JP7176870B2 - 整合回路基板及びレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、整合回路基板及びレーダ装置に関する。

レーダ装置では、アンテナ部と、アンテナ部にレーダ波の送受信に係る電力を供給する電力供給部との間でインピーダンス整合が行われる。これにより、電力供給部からアンテナ部に効率良く電力を供給することができる。例えば、特許文献１で開示された高周波基板は、アンテナ素子と、ミリ波の送受信を行うＲＦチップと、整合回路と、を備える。整合回路はアンテナ素子と、ＲＦチップとの間に配置される。整合回路はアンテナ素子と、ＲＦチップとの間で発生するインピーダンスのずれを所望の値に調整することができる。

特開２０１７－２１５１９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、整合回路がＲＦチップと同じ高周波基板の表面に配置され、実装領域が広大になることが課題であった。整合回路として利用できる領域が制限されることで、好適なインピーダンス整合が実現できず、電力損失が生じることが懸念された。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、アンテナ部と、アンテナ部に電力を供給する電力供給部とのインピーダンス整合を行う整合回路基板において、実装領域の狭小化が図られ、整合回路として利用できる領域に対する制限を低減させることで、好適なインピーダンス整合を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、アンテナ部と、前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部とのインピーダンス整合を行う整合回路基板であって、基板の２つの表面に対する内層に配置され、インピーダンス整合を行う整合回路部と、前記整合回路部と前記アンテナ部及び前記電力供給部とを電気的に接続する接続部と、を備える構成（第１の構成）である。

また、上記第１の構成の整合回路基板において、前記整合回路部に隣接して配置され、誘電率が可変の誘電率可変部と、前記誘電率可変部の誘電率の可変制御を行う誘電率制御部と、を備える構成（第２の構成）であっても良い。

また、上記第２の構成の整合回路基板において、前記誘電率制御部の印加電極は、基板の前記表面に配置される構成（第３の構成）であっても良い。

また、本発明に係るレーダ装置は、上記第１から第３のいずれかの構成の整合回路基板と、アンテナ部と、前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部と、を備える構成（第４の構成）である。

また、本発明に係るレーダ装置は、上記第２または第３の構成の整合回路基板と、アンテナ部と、前記誘電率制御部を含み、前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部と、を備える構成（第５の構成）である。

本発明の構成によれば、インピーダンス整合を行う整合回路部が基板の内層に配置される。これにより、実装領域の狭小化が図られ、整合回路として利用できる領域に対する制限を低減させることができる。したがって、好適なインピーダンス整合を実現することが可能になる。

第１実施形態の整合回路基板を備えるレーダ装置の一例を示す斜視図 整合回路基板の部分垂直断面図 整合回路基板の部分水平断面図 変形例１の整合回路基板の部分水平断面図 変形例２の整合回路基板の部分水平断面図 第２実施形態の整合回路基板の部分垂直断面図 変形例３の整合回路基板の部分垂直断面図 第３実施形態の整合回路基板の部分垂直断面図 第４実施形態の整合回路基板の部分垂直断面図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

＜１．第１実施形態＞
＜１－１．レーダ装置の全体構成＞
図１は、第１実施形態の整合回路基板１を備えるレーダ装置１００の一例を示す斜視図である。本実施形態のレーダ装置１００は、例えば車両に搭載されるレーダ装置であって、車両自体の周囲を走査する。レーダ装置１００は、例えば車両の前面、側面または背面の外装に設けられ、車両の周囲に向かってミリ波帯の送信波を送信する。また、レーダ装置１００は、例えば先行車、対向車、路側設置物などといった物標によって反射された反射波を受信する構成であっても良い。

レーダ装置１００は、整合回路基板１、グラウンド部２、電力供給部３、伝送線路４及びアンテナ部５を備える。

整合回路基板１は高周波基板であって、例えばフッ素樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂材料の誘電体基材層を含み、板状に構成される。整合回路基板１の２つの表面のうち一方の表面である第１面１ａには電力供給部３及びアンテナ部５を含む不図示の部品が実装される。第１面１ａに対して裏面となる他方の表面である第２面１ｂにも部品を実装しても良い。

グラウンド部２は整合回路基板１の第２面１ｂに配置される。グラウンド部２は、例えば整合回路基板１に貼り合せられる銅箔等の金属箔であって良い。また、グラウンド部２は、例えば導電性金属の薄膜パターンとして形成されても良い。

