ship and appropriate warning to a pilot without causing the small ship to take a sudden action to avoid them. It becomes a device-equipped small ship.
本発明の変調器、振幅変調器およびそのいずれかを用いた高周波送受信器、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ついて以下に詳細に説明する。 Details of a modulator, an amplitude modulator of the present invention and a high-frequency transmitter / receiver using any one of them, a radar apparatus equipped with the high-frequency transmitter / receiver, a radar-equipped vehicle equipped with the radar apparatus, and a small ship equipped with the radar apparatus are described in detail below. Explained.
初めに、本発明の第1および第2の変調器、ならびに第1および第2の高周波送受信器について、図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。 First, the first and second modulators and the first and second high-frequency transceivers of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1(a)〜(c)はそれぞれ本発明の第1の変調器の実施の形態の例を模式的に示す平面図である。また、図2は本発明の第2の変調器の実施の形態の一例を模式的に示す平面図である。また、図3は本発明の第1の変調器の実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。また、図4は本発明の第1の高周波送受信器の実施の形態の例を模式的に示すブロック回路図である。また、図5は本発明の第2の高周波送受信器の実施の形態の例を模式的に示すブロック回路図である。 FIGS. 1A to 1C are plan views schematically showing examples of embodiments of the first modulator of the present invention. FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of an embodiment of the second modulator of the present invention. FIG. 3 is a plan view schematically showing another example of the first modulator according to the present invention. FIG. 4 is a block circuit diagram schematically showing an example of an embodiment of the first high-frequency transceiver according to the present invention. FIG. 5 is a block circuit diagram schematically showing an example of an embodiment of the second high-frequency transceiver according to the present invention.
図1において、200は伝送線路としてのコプレーナ線路、200aおよび200bはそれぞれコプレーナ線路200の中心導体および接地導体、201および202はそれぞれ第1および第2の非検波型変調用素子としての砒化ガリウム(GaAs)製金属半導体型電界効果トランジスタ(MESFET;MEtal Semiconductor Field Effect Transistor)、203,204はそれぞれ第1および第2の非検波型変調用素子に変調信号を入力するバイアス供給線路である。
In FIG. 1, 200 is a coplanar line as a transmission line, 200a and 200b are center conductors and ground conductors of the
また、図2において、205,206はフェライト板、207,208はそれぞれ入力用伝送線路としてのマイクロストリップ線路、209,210はそれぞれ変調用伝送線路としてのマイクロストリップ線路、211,212はそれぞれ出力用伝送線路としてのマイクロストリップ線路、213,214は接地導体、215,216はそれぞれ非検波型変調用素子としてのPINダイオード、217,218はPINダイオード215,216にバイアス電圧を供給するためのバイアスTである。なお、図2において、マイクロストリップ線路207〜212の背面の接地導体は図示していない。
2, 205 and 206 are ferrite plates, 207 and 208 are microstrip lines as input transmission lines, 209 and 210 are microstrip lines as modulation transmission lines, and 211 and 212 are outputs. A microstrip line as a transmission line, 213 and 214 are ground conductors, 215 and 216 are PIN diodes as non-detection type modulation elements, and 217 and 218 are bias Ts for supplying a bias voltage to the
また、図3において、201および202は第1および第2の非検波型変調用素子としてのMESFET、219は伝送線路としてのスロット線路、220,221はチョーク型バイアス供給線路である。 In FIG. 3, 201 and 202 are MESFETs as first and second non-detection type modulation elements, 219 is a slot line as a transmission line, and 220 and 221 are choke type bias supply lines.
また、図4および図5において、231は高周波発振器、232は分岐器、233はパルス変調器、234はサーキュレータ、235は送受信アンテナ、236はミキサー、237は中間周波信号をオン/オフするスイッチ、238はアイソレータ、239は送信アンテナ、240は受信アンテナである。 4 and 5, 231 is a high-frequency oscillator, 232 is a branching device, 233 is a pulse modulator, 234 is a circulator, 235 is a transmission / reception antenna, 236 is a mixer, 237 is a switch for turning on / off an intermediate frequency signal, 238 is an isolator, 239 is a transmitting antenna, and 240 is a receiving antenna.
まず、本発明の第1の変調器の実施の形態の例は、図1(a)〜(b)にそれぞれ平面図で示すように、高周波信号を伝送する伝送線路であるコプレーナ線路200と、このコプレーナ線路200の途中に間隔Dをとって設けられた第1のMESFET201および第2のMESFET202とを具備しているとともに、第1のMESFET201と第2のMESFET202との間隔Dを、コプレーナ線路200の入力端200a1から入力された高周波信号のうち、第1および第2のMESFET201,202で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2に漏洩する一部の高周波信号をWa、第1および第2のMESFET201,202で反射せずに出力端200a2に漏洩する一部の高周波信号をWbとし、これらWaとWbとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるように設定した構成である。
First, an example of an embodiment of a first modulator according to the present invention includes a
また、上記構成に加えて、第1および第2のMESFET201,202のそれぞれに接続された、これら第1および第2のMESFET201,202にバイアス電圧を印加するバイアス供給線路203,204を備えている。
In addition to the above configuration,
これらの構成において、第1および第2のMESFET201,202は、それぞれそれらのドレイン端子およびソース端子がコプレーナ線路200の中心導体200aの途中に直列に接続されるか、または第1および第2のMESFET201,202のいずれかもしくは両方は、それらのドレイン端子およびソース端子がそれぞれコプレーナ線路200の中心導体200aおよび接地導体200bに接続される。すなわち、図1(a)に示す例のように、第1および第2のMESFET201,202の両方がコプレーナ線路200の中心導体200aの途中に直列に接続されるか、図1(b)に示す例のように、第1および第2のMESFET201,202の両方がそれぞれコプレーナ線路200の中心導体200aと接地導体200bとの間に接続されるか、または図1(c)に示す例のように、第1および第2のMESFET201,202のいずれか一方(この例では、第1のMESFET201)がコプレーナ線路200の中心導体200aと接地導体200bとの間に接続され、他方がコプレーナ線路200の中心導体200aの途中に直列に接続される。ここで、第1および第2のMESFET201,202のいずれかをコプレーナ線路200の中心導体200aと接地導体200bとの間に接続する場合には、図1(b),(c)に示すように、コプレーナ線路200に伝送される高周波信号の伝送モードの対称性の観点から、中心導体200aから両側の接地導体200bにそれぞれ1つずつのMESFETを接続することが好ましいが、中心導体200aからいずれか片側の接地導体200bに1つのMESFETを接続しても構わない。
In these configurations, the first and
また、図1(a)〜(c)に示すように、第1および第2のMESFET201,202のそれぞれのゲート端子には、バイアス供給線路203,204を接続する。その際、バイアス供給線路203,204には、図示したようにそれぞれ負荷抵抗を設けることが好ましい。これにより、MESFET201,202に適切な電圧の変調信号を入力することができ、MESFET201,202を高速に動作させることができる。また、バイアス供給線路203,204は、コプレーナ線路200に伝送される高周波信号に悪影響を及ぼさないように、できるだけコプレーナ線路200から離した方がよい。これには、例えば、ワイヤボンドやリボンボンド等の空中配線が好適である。また、コプレーナ線路200は、第1および第2のMESFET201,202のいずれかを中心導体200aの途中に直列に接続する場合には、中心導体200aの途中の途切れる部分の長さをできるだけ短くするとよい。また、第1および第2のMESFET201,202のいずれかを中心導体200aと接地導体200bとの間に接続する場合には、第1もしくは第2のMESFET201,202との接続部分の大きさをできるだけ小さくするとよい。この理由は、このような中心導体200aの途中の途切れる部分や第1もしくは第2のMESFET201,202との接続部分においては特性インピーダンスの不連続が生じることとなるので、このような特性インピーダンスの不連続部の幅を狭くすることによって、高い周波数においても高周波信号を良好に透過させるためである。このような特性インピーダンスが不連続部の幅は、コプレーナ線路200に伝送される高周波信号の波長の1/8以下が好適である。このようにするには、例えば、いわゆるフリップチップタイプのMESFET201,202を用い、半田バンプ等を介してMESFET201,202をコプレーナ線路200に接続すればよい。
As shown in FIGS. 1A to 1C,
また、第1のMESFET201と第2のMESFET202との間隔Dは、それぞれのMESFETのゲート端子の位置を基準に調整すればよい。すなわち、第1のMESFET201および第2のMESFET202を通過する高周波信号はゲート端子下部の容量が形成される部分で反射されるので、この部分を基準に調整すれば、位相差δがδ=(2N−1)πとなるように正確に第1のMESFET201と第2のMESFET202との間隔Dを調整することができる。具体的には、第1のMESFET201と第2のMESFET202との間隔Dを調整するには、例えば、出力端200a2から出力される高周波信号の強度はsinδに比例して変化し、δ=(2N−1)πのときに極小値をとるから、第1のMESFET201と第2のMESFET202との間隔Dを変化させて、そのいくつかについて入力端200a1と出力端200a2との間の高周波信号の透過特性S21を測定し、その測定値を横軸が間隔D、縦軸がS21である線図上にプロットした後、このプロット上に正弦曲線をフィッティングさせ、そのフィッティング曲線が極小となるところから、位相差δがδ=(2N−1)πとなる間隔Dを設定すればよい。なお、MESFET以外の非検波型変調用素子の場合にも、接合部等の容量が形成される部分を基準に間隔Dを調整すればよい。
Further, the distance D between the
なお、一般的には、このような間隔Dは、D=(2n−1)λ/4(ただしnは、自然数、λはコプレーナ線路200を伝搬する高周波信号の波長である。)とすればよいことが知られているが、実際には、高周波信号がMESFETで反射される際に、その高周波信号の位相が進んだり遅れたりして、見かけ上、反射点が第1のMESFET201のゲート端子下部の容量形成部からの長さおよび第2のMESFET202のゲート端子下部の容量形成部からの長さである、それぞれL1およびL2だけずれてしまうため、第1および第2のMESFET201,202で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2に漏洩する高周波信号と第1および第2のMESFET201,202で反射しないで出力端200a2に漏洩する高周波信号とが、大抵は、丁度逆位相とならず、これらを合波させてもこれらを十分に減衰させることはできない。これら第1および第2のMESFET201,202で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2に漏洩する高周波信号と第1および第2のMESFET201,202で反射しないで出力端200a2に漏洩する高周波信号とを丁度逆位相にするには、上記間隔Dから、第1のMESFET201のゲート端子下部の容量形成部からの長さおよび第2のMESFET202のゲート端子下部の容量形成部からの長さである、それぞれL1およびL2だけ補正したD=(2n−1)λ/4−(L1+L2)とする必要があるが、そのようにするには、上記のようにこれら高周波信号の位相差δがδ=(2N−1)πとなるように間隔Dを設定すれば、確実に、第1および第2のMESFET201,202で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2に出力される高周波信号と第1および第2のMESFET201,202で反射しないで出力端200a2に出力される高周波信号とを丁度逆位相にすることができる。
In general, the distance D is D = (2n−1) λ / 4 (where n is a natural number and λ is the wavelength of the high-frequency signal propagating through the coplanar line 200). Although it is known that the high-frequency signal is reflected by the MESFET, the phase of the high-frequency signal is advanced or delayed, and the reflection point is apparently the gate terminal of the
また、図1(a)〜(c)に平面図で示す本発明の第1の変調器の実施の形態の例は、好ましくは、上記各構成において、第1のMESFET201を透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性と第2のMESFET202を透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なるものとするとよい。
In addition, the example of the embodiment of the first modulator of the present invention shown in the plan views in FIGS. 1A to 1C is preferably a high-frequency signal transmitted through the
具体的には、第1のMESFET201と第2のMESFET202とで静特性が異なるものとするか、または第1および第2のMESFET201,202を動作させる際に第1のMESFET201と第2のMESFET202とで異なるバイアス電圧を印加するようにすればよい。
Specifically, the
図1(a)〜(c)に平面図で示す本発明の第1の変調器の実施の形態の例は、このように非検波型変調用素子としてMESFETを用いることにより、次のように振幅変調器として動作させることができる。第1および第2のMESFET201,202は、ゲート端子に印加される電圧の大きさに応じて、ドレイン端子とソース端子との間のインピーダンスを変化させ、ドレイン端子とソース端子との間を透過する高周波信号の透過特性を変化させるように動作する。その際、中心導体200aの途中に直列に接続されている第1もしくは第2のMESFET201,202は、そのインピーダンスが高いときに高周波信号を反射し、そのインピーダンスが低いときに高周波信号を透過させる。また、中心導体200aと接地導体200bとの間に接続されている第1もしくは第2のMESFET201,202は、そのインピーダンスが低いときに高周波信号を反射し、そのインピーダンスが高いときに高周波信号を透過させる。そして、コプレーナ線路200の入力端200a1から直流バイアスを重畳した高周波信号を入力するとともに、バイアス供給線路203,204から第1および第2のMESFET201,202のゲート端子に変調信号を入力すると、コプレーナ線路200の出力端200a2に、その変調信号の振幅に応じて強度が変化する振幅変調された高周波信号を出力することができる。その際、第1および第2のMESFET201,202で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2に漏洩する高周波信号と第1および第2のMESFET201,202で反射しないで出力端200a2に漏洩する高周波信号とが丁度逆位相となって互いに弱めあって合波し、オフ時に不要な高周波信号が出力されないから、オン/オフ比の高い振幅変調をすることができる。
The example of the first embodiment of the modulator of the present invention shown in the plan view in FIGS. 1A to 1C is as follows by using the MESFET as the non-detection type modulation element as follows. It can be operated as an amplitude modulator. The first and
また、本発明の第1の変調器の実施の形態の他の例としては、第1および第2の非検波型変調用素子としてバラクタダイオード等の可変容量ダイオードを用いてもよい。この場合には、可変容量ダイオードを間隔Dをとってコプレーナ線路200の中心導体200aの途中に直列に接続するか、または中心導体200aと接地導体200bとの間に接続すればよい。また、コプレーナ線路200の途中にいわゆるバイアスTを設け、このバイアスTの低周波入力端子にバイアス供給線路を接続すればよい。また、第1および第2の非検波型変調用素子の間隔Dは、上記と同様に位相差δがδ=(2N−1)πとなるように設定すればよい。
As another example of the first modulator according to the present invention, variable capacitance diodes such as varactor diodes may be used as the first and second non-detection modulation elements. In this case, the variable capacitance diode may be connected in series in the middle of the
また、周波数変調するときには、コプレーナ線路200の入力端200a1側に発振回路を設け、第1および第2の非検波型変調用素子として用いる可変容量ダイオードを可変リアクタンス素子として動作させればよい。このようにすれば、第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射して発振回路側へ戻る高周波信号を抑制することができ、位相の揃った第1および第2の非検波型変調用素子で反射する高周波信号を発振回路に戻すことができるため、歪みの少ない周波数変調を安定に行なうことができる。
For frequency modulation, an oscillation circuit may be provided on the input end 200a1 side of the
また、位相変調するときには、第1および第2の非検波型変調用素子を遅延回路要素として動作させればよい。すなわち、第1および第2の非検波型変調用素子としての可変容量ダイオードの容量を制御することにより、コプレーナ線路200に伝送され、この可変容量ダイオードを通過する高周波信号の遅延を制御することができる。その際、この第1および第2の非検波型変調用素子としての可変容量ダイオードの間隔Dが、位相差δがδ=(2N−1)πとなるように設定されているので、第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2側に漏洩する高周波信号を抑制することができ、第1および第2の非検波型変調用素子を透過する高周波信号を、それに不要な遅延を生じさせることなく出力端200a2から出力させることができるため、歪みの少ない位相変調を安定に行なうことができる。
When phase modulation is performed, the first and second non-detection type modulation elements may be operated as delay circuit elements. That is, the delay of the high frequency signal transmitted to the
図1(a)〜(c)に平面図で示す本発明の第1の変調器の実施の形態の例は、上記各構成としていることから、この変調器を振幅変調器として用いる場合には、第1および第2の両方または第1および第2のいずれかの非検波型変調用素子が高周波信号をほぼ全反射する状態にある際に、第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射して出力端200a2に漏洩する一部の高周波信号と第1および第2の非検波型変調用素子で反射しないで出力端200a2に漏洩する一部の高周波信号とが、互いに丁度逆位相となって弱め合うように合波され、それら漏洩する高周波信号が出力端200a2側で抑制されるため、オン/オフ比を高くすることができる。また、この変調器を周波数変調器もしくは位相変調器等として用いる場合には、第1および第2の非検波型変調用素子で少なくとも1回ずつ反射する高周波信号が、第1および第2の非検波型変調用素子で多重反射せずに反射もしくは透過する高周波信号と丁度逆位相で合波して入力端200a1側もしくは出力端200a2側で減衰されるため、多重反射により異なる変調度で変調された高周波信号が同じ時間に存在することが効果的に抑制されるので、歪みの少ない周波数変調もしくは位相変調等を行なうことができる。 The example of the first embodiment of the modulator of the present invention shown in a plan view in FIGS. 1A to 1C has the above-described configuration. Therefore, when this modulator is used as an amplitude modulator, First and second non-detection type modulation elements when both the first and second non-detection type modulation elements are substantially totally reflecting high-frequency signals And a part of the high-frequency signal that is reflected at least once and leaks to the output terminal 200a2, and a part of the high-frequency signal that leaks to the output terminal 200a2 without being reflected by the first and second non-detection type modulation elements. Since they are combined so as to be weakened in opposite phases with each other and leaking high frequency signals are suppressed on the output end 200a2 side, the on / off ratio can be increased. When this modulator is used as a frequency modulator or a phase modulator, the high-frequency signal reflected at least once by the first and second non-detection type modulation elements is converted into the first and second non-modulation signals. The high-frequency signal reflected or transmitted without multiple reflection by the detection type modulation element is combined with the opposite phase and attenuated at the input end 200a1 side or the output end 200a2 side. In addition, since the high-frequency signal is effectively suppressed from existing at the same time, frequency modulation or phase modulation with less distortion can be performed.