電力供給部３は、例えば高周波信号の発振、増幅、変調、周波数変換などといった信号処理を行う高周波集積回路を含む電子部品であって、一例としてはＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）である。電力供給部３は、例えば送信用のＭＭＩＣであり、また例えば受信用のＭＭＩＣである。

電力供給部３は整合回路基板１の、アンテナ部５が配置された表面と同一の第１面１ａに配置される。なお、電力供給部３は第２面１ｂに配置しても良い。電力供給部３は伝送線路４を介して、アンテナ部５と電気的に接続される。

伝送線路４は整合回路基板１の第１面１ａに配置される。伝送線路４は、例えば直線状に延び、電力供給部３と、アンテナ部５との間に配置される。伝送線路４は、その一端が電力供給部３に電気的に接続され、他端がアンテナ部５に電気的に接続される。

アンテナ部５は整合回路基板１の第１面１ａに配置される。アンテナ部５は線状部５ａ及びアンテナ素子５ｂを備える。線状部５ａは、その一端が伝送線路４に電気的に接続され、伝送線路４に続いて例えば直線状に延びる。アンテナ素子５ｂは線状部５ａの延伸方向に対して交差する方向の両側に、線状部５ａに沿って所定間隔で複数設けられる。アンテナ部５は所定方向に向かって送信波を送信する。或いは、アンテナ部５は送信波が物標で反射された反射波を受信する。

＜１－２．整合回路基板の詳細構成＞
図２は、整合回路基板１の部分垂直断面図である。図３は、整合回路基板１の部分水平断面図である。なお、図２は、図１における伝送線路４の配置領域周辺の、直線状に延びる伝送線路４に沿って平行な垂直断面である。または、図３は、図２のIII－III線における水平断面である。

整合回路基板１は、第１基材層１１、第２基材層１２、整合回路部１３及び接続部１４を備える。

整合回路基板１は、例えば第１基材層１１と、第２基材層１２とが積層された多層基板である。第１基材層１１は整合回路基板１の第２面１ｂ側に配置される。図２における第１基材層１１の下面にグラウンド部２が設けられる。第２基材層１２は整合回路基板１の第１面１ａ側に配置される。図２における第２基材層１２の上面に電力供給部３、伝送線路４及びアンテナ部５が設けられる。

第１基材層１１と第２基材層１２とは接着層１５を介して貼り合せられる。接着層１５は、例えば第１基材層１１と第２基材層１２との接着時において、シート状であるプリプレグで構成される。接着層１５はプレス処理で加熱、加圧され、第１基材層１１と第２基材層１２とを一体化させる。

整合回路部１３は第１基材層１１と第２基材層１２との間に配置される。整合回路部１３は第１基材層１１と第２基材層１２とを接着層１５を介して貼り合せる前に形成される。すなわち、整合回路部１３は整合回路基板１の２つの表面に対する内層に配置される。整合回路部１３はアンテナ部５と、アンテナ部５に電力を供給する電力供給部３とのインピーダンス整合を行う。

図３に示すように、整合回路部１３は接続部１４に電気的に接続される。整合回路部１３は、例えば接続部１４から一方向に離れる方向に直線状に延びる平面視矩形で構成される。なお、整合回路部１３の形状パターンは、図３と、後述する図４及び図５とに示した構成に限定されるわけではなく、他の構成であっても良い。例えば、整合回路部１３の形状パターンは接続部１４から離間していても良い。

接続部１４は伝送線路４からグラウンド部２まで、整合回路基板１の積層方向（図２の上下方向）に延びる。接続部１４は、例えば整合回路基板１を積層方向に貫通するスルーホール（ビア）で構成される。なお、接続部１４は整合回路基板１を貫通していない他の構成であっても良い。接続部１４は伝送線路４とグラウンド部２とを電気的に接続する。さらに、接続部１４は整合回路基板１の内層において整合回路部１３に電気的に接続される。すなわち、接続部１４は整合回路部１３とアンテナ部５及び電力供給部３とを電気的に接続する。

上記第１実施形態の構成によれば、インピーダンス整合を行う整合回路部１３が整合回路基板１の内層に配置されるので、実装領域の狭小化が図ることができる。そして、整合回路として利用できる領域に対する制限を低減させることができる。したがって、好適なインピーダンス整合を実現することが可能になる。