また、第1のMESFET201を透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性と第2のMESFET202を透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なるものとするときには、第1および第2のMESFET201,202で高周波信号の透過特性の周波数依存性が異なっているから、透過させるべきでない時に第1および第2のMESFET201,202の一方を透過してしまった高周波信号を、他方でその高周波信号の透過を抑制するようにできるので、所定のオン/オフ比が得られる周波数帯域を広くすることができる。
Further, when the frequency dependence of the transmission characteristics of the high-frequency signal transmitted through the
なお、本発明の第1の変調器において、伝送線路としては、コプレーナ線路200の他にも非対称コプレーナ線路,グランド付きコプレーナ線路,ストリップ線路またはマイクロストリップ線路等を用いることができる。また、非検波型変調用素子としては、MESFETやバラクタダイオードの他にも、PINダイオード,バイポーラトランジスタ,MOS型もしくは接合形の電界効果トランジスタ(MOSFET,JFET)またはそれらを集積したマイクロ波モノリシック集積回路(MMIC)等を用いることができる。
In the first modulator of the present invention, as the transmission line, in addition to the
次に、本発明の第2の変調器の実施の形態の一例は、図2に平面図で示すように、フェライト板205,206に対して放射状に配置された、高周波信号を入力する入力用伝送線路としてのマイクロストリップ線路207,208と、先端部に非検波型変調用素子としてのPINダイオード215,216が設けられた変調用伝送線路としてのマイクロストリップ線路209,210と、PINダイオード215,216によって変調された高周波信号を出力する出力用伝送線路としてのマイクロストリップ線路211,212とをそれぞれ備えた第1および第2のサーキュレータC1,C2が第1のサーキュレータC1のマイクロストリップ線路208が第2のサーキュレータC2のマイクロストリップ線路211を兼ねることによって接続されて設けられており、このマイクロストリップ線路208(211)の線路長を、マイクロストリップ線路208(211)に入力された高周波信号のうち、マイクロストリップ線路208(211)の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して第2のサーキュレータC2のマイクロストリップ線路212に漏洩する高周波信号をWa、マイクロストリップ線路208(211)の出力端および入力端で反射せずに第2のサーキュレータC2のマイクロストリップ線路212に漏洩する高周波信号をWbとし、これらWaとWbとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるように設定した構成である。
Next, an example of an embodiment of the second modulator of the present invention is an input for inputting a high frequency signal, which is arranged radially with respect to the
上記構成において、第2のサーキュレータC2の入力用伝送線路であるマイクロストリップ線路208は、第1のサーキュレータC1の出力用伝送線路であるマイクロストリップ線路211を兼ねているので、同一のマイクロストリップ線路で構成されている。 In the above configuration, since the microstrip line 208 that is the input transmission line of the second circulator C2 also serves as the microstrip line 211 that is the output transmission line of the first circulator C1, the same microstrip line is used. It is configured.
また、PINダイオード215,216には、それぞれバイアス電圧を供給するためのバイアスT217,218が接続されている。このバイアスT217,218は、主にコンデンサとインダクタとで構成されたものである。バイアスT217,218のコンデンサは、バイアスT217,218に入力されるバイアス電圧がマイクロストリップ線路209,210のフェライト板205,206側に漏洩しないようにするために、マイクロストリップ線路209,210の接地導体213,214側に直列に接続される。
The
また、PINダイオード215,216は、それぞれ、それらのアノード端子およびカソード端子がマイクロストリップ線路209,210と接地導体213,214との間に直列に接続される。また、接地導体213,214は、基板(図示せず)の上面にマイクロストリップ線路209,210とともに形成されている場合には、その形成面に対向する面(背面)に形成された接地導体にスルーホールおよび終端抵抗(図示せず)を介して接続されている。
The
また、マイクロストリップ線路209,210と接地導体213,214との間隔は、できるだけ短くするとよい。この理由は、このようなマイクロストリップ線路209,210と接地導体213,214との間においては特性インピーダンスの不連続が生じる傾向にあるが、このような特性インピーダンスの不連続部の幅を狭くすることによって、高い周波数においても高周波信号を良好に終端させるためである。このような特性インピーダンスが不連続部の幅は、マイクロストリップ線路209,210に伝送される高周波信号の波長の1/8以下が好適である。このようにするには、例えば、いわゆるフリップチップタイプのPINダイオードを用い、半田バンプ等を介してPINダイオード215,216をマイクロストリップ線路209,210および接地導体213,214に接続すればよい。
Further, the distance between the
また、マイクロストリップ線路208(211)の出力端と入力端との間の線路長は、マイクロストリップ線路208(211)の線路導体長もしくは実効誘電率を調整すればよい。 The line length between the output end and the input end of the microstrip line 208 (211) may be adjusted by adjusting the line conductor length or the effective dielectric constant of the microstrip line 208 (211).
また、図2に示す本発明の第2の変調器の実施の形態の一例は、好ましくは、上記構成において、第1のサーキュレータC1側のPINダイオード215で反射する高周波信号の反射特性の周波数依存性と第2のサーキュレータC2側のPINダイオード216で反射する高周波信号の反射特性の周波数依存性とが異なる構成とするとよい。
In addition, the example of the second modulator according to the present invention shown in FIG. 2 is preferably frequency-dependent on the reflection characteristic of the high-frequency signal reflected by the
具体的に、このようにするには、PINダイオード215とPINダイオード216とで静特性が異なるものとするか、またはPINダイオード215,216を動作させる際にPINダイオード215とPINダイオード216とで異なるバイアス電流を流すようにすればよい。
Specifically, in order to do this, the static characteristics are different between the
図2に示す本発明の第2の変調器の実施の形態の一例は、このように非検波型変調用素子としてPINダイオードを用いることにより、次のように振幅変調器として動作させることができる。PINダイオード215,216は、印加されるバイアス電圧の大きさに応じて、それらそれぞれのアノード端子とカソード端子との間のインピーダンスを変化させ、PINダイオード215,216で反射する高周波信号の反射特性を変化させるように動作する。その際、PINダイオード215,216は、そのインピーダンスが高いときに高周波信号を反射し、そのインピーダンスが低いときに高周波信号を透過させる。そして、入力用伝送線路であるマイクロストリップ線路207の入力端207aから高周波信号を入力するとともに、バイアスT217,218の入力端217a,218aから変調信号を入力すると、第2のサーキュレータC2の出力用伝送線路であるマイクロストリップ線路212の出力端212aに、その高周波信号の強度が振幅変調された高周波信号を出力することができる。その際、第1のサーキュレータC1の出力伝送線路としてのマイクロストリップ線路208(211)の線路長が、位相差δがδ=(2N−1)πとなるように設定されているため、マイクロストリップ線路208(211)の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して第2のサーキュレータC2のマイクロストリップ線路212に漏洩する高周波信号とマイクロストリップ線路208(211)の出力端および入力端で反射しないで第2のサーキュレータC2のマイクロストリップ線路212に漏洩する高周波信号とが、マイクロストリップ線路212の出力端212a側で、丁度逆位相となって互いに弱めあって合波し、オフ時に不要な高周波信号が出力されないので、オン/オフ比の高い振幅変調を行なうことができる。
The example of the embodiment of the second modulator of the present invention shown in FIG. 2 can be operated as an amplitude modulator as follows by using a PIN diode as the non-detection type modulation element as described above. . The
また、本発明の第2の変調器の実施の形態の他の例としては、第1および第2の非検波型変調用素子としてバラクタダイオード等の可変容量ダイオードを用いてもよい。この場合には、PINダイオードの替わりに可変容量ダイオードを、前述のようにマイクロストリップ線路209,210と接地導体213,214との間に接続すればよい。
As another example of the embodiment of the second modulator of the present invention, variable capacitance diodes such as varactor diodes may be used as the first and second non-detection type modulation elements. In this case, a variable capacitance diode may be connected between the
また、周波数変調するときには、マイクロストリップ線路212の出力端212a側に発振回路を設け、第1および第2の非検波型変調用素子として用いる可変容量ダイオードを可変リアクタンス素子として動作させればよい。このようにすれば、マイクロストリップ線路208(211)の出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して発振回路側へ戻る高周波信号を抑制することができ、位相の揃った第1および第2の非検波型変調用素子で反射する高周波信号を発振回路に戻すことができるため、歪みの少ない周波数変調を安定に行なうことができる。
For frequency modulation, an oscillation circuit may be provided on the
また、位相変調するときには、第1および第2の非検波型変調用素子を遅延回路要素として動作させればよい。すなわち、第1および第2の非検波型変調用素子としての可変容量ダイオードの容量を制御することにより、マイクロストリップ線路209,210に伝送され、この可変容量ダイオードで反射する高周波信号の遅延を制御することができる。その際、マイクロストリップ線路208(211)の線路長が、位相差δがδ=(2N−1)πとなるように設定されているので、マイクロストリップ線路208(211)出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射してマイクロストリップ線路212の出力端212a側に漏洩する高周波信号を抑制することができ、第1および第2の非検波型変調用素子で反射する高周波信号を、それに不要な遅延を生じさせることなくマイクロストリップ線路212の出力端212aから出力させることができるため、歪みの少ない位相変調を安定に行なうことができる。
When phase modulation is performed, the first and second non-detection type modulation elements may be operated as delay circuit elements. That is, by controlling the capacitance of the variable capacitance diode as the first and second non-detection type modulation elements, the delay of the high frequency signal transmitted to the
また、上記本発明の第2の変調器の例は、非検波型変調用素子を用いる場合について説明したが、非検波型変調用素子としてのPINダイオード215,216に代えて、検波型変調用素子を用いても同様に動作させることができる。この場合には、検波型変調用素子としては、例えばミリ波帯の高周波信号に対してはショットキーバリアダイオードを用いればよい。また、検波型変調用素子としてのショットキーバリアダイオードは、高周波信号が、ショットキーバリアダイオードで検波され、吸収されるので、接地導体との間に終端抵抗を接続しなくてもよい。そのため、この場合には、構成を簡単にすることができる。なお、検波型変調用素子とは、高周波信号の強度に比例した大きさの電圧もしくは電流を出力するといった検波作用を有する変調用素子であり、ここで、非検波型変調用素子として用いた例えばPINダイオードのようなものであっても、伝送する高周波信号の周波数が低ければ、検波型変調用素子として用いることができる場合もある。
In the second modulator of the present invention, the case of using a non-detection type modulation element has been described. However, instead of the
また、第1のサーキュレータC1側のPINダイオード215で反射する高周波信号の反射特性の周波数依存性と第2のサーキュレータC2側のPINダイオード216で反射する高周波信号の反射特性の周波数依存性とが異なる構成とするときには、PINダイオード215,216で反射する高周波信号の反射特性の周波数依存性が異なっているから、反射するべきでない時にPINダイオード215,216の一方で反射してしまった高周波信号を、他方でその高周波信号の反射を抑制するようにできるので、所定のオン/オフ比が得られる周波数帯域を広くすることができる。
Further, the frequency dependence of the reflection characteristic of the high frequency signal reflected by the
なお、本発明の第2の変調器において、伝送線路としては、マイクロストリップ線路の他にもストリップ線路,コプレーナ線路,非対称コプレーナ線路またはグランド付きコプレーナ線路等を用いることができる。また、非検波型変調用素子としては、PINダイオードやバラクタダイオードの他にも、バイポーラトランジスタ,電界効果トランジスタ(FET)またはそれらを集積したマイクロ波モノリシック集積回路(MMIC)等を用いることができる。 In the second modulator of the present invention, a strip line, a coplanar line, an asymmetric coplanar line, a grounded coplanar line, or the like can be used as the transmission line in addition to the microstrip line. In addition to the PIN diode and the varactor diode, a bipolar transistor, a field effect transistor (FET), or a microwave monolithic integrated circuit (MMIC) that integrates them can be used as the non-detection type modulation element.
次に、図3に示す本発明の第1の変調器の実施の形態の他の例は、第1および第2の非検波型変調用素子としてのMESFET201,202を、伝送線路としての誘電体部219aおよび導体部219bを有しているスロット線路219の誘電体部219aに対して、変調信号の印加電圧に応じて高周波信号の電界に平行な方向にMESFET201,202に電流が流れるようにその誘電体部219aに配置している構成である。
Next, another example of the embodiment of the first modulator of the present invention shown in FIG. 3 is that
なお、この構成においても前述のように、第1および第2のMESFET201,202の間隔Dは、MESFET201,202で少なくとも1回ずつ反射して出力端219a2側に漏洩する一部の高周波信号と、MESFET201,202で反射しないで出力端219a2側に漏洩する一部の高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるようにしている。
Also in this configuration, as described above, the distance D between the first and
また、MESFET201,202のドレイン端子およびソース端子には、それぞれチョーク型バイアス供給線路220,221が接続されている。このチョーク型バイアス供給線路220,221は、スロット線路219が形成された基板(図示せず)の表面上に配置された絶縁部材と、この絶縁部材上に形成された、λ/4(λはスロット線路219を伝搬する高周波信号の波長。)周期で交互に繰り返される幅の広い線路導体と幅の広い線路導体とから構成されるものである。その絶縁部材としては、絶縁性が良好な窒化シリコン(SiN)膜や窒化アルミニウム(AlN)膜等か、または石英やセラミックス製の基体を用いればよい。また、線路導体としては、銅(Cu),金(Au),金ゲルマニウム(AuGe)合金,白金(Pt),チタン(Ti),ニッケル(Ni),クロム(Cr),銀(Ag)等の導体パターンを用いればよい。
Further, choke-type
図3に示す本発明の第1の変調器の実施の形態の他の例は、上記本発明の第1の変調器と同様に動作し、それによる効果も基本的に同様であるが、異なる点としては、MESFET201,202を動作させるためのバイアス供給線路220,221が、伝送線路としてのスロット線路219の導体部219bと絶縁されている点にある。すなわち、この例では、スロット線路219の誘電体部219aに配置されたMESFET201,202が、スロット線路219の導体部219bに流れる高周波信号による高周波電流を直接制御するのではなく、その高周波電流とは独立にバイアス供給線路220,221から流される変調信号の動作電流によってスロット線路219の誘電体部219aの電磁界に作用を及ぼすことによって、スロット線路219に伝送される高周波信号を変調することができる。その際、スロット線路219の導体部219bの全体にわたってその動作電流が流れて、その動作電流に含まれる雑音や歪み等が高周波信号に影響を与えてしまうということはなく、また、スロット線路219の導体部219bがMESFET201,202には接続されないから、MESFET201,202やそれらのバイアス供給線路220,221が高周波信号に影響を与えにくいため、高周波信号の透過特性が周波数領域で平坦でなくなったり高周波信号が歪んだり高周波信号に雑音が混入したりすることが抑制されるので、確実に変調信号のみを高周波信号に作用させることができる。
The other example of the embodiment of the first modulator of the present invention shown in FIG. 3 operates in the same manner as the first modulator of the present invention described above, and the effect thereof is basically the same, but is different. The point is that the
以上の本発明の第1および第2の変調器は、高周波信号をスイッチングする高周波スイッチとして用いることができる。これら変調器を高周波スイッチとして用いるには、変調信号を入力する代わりに、高周波信号をオン状態またはオフ状態とするようなパルス状のバイアス電圧を入力すればよい。このようにすれば、オフ時に高周波信号を大きな減衰量で減衰させることができるため、オン/オフ比が高く、オフ時に確実に高周波信号を遮断する高周波スイッチとして機能させることができる。 The first and second modulators of the present invention described above can be used as a high frequency switch for switching a high frequency signal. In order to use these modulators as a high-frequency switch, a pulsed bias voltage that turns on or off the high-frequency signal may be input instead of inputting the modulation signal. In this way, since the high frequency signal can be attenuated with a large attenuation amount when it is off, the on / off ratio is high, and it can function as a high frequency switch that reliably cuts off the high frequency signal when off.