＜１－３．整合回路基板の変形例＞
図４は、変形例１の整合回路基板１の部分水平断面図である。変形例１の整合回路基板１は整合回路部１３Ａを備える。整合回路部１３Ａは第１実施形態と同様に、第１基材層１１と第２基材層１２との間であって、整合回路基板１の内層に配置される。整合回路部１３Ａは接続部１４から互いに反対方向に離れる方向に直線状に延びる２箇所の平面視矩形で構成される。

図５は、変形例１の整合回路基板１の部分水平断面図である。変形例２の整合回路基板１は整合回路部１３Ｂを備える。整合回路部１３Ｂは第１実施形態と同様に、第１基材層１１と第２基材層１２との間であって、整合回路基板１の内層に配置される。整合回路部１３Ｂは接続部１４から一方向に離れる方向に広がって延びる平面視扇形で構成される。

上記実施形態の構成によれば、整合回路として利用できる領域に対する制限を低減させることができるので、変形例１の整合回路部１３Ａ及び変形例２の整合回路部１３Ｂのように適宜任意の形状の整合回路を形成することが可能である。したがって、好適なインピーダンス整合を実現することができる。

＜２．第２実施形態＞
＜２－１．整合回路基板の詳細構成＞
図６は、第２実施形態の整合回路基板１の部分垂直断面図である。なお、図６は、図１における伝送線路４の配置領域周辺の、直線状に延びる伝送線路４に沿って平行な垂直断面である。また、図６では、説明の便宜上、後述する誘電率制御部１７２を整合回路基板１から離隔して記載したが、誘電率制御部１７２は整合回路基板１に設けられる。

第２実施形態の整合回路基板１は、第１基材層１１２、第２基材層１２２、整合回路部１３２、接続部１４２、誘電率可変部１６２及び誘電率制御部１７２を備える。

整合回路基板１は、例えば第２基材層１２２と、第１基材層１１２と、誘電率可変部１６２とが積層された多層基板である。第２基材層１２２は整合回路基板１の第１面１ａ側に配置される。図６における第２基材層１２２の下側に、第１基材層１１２と、誘電率可変部１６２とが順に配置される。

第２基材層１２２と第１基材層１１２とは不図示の接着層を介して貼り合せられる。第２基材層１２２と第１基材層１１２との間にはグラウンド部２が介在する。第１基材層１１２と、誘電率可変部１６２とは接着層１５２を介して貼り合せられる。

整合回路部１３２は整合回路基板１の第１面１ａに対して、第２基材層１２２、グラウンド部２、第１基材層１１２を隔てて第２面１ｂ側に配置される。すなわち、整合回路部１３２は、図６における第１基材層１１２の下面側に配置される。整合回路部１３２は接続部１４２に電気的に接続される。

接続部１４２は伝送線路４から整合回路部１３２まで、整合回路基板１の積層方向（図６の上下方向）に延びる。接続部１４２は伝送線路４と整合回路部１３２とを電気的に接続する。

誘電率可変部１６２は整合回路部１３２よりも、整合回路基板１の第２面１ｂ側に配置される。誘電率可変部１６２は整合回路部１３２に隣接して配置される。誘電率可変部１６２は、例えば第１基材層１１２及び第２基材層１２２と同様に、整合回路基板１の一面全域にわたって設けられる。

誘電率可変部１６２は、例えば液晶材料で構成され、誘電率が可変である。なお、誘電率可変部１６２は液晶材料に限定されるわけではなく、誘電率が可変であれば他の材料であっても良い。

整合回路部１３２は第１基材層１１２と誘電率可変部１６２との間に配置される。整合回路部１３２は第１基材層１１２と誘電率可変部１６２とを接着層１５２を介して貼り合せる前に形成される。すなわち、整合回路部１３２は整合回路基板１の２つの表面に対する内層に配置される。

誘電率制御部１７２は、例えば電源部及び制御回路を含み、その正極が印加電極１７２ｐを介して誘電率可変部１６２と電気的に接続され、誘電率可変部１６２に電圧を印加する。これにより、誘電率制御部１７２は誘電率可変部１６２の誘電率の可変制御を行う。