本発明の第1および第2の変調器において、伝送線路を形成するための基板としては、抵抗率が高く、かつ誘電正接の低い材料であるセラミックス,ガラスエポキシ,石英,サファイア等が好適である。また、その伝送線路を形成するための基板上に非検波型変調用素子または検波型変調用素子を形成する場合には、例えば、抵抗率が10000Ω・cm以上といった高抵抗であるGaAs等のIII−V族半導体単結晶基板等が好適である。 In the first and second modulators of the present invention, ceramics, glass epoxy, quartz, sapphire, etc., which are materials having high resistivity and low dielectric loss tangent, are suitable as the substrate for forming the transmission line. . Further, when a non-detection type modulation element or a detection type modulation element is formed on a substrate for forming the transmission line, for example, GaAs or the like having a high resistance such as 10000Ω · cm or more is used. A -V group semiconductor single crystal substrate or the like is preferable.
次に、本発明の第1の高周波送受信器の実施の形態の一例は、図4にブロック回路図で示すように、高周波信号を発生する高周波発振器231と、この高周波発振器231に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端232bと他方の出力端232cとに出力する分岐器232と、一方の出力端232bに接続された、この一方の出力端232bに分岐された高周波信号を変調もしくはスイッチングして送信用高周波信号を出力する上記本発明の第1または第2の変調器233と、磁性体の周囲に第1の端子234a,第2の端子234bおよび第3の端子234c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、変調器233の出力が第1の端子234aに入力されるサーキュレータ234と、このサーキュレータ234の第2の端子234bに接続された送受信アンテナ235と、分岐器232の他方の出力端232cとサーキュレータ234の第3の端子234cとの間に接続された、他方の出力端232cに分岐された高周波信号と送受信アンテナ235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236とを備えている構成である。
Next, an example of an embodiment of the first high-frequency transceiver according to the present invention includes a high-
また、上記構成において、好ましくは、ミキサー236の出力端に中間周波信号をオン/オフするスイッチ237を設けるとよい。
In the above configuration, it is preferable that a
また、好ましくは、高周波発振器231と分岐器232との間にアイソレータ(図示せず)を設けるとよい。
Preferably, an isolator (not shown) is provided between the high-
図4に示す本発明の第1の高周波送受信器の実施の形態の一例は、上記構成とすることから、変調器233がオン/オフ比の高い振幅変調をするため、受信する相手側の高周波送受信器もしくはこの高周波送受信器自身の受信部において識別しやすい良好な高周波信号を送信することができるので、誤りの少ない送受信をすることができるか、または送受信する相手側の高周波送受信器や探知対象物等が遠方にあっても確実に送受信することができる。
An example of the first high-frequency transmitter / receiver according to the present invention shown in FIG. 4 has the above-described configuration, so that the
また、ミキサー236の出力端に中間周波信号をオン/オフするスイッチ237を設けるときには、サーキュレータ234のアイソレーションの不足等によりサーキュレータ234の入力端234aから他方の出力端234cに漏洩する高周波信号等を遮断し、ほとんど受信すべき高周波信号のみを受信することができる受信性能の高い高周波送受信器とすることができる。
Further, when the
また、高周波発振器231と分岐器232との間にアイソレータを設けるときには、このアイソレータが分岐器232から高周波発振器231側に戻ってくる高周波信号を抑制し、高周波発振器231を安定に発振させることができるので、安定に高周波信号を送受信することができる。
Further, when an isolator is provided between the high-
次に、本発明の第2の高周波送受信器の実施の形態の一例は、図5に図4と同様のブロック図で示すように、高周波信号を発生する高周波発振器231と、この高周波発振器231に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端232bと他方の出力端232cとに出力する分岐器232と、一方の出力端232bに接続された、この一方の出力端232bに分岐された高周波信号を変調もしくはスイッチングして送信用高周波信号を出力する上記本発明の第1または第2の変調器233と、この変調器233の出力端に一端が接続された、その一端側から他端側へその送信用高周波信号を透過させるアイソレータ238と、このアイソレータ238に接続された送信アンテナ239と、分岐器232の他方の出力端232c側に接続された受信アンテナ240と、分岐器232の他方の出力端232cと受信アンテナ240との間に接続された、他方の出力端232cに分岐された高周波信号と受信アンテナ240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236とを備えている構成である。
Next, as shown in a block diagram similar to FIG. 4 in FIG. 5, an example of an embodiment of the second high-frequency transceiver according to the present invention includes a high-
また、上記構成において、好ましくは、ミキサー236の出力端に中間周波信号をオン/オフするスイッチ237を設けるとよい。
In the above configuration, it is preferable that a
また、好ましくは、高周波発振器231と分岐器232との間にアイソレータ(図示せず)を設け、分岐器232側に高周波信号を伝送させるようにするとよい。
Preferably, an isolator (not shown) is provided between the
なお、本発明の第1の高周波送受信器において、サーキュレータ234の代わりに、デュプレクサー,SPDT(Single Pole Double Throw)スイッチまたはハイブリッド回路等を用いても、送受信アンテナ235で送信と受信とを同時にすることができる送受一体型の高周波送受信器を構成することができる。
In the first high-frequency transmitter / receiver of the present invention, even if a duplexer, an SPDT (Single Pole Double Throw) switch, a hybrid circuit, or the like is used instead of the
図5に示す本発明の第2の高周波送受信器の実施の形態の一例は、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、変調器233がオン/オフ比の高い振幅変調をするため、受信する相手側の高周波送受信器もしくはこの高周波送受信器自身の受信部において識別しやすい良好な高周波信号を送信することができるので、誤りの少ない送受信をすることができるか、または送受信する相手側の高周波送受信器や探知対象物等が遠方にあっても確実に送受信することができる。
An example of the second high-frequency transmitter / receiver according to the present invention shown in FIG. 5 has the above-described configuration. Therefore, even in a high-frequency transmitter / receiver using a separate antenna, the
また、ミキサー236の出力端に中間周波信号をオン/オフするスイッチ237を設けるときには、送信アンテナ239と受信アンテナ240との間のアイソレーションの不足等により送信アンテナ239から受信アンテナ240に漏洩する高周波信号等を遮断し、ほとんど受信すべき高周波信号のみを受信することができる受信性能の高い高周波送受信器とすることができる。
Further, when the
また、変調器233と送信アンテナ239との間に設けられたアイソレータ238は、送信アンテナ239から変調器233に戻ってくる高周波信号を抑制し、変調器233を安定に動作させるように働くため、安定に高周波信号を変調することができる。
In addition, the
また、高周波発振器231と分岐器232との間にアイソレータを設けるときには、このアイソレータが分岐器232から高周波発振器231側に戻ってくる高周波信号を抑制し、高周波発振器231を安定に発振させることができるので、安定に高周波信号を送受信することができる。
Further, when an isolator is provided between the high-
次に、本発明の第1および第2の振幅変調器ならびに第3および第4の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて以下に詳細に説明する。 Next, the millimeter wave radar module as the first and second amplitude modulators and the third and fourth high frequency transceivers of the present invention will be described in detail below.
図6は本発明の第1の振幅変調器の実施の形態の一例を示す透視斜視図である。同図において、1a〜1eおよび4a〜4dは誘電体線路であり、誘電体線路1a〜1eの先端部にはCLTのアイソレーションを向上させるためにLSEモードの電磁波を遮断するモードサプレッサ(図示せず)が設けられている。モードサプレッサの内部には、TEMモードを除去するためにλ/4チョークパターンのCu製の導体が設けられており、モードサプレッサの先端にはインピーダンス整合用の誘電体板6a〜6fが接合されている。なお、図6において、平行平板導体は図示していない。 FIG. 6 is a perspective view showing an example of an embodiment of the first amplitude modulator of the present invention. In the figure, reference numerals 1a to 1e and 4a to 4d denote dielectric lines, and a mode suppressor (not shown) that blocks electromagnetic waves in the LSE mode in order to improve the CLT isolation at the front ends of the dielectric lines 1a to 1e. Z). A λ / 4 choke pattern Cu conductor is provided inside the mode suppressor to remove the TEM mode, and impedance matching dielectric plates 6a to 6f are joined to the tip of the mode suppressor. Yes. In FIG. 6, the parallel plate conductor is not shown.
また、2a,2bは周囲に誘電体線路1a〜1eが120°の間隔で放射状に配置されるCLT用の1対のフェライト円板である。また、平行平板導体を介してフェライト円板2a,2bの上下には、CLTとして機能させるための磁石が配置される。
第1のCLT(図6では右側のCLT)では、誘電体線路1a中を伝搬してきた高周波信号(電磁波)は、フェライト円板2aによって波面が時計方向(または反時計方向)に回転されて誘電体線路1bへ伝搬され、誘電体線路1cへは伝搬されない。同様に、誘電体線路1b中を伝搬してきた電磁波は、第1のCLTの出力用誘電体線路としての誘電体線路1cへ伝搬される。このようにして、電磁波の伝搬路が変換される。また、第2のCLTにおいては、第2のCLTの入力用誘電体線路を兼ねる誘電体線路1c中を伝搬してきた電磁波は、フェライト円板2bによって波面が時計方向(または反時計方向)に回転されて誘電体線路1dへ伝搬され、誘電体線路1eへは伝搬されない。同様に、誘電体線路1d中を伝搬してきた電磁波は、第2のCLTの出力用誘電体線路としての誘電体線路1eへ伝搬される。このようにして、電磁波の伝搬路が変換される。なお、フェライト円板2a,2bの主面に略垂直に印加される直流磁界のS極とN極の位置を逆にすると、高周波信号の波面の回転方向も逆転することは言うまでもない。
In the first CLT (the CLT on the right side in FIG. 6), the high-frequency signal (electromagnetic wave) propagating through the dielectric line 1a is rotated in the clockwise direction (or counterclockwise) by the
本発明の第1の振幅変調器においては、誘電体線路4b,4cの先端部にミリ波信号を振幅変調するPINダイオードを設けた配線基板5a,5bが設けられている。これらの配線基板5a,5bは、図7に斜視図で示すような構成のものである。例えば、図7における配線基板30の一主面にチョーク型バイアス供給線路33を形成し、その中途にフリップチップ実装,バンプ実装またはハンダ実装されたPINダイオード31を設けたものである。このPINダイオード31の順方向電流をオン/オフすることにより、ミリ波信号をオン/オフ制御(スイッチング制御)等の振幅制御することができる。そして、誘電体線路4b,4cの先端部の延長方向上に、その先端部に対向させPINダイオード31が実装された配線基板5a,5bを挟むようにして無反射終端器7a,7bが配置される。無反射終端器7a,7bは配線基板5a,5bに実装されたPINダイオードを透過した高周波信号を吸収し、終端するものである。
In the first amplitude modulator of the present invention,
また、本発明の第1の振幅変調器において、好ましくは、第1のCLTの出力用誘電体線路1cの線路長を、この出力用誘電体線路1cに入力された高周波信号のうち、出力用伝送線路1cの出力端および入力端で少なくとも1回ずつ反射して第2のCLTの出力用誘電体線路1eに漏洩するミリ波信号と、第1のCLTの出力用誘電体線路1cの出力および入力端で反射せずに第2のCLTの出力用誘電体線路1eに漏洩する高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、δ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるようにするとよい。このようにしているときには、それらの高周波信号が逆位相で干渉し、互いに弱めあって合波するようになるため、高周波信号を、無反射終端器側へ透過させて遮断するときに出力端側に漏洩する高周波信号の強度を弱めることができ、高いオン/オフ比が得られ、識別しやすい高周波信号を出力することができるものとなる。 In the first amplitude modulator of the present invention, it is preferable that the line length of the output dielectric line 1c of the first CLT is the output length of the high-frequency signal input to the output dielectric line 1c. A millimeter wave signal that is reflected at least once at the output end and the input end of the transmission line 1c and leaks to the output dielectric line 1e of the second CLT, the output of the output dielectric line 1c of the first CLT, and Δ = (2N−1) π (where N is an integer), where δ is the phase difference at the center frequency with respect to the high-frequency signal that leaks to the output dielectric line 1e of the second CLT without being reflected at the input end. It is better to be When doing so, these high-frequency signals interfere with each other in opposite phases and weaken each other so as to be combined. Therefore, when the high-frequency signals are transmitted to the non-reflection termination side and blocked, The strength of the high-frequency signal leaking into the device can be reduced, a high on / off ratio can be obtained, and a high-frequency signal that can be easily identified can be output.
本発明において、2枚の同一形状のフェライト円板2a,2bは平行平板導体の内面に対してその主面が平行にかつ同心状に対向配置されるが、平行平板導体の内面にそれらの主面が接していてもよく、また平行平板導体の内面から所定の間隔をあけて設置してもよい。なお、図6に示す例では、2枚のフェライト円板2a,2bの主面と誘電体線路1a〜1eの主面とは面一とされ、それらは平行平板導体の内面に接した状態である。これらフェライト円板2a,2bの代わりに正多角形のフェライト板を用いてもよい。その場合は、接続される誘電体線路の本数をn本(nは2以上の整数)とすると、その平面形状は正m角形(mは3以上の整数)とするのがよい。
In the present invention, two
本発明において、誘電体線路1a〜1eの材料は、四フッ化エチレン,ポリスチレン等の樹脂、または低比誘電率のコーディエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)セラミックス,アルミナ(Al2O3)セラミックス,ガラスセラミックス等のセラミックスが好ましく、これらは高周波帯域において低損失である。 In the present invention, the dielectric lines 1a to 1e are made of a resin such as tetrafluoroethylene and polystyrene, or cordierite (2MgO · 2Al2O3 · 5SiO2) ceramics, alumina (Al2O3) ceramics, and glass ceramics having a low relative dielectric constant. Ceramics such as these are preferable, and these have low loss in a high frequency band.
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、さらには70GHz以上の高周波帯域が好適である。特に、76〜77GHzが好ましく、この場合、本発明の第4の変調器を作動周波数が76〜77GHz程度である自動車用のミリ波レーダモジュール等のミリ波送受信器に用いた場合に、発振器の発振周波数が温度等で変化しても広い帯域で高周波信号の高い透過特性が得られるものとなる。 The high frequency band referred to in the present invention corresponds to a microwave band and a millimeter wave band of several tens to several hundreds GHz, and for example, a high frequency band of 30 GHz or higher, particularly 50 GHz or higher, and further 70 GHz or higher is preferable. In particular, 76 to 77 GHz is preferable. In this case, when the fourth modulator of the present invention is used for a millimeter wave transceiver such as a millimeter wave radar module for automobiles having an operating frequency of about 76 to 77 GHz, Even if the oscillation frequency changes with temperature or the like, a high transmission characteristic of a high-frequency signal can be obtained in a wide band.
本発明のNRDガイド用の平行平板導体は、高い電気伝導度および良好な加工性等の点で、Cu,Al,Fe,Ag,Au,Pt,SUS(ステンレススチール),真鍮(Cu−Zn合金)等の導体板が好適である。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。 The parallel plate conductor for the NRD guide of the present invention is made of Cu, Al, Fe, Ag, Au, Pt, SUS (stainless steel), brass (Cu-Zn alloy) in terms of high electrical conductivity and good workability. A conductive plate such as) is suitable. Or what formed these conductor layers on the surface of the insulating board which consists of ceramics, resin, etc. may be used.
また、本発明の第1の振幅変調器ならびに第3および第4の高周波送受信器は、高周波発生素子としてガンダイオード等の高周波ダイオードを用い、高周波発生素子から出力された高周波信号の伝搬路に設けられたバラクタダイオード等の可変容量ダイオードのバイアス電圧を電圧制御することによって周波数変調する電圧制御発振器(Voltage Control Oscillator:VCO)を組み込むことによって、無線LAN,自動車のミリ波レーダ等に使用される。例えば、自動車の周囲の障害物および他の自動車に対してミリ波信号を照射し、その障害物および他の自動車からの反射波を元のミリ波信号と合成して中間周波信号を得て、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、ならびにそれらの移動速度等を測定することができる。 The first amplitude modulator and the third and fourth high-frequency transmitter / receivers of the present invention use a high-frequency diode such as a Gunn diode as a high-frequency generating element, and are provided in a propagation path of a high-frequency signal output from the high-frequency generating element. By incorporating a voltage control oscillator (VCO) that modulates the frequency by controlling the bias voltage of a variable capacitance diode such as a varactor diode, it is used in a wireless LAN, a millimeter wave radar of an automobile, and the like. For example, the obstacle around the automobile and other automobiles are irradiated with a millimeter wave signal, and the reflected wave from the obstacle and the other automobile is synthesized with the original millimeter wave signal to obtain an intermediate frequency signal, By analyzing this intermediate frequency signal, it is possible to measure the distance to obstacles and other automobiles, their moving speed, and the like.
そして、本発明の第1の振幅変調器によれば、2つのCLTにそれぞれ設けられたPINダイオードに入力する順方向電流をそれぞれ制御することにより、それぞれのオン/オフ比の周波数特性を独立に設定してオン/オフ比が高くとれる周波数帯域幅を調整することができる。このとき、PINダイオードには入射した高周波信号による検波電流が流れないので、入射した高周波信号に影響されずにPINダイオードに入力する順方向電流を設定することができる。 According to the first amplitude modulator of the present invention, by controlling the forward currents input to the PIN diodes respectively provided in the two CLTs, the frequency characteristics of the respective on / off ratios can be independently set. It is possible to adjust the frequency bandwidth that can be set to obtain a high on / off ratio. At this time, since the detection current due to the incident high frequency signal does not flow through the PIN diode, the forward current input to the PIN diode can be set without being affected by the incident high frequency signal.
すなわち、PINダイオードは、順方向にバイアス電圧をかけたとき(順方向電流を流したとき;PINダイオードのオン時)は、高周波信号の大部分を透過させて無反射終端器7a,7bで吸収させるのでその反射がほとんどなく、逆方向にバイアス電圧をかけたとき(順方向電流を流さないとき;PINダイオードのオフ時)は、高周波信号の大部分を反射するものであるが、PINダイオードのオフ時の高周波信号の反射特性は高周波信号の入力パワー(電圧振幅)によって変化しないため、高周波信号のある入力パワーに対して適当な順方向電流によって常に一定のオン/オフ比が得られる。また、2つのPINダイオードは、双方ともオンかオフとされて駆動されるが、第1のCLT側のPINダイオードと第2のCLT側のPINダイオードとにかける順方向バイアス電圧をそれぞれ異なるようにすれば、それら2つのPINダイオードについて、高周波信号がPINダイオードを透過するときの透過特性が違うように設定することができる。これはPINダイオードの容量(キャパシタンス)成分が電流依存性を有することによるものであり、他にも、配線基板5a,5bの高周波信号に対するインピーダンスによって、同様の作用を起こさせ、これを補助的に用いてもよい。
That is, when a forward bias voltage is applied to the PIN diode (when a forward current is passed; when the PIN diode is on), most of the high-frequency signal is transmitted and absorbed by the
そして、2つのPINダイオードにおいて、それぞれのバイアス電流を調整して最も透過率が最大となる周波数をずらせば、広い帯域にわたって2つのPINダイオードを透過する高周波信号の透過率を高くすることができる。これにより、2つのCLTを通過した高周波信号について広い帯域幅で所定値以上のオン/オフ比が得られることとなる。 In the two PIN diodes, if the bias current is adjusted to shift the frequency that maximizes the transmittance, the transmittance of the high-frequency signal that is transmitted through the two PIN diodes over a wide band can be increased. As a result, an on / off ratio greater than or equal to a predetermined value can be obtained with a wide bandwidth for a high-frequency signal that has passed through two CLTs.
本発明において、所定値以上とは、例えば2つのCLTで合わせて20dB以上という値であり、20dB未満ではオン/オフ比(アイソレーション)が小さいため、十分なS/N比がとれず、CLTをミリ波レーダに組み込んだ場合に最大検知距離が不十分であったり、誤検知が生じたりする可能性がある。 In the present invention, the predetermined value or more is, for example, a value of 20 dB or more when the two CLTs are combined. Since the on / off ratio (isolation) is small below 20 dB, a sufficient S / N ratio cannot be obtained. When installed in a millimeter-wave radar, there is a possibility that the maximum detection distance is insufficient or erroneous detection occurs.
上記のような制御を行なう制御回路(図示せず)は、本発明の第1の振幅変調器が組み込まれるNRDガイドやミリ波送受信器等の外部に設けることもできるが、NRDガイドを構成する平行平板導体の内面または外面に設けることが好ましい。この場合、振幅変調器が小型化され、また、制御回路とPINダイオードとの間の信号線が短縮化されて信号線に余計なインダクタンスやキャパシタンスが発生しにくくなるため、PINダイオードを高精度に制御することができ、その結果、所定値以上のオン/オフ比を得るのに有利なものとなる。 A control circuit (not shown) that performs the control as described above can be provided outside the NRD guide, the millimeter wave transmitter / receiver, and the like in which the first amplitude modulator of the present invention is incorporated. It is preferable to provide on the inner surface or outer surface of a parallel plate conductor. In this case, the amplitude modulator is reduced in size, and the signal line between the control circuit and the PIN diode is shortened so that it is difficult to generate extra inductance or capacitance in the signal line. As a result, it is advantageous to obtain an on / off ratio of a predetermined value or more.
次に、本発明の第3および第4の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて以下に説明する。 Next, the millimeter wave radar module as the third and fourth high-frequency transceivers of the present invention will be described below.
図8〜図11は本発明の第3および第4の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて実施の形態の例を示すものであり、図8は送信アンテナと受信アンテナとが一体化されたものの平面図、図9は送信アンテナと受信アンテナとが独立したものの平面図、図10はミリ波信号発振部の斜視図、図11はミリ波信号発振部用の可変容量ダイオード(バラクタダイオード)を設けた配線基板の斜視図である。 8 to 11 show examples of embodiments of the millimeter wave radar module as the third and fourth high-frequency transceivers according to the present invention, and FIG. 8 shows that the transmitting antenna and the receiving antenna are integrated. FIG. 9 is a plan view of an independent transmitting antenna and receiving antenna, FIG. 10 is a perspective view of a millimeter wave signal oscillating unit, and FIG. 11 is a variable capacitance diode (varactor diode) for the millimeter wave signal oscillating unit. It is a perspective view of the provided wiring board.
図8に示す本発明の第3の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールは、送信用のミリ波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置された平行平板導体(他方は図示を省略する。)51間に高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路53と、第1の誘電体線路53に付設され、ミリ波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し、第1の誘電体線路53中を伝搬させるミリ波信号発振部52と、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るかまたは第1の誘電体線路53に一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー62側へ伝搬させる第2の誘電体線路61とが設けられている。
The millimeter wave radar module as the third high frequency transmitter / receiver of the present invention shown in FIG. 8 is a parallel plate conductor (the other is not shown) arranged at an interval of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission. The first
また、平行平板導体51間に、平行平板導体51に平行に対向配置された2枚のフェライト板55aの周縁部に所定間隔で配置され、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55a1,第2の接続部55a2および第3の接続部55a3を有する第1のサーキュレータ(CLT)Aであって、第1の誘電体線路53のミリ波信号の出力端に第1の接続部55a1が接続される第1のサーキュレータAと、第1のサーキュレータAの第2の接続部55a2に一端が接続され、ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端部(先端部)に接続された第3の誘電体線路56と、一端が第3の誘電体線路56の先端部に対向するように配置され、PINダイオードに接続された無反射終端器91aと、第1のサーキュレータAの第3の接続部55a3に一端が接続された第4の誘電体線路54cとが設けられている。
In addition, the first plate is disposed between the
また、平行平板導体間51に、平行平板導体51に平行に対向配置された2枚のフェライト板55bの周縁部に所定間隔で配置され、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第4の接続部55b1,第5の接続部55b2および第6の接続部55b3を有する第2のサーキュレータBであって、第4の誘電体線路54cのミリ波信号の出力端に第4の接続部55b1が接続される第2のサーキュレータBと、第2のサーキュレータBの第5の接続部55b2に一端が接続され、ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端部(先端部)に接続された第5の誘電体線路58と、一端が第5の誘電体線路58の先端部に対向するように配置され、PINダイオードに接続された無反射終端器91bと、第2のサーキュレータBの第6の接続部55b3に一端が接続された第6の誘電体線路54eとが設けられている。
In addition, fourth
また、平行平板導体間51に、平行平板導体51に平行に対向配置された2枚のフェライト板55cの周縁部に所定間隔で配置され、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第7の接続部55c1,第8の接続部55c2および第9の接続部55c3を有する第3のサーキュレータCであって、第7の接続部55c1に第6の誘電体線路54eの他端が接続された第3のサーキュレータCと、第3のサーキュレータCの第8の接続部55c2に一端が接続され、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59aを有する第7の誘電体線路59と、送受信アンテナ59aで受信され第7の誘電体線路59を伝搬して第3のサーキュレータCの第9の接続部55c3より出力した受信波をミキサー62側へ伝搬させる第8の誘電体線路60と、第2の誘電体線路61の中途と第8の誘電体線路60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て成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波数信号を発生するミキサー62とが設けられている。
In addition, a seventh plate is disposed between the
そして、PINダイオードがそれぞれ設けられた第1および第2のサーキュレータA,Bが本発明の第1の振幅変調器である。なお、図中のM1は中間周波数信号を発生するミキサー部であり、61aは第2の誘電体線路61のミキサー62と反対側の端部に設けられた無反射終端部(ターミネータ)である。
The first and second circulators A and B provided with PIN diodes are the first amplitude modulators of the present invention. In the figure, M1 is a mixer section for generating an intermediate frequency signal, and 61a is a non-reflection termination section (terminator) provided at the end of the second
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52は、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の高周波発生素子(高周波ダイオード等)の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。なお、高周波ダイオードと可変容量ダイオードとの組み合わせと同等の機能を有するVCO(VCO(電圧制御発振器)は制御電圧によって発振周波数を変化させる発振器であり、例えば可変容量ダイオードを用いずにガンダイオード(高周波発生素子)のバイアス電圧を変化させるものも実現可能である。)をミリ波信号発振部として用いてもよく、これによっても同じ目的を達成できることは言うまでもない。
The voltage-controlled millimeter-wave
なお、図8において、54a〜54gはモードサプレッサが設けられた誘電体線路である。また、57a,57bはミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが設けられた配線基板であり、図7に示すような構成である。例えば、図7の配線基板30の一主面にチョーク型バイアス供給線路33を形成し、その中途にフリップチップ実装,バンプ実装またはハンダ実装されたPINダイオード31を設けたスイッチである。このPINダイオード31の順方向電流を流す、または流さないという制御をすることにより、ミリ波信号をオフ(吸収)−オン(反射)制御(スイッチング制御)または振幅変調することができる。
In FIG. 8,
また、送受信アンテナ59aは、第7の誘電体線路59の先端をテーパー状とすることにより設けられる。または、送受信アンテナ59aは、平行平板導体51に開口を設け、平行平板導体51の外面にその開口に金属導波管を介してホーンアンテナ等のアンテナを接続した構成のものでもよい。
The transmission /
第4,第6の誘電体線路54c,54eは接続用誘電体線路であり、その略全体がモードサプレッサとなっている。
The fourth and sixth
また、第1の誘電体線路53は第1のサーキュレータAの入力用誘電体線路、第3の誘電体線路56は第1のサーキュレータAの変調用誘電体線路、第4の誘電体線路54cは第1のサーキュレータAの出力用誘電体線路に相当する。同様に、第4の誘電体線路54cは第2のサーキュレータBの入力用誘電体線路、第5の誘電体線路58は第2のサーキュレータBの変調用誘電体線路、第6の誘電体線路54eは第2のサーキュレータBの出力用誘電体線路に相当する。
The first
また、本発明の第4の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについての実施の形態の他の例として、送信アンテナと受信アンテナとを独立させた図9に平面図で示すタイプがある。 As another example of the embodiment of the millimeter wave radar module as the fourth high-frequency transmitter / receiver of the present invention, there is a type shown in a plan view in FIG. 9 in which the transmitting antenna and the receiving antenna are made independent.