上記第２実施形態の構成によれば、誘電率可変部１６２の誘電率を制御できるので、インピーダンス整合の整合条件を調整することが可能になる。したがって、より一層好適なインピーダンス整合を実現することが可能になる。

誘電率制御部１７２の印加電極は、図６における下側の整合回路基板１の表面に配置される。すなわち、誘電率可変部１６２に対して、整合回路基板１の最外層から電圧が印加される。この構成によれば、誘電率可変部１６２に対する電圧の印加が容易になる。なお、誘電率可変部１６２は整合回路基板１の２つの表面に対する内層に配置しても良い。

＜２－２．整合回路基板の変形例＞
図７は、変形例３の整合回路基板１の部分垂直断面図である。なお、図７は、図１における伝送線路４の配置領域周辺の、直線状に延びる伝送線路４に沿って平行な垂直断面である。また、図７では、説明の便宜上、誘電率制御部１７２を整合回路基板１から離隔して記載したが、誘電率制御部１７２は整合回路基板１に設けられる。

変形例３の整合回路基板１は誘電率可変部１６２Ｃを備える。誘電率可変部１６２Ｃは整合回路基板１の一面全域ではなく、整合回路部１３２の周辺のみに設けられる。

整合回路部１３２は第１基材層１１２と誘電率可変部１６２Ｃとの間に配置される。整合回路部１３２は第１基材層１１２と誘電率可変部１６２Ｃとを接着層１５２Ｃを介して貼り合せる前に形成される。すなわち、整合回路部１３２は整合回路基板１の２つの表面に対する内層に配置される。

上記実施形態の構成によれば、誘電率可変部１６２Ｃを必要最低限の領域のみに設けることができる。したがって、低コスト化が図られた構成によって、好適なインピーダンス整合を実現することが可能である。

＜３．第３実施形態＞
図８は、第３実施形態の整合回路基板１の部分垂直断面図である。なお、図８は、図１における伝送線路４の配置領域周辺の、直線状に延びる伝送線路４に沿って平行な垂直断面である。また、図８では、説明の便宜上、誘電率制御部１７３を整合回路基板１から離隔して記載したが、誘電率制御部１７３は整合回路基板１に設けられる。

第３実施形態の整合回路基板１は、第１基材層１１３、整合回路部１３３、接続部１４３、誘電率可変部１６３及び誘電率制御部１７３を備える。

整合回路基板１は、例えば第１基材層１１３と、誘電率可変部１６３とが積層された多層基板である。第１基材層１１３は整合回路基板１の第１面１ａ側に配置される。誘電率可変部１６３は整合回路基板１の第２面１ｂ側に配置される。誘電率可変部１６３は、例えば第１基材層１１３と同様に、整合回路基板１の一面全域にわたって設けられる。第１基材層１１３と、誘電率可変部１６３とは接着層１５３を介して貼り合せられる。

整合回路部１３３は第１基材層１１３と誘電率可変部１６３との間に配置される。整合回路部１３３は第１基材層１１３と誘電率可変部１６３とを接着層１５３を介して貼り合せる前に形成される。すなわち、整合回路部１３３は整合回路基板１の２つの表面に対する内層に配置される。なお、誘電率可変部１６３は整合回路部１３３に隣接して配置される。

誘電率制御部１７３は、例えば電源部及び制御回路を含む。誘電率制御部１７３に関して、正極端子１７３ｐ及び負極端子１７３ｎが誘電率可変部１６３の表面に配置される。誘電率制御部１７３は、その正極が正極端子１７３ｐを介して誘電率可変部１６３と電気的に接続され、さらに負極が負極端子１７３ｎを介して誘電率可変部１６３と電気的に接続される。誘電率制御部１７３は誘電率可変部１６３に電圧を印加し、誘電率可変部１６３の誘電率の可変制御を行う。

上記第３実施形態の構成によれば、誘電率可変部１６３の誘電率を制御できるので、インピーダンス整合の整合条件を調整することが可能になる。したがって、より一層好適なインピーダンス整合を実現することができる。

＜４．第４実施形態＞
図９は、第４実施形態の整合回路基板１の部分垂直断面図である。なお、図９は、図１における伝送線路４の配置領域周辺の、直線状に延びる伝送線路４に沿って平行な垂直断面である。