図9に示すものは、送信用のミリ波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置された平行平板導体(他方は図示を省略する。)65間に高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路67と、第1の誘電体線路67に付設され、ミリ波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し、第1の誘電体線路67中を伝搬させるミリ波信号発振部66と、第1の誘電体線路67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第1の誘電体線路67に一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー76側へ伝搬させる第2の誘電体線路69とが設けられている。
FIG. 9 shows a frequency modulation that is output from a high-frequency generating element between parallel plate conductors 65 (the other is not shown) arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission. A first
また、平行平板導体65間に、平行平板導体65に平行に対向配置された2枚のフェライト板70aの周縁部に所定間隔で配置され、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70a1,第2の接続部70a2および第3の接続部70a3を有する第1のサーキュレータAであって、第1の誘電体線路67のミリ波信号の出力端に第1の接続部70a1が接続される第1のサーキュレータAと、第1のサーキュレータAの第2の接続部70a2に一端が接続され、ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端部(先端部)に接続された第3の誘電体線路71と、一端が第3の誘電体線路71の先端部に対向するように配置され、PINダイオードに接続された無反射終端器92aと、第1のサーキュレータAの第3の接続部70a3に一端が接続された第4の誘電体線路68cとが設けられている。
In addition, the first plate is disposed between the parallel plate conductors 65 at a predetermined interval on the peripheral edge of the two
また、平行平板導体65間に、平行平板導体65に平行に対向配置された2枚のフェライト板70bの周縁部に所定間隔で配置され、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第4の接続部70b1,第5の接続部70b2および第6の接続部70b3を有する第2のサーキュレータBであって、第4の誘電体線路68cのミリ波信号の出力端に第4の接続部70b1が接続される第2のサーキュレータBと、第2のサーキュレータBの第5の接続部70b2に一端が接続され、ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端部(先端部)に接続された第5の誘電体線路72と、一端が第5の誘電体線路72の先端部に対向するように配置され、PINダイオードに接続された無反射終端器92bと、第2のサーキュレータBの第6の接続部70b3に一端が接続された第6の誘電体線路68eとが設けられている。
Further, fourth parallel plate conductors 65 are arranged at predetermined intervals on the peripheral portions of the two ferrite plates 70b arranged in parallel and opposed to the parallel plate conductors 65, and are respectively input / output ends of millimeter wave signals. A second circulator B having a first connection portion 70b1, a fifth connection portion 70b2 and a sixth connection portion 70b3, and a fourth connection portion 70b1 at the output end of the millimeter wave signal of the fourth
また、平行平板導体65間に、平行平板導体65に平行に対向配置された2枚のフェライト板70cの周縁部に所定間隔で配置され、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第7の接続部70c1,第8の接続部70c2および第9の接続部70c3を有する第3のサーキュレータCであって、第7の接続部70c1に第6の誘電体線路68eの他端が接続された第3のサーキュレータCと、第3のサーキュレータCの第8の接続部70c2に一端が接続され、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73aを有する第7の誘電体線路73と、送信アンテナ73aで受信混入した受信波を伝搬させるとともに先端部に設けられた無反射終端74aで受信波を減衰させる第8の誘電体線路74と、先端部に受信アンテナ75a、他端部にミキサー76が各々設けられた第9の誘電体線路75と、第2の誘電体線路69の中途と第9の誘電体線路75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て成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波数信号を発生するミキサー76とが設けられている。
Further, a seventh plate is arranged between the parallel plate conductors 65 at a predetermined interval on the peripheral edge of the two ferrite plates 70c arranged in parallel and opposite to the parallel plate conductor 65, and is used as an input / output end of a millimeter wave signal. A third circulator C having a connection portion 70c1, an eighth connection portion 70c2 and a ninth connection portion 70c3, the other end of the sixth
そして、それぞれPINダイオードが設けられた第1および第2のサーキュレータA,Bが本発明の第1の振幅変調器である。なお、図中のM2は中間周波数信号を発生させるミキサー部であり、69aは第2の誘電体線路69のミキサー76と反対側の端部に設けられた無反射終端部(ターミネータ)である。
The first and second circulators A and B each having a PIN diode are the first amplitude modulator of the present invention. In the figure, M2 is a mixer section for generating an intermediate frequency signal, and 69a is a non-reflection termination section (terminator) provided at the end of the second
第1の誘電体線路67の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振部66は、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67の高周波発生素子の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。なお、高周波ダイオードと可変容量ダイオードとの組み合わせと同等の機能を有するVCOをミリ波信号発振部として用いてもよく、これによっても同じ目的を達成できることは言うまでもない。
The voltage-controlled millimeter-wave
なお、図9において、68a〜68gはモードサプレッサが設けられた誘電体線路である。また、77a,77bはミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが設けられた配線基板であり、図7に示すような構成である。
In FIG. 9,
また、送信アンテナ73aおよび受信アンテナ75aは、第7の誘電体線路73および第9の誘電体線路75の先端をテーパー状とすることによりそれぞれ設けられる。または、送信アンテナ73a,受信アンテナ75aは、それぞれ平行平板導体65に開口を設け、平行平板導体65の外面にその開口に金属導波管を介してホーンアンテナ等のアンテナを接続した構成のものでもよい。
The transmitting
第4,第6の誘電体線路68c,68eは接続用誘電体線路であり、その略全体がモードサプレッサとなっている。
The fourth and sixth
また、第1の誘電体線路67は第1のサーキュレータAの入力用誘電体線路、第3の誘電体線路71は第1のサーキュレータAの変調用誘電体線路、第4の誘電体線路68cは第1のサーキュレータAの出力用誘電体線路に相当する。第4の誘電体線路68cは第2のサーキュレータBの入力用誘電体線路、第5の誘電体線路72は第2のサーキュレータBの変調用誘電体線路、第6の誘電体線路68eは第2のサーキュレータBの出力用誘電体線路に相当する。
The first
以上のような図8,図9に示すミリ波レーダモジュール用のミリ波信号発振部52,66をガンダイオードで構成したものを図10,図11に示す。図10,図11において、82はガンダイオード83を設置(マウント)するための略直方体の金属ブロック等の金属部材、83は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、84は金属部材82の一側面に設置され、ガンダイオード83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84aを形成した配線基板、85はチョーク型バイアス供給線路84aとガンダイオード83の上部導体とを接続する金属箔リボン等の帯状導体、86は誘電体基体に共振用の金属ストリップ線路86aを設けた金属ストリップ共振器、87は金属ストリップ共振器86により共振した高周波信号をミリ波信号発振部外へ導く誘電体線路である。
FIGS. 10 and 11 show a configuration in which the millimeter
さらに、誘電体線路87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80を実装した配線基板88を設置している。このバラクタダイオード80のバイアス電圧印加方向は、誘電体線路87での高周波信号の伝搬方向に垂直かつ平行平板導体の主面に平行な方向(電界方向)とされている。また、バラクタダイオード80のバイアス電圧印加方向は、誘電体線路87中を伝搬するLSM01モードの高周波信号の電界方向と合致しており、これにより高周波信号とバラクタダイオード80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80の静電容量を変化させることで、高周波信号の周波数を制御できる。また、89はバラクタダイオード80と誘電体線路87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。
Further, in the middle of the
また、図11に示すように、配線基板88の一主面には第2のチョーク型バイアス供給線路90が形成され、第2のチョーク型バイアス供給線路90の中途にバラクタダイオード80が配置される。第2のチョーク型バイアス供給線路90のバラクタダイオード80との接続部には、接続用の電極81が形成されている。
Further, as shown in FIG. 11, a second choke-type
そして、ガンダイオード83から発振された高周波信号は、金属ストリップ共振器86を通して誘電体線路87に導出される。次に、高周波信号の一部はバラクタダイオード80部で反射されてガンダイオード83側へ戻る。この反射信号がバラクタダイオード80の静電容量の変化に伴って変化し、発振周波数が変化する。
The high frequency signal oscillated from the Gunn diode 83 is led to the
また、図8,図9に示すミリ波レーダモジュールはFMCW(Frequency Modulation Continuous Waves)方式もしくはFM(Frequency Modulation)パルス方式のものであり、その動作原理は以下のようなものである。ミリ波信号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,正弦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、ミリ波信号発振部の出力周波数偏移を三角波,正弦波等になるように偏移させる。また、FMパルス方式の場合には、そのように周波数変調をし、さらにパルス変調をする。そして、送受信アンテナ59a,送信アンテナ73aより出力信号(送信波)を放射した場合、送受信用アンテナ59a,送信アンテナ73a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伴って、反射波(受信波)が戻ってくる。このとき、ミキサー62,76の出力側のIFOUT端子には、送信波と受信波との周波数差に対応した中間周波信号が出力される。
The millimeter wave radar module shown in FIGS. 8 and 9 is of the FMCW (Frequency Modulation Continuous Waves) method or the FM (Frequency Modulation) pulse method, and the operation principle is as follows. An input signal whose voltage amplitude changes to a triangular wave, sine wave, etc. is input to the MODIN terminal for modulation signal input of the millimeter wave signal oscillating unit, the output signal is frequency-modulated, and the output frequency of the millimeter wave signal oscillating unit The shift is shifted so that it becomes a triangular wave, a sine wave, or the like. Further, in the case of the FM pulse method, frequency modulation is performed in such a manner, and pulse modulation is further performed. When an output signal (transmission wave) is radiated from the transmission /
このIFOUT端子の出力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:中間周波数)出力周波数であり、R:距離,fm:変調周波数,Δf:周波数偏移幅,c:光速である。)という関係式から距離を求めることができる。 By analyzing the frequency components such as the output frequency of the output of the IFOUT terminal, Fif = 4R · fm · Δf / c (Fif: IF (Intermediate Frequency) output frequency, R: distance, fm: modulation) The distance can be obtained from the following relational expression: frequency, Δf: frequency shift width, c: speed of light.
本発明の第3および第4の高周波送受信器を構成するミリ波信号発振部において、チョーク型バイアス供給線路84aおよび帯状導体85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。
In the millimeter wave signal oscillating units constituting the third and fourth high-frequency transceivers of the present invention, the choke-type
また、帯状導体85は金属部材82の表面から所定間隔をあけて金属部材82と電磁結合しており、チョーク型バイアス供給線路84aとガンダイオード83間に架け渡されている。すなわち、帯状導体85の一端はチョーク型バイアス供給線路84aの一端に半田付け等により接続され、帯状導体85の他端はガンダイオード83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85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。
The
そして、金属部材82は、ガンダイオード83の電気的な接地(アース)を兼ねているため、金属等の導体であればよく、その材料は金属(合金を含む)であれば特に限定されるものではなく、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82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よい。
Since the
かくして、本発明の第3および第4の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールは、高いオン/オフ比(アイソレーション)を有する本発明の第1の振幅変調器を有することによって高性能のものとなり、また、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、その結果、探知距離を増大させることが可能となる(図8に示す例。)。また、高いオン/オフ比(アイソレーション)を有する本発明の第1の振幅変調器を有することによって高性能のものとなり、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、さらに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をさらに増大させることが可能なものとなる(図9に示す例。)。 Thus, the millimeter wave radar module as the third and fourth high-frequency transceivers of the present invention has a high performance by having the first amplitude modulator of the present invention having a high on / off ratio (isolation). Further, the transmission loss and isolation characteristics of the millimeter wave signal are improved in a higher frequency band and a wider bandwidth, and as a result, the detection distance can be increased (example shown in FIG. 8). Also, by having the first amplitude modulator of the present invention having a high on / off ratio (isolation), high performance is achieved, and transmission loss and isolation characteristics of millimeter wave signals in a higher frequency band and a wider bandwidth. In addition, the millimeter wave signal for transmission does not enter the mixer via the circulator, and as a result, the noise of the received signal is reduced and the detection distance can be further increased (FIG. 9). Example.)
なお、本発明は以上の実施の形態の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施すことは何等差し支えない。例えば、本発明の第1の振幅変調器において、PINダイオードが設けられた配線基板をさらにもう1つ加えて、それぞれにPINダイオードが設けられた2つの配線基板をPINダイオード同士が接触しないように互いに平行な配置でもってサーキュレータに接続された誘電体線路の先端部と無反射終端器との間に挟むように設けるようにしてもよく、その場合には、振幅変調器に用いられるサーキュレータが1つであっても、同様に2つのPINダイオードのそれぞれに流れるバイアス電流を独立に制御して、所望のオン/オフ比が広い帯域にわたって得られるようにでき、特にサーキュレータのアイソレーションが良好であるとき、小型かつ高性能な振幅変調器となる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the first amplitude modulator of the present invention, another wiring board provided with a PIN diode is further added so that two wiring boards each provided with a PIN diode are not in contact with each other. It may be provided so as to be sandwiched between the tip of the dielectric line connected to the circulator and the non-reflective terminator in parallel arrangement with each other. In that case, the circulator used for the amplitude modulator is 1 Similarly, the bias current flowing through each of the two PIN diodes can be controlled independently so that a desired on / off ratio can be obtained over a wide band, and in particular, the circulator has good isolation. Sometimes it becomes a small and high performance amplitude modulator.
次に、本発明の第2の振幅変調器および本発明の第5および第6の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて以下に詳細に説明する。 Next, the millimeter wave radar module as the second amplitude modulator of the present invention and the fifth and sixth high frequency transceivers of the present invention will be described in detail below.
図12は本発明の第2の振幅変調器の実施の形態の一例を示す図であり、(a)は透視斜視図であり、(b)は平面図である。同図において、101a〜101cは誘電体線路、102aは第101のPINダイオード、102bは第2のPINダイオード、103aは第1のPINダイオード102aを設けた配線基板、103bは第2のPINダイオード102bを設けた配線基板、104aは誘電体線路101aと第1のPINダイオード102aを設けた配線基板103aとのインピーダンス整合を行なうために挿入された誘電体板、104bは誘電体線路101bと第2のPINダイオード102bを設けた配線基板103bとのインピーダンス整合を行なうために挿入された誘電体板である。なお、図12において、平行平板導体は図示していない。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an embodiment of the second amplitude modulator of the present invention, (a) is a perspective view, and (b) is a plan view. In the figure, 101a to 101c are dielectric lines, 102a is a 101st PIN diode, 102b is a second PIN diode, 103a is a wiring board provided with the
本発明の第2の振幅変調器は、高周波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間に、高周波信号を入力する入力用誘電体線路101aと、入力用誘電体線路101aの先端部に設けられた第1のPINダイオード102aと、入力用誘電体線路101aの先端部の延長方向上に第1のPINダイオード102aを透過した高周波信号が入力されるように配置された第2のPINダイオード102bと、第2のPINダイオード102bを透過した高周波信号が入力されるように配置され、第1および第2のPINダイオード102a,102bの少なくとも一方によって振幅変調された高周波信号を出力する出力用誘電体線路101cとが設けられており、第1のPINダイオード102aを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性と第2のPINダイオード102bを透過する高周波信号の透過特性の周波数依存性とが異なっている構成である。
The second amplitude modulator of the present invention includes an
図12に示す例において、第1のPINダイオード102aは配線基板103aに、第2のPINダイオード102bは配線基板103bにそれぞれ実装されている。また、配線基板103aに設けられた第1のPINダイオード102aと配線基板103bに設けられた第2のPINダイオード102bとは、第1のPINダイオード102aから出力された高周波信号が第2のPINダイオード102bに入力されるように入力兼出力用誘電体線路101bによって接続されている。
In the example shown in FIG. 12, the
ここで、配線基板103a,103bは、図7に斜視図で示すような構成のものである。例えば、図7における配線基板30の一主面にチョーク型バイアス供給線路33を形成し、その中途にフリップチップ実装,バンプ実装またはハンダ実装されたPINダイオード31を設けたものである。このPINダイオード31の順方向電流をオン/オフすることにより、ミリ波信号をオン/オフ制御(スイッチング制御)等の振幅制御することができる。そして、本発明の第2の振幅変調器としてのミリ波変調器においては、入力用誘電体線路101aの先端部の延長方向上に、その先端部に対向させてPINダイオード31としての第1および第2のPINダイオード102a,102bが実装された配線基板103a,103bを挟むようにして、入力用誘電体線路101a,入力兼出力用誘電体線路101b,出力用誘電体線路101cおよび誘電体板104a,104bが配置される。
Here, the
本発明において、誘電体線路101a〜101cの材料は、四フッ化エチレン,ポリスチレン等の樹脂、または低比誘電率のコーディエライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)セラミックス,アルミナ(Al2O3)セラミックス,ガラスセラミックス等のセラミックスが好ましく、これらは高周波帯域において低損失である。
In the present invention, the materials of the
また、本発明の第2の振幅変調器においては、入力兼出力用誘電体線路101bの線路長は、第1のPINダイオード102aおよび第2のPINダイオード102bに順方向バイアス電圧を印加していないときに、第1のPINダイオード102aからこの入力兼出力用誘電体線路101bに入力され第2のPINダイオード102bで反射され第1のPINダイオード102aで反射されて再び第2のPINダイオード102b側に戻り、第2のPINダイオード102bから出力用誘電体線路101cに漏洩する高周波信号と、第1のPINダイオード102aからこの入力兼出力用誘電体線路101bに入力され第1のPINダイオード102aおよび第2のPINダイオード102bで反射されずに第2のPINダイオード102bから出力用誘電体線路101cに漏洩する高周波信号との中心周波数における位相差をδとしたとき、入力兼出力用誘電体線路101bの線路長をその位相差δがδ=(2N−1)π(ただし、Nは整数である。)となるような長さにすることが好ましい。これにより、第1のPINダイオード102aおよび第2のPINダイオード102bに順方向バイアス電圧を印加してないときに、これら両者の高周波信号を第2のPINダイオード102bにおいて逆位相で干渉させ、互いに弱め合うように合波させることができる。
In the second amplitude modulator of the present invention, the line length of the input /
このように逆位相で干渉し互いに弱め合う作用はcos2(δ/2)に比例して大きくなり、δ=(2N−1)πのとき最大であり、δ=2Nπのとき最小である。このように位相差δをδ=(2N−1)πとするには、具体的には、入力兼出力用誘電体線路101bの線路長を、高周波信号の波長をλとすれば、(2M−1)λ/4(Mは自然数である。)の長さから第1のPINダイオード102aまたは第2のPINダイオード102bでの反射時の位相変化分を調整した長さに設定すればよい。例えば、この調整は、入力兼出力用誘電体線路101bの初期の長さを(2M−1)λ/4にし、第1のPINダイオード102aおよび第2のPINダイオード102bに順方向バイアス電圧を印加していない状態で、透過特性をネットワークアナライザ等で測定したときの第2のPINダイオード102bを透過した高周波信号の強度が小さくなるように、入力兼出力用誘電体線路101bの長さを初期の長さから変化させて調整すればよい。このようにすれば、第2のPINダイオード102bで高周波信号を反射させて遮断するときの第2のPINダイオード102bから漏洩する高周波信号の強度を効果的に弱めることができ、高いオン/オフ比が得られるものとなる。
Thus, the effects of interference in the opposite phase and weakening each other increase in proportion to cos2 (δ / 2), and are maximum when δ = (2N−1) π and minimum when δ = 2Nπ. In order to set the phase difference δ to δ = (2N−1) π, specifically, if the line length of the input /
なお、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、さらには70GHz以上の高周波帯域が好適である。特に、76〜77GHzが好ましく、この場合、本発明の第5の変調器を作動周波数が76〜77GHz程度である自動車用のミリ波レーダモジュール等のミリ波送受信器に用いた場合に、発振器の発振周波数が温度等で変化しても広い帯域で高周波信号の高い透過特性が得られるものとなる。 Note that the high frequency band referred to in the present invention corresponds to a microwave band and a millimeter wave band of several tens to several hundreds GHz, and for example, a high frequency band of 30 GHz or higher, particularly 50 GHz or higher, and more preferably 70 GHz or higher is preferable. In particular, 76 to 77 GHz is preferable. In this case, when the fifth modulator of the present invention is used for a millimeter wave transceiver such as a millimeter wave radar module for an automobile having an operating frequency of about 76 to 77 GHz, Even if the oscillation frequency changes with temperature or the like, high transmission characteristics of a high-frequency signal can be obtained in a wide band.
本発明のNRDガイド用の平行平板導体は、高い電気伝導度および良好な加工性等の点で、Cu,Al,Fe,Ag,Au,Pt,SUS(ステンレススチール),真鍮(Cu−Zn合金)等の導体板が好適である。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。 The parallel plate conductor for the NRD guide of the present invention is made of Cu, Al, Fe, Ag, Au, Pt, SUS (stainless steel), brass (Cu-Zn alloy) in terms of high electrical conductivity and good workability. A conductive plate such as) is suitable. Or what formed these conductor layers on the surface of the insulating board which consists of ceramics, resin, etc. may be used.