第４実施形態の整合回路基板１は、第１基材層１１４、整合回路部１３４、接続部１４４、誘電率可変部１６４及び誘電率制御部１７４を備える。

整合回路基板１は、例えば第１基材層１１４と、誘電率可変部１６４とが積層された多層基板である。第１基材層１１４は整合回路基板１の第１面１ａ側に配置される。誘電率可変部１６４は整合回路基板１の第２面１ｂ側に配置される。誘電率可変部１６４は、例えば第１基材層１１４と同様に、整合回路基板１の一面全域にわたって設けられる。第１基材層１１４と、誘電率可変部１６４とは接着層１５４を介して貼り合せられる。

整合回路部１３４は第１基材層１１４と誘電率可変部１６４との間に配置される。整合回路部１３４は第１基材層１１４と誘電率可変部１６４とを接着層１５４を介して貼り合せる前に形成される。すなわち、整合回路部１３４は整合回路基板１の２つの表面に対する内層に配置される。なお、誘電率可変部１６４は整合回路部１３４に隣接して配置される。

誘電率制御部１７４は、例えば電源部及び制御回路を含む。そして、誘電率制御部１７４は電力供給部３に含まれる。すなわち、電力供給部３は誘電率制御部１７４を含み、アンテナ部５に電力を供給する。

誘電率制御部１７４に関して、正極端子１７４ｐ及び負極端子１７４ｎが誘電率可変部１６４の表面に配置される。誘電率制御部１７４は、その正極が正極端子１７４ｐを介して誘電率可変部１６４と電気的に接続され、さらに負極が負極端子１７４ｎを介して誘電率可変部１６４と電気的に接続される。誘電率制御部１７４は誘電率可変部１６４に電圧を印加し、誘電率可変部１６４の誘電率の可変制御を行う。

上記第４実施形態の構成によれば、誘電率可変部１６４の誘電率を制御できるので、インピーダンス整合の整合条件を調整することが可能になる。さらに、電力供給部３が誘電率制御部１７４を含むことで、誘電率制御部１７４を整合回路基板１に設ける必要がなく、実装領域の狭小化を向上させることができる。

＜５．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。また、上記の複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施しても良い。

例えば、レーダ装置１００で用いられる電波（送信波、反射波）は一例であり、「光波」や「超音波」であっても良い。

また、第２、第３及び第４実施形態において、インピーダンスのずれを自動的に調整する回路を設けることにしても良い。この場合、反射波の検波器、フィードバック回路等を設け、反射波に係る電圧を検出して誘電率制御部にフィードバックし、誘電率可変部の誘電率の可変制御を行う。これにより、外部環境要因によりインピーダンスの不整合が生じても、その不整合を補正するよう制御することが可能になる。したがって、レーダ装置における検出性能を好適に維持することができる。

１ 整合回路基板
１ａ 第１面
１ｂ 第２面
２ グラウンド部
３ 電力供給部
４ 伝送線路
５ アンテナ部
１１、１１２、１１３、１１４ 第１基材層
１２、１２２ 第２基材層
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３２、１３３、１３４ 整合回路部
１４、１４２、１４３、１４４ 接続部
１５、１５２、１５３、１５４ 接着層
１００ レーダ装置
１６２、１６２Ｃ、１６３、１６４ 誘電率可変部
１７２、１７３、１７４ 誘電率制御部
１７２ｐ 印加電極

Claims (4)

1. アンテナ部と、前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部とのインピーダンス整合を行う整合回路基板であって、
   前記基板の２つの表面に対する内層に配置されたグラウンド部と、
   前記グラウンド部を挟んで、前記アンテナ部及び前記電力供給部とは異なる層に配置され、インピーダンス整合を行う整合回路部と、
   前記整合回路部と前記アンテナ部及び前記電力供給部とを電気的に接続する接続部と、
   前記整合回路部に隣接して配置され、誘電率が可変である誘電率可変部と、
   前記誘電率可変部の誘電率の可変制御を行う誘電率制御部と、
   を備える整合回路基板。
2. 前記誘電率制御部の印加電極は、基板の前記表面に配置される請求項１に記載の整合回路基板。
3. 請求項１または請求項２に記載の前記整合回路基板と、
   アンテナ部と、
   前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部と、
   を備えるレーダ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の前記整合回路基板と、
   アンテナ部と、
   前記誘電率制御部を含み、前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部と、
   を備えるレーダ装置。

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