また、本発明の第5の変調器ならびに第5および第6の高周波送受信器は、高周波発生素子としてガンダイオード等の高周波ダイオードを用い、高周波発生素子から出力された高周波信号の伝搬路に設けられたバラクタダイオード等の可変容量ダイオードのバイアス電圧を電圧制御することによって周波数変調する電圧制御発振器(Voltage Control Oscillator:VCO)を組み込むことによって、無線LAN,自動車のミリ波レーダ等に使用される。例えば、自動車の周囲の障害物および他の自動車に対してミリ波信号を照射し、その障害物および他の自動車からの反射波を元のミリ波信号と合成して中間周波信号を得て、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、ならびにそれらの移動速度等を測定することができる。 The fifth modulator and the fifth and sixth high-frequency transmitter / receivers of the present invention use a high-frequency diode such as a Gunn diode as the high-frequency generating element, and are provided in the propagation path of the high-frequency signal output from the high-frequency generating element. Incorporating a voltage control oscillator (VCO) that modulates the frequency by controlling the bias voltage of a variable capacitance diode such as a varactor diode is used in a wireless LAN, a millimeter wave radar of an automobile, and the like. For example, the obstacle around the automobile and other automobiles are irradiated with a millimeter wave signal, and the reflected wave from the obstacle and the other automobile is synthesized with the original millimeter wave signal to obtain an intermediate frequency signal, By analyzing this intermediate frequency signal, it is possible to measure the distance to obstacles and other automobiles, their moving speed, and the like.
そして、本発明の第2の振幅変調器によれば、誘電体線路101a〜101cの途中に挿入された2つのPINダイオード102a,102bに入力する順方向電流をそれぞれ制御することにより、それぞれのオン/オフ比の周波数特性を独立に設定してオン/オフ比が高くとれる周波数帯域幅を調整することができる。このとき、第1および第2のPINダイオード102a,102bには入射した高周波信号による検波電流が流れないので、入射した高周波信号に影響されずにPINダイオード102a,102bに入力する順方向電流を設定することができる。
According to the second amplitude modulator of the present invention, by controlling the forward currents input to the two
すなわち、第1および第2のPINダイオード102a,102bは、順方向にバイアス電圧をかけたとき(順方向電流を流したとき;PINダイオードのオン時)は、高周波信号の大部分を透過させ、順方向にバイアス電圧をかけなかったとき(順方向電流を流さないとき;PINダイオードのオフ時)は、高周波信号の大部分を反射するものであるが、第1および第2のPINダイオード102a,102bのオン時の高周波信号の透過特性は高周波信号の入力パワー(電界振幅)によって変化しないため、高周波信号のある入力パワーに対して適当な順方向電流によって常に一定のオン/オフ比が得られる。また、2つのPINダイオード102a,102bは、通常は双方ともオンかオフとされて駆動されるが、第1のPINダイオード102aと第2のPINダイオード102bとにかける順方向バイアス電圧をそれぞれ異なるようにすれば、それら2つのPINダイオード102a,102bについて、高周波信号がそれぞれのPINダイオード102a,102bを透過するときの透過特性が違うように設定することができる。これはPINダイオードの容量(キャパシタンス)成分が電流依存性を有することによるものであり、他にも、配線基板103a,103bの高周波信号に対するインピーダンスによって、同様の作用を起こさせ、これを補助的に用いてもよい。
That is, the first and
そして、2つのPINダイオード102a,102bにおいて、それぞれのバイアス電流を調整して最も透過率が最大となる周波数をずらせば、広い帯域にわたって2つのPINダイオード102a,102bを透過する高周波信号の透過率を高くすることができる。これにより、誘電体線路101a〜101cを通過して出力された高周波信号について広い帯域幅で所定値以上のオン/オフ比が得られることとなる。
If the bias current is adjusted in the two
なお、本発明において、所定値以上とは、例えば2つのPINダイオード102a,102bで合わせて20dB以上という値であり、20dB未満ではオン/オフ比(アイソレーション)が小さいため、十分なS/N比がとれず、振幅変調器をミリ波レーダに組み込んだ場合に最大検知距離が不十分であったり、誤検知が生じたりする可能性がある。
In the present invention, the predetermined value or more is, for example, a value of 20 dB or more in total by the two
上記のような制御を行なう制御回路(図示せず)は、本発明の第2の振幅変調器が組み込まれるNRDガイドやミリ波送受信器等の外部に設けることもできるが、NRDガイドを構成する平行平板導体の内面または外面に設けることが好ましい。この場合、振幅変調器が小型化され、また、制御回路と第1および第2のPINダイオード102a,102bとの間の信号線が短縮化されて信号線に余計なインダクタンスやキャパシタンスが発生しにくくなるため、第1および第2のPINダイオード102a,102bを高精度に制御することができ、その結果、所定値以上のオン/オフ比を得るのに有利なものとなる。
A control circuit (not shown) for performing the control as described above can be provided outside the NRD guide, the millimeter wave transceiver, or the like in which the second amplitude modulator of the present invention is incorporated, but constitutes the NRD guide. It is preferable to provide the inner surface or the outer surface of the parallel plate conductor. In this case, the amplitude modulator is reduced in size, and the signal line between the control circuit and the first and
次に、本発明の第5および第6の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて以下に説明する。 Next, the millimeter wave radar module as the fifth and sixth high-frequency transceivers of the present invention will be described below.
図10,図11,図13〜図15は本発明の第5および第6の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて実施の形態の例を示すものであり、図13は送信アンテナと受信アンテナと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とが独立したものの平面図、図10はミリ波信号発振部の斜視図、図11はミリ波信号発振部用の可変容量ダイオード(バラクタダイオード)を設けた配線基板の斜視図である。 FIGS. 10, 11 and 13 to 15 show examples of the embodiments of the millimeter wave radar module as the fifth and sixth high-frequency transmitter / receivers of the present invention. FIG. 13 shows a transmitting antenna and a receiving antenna. 14 is a plan view of the transmission antenna and the reception antenna independent of each other, FIG. 10 is a perspective view of the millimeter wave signal oscillation unit, and FIG. 11 is a variable capacitor for the millimeter wave signal oscillation unit. It is a perspective view of the wiring board which provided the diode (varactor diode).
図13に示すミリ波レーダモジュールは、送信用のミリ波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置された平行平板導体(他方は図示を省略する。)151間に高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路153と、第1の誘電体線路153に付設され、ミリ波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し、第1の誘電体線路153中を伝搬させるミリ波信号発振部152と、第1の誘電体線路153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第1の誘電体線路153に一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー163側へ伝搬させる第2の誘電体線路162とが設けられている。
The millimeter wave radar module shown in FIG. 13 outputs from a high-frequency generating element between parallel plate conductors 151 (the other is not shown) arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission. The first
また、第1の誘電体線路153の他端に付設され、送信用のミリ波信号を振幅変調する第1のPINダイオード154bと、一端に第1のPINダイオード154bを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第3の誘電体線路155と、第3の誘電体線路155の他端に付設され、第1のPINダイオード154bを透過したミリ波信号をさらに振幅変調する第2のPINダイオード156bと、一端に第2のPINダイオード156bを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第4の誘電体線路157とが設けられている。
Also, a
また、平行平板導体151間に、平行平板導体151に平行に対向配置された2枚のフェライト板159aの周縁部に所定間隔で配置され、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159a1,第2の接続部159a2および第3の接続部159a3を有するサーキュレータAであって、第1の接続部159a1に第4の誘電体線路157の他端が接続されたサーキュレータAと、サーキュレータAの第2の接続部159a2に一端が接続され、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160aを有する第5の誘電体線路160と、送受信アンテナ160aで受信され第5の誘電体線路160を伝搬してサーキュレータAの第3の接続部159a3より出力した受信波をミキサー163側へ伝搬させる第6の誘電体線路161と、第2の誘電体線路162の中途と第6の誘電体線路161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て成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波数信号を発生するミキサー163とが設けられている。
In addition, a first plate which is disposed between the
そして、第1,第3および第4の誘電体線路153,155,157と、配線基板154aに実装され、第1の誘電体線路153と第3の誘電体線路155との間に挿入された第1のPINダイオード154bと、配線基板156aに実装され、第3の誘電体線路155と第4の誘電体線路157との間に挿入された第2のPINダイオード156bとから構成される部分が本発明の第1の振幅変調器である。なお、図中のM1は中間周波数信号を発生するミキサー部であり、162aは第2の誘電体線路162のミキサー163と反対側の端部に設けられた無反射終端部(ターミネータ)である。
Then, the first, third and fourth
第1の誘電体線路153の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振部152は、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153の高周波発生素子(高周波ダイオード等)の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。なお、高周波ダイオードと可変容量ダイオードとの組み合わせと同等の機能を有するVCO(VCO(電圧制御発振器)は制御電圧によって発振周波数を変化させる発振器であり、例えば可変容量ダイオードを用いずにガンダイオード(高周波発生素子)のバイアス電圧を変化させるものも実現可能である。)をミリ波信号発振部として用いてもよく、これによっても同じ目的を達成できることは言うまでもない。
The voltage-controlled millimeter-wave
なお、図13において、158a〜158cはモードサプレッサを設けた誘電体線路である。また、154a,156aはミリ波信号を振幅変調する第1および第2のPINダイオード154b,156bが設けられた配線基板であり、図7に示すような構成である。例えば、図7の配線基板30の一主面にチョーク型バイアス供給線路33を形成し、その中途にフリップチップ実装,バンプ実装またはハンダ実装されたPINダイオード131(154bまたは156b)を設けたスイッチである。このPINダイオード131(154bまたは156b)の順方向電流を流す、または流さないという制御をすることにより、ミリ波信号をオン(透過)−オフ(反射)制御(スイッチング制御)または振幅変調することができる。
In FIG. 13, reference numerals 158a to 158c denote dielectric lines provided with mode suppressors.
また、送受信アンテナ160aは、第5の誘電体線路160の先端をテーパー状とすることにより設けられる。または、送受信アンテナ160aは、平行平板導体151に開口を設け、平行平板導体151の外面にその開口に金属導波管を介してホーンアンテナ等のアンテナを接続した構成のものでもよい。
The transmitting / receiving
また、第1の誘電体線路153は第1のPINダイオード154bの入力用誘電体線路に、第3の誘電体線路155は第1のPINダイオード154bと第2のPINダイオード156bとの間を接続する入力兼出力用誘電体線路に、第4の誘電体線路157は第1のPINダイオード154bおよび第2のPINダイオード156bからの出力用誘電体線路にそれぞれ相当する。
The first
本発明において、2枚の同一形状のフェライト板159aは平行平板導体151の内面に対してその主面が平行にかつ同心状に対向配置されるが、平行平板導体151の内面にそれらの主面が接していてもよく、また平行平板導体151の内面から所定の間隔をあけて設置してもよい。なお、図13に示すような円板状のフェライト板159aの代わりに、正多角形のフェライト板を用いてもよい。その場合は、接続される誘電体線路の本数をn本(nは2以上の整数である。)とすると、その平面形状は正m角形(mは3以上の整数である。)とするのがよい。
In the present invention, two identically shaped
また、本発明の第6の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについての実施の形態の例として、送信アンテナと受信アンテナとを独立させた図14に平面図で示すタイプがある。 Further, as an example of the embodiment of the millimeter wave radar module as the sixth high-frequency transmitter / receiver of the present invention, there is a type shown in a plan view in FIG. 14 in which a transmitting antenna and a receiving antenna are made independent.
図14に示すものは、送信用のミリ波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置された平行平板導体(他方は図示を省略する。)171間に高周波発生素子から出力され周波数変調されたミリ波信号を伝搬させる第1の誘電体線路173と、第1の誘電体線路173に付設され、ミリ波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し、第1の誘電体線路173中を伝搬させるミリ波信号発振部166と、第1の誘電体線路173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第1の誘電体線路173に一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー176側へ伝搬させる第2の誘電体線路182とが設けられている。
FIG. 14 shows a frequency modulation that is output from a high-frequency generating element between parallel plate conductors 171 (the other is not shown) arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission. A first
また、第1の誘電体線路173の他端に付設され、送信用のミリ波信号を振幅変調する第1のPINダイオード174bと、一端に第1のPINダイオード174bを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第3の誘電体線路175と、第3の誘電体線路175の他端に付設され、第1のPINダイオード174bを透過したミリ波信号をさらに振幅変調する第2のPINダイオード176bと、一端に第2のPINダイオード176bを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第4の誘電体線路177とが設けられている。
Also, a
また、平行平板導体171間に、平行平板導体171に平行に対向配置された2枚のフェライト板179aの周縁部に所定間隔で配置され、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179a1,第2の接続部179a2および第3の接続部179a3を有するサーキュレータAであって、第1の接続部179a1に第4の誘電体線路177の他端が接続されたサーキュレータAと、サーキュレータAの第2の接続部179a2に一端が接続され、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180aを有する第5の誘電体線路180と、送信アンテナ180aで受信混入した受信波を伝搬させるとともに先端部に設けられた無反射終端181aで受信波を減衰させる第6の誘電体線路181と、先端部に受信アンテナ183a、他端部にミキサー184が各々設けられた第7の誘電体線路183と、第2の誘電体線路182の中途と第7の誘電体線路183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て成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波数信号を発生するミキサー184とが設けられている。
In addition, a first plate which is disposed between the
そして、第1,第3および第4の誘電体線路173,175,177と、配線基板174aに実装され、第1の誘電体線路173と第3の誘電体線路175との間に挿入された第1のPINダイオード174bと、配線基板176aに実装され、第3の誘電体線路175と第4の誘電体線路177との間に挿入された第2のPINダイオード176bとから構成される部分が本発明の第2の振幅変調器である。なお、図中のM2は中間周波数信号を発生させるミキサー部であり、182aは第2の誘電体線路182のミキサー184と反対側の端部に設けられた無反射終端部(ターミネータ)である。
Then, the first, third and fourth
第1の誘電体線路173の一端に設けられた電圧制御型のミリ波信号発振部172は、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173の高周波発生素子の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。なお、高周波ダイオードと可変容量ダイオードとの組み合わせと同等の機能を有するVCOをミリ波信号発振部として用いてもよく、これによっても同じ目的を達成できることは言うまでもない。
The voltage-controlled millimeter-wave
なお、図14において、178a〜178cはモードサプレッサを設けた誘電体線路である。また、174a,176aはミリ波信号を振幅変調する第1および第2のPINダイオード174b,176bが設けられた配線基板であり、図14に示すような構成である。
In FIG. 14,
また、送信アンテナ180aおよび受信アンテナ183aは、第5の誘電体線路180および第7の誘電体線路183の先端をテーパー状とすることによりそれぞれ設けられる。または、送信アンテナ180a,受信アンテナ183aは、それぞれ平行平板導体171に開口を設け、平行平板導体171の外面にその開口に金属導波管を介してホーンアンテナ等のアンテナを接続した構成のものでもよい。
The transmitting
また、第1の誘電体線路173は第1のPINダイオード174bの入力用誘電体線路に、第3の誘電体線路175は第1のPINダイオード174bと第2のPINダイオード176bとの間を接続する入力兼出力用誘電体線路に、第4の誘電体線路177は第1のPINダイオード174bおよび第2のPINダイオード176bからの出力用誘電体線路にそれぞれ相当する。
The first
本発明において、2枚の同一形状のフェライト板179aは平行平板導体171の内面に対してその主面が平行にかつ同心状に対向配置されるが、平行平板導体171の内面にそれらの主面が接していてもよく、また平行平板導体171の内面から所定の間隔をあけて設置してもよい。なお、図14に示すような円板状のフェライト板179aの代わりに、正多角形のフェライト板を用いてもよい。その場合は、接続される誘電体線路の本数をn本(nは2以上の整数である。)とすると、その平面形状は正m角形(mは3以上の整数である。)とするのがよい。
In the present invention, two identically-shaped
以上のような図13,図14に示すミリ波レーダモジュール用のミリ波信号発振部152,172をガンダイオードで構成したものは、前述と同様であり、図10,図11に示すようなものである。すなわち、図10,図11において、82はガンダイオード83を設置(マウント)するための略直方体の金属ブロック等の金属部材、83は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、84は金属部材82の一側面に設置され、ガンダイオード83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84aを形成した配線基板、85はチョーク型バイアス供給線路84aとガンダイオード83の上部導体とを接続する金属箔リボン等の帯状導体、86は誘電体基体に共振用の金属ストリップ線路86aを設けた金属ストリップ共振器、87は金属ストリップ共振器86により共振した高周波信号をミリ波信号発振部外へ導く誘電体線路である。
The millimeter-
さらに、誘電体線路87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80を実装した配線基板88を設置している。このバラクタダイオード80のバイアス電圧印加方向は、誘電体線路87での高周波信号の伝搬方向に垂直かつ平行平板導体の主面に平行な方向(電界方向)とされている。また、バラクタダイオード80のバイアス電圧印加方向は、誘電体線路87中を伝搬するLSM01モードの高周波信号の電界方向と合致しており、これにより高周波信号とバラクタダイオード80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80の静電容量を変化させることで、高周波信号の周波数を制御できる。また、89はバラクタダイオード80と誘電体線路87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。
Further, in the middle of the
また、図11に示すように、配線基板88の一主面には第2のチョーク型バイアス供給線路90が形成され、第2のチョーク型バイアス供給線路90の中途にバラクタダイオード80が配置される。第2のチョーク型バイアス供給線路90のバラクタダイオード80との接続部には、接続用の電極81が形成されている。
Further, as shown in FIG. 11, a second choke-type
そして、ガンダイオード83から発振された高周波信号は、金属ストリップ共振器86を通して誘電体線路87に導出される。次に、高周波信号の一部はバラクタダイオード80部で反射されてガンダイオード83側へ戻る。この反射信号がバラクタダイオード80の静電容量の変化に伴って変化し、発振周波数が変化する。
The high frequency signal oscillated from the Gunn diode 83 is led to the
また、図13,図14に示すミリ波レーダモジュールはFMCW(Frequency Modulation Continuous Waves)方式もしくはFMパルス方式のものであり、その動作原理は以下のようなものである。ミリ波信号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,正弦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、ミリ波信号発振部の出力周波数偏移を三角波,正弦波等になるように偏移させる。また、FMパルス方式の場合には、そのように周波数変調をし、さらにパルス変調をする。そして、送受信アンテナ160a,送信アンテナ180aより出力信号(送信波)を放射した場合、送受信用アンテナ160a,送信アンテナ180a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伴って、反射波(受信波)が戻ってくる。このとき、ミキサー163,184の出力側のIFOUT端子には、送信波と受信波との周波数差に対応した中間周波信号が出力される。
Further, the millimeter wave radar module shown in FIGS. 13 and 14 is of FMCW (Frequency Modulation Continuous Waves) method or FM pulse method, and its operation principle is as follows. An input signal whose voltage amplitude changes to a triangular wave, sine wave, etc. is input to the MODIN terminal for modulation signal input of the millimeter wave signal oscillating unit, the output signal is frequency-modulated, and the output frequency of the millimeter wave signal oscillating unit The shift is shifted so that it becomes a triangular wave, a sine wave, or the like. Further, in the case of the FM pulse method, frequency modulation is performed in such a manner, and pulse modulation is further performed. When an output signal (transmission wave) is radiated from the transmission /
このIFOUT端子の出力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:中間周波数)出力周波数であり、R:距離,fm:変調周波数,Δf:周波数偏移幅,c:光速である。)という関係式から距離を求めることができる。 By analyzing the frequency components such as the output frequency of the output of the IFOUT terminal, Fif = 4R · fm · Δf / c (Fif: IF (Intermediate Frequency) output frequency, R: distance, fm: modulation) The distance can be obtained from the following relational expression: frequency, Δf: frequency shift width, c: speed of light.
また、本発明の第2の振幅高周波送受信器を構成するミリ波信号発振部において、チョーク型バイアス供給線路84aおよび帯状導体85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。
In the millimeter wave signal oscillating unit constituting the second amplitude high frequency transmitter / receiver of the present invention, the choke-type
また、帯状導体85は金属部材82の表面から所定間隔をあけて金属部材82と電磁結合しており、チョーク型バイアス供給線路84aとガンダイオード83間に架け渡されている。すなわち、帯状導体85の一端はチョーク型バイアス供給線路84aの一端に半田付け等により接続され、帯状導体85の他端はガンダイオード83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85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。
The
そして、金属部材82は、ガンダイオード83の電気的な接地(アース)を兼ねているため、金属等の導体であればよく、その材料は金属(合金を含む)であれば特に限定されるものではなく、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82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よい。
Since the
なお、本発明においては、高周波信号として使用する周波数帯域は、ミリ波帯の他にも、マイクロ波帯またはそれ以下の周波数帯にも有効である。 In the present invention, the frequency band used as the high-frequency signal is effective not only in the millimeter wave band but also in the microwave band or lower frequency band.
かくして、本発明の第2の振幅高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールは、高いオン/オフ比(アイソレーション)を有する本発明の第2の振幅変調器を有することによって高性能のものとなり、また、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、その結果、探知距離を増大させることが可能となる(図13に示す例。)。また、高いオン/オフ比(アイソレーション)を有する本発明の第2の振幅変調器を有することによって高性能のものとなり、より高周波帯域および広い帯域幅でミリ波信号の伝送損失およびアイソレーション特性が改善され、さらに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をさらに増大させることが可能なものとなる(図14に示す例。)。 Thus, the millimeter wave radar module as the second amplitude high frequency transmitter / receiver of the present invention has high performance by having the second amplitude modulator of the present invention having a high on / off ratio (isolation). Further, the transmission loss and isolation characteristics of the millimeter wave signal are improved in a higher frequency band and a wider bandwidth, and as a result, the detection distance can be increased (example shown in FIG. 13). Further, by having the second amplitude modulator of the present invention having a high on / off ratio (isolation), high performance is achieved, and transmission loss and isolation characteristics of a millimeter wave signal in a higher frequency band and a wider bandwidth. In addition, the millimeter wave signal for transmission does not enter the mixer via the circulator, and as a result, the noise of the received signal is reduced and the detection distance can be further increased (FIG. 14). Example.)
なお、本発明は以上の実施の形態の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施すことは何等差し支えない。例えば、本発明の第2の振幅変調器において、2つの配線基板154aと156aおよび174aと176aのそれぞれに第1および第2のPINダイオード154bと156bおよび174bと176bを設ける代わりに、1つの配線基板の表裏面それぞれに1つずつ、第1および第2のPINダイオードを設ける構成としてもよく、その場合には、入力兼出力用誘電体線路は必要なくなり、小型化に有利なものとなる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the second amplitude modulator of the present invention, instead of providing the first and
また、例えば図13に示した本発明の第5の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールに対して、図15に要部平面図で示すように、第1の誘電体線路153と第1のPINダイオード154bを設けた配線基板154aとの間に、また、平行平板導体間に、平行平板導体に平行に対向配置された2枚のフェライト板164aの周縁部に所定間隔で配置され、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164a1,第2の接続部164a2および第3の接続部164a3を有する第2のサーキュレータBであって、第1の接続部164a1に第1の誘電体線路153の途中が接続された第2のサーキュレータBと、第2のサーキュレータBの第2の接続部164a2に一端が接続され、ミリ波信号を伝搬させる第7の誘電体線路165と、平行平板導体151間に、平行平板導体151に平行に対向配置された2枚のフェライト板167aの周縁部に所定間隔で配置され、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167a1,第2の接続部167a2および第3の接続部167a3を有する第3のサーキュレータCであって、第1の接続部167a1に第7の誘電体線路165の他端が接続された第3のサーキュレータCと、第2のサーキュレータBの第3の接続部164a3に一端が接続された第8の誘電体線路166と第8の誘電体線路166の他端に接続された無反射終端器166aと、第3のサーキュレータCの第3の接続部167a3に一端が接続された第9の誘電体線路169と第9の誘電体線路168の他端に接続された無反射終端器168aとを設け、第2のサーキュレータBの第1の接続部164a1と第3のサーキュレータCの第2の接続部167a2とを第1の誘電体線路153の途中に挿入してもよく、その場合には、第1のPINダイオード154bまたは第2のPINダイオード156b側からの反射がミリ波信号発振部152へ戻らなくなり、ミリ波信号発振部152が安定して良好に発振するものとなる。なお、この変更例は送信アンテナと受信アンテナとを独立させた図14に平面図で示すタイプのミリ波レーダモジュールにも適用できることは言うまでもない。
Further, for example, with respect to the millimeter wave radar module as the fifth high frequency transmitter / receiver of the present invention shown in FIG. 13, as shown in a plan view of the main part in FIG. Between the
なお、本発明の第1および第2の振幅変調器は、高周波信号をスイッチングする高周波スイッチとして用いるものとしてもよい。これらの振幅変調器を高周波スイッチとして用いるには、変調信号を入力する代わりに、高周波信号をオン状態またはオフ状態とするようなバイアス電圧を入力すればよい。このようにすれば、オフ時に高周波信号を大きな減衰量で減衰させることができるため、オン/オフ比が高く、オフ時に確実に高周波信号を遮断することができる。 Note that the first and second amplitude modulators of the present invention may be used as a high frequency switch for switching a high frequency signal. In order to use these amplitude modulators as high-frequency switches, a bias voltage that turns on or off a high-frequency signal may be input instead of inputting a modulation signal. In this way, since the high frequency signal can be attenuated with a large attenuation amount at the time of off, the on / off ratio is high, and the high frequency signal can be reliably cut off at the time of off.
次に、本発明のレーダ装置は、上記本発明の第1〜第6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している構成である。 Next, the radar apparatus of the present invention processes any one of the first to sixth high-frequency transceivers of the present invention and the distance information to the detection object by processing the intermediate frequency signal output from the high-frequency transceiver. And a distance information detector for detecting.
本発明のレーダ装置は、上記構成としたことから、本発明の高周波送受信器が、受信側で識別しやすい良好な高周波信号を送信するため、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を提供することができる。 Since the radar apparatus of the present invention has the above-described configuration, the high-frequency transmitter / receiver of the present invention transmits a good high-frequency signal that is easy to identify on the receiving side, so that it can quickly and reliably detect a detection target. It is possible to provide a radar apparatus that can reliably detect an object to be detected at a close distance or a distant object.
次に、本発明のレーダ装置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。 Next, a radar apparatus-equipped vehicle and a radar apparatus-equipped small ship equipped with the radar apparatus of the present invention will be described.
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構成である。 The radar device-equipped vehicle of the present invention includes the above-described radar device of the present invention and is configured to use this radar device for detection of a detection target.
本発明のレーダ装置搭載車両は、このような構成としたことから、従来のレーダ装置搭載車両と同様に、レーダ装置で検出された距離情報に基づいて車両の挙動を制御したり、運転者に例えば路上の障害物や他の車両等を探知したことを音,光もしくは振動で警告したりすることができるが、本発明のレーダ装置搭載車両においては、探知対象物である路上の障害物や他の車両等をレーダ装置が早く確実に探知するため、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。 Since the radar device-equipped vehicle of the present invention has such a configuration, the behavior of the vehicle can be controlled based on the distance information detected by the radar device, For example, the detection of obstacles on the road or other vehicles can be warned by sound, light or vibration. However, in the vehicle equipped with the radar device of the present invention, Since the radar apparatus detects other vehicles and the like quickly and reliably, it is possible to perform appropriate control of the vehicle and appropriate warning to the driver without causing the vehicle to make a sudden behavior.
なお、本発明のレーダ装置搭載車両は、具体的には、汽車,電車,自動車等旅客や貨物を輸送するための車はもちろんのこと、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にも用いることができる。 The radar device-equipped vehicle of the present invention is not limited to a vehicle for transporting passengers and cargo such as trains, trains, and automobiles, but also bicycles, motorbikes, amusement park vehicles, golf courses, etc. It can also be used for carts and the like.
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構成である。 A small ship equipped with a radar apparatus according to the present invention includes the radar apparatus according to the present invention, and the radar apparatus is used to detect a detection target.
本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、このような構成としたことから、従来のレーダ装置搭載車両と同様に、小型船舶において、レーダ装置で検出された距離情報に基づいて小型船舶の挙動を制御したり、操縦者に例えば暗礁等の障害物,他の船舶もしくは他の小型船舶等を探知したことを音,光もしくは振動で警告したりするように動作するが、本発明のレーダ装置搭載小型船舶においては、探知対象物である暗礁等の障害物,他の船舶もしくは他の小型船舶等をレーダ装置が早く確実に探知するため、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。 Since the small ship equipped with the radar apparatus of the present invention has such a configuration, the behavior of the small ship is controlled based on the distance information detected by the radar apparatus in the small ship as in the conventional vehicle equipped with the radar apparatus. Or the operator is warned by sound, light or vibration that an obstacle such as a reef, another ship or other small ship has been detected. In a ship, the radar device quickly and reliably detects obstacles such as reefs, other ships or other small ships that are detection objects. Proper control and appropriate warning to the operator can be provided.
なお、本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、具体的には、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に用いることができる。
The small-sized ship equipped with the radar device of the present invention is specifically a ship that can be operated without a license or a license of a small ship, and is a rowing boat, a dinghy, a watercraft that has a total tonnage of less than 20 tons. Motorcycles, small bass boats with outboard motors, inflatable boats with inboard motors (rubber boats), fishing boats, recreational fishing boats, work boats, houseboats, towing boats, sports boats, fishing boats, yachts, open-sea yachts, cruisers or
かくして、本発明によれば、入射する高周波信号の強度が変化しても安定に動作し、所定値以上のオン/オフ比が得られるようにすることができ、また、振幅変調の周波数特性が使用環境温度に左右されるのを抑制することができる変調器および振幅変調器、ならびにそれを用いた高周波送受信器を提供することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to operate stably even when the intensity of the incident high-frequency signal changes, and to obtain an on / off ratio of a predetermined value or more, and the frequency characteristic of amplitude modulation is improved. It is possible to provide a modulator and an amplitude modulator that can be suppressed from being influenced by the use environment temperature, and a high-frequency transceiver using the modulator and amplitude modulator.
また、受信側で識別しやすい高周波信号を出力することができる変調器および振幅変調器、ならびにそれを用いた高性能な高周波送受信器を提供することができる。 Further, it is possible to provide a modulator and an amplitude modulator that can output a high-frequency signal that can be easily identified on the receiving side, and a high-performance high-frequency transceiver that uses the modulator and amplitude modulator.
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。 Furthermore, it is possible to provide a radar apparatus including the high-performance high-frequency transmitter / receiver, a radar apparatus-equipped vehicle including the radar apparatus, and a radar apparatus-equipped small ship.
1a〜1e:モードサプレッサを設けた誘電体線路
2a,2b:フェライト円板
4a〜4d:誘電体線路
5a,5b:PINダイオードを設けた配線基板
6a〜6f:誘電体板
7a,7b,91a,91b,92a,92b:無反射終端器
11,12,51,65:平行平板導体
31:PINダイオード
52,66:ミリ波信号発振部
53,67:第1の誘電体線路(入力用誘電体線路)
54c,68c:第4の誘電体線路(出力用誘電体線路兼入力用誘電体線路)
54e,68e:第6の誘電体線路
55a,55b,55c,70a,70b,70c:フェライト板
55a1,70a1:第1の接続部
55a2,70a2:第2の接続部
55a3,70a3:第3の接続部
55b1,70b1:第4の接続部
55b2,70b2:第5の接続部
55b3,70b3:第6の接続部
55c1,70c1:第7の接続部
55c2,70c2:第8の接続部
55c3,70c3:第9の接続部
56,71:第3の誘電体線路(変調用誘電体線路)
58,72:第5の誘電体線路(変調用誘電体線路)
59,73:第7の誘電体線路
59a:送受信アンテナ
60,74:第8の誘電体線路
61,69:第2の誘電体線路
62:ミキサー
73a:送信アンテナ
75:第9の誘電体線路
75a:受信アンテナ
83:ガンダイオード
101a:入力用誘電体線路
101b:入力兼出力用誘電体線路
101c:出力用誘電体線路
102a:第1のPINダイオード
102b:第2のPINダイオード
103a,103b:PINダイオードを設けた配線基板
104a〜104d:誘電体板
111,112,151,171:平行平板導体
131:PINダイオード
152,172:ミリ波信号発振部
153,173:第1の誘電体線路(入力用誘電体線路)
154a,174a:第1のPINダイオードを設けた配線基板
154b,174b:第1のPINダイオード
155,175:第3の誘電体線路(入力兼出力用誘電体線路)
156a,176a:第2のPINダイオードを設けた配線基板
156b,176b:第2のPINダイオード
157,177:第4の誘電体線路(出力用誘電体線路)
159a,164a,167a,179a:フェライト板
159a1,164a1,167a1,179a1:第1の接続部
159a2,164a2,167a2,179a2:第2の接続部
159a3,164a3,167a3,179a3:第3の接続部
160,180:第5の誘電体線路
160a:送受信アンテナ
161,181:第6の誘電体線路
162,182:第2の誘電体線路
163,184:ミキサー
180a:送信アンテナ
165,183:第7の誘電体線路
166:第8の誘電体線路
168:第9の誘電体線路
166a,168a:無反射終端器
183a:受信アンテナ
200:コプレーナ線路
200a:中心導体
200b:接地導体
200a1:入力端
200a2:出力端
201,202:MESFET
203,204:バイアス供給線路
205,206:フェライト板
207,208:マイクロストリップ線路(入力用伝送線路)
209,210:マイクロストリップ線路(変調用伝送線路)
211,212:マイクロストリップ線路(出力用伝送線路)
207a:入力端
212a:出力端
213,214:接地導体
215,216:PINダイオード
217,218:バイアスT
219:スロット線路
219a:誘電体部
219b:導体部
219a1:入力端
219a2:出力端
220,221:チョーク型バイアス供給線路
231:高周波発振器
232:分岐器
232a:入力端
232b:一方の出力端
232c:他方の出力端
233:変調器
234:サーキュレータ
234a:入力端
234b:一方の出力端
234c:他方の出力端
235:送受信アンテナ
236:ミキサー
237:スイッチ
238:アイソレータ
239:送信アンテナ
240:受信アンテナ
A:第1のサーキュレータ(サーキュレータ)
B:第2のサーキュレータ
C:第3のサーキュレータ
C1:第1のサーキュレータ
C2:第2のサーキュレータ
1a to 1e: Dielectric lines provided with
11, 12, 51, 65: Parallel plate conductor
31: PIN diode
52, 66: Millimeter wave signal oscillator
53, 67: First dielectric line (dielectric line for input)
54c, 68c: Fourth dielectric line (dielectric line for output and dielectric line for input)
54e, 68e: sixth dielectric line
55a, 55b, 55c, 70a, 70b, 70c: Ferrite plate
55a1, 70a1: first connection part
55a2, 70a2: second connection part
55a3, 70a3: Third connection
55b1, 70b1: Fourth connection
55b2, 70b2: Fifth connection part
55b3, 70b3: Sixth connection part
55c1, 70c1: Seventh connection part
55c2, 70c2: Eighth connection part
55c3, 70c3: Ninth connection part
56, 71: Third dielectric line (dielectric line for modulation)
58, 72: Fifth dielectric line (dielectric line for modulation)
59, 73: Seventh dielectric line
59a: Transmission / reception antenna
60, 74: Eighth dielectric line
61, 69: Second dielectric line
62: Mixer
73a: Transmitting antenna
75: Ninth dielectric line
75a: Receive antenna
83: Gunn diode
101a: Dielectric line for input
101b: Dielectric line for input and output
101c: Dielectric line for output
102a: first PIN diode
102b: second PIN diode
103a, 103b: a wiring board provided with a PIN diode
104a to 104d: Dielectric plates
111, 112, 151, 171: Parallel plate conductor
131: PIN diode
152, 172: Millimeter wave signal oscillator
153, 173: First dielectric line (dielectric line for input)
154a, 174a: a wiring board provided with a first PIN diode
154b, 174b: first PIN diode
155, 175: Third dielectric line (dielectric line for input and output)
156a, 176a: a wiring board provided with a second PIN diode
156b, 176b: second PIN diode
157, 177: Fourth dielectric line (dielectric line for output)
159a, 164a, 167a, 179a: Ferrite plate
159a1, 164a1, 167a1, 179a1: First connection part
159a2, 164a2, 167a2, 179a2: second connection part
159a3, 164a3, 167a3, 179a3: third connection part
160, 180: fifth dielectric line
160a: Transmit / receive antenna
161, 181: Sixth dielectric line
162, 182: second dielectric line
163, 184: Mixer
180a: Transmitting antenna
165, 183: Seventh dielectric line
166: Eighth dielectric line
168: Ninth dielectric line
166a, 168a: Non-reflective terminator
183a: Receive antenna
200: Coplanar track
200a: central conductor
200b: Grounding conductor
200a1: Input terminal
200a2: Output terminal
201, 202: MESFET
203, 204: Bias supply line
205, 206: Ferrite plate
207, 208: Microstrip line (input transmission line)
209, 210: Microstrip line (modulation transmission line)
211, 212: Microstrip line (output transmission line)
207a: Input terminal
212a: Output terminal
213, 214: Grounding conductor
215, 216: PIN diode
217, 218: Bias T
219: Slot line
219a: Dielectric part
219b: Conductor part
219a1: Input terminal
219a2: Output terminal
220, 221: Choke-type bias supply line
231: High frequency oscillator
232: Turnout
232a: Input terminal
232b: One output terminal
232c: The other output terminal
233: Modulator
234: Circulator
234a: Input terminal
234b: One output terminal
234c: The other output terminal
235: Transmitting and receiving antenna
236: Mixer
237: Switch
238: Isolator
239: Transmitting antenna
240: Reception antenna A: First circulator (circulator)
B: Second circulator C: Third circulator C1: First circulator C2: Second circulator
Claims (15)
)となるように設定したことを特徴とする変調器。 An input transmission line that is arranged radially with respect to the ferrite plate and that inputs a high-frequency signal, and a detection-type modulation element that reflects or absorbs the high-frequency signal according to the modulation signal at the front end portion or reflects or reflects A modulation transmission line provided with a non-detection type modulation element to be transmitted; and an output transmission line for outputting a high-frequency signal modulated by the detection type modulation element or the non-detection type modulation element. The first and second circulators are provided such that the output transmission line of the first circulator is also connected to serve as the input transmission line of the second circulator, and the first circulator Of the high-frequency signals input to the output transmission line of the first circulator, the line length of the output transmission line is the first length. A high-frequency signal that is reflected at least once at the output end and the input end of the output transmission line of the circulator and leaks to the output transmission line of the second circulator Wa, and the output transmission of the first circulator When a high-frequency signal that does not reflect at the output end and input end of the line and leaks to the output transmission line of the second circulator is Wb, and the phase difference at the center frequency between these Wa and Wb is δ, δ = (2N−1) π (where N is an integer).
A modulator characterized in that it is set to
高周波発生素子から出力され周波数変調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の誘電体線路に付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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対向配置された2枚の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の接続部を有する第1の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の接続部が接続される第1のサーキュレータと、
該第1のサーキュレータの前記第2の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第3の誘電体線路と、
前記第1のサーキュレータの前記第3の接続部に一端が接続された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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4の接続部,第5の接続部および第6の接続部を有する第2のサーキュレータであって、前記第4の接続部に前記第4の誘電体線路の他端が接続された第2のサーキュレータと、
前記第2のサーキュレータの前記第5の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第5の誘電体線路と、
前記第2のサーキュレータの前記第6の接続部に一端が接続された第6の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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7の接続部,第8の接続部および第9の接続部を有する第3のサーキュレータであって、前記第7の接続部に前記第6の誘電体線路の他端が接続された第3のサーキュレータと、
該第3のサーキュレータの前記第8の接続部に一端が接続され、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受信アンテナを有する第7の誘電体線路と、
前記送受信アンテナで受信され前記第7の誘電体線路を伝搬して前記第3のサーキュレータの前記第9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8の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第8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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のサーキュレータが請求項4、請求項7および請求項8のいずれかに記載の振幅変調器を構成していることを特徴とする高周波送受信器。 Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
A millimeter wave which is attached to the first dielectric line and periodically modulates the high frequency signal output from the high frequency generating element and outputs it as a millimeter wave signal for transmission to propagate through the first dielectric line. A wave signal oscillator,
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A first circulator having a third connection portion, wherein the first connection portion is connected to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line;
A third dielectric line having one end connected to the second connection portion of the first circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A fourth dielectric line having one end connected to the third connection part of the first circulator;
A fourth connection portion and a fifth connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a second circulator having a sixth connection portion, the second circulator having the other end of the fourth dielectric line connected to the fourth connection portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the fifth connection portion of the second circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A sixth dielectric line having one end connected to the sixth connection part of the second circulator;
Seventh and eighth connection portions, which are arranged at predetermined intervals on the peripheral portions of the two ferrite plates arranged in parallel and opposite to the parallel plate conductors, and are used as the input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a third circulator having a ninth connection portion, the third circulator having the other end of the sixth dielectric line connected to the seventh connection portion,
A seventh dielectric line having one end connected to the eighth connection portion of the third circulator, propagating the millimeter wave signal for transmission, and having a transmission / reception antenna at a tip portion;
An eighth dielectric line that is received by the transmission / reception antenna, propagates through the seventh dielectric line, and propagates the received wave output from the ninth connection part of the third circulator to the mixer side;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the eighth dielectric line are brought close to each other and electromagnetically coupled or joined together, and a part of the millimeter wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
A high frequency transmitter / receiver, wherein the first and second circulators constitute the amplitude modulator according to any one of claims 4, 7, and 8 .
高周波発生素子から出力され周波数変調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の誘電体線路に付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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対向配置された2枚の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の接続部を有する第1の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の接続部が接続される第1のサーキュレータと、
該第1のサーキュレータの前記第2の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第3の誘電体線路と、
一端が該第3の誘電体線路の前記他端に対向させて配置され、前記PINダイオードに接続された無反射終端器と、
前記第1のサーキュレータの前記第3の接続部に一端が接続された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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4の接続部,第5の接続部および第6の接続部を有する第2のサーキュレータであって、前記第4の接続部に前記第4の誘電体線路の他端が接続された第2のサーキュレータと、
前記第2のサーキュレータの前記第5の接続部に一端が接続され、前記ミリ波信号を振幅変調するPINダイオードが他端に接続された第5の誘電体線路と、
一端が該第5の誘電体線路の前記他端に対向させて配置され、前記PINダイオードに接続された無反射終端器と、
前記第2のサーキュレータの前記第6の接続部に一端が接続された第6の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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7の接続部,第8の接続部および第9の接続部を有する第3のサーキュレータであって、前記第7の接続部に前記第6の誘電体線路の他端が接続された第3のサーキュレータと、
該第3のサーキュレータの前記第8の接続部に一端が接続され、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7の誘電体線路と、
前記第3のサーキュレータの前記第9の接続部に接続され、前記送信アンテナで受信混入した受信波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受信波を減衰させる第8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9の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第9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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のサーキュレータが請求項4、請求項7および請求項8のいずれかに記載の振幅変調器を構成していることを特徴とする高周波送受信器。 Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
A millimeter wave which is attached to the first dielectric line and periodically modulates the high frequency signal output from the high frequency generating element and outputs it as a millimeter wave signal for transmission to propagate through the first dielectric line. A wave signal oscillator,
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A first circulator having a third connection portion, wherein the first connection portion is connected to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line;
A third dielectric line having one end connected to the second connection portion of the first circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A non-reflective terminator disposed at one end facing the other end of the third dielectric line and connected to the PIN diode;
A fourth dielectric line having one end connected to the third connection part of the first circulator;
A fourth connection portion and a fifth connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a second circulator having a sixth connection portion, the second circulator having the other end of the fourth dielectric line connected to the fourth connection portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the fifth connection portion of the second circulator and a PIN diode for amplitude-modulating the millimeter wave signal connected to the other end;
A non-reflective terminator disposed at one end opposite to the other end of the fifth dielectric line and connected to the PIN diode;
A sixth dielectric line having one end connected to the sixth connection part of the second circulator;
Seventh and eighth connection portions, which are arranged at predetermined intervals on the peripheral portions of the two ferrite plates arranged in parallel and opposite to the parallel plate conductors, and are used as the input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. And a third circulator having a ninth connection portion, the third circulator having the other end of the sixth dielectric line connected to the seventh connection portion,
A seventh dielectric line having one end connected to the eighth connection portion of the third circulator to propagate the millimeter wave signal for transmission and having a transmission antenna at a tip end;
The third circulator is connected to the ninth connection part, propagates the received wave mixed by the transmission antenna, and attenuates the received mixed wave by the non-reflective terminal provided at the tip. 8 dielectric lines;
A ninth dielectric line provided with a receiving antenna at the front end and a mixer at the other end;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the ninth dielectric line are brought into close proximity and electromagnetically coupled or joined, and a part of the millimeter wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
A high frequency transmitter / receiver in which the first and second circulators constitute the amplitude modulator according to any one of claims 4, 7, and 8 .
高周波発生素子から出力され周波数変調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付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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、
前記第1の誘電体線路の他端に付設され、前記送信用のミリ波信号を振幅変調する第1のPINダイオードと、
一端に前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第3の誘電体線路と、
該第3の誘電体線路の他端に付設され、前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号を振幅変調する第2のPINダイオードと、
一端に前記第2のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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の接続部を有するサーキュレータであって、前記第1の接続部に前記第4の誘電体線路の他端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の接続部に一端が接続され、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受信アンテナを有する第5の誘電体線路と、
前記送受信アンテナで受信され前記第5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ミキサー側へ伝搬させる第6の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第6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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のPINダイオードが請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の振幅変調器を構成していることを特徴とする高周波送受信器。 Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
Attached to one end of the first dielectric line, the high-frequency signal output from the high-frequency generating element is periodically frequency-modulated and output as a millimeter wave signal for transmission, and propagates through the first dielectric line A millimeter wave signal oscillating unit
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first PIN diode attached to the other end of the first dielectric line and amplitude-modulating the transmitting millimeter-wave signal;
A third dielectric line disposed at one end so that a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode is input;
A second PIN diode attached to the other end of the third dielectric line and amplitude-modulating a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode;
A fourth dielectric line disposed at one end so that a millimeter wave signal transmitted through the second PIN diode is input;
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A circulator having a third connecting portion, wherein the other end of the fourth dielectric line is connected to the first connecting portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the second connection portion of the circulator, propagating the millimeter wave signal for transmission, and having a transmission / reception antenna at a tip portion;
A sixth dielectric line that is received by the transmission / reception antenna, propagates through the fifth dielectric line, and propagates the received wave output from the third connection portion of the circulator to the mixer side;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the sixth dielectric line are brought into close proximity and electromagnetically coupled or joined, and a part of the millimeter wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
A high-frequency transmitter / receiver, wherein the first and second PIN diodes constitute the amplitude modulator according to any one of claims 5 to 8 .
高周波発生素子から出力され周波数変調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付設され、前記高周波発生素子から出力された高周波信号を周期的に周波数変調して送信用のミリ波信号として出力し前記第1の誘電体線路中を伝搬させるミリ波信号発振部と、
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、
前記第1の誘電体線路の他端に付設され、前記送信用のミリ波信号を振幅変調する第1のPINダイオードと、
一端に前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第3の誘電体線路と、
該第3の誘電体線路の他端に付設され、前記第1のPINダイオードを透過したミリ波信号を振幅変調する第2のPINダイオードと、
一端に前記第2のPINダイオードを透過したミリ波信号が入力されるように配置された第4の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に対向配置された2枚の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の接続部を有するサーキュレータであって、前記第1の接続部に前記第4の誘電体線路の他端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の接続部に一端が接続され、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5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受信波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受信波を減衰させる第6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7の誘電体線路と、
前記第2の誘電体線路の中途と前記第7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て成り、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサーとを具備しており、
前記第1および第2のPINダイオードが請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の振幅変調器を構成していることを特徴とする高周波送受信器。 Between parallel plate conductors arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the millimeter wave signal for transmission,
A first dielectric line that propagates a frequency-modulated millimeter-wave signal output from the high-frequency generator;
Attached to one end of the first dielectric line, the high-frequency signal output from the high-frequency generating element is periodically frequency-modulated and output as a millimeter wave signal for transmission, and propagates through the first dielectric line A millimeter wave signal oscillating unit
Proximity is arranged so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line, or one end is joined to the first dielectric line, and a part of the millimeter wave signal for transmission is propagated to the mixer side A second dielectric line,
A first PIN diode attached to the other end of the first dielectric line and amplitude-modulating the transmitting millimeter-wave signal;
A third dielectric line disposed at one end so that a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode is input;
A second PIN diode attached to the other end of the third dielectric line and amplitude-modulating a millimeter-wave signal transmitted through the first PIN diode;
A fourth dielectric line disposed at one end so that a millimeter wave signal transmitted through the second PIN diode is input;
A first connection portion and a second connection portion, which are arranged at predetermined intervals on the periphery of two ferrite plates arranged opposite to each other in parallel to the parallel plate conductor, and serve as input / output ends of the millimeter wave signal, respectively. A circulator having a third connecting portion, wherein the other end of the fourth dielectric line is connected to the first connecting portion,
A fifth dielectric line having one end connected to the second connection part of the circulator to propagate the millimeter wave signal for transmission and having a transmission antenna at a tip part;
A sixth dielectric connected to the third connection portion of the circulator and propagating the received wave mixed by the transmitting antenna and attenuating the received mixed wave by the non-reflective terminal provided at the tip. Body track,
A seventh dielectric line provided with a receiving antenna at the tip and a mixer at the other end;
The middle part of the second dielectric line and the middle part of the seventh dielectric line are brought into close proximity and electromagnetically coupled or joined, and a part of the millimeter-wave signal for transmission and the received wave are combined. A mixer for mixing and generating an intermediate frequency signal,
A high-frequency transmitter / receiver, wherein the first and second PIN diodes constitute the amplitude modulator according to any one of claims 5 to 8 .
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