JP4772728B2 - Matching circuit, connection circuit, transmitter, receiver, transceiver, and radar device - Google Patents
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Description
本発明は、ミリ波およびマイクロ波などの高周波回路において用いられるインピーダンス調整機能を有する整合回路、接続回路、整合回路を備える送信器、受信器、送受信器およびレーダ装置に関する。 The present invention relates to a matching circuit having an impedance adjustment function used in high-frequency circuits such as millimeter waves and microwaves, a connection circuit, a transmitter including the matching circuit, a receiver, a transceiver, and a radar apparatus.
近年の高度情報化社会では、大容量のデータを高速で伝達するために、1〜30GHzのマイクロ波領域から30〜300GHzのミリ波領域までの高周波数を利用した情報通信装置などの応用システムが提案されるようになってきている。たとえば車間距離を計測するためのレーダ装置のようなミリ波を用いたシステムが提案されている。 In an advanced information society in recent years, in order to transmit a large amount of data at a high speed, application systems such as information communication devices using high frequencies from a microwave region of 1 to 30 GHz to a millimeter wave region of 30 to 300 GHz are used. It has been proposed. For example, a system using millimeter waves such as a radar device for measuring a distance between vehicles has been proposed.
このような高周波数を利用したシステムでは、高周波用の回路が用いられる。高周波回路の技術分野では、用いられる信号の周波数が高いことに起因して、高周波部品の接続部においてインピーダンスの不整合が生じ、高周波信号の反射が大きくなるという問題がある。たとえばボンディングワイヤは、周波数が高くなるほどインダクタンス成分に起因してリアクタンスが大きくなるので、MMIC(Microwave Monolithic Integrated
Circuit)などの高周波部品と、50ルに設計された伝送線路とをボンディングワイヤによって接続する場合、インピーダンスに不整合が生じ、高周波信号の反射が大きくなるという問題がある。この接続部分での反射の低減を図るために、伝送線路側にインピーダンスの整合をとるための整合回路を設けたり、ボンディングワイヤの長さを調整したりしている。
In a system using such a high frequency, a high frequency circuit is used. In the technical field of high-frequency circuits, due to the high frequency of signals used, there is a problem that impedance mismatch occurs at the connection part of high-frequency components, and reflection of high-frequency signals is increased. For example, since the reactance of a bonding wire increases due to an inductance component as the frequency increases, MMIC (Microwave Monolithic Integrated)
When a high-frequency component such as a circuit is connected to a transmission line designed to 50 ul by a bonding wire, there is a problem in that impedance mismatch occurs and reflection of the high-frequency signal increases. In order to reduce reflection at the connection portion, a matching circuit for matching impedance is provided on the transmission line side, or the length of the bonding wire is adjusted.
このような整合回路を設けたとしても、整合回路を構成するパターンの寸法がばらついたり、MMICの実装位置がずれてボンディングワイヤのインダクタンス成分の大きさがばらついたりして、製造した高周波回路が設計値から外れ、インピーダンスの不整合が生じるという問題がある。また高周波回路を製造するときに、ボンディングワイヤの長さが設計値から外れた場合には、ボンディングワイヤのインダクタンス成分の大きさが設計値から外れ、インピーダンスの不整合が生じるという問題がある。 Even if such a matching circuit is provided, the size of the pattern constituting the matching circuit varies, or the mounting position of the MMIC shifts and the magnitude of the inductance component of the bonding wire varies. There is a problem that an impedance mismatch occurs due to deviation from the value. In addition, when manufacturing a high frequency circuit, if the length of the bonding wire deviates from the design value, the magnitude of the inductance component of the bonding wire deviates from the design value, causing impedance mismatch.
高周波回路の製造時のばらつきによって生じるインピーダンスの不整合を解消するために、インピーダンスの調整可能な整合回路がある。 In order to eliminate impedance mismatch caused by variations in manufacturing a high-frequency circuit, there is a matching circuit capable of adjusting impedance.
第1の従来の技術では、整合回路とは切離された複数の調整用ランドを予め形成しておき、インピーダンスを調整する工程において特定の調整用ランドを整合回路に接続して、インピーダンスの整合を図っている(たとえば特許文献1参照)。 In the first conventional technique, a plurality of adjustment lands separated from the matching circuit are formed in advance, and a specific adjustment land is connected to the matching circuit in the step of adjusting the impedance, thereby matching the impedance. (For example, refer to Patent Document 1).
第2の従来の技術では、伝送線路にバラクタダイオードを並列に接続している。このバラクタダイオードの印加電圧を調整することによってキャパシタンスを調整し、整合回路のインピーダンスの整合を図っている(たとえば特許文献2参照)。 In the second conventional technique, a varactor diode is connected in parallel to the transmission line. The capacitance is adjusted by adjusting the voltage applied to the varactor diode to match the impedance of the matching circuit (see, for example, Patent Document 2).
第1の従来の技術では、インピーダンスの調整を行なうときに、特定の調整用ランドを整合回路に接続する工程を必要とするので、インピーダンスの調整に要する時間が長くなる。さらにインピーダンス素子を接続した後に、インピーダンスの整合が図れているか否かを確認し、インピーダンスが不整合であればさらに他の調整用ランドを整合回路に接続するという工程を繰返す必要があるので、インピーダンスの調整に要する時間が長くなり、生産性が低下することによって、製造コストが増大する。また予め設けた調整用ランドを整合回路に接続することによってインピーダンスの調整を行なうので、整合回路のインピーダンスを連続的に変化させることができず、高精度にインピーダンスの調整を行なうことができないという問題がある。 In the first conventional technique, when adjusting the impedance, a process of connecting a specific adjustment land to the matching circuit is required, so that the time required for adjusting the impedance becomes long. After connecting the impedance element, it is necessary to check whether impedance matching is achieved. If the impedance does not match, it is necessary to repeat the process of connecting another adjustment land to the matching circuit. The time required for the adjustment becomes longer, and the productivity decreases, resulting in an increase in manufacturing cost. In addition, since the impedance is adjusted by connecting the adjustment land provided in advance to the matching circuit, the impedance of the matching circuit cannot be continuously changed, and the impedance cannot be adjusted with high accuracy. There is.
第2の従来の技術では、伝送線路に並列に接続されたバラクタダイオードのキャパシタンスを調整するので、バラクタダイオードの印加電圧を変化させたとしても、複素平面上での反射係数を一方向にしか変化させることができず、任意のインピーダンスのずれを整合するように調整することができないという問題がある。 In the second conventional technique, since the capacitance of the varactor diode connected in parallel to the transmission line is adjusted, even if the applied voltage of the varactor diode is changed, the reflection coefficient on the complex plane is changed only in one direction. There is a problem that it cannot be adjusted to match any impedance deviation.
したがって本発明の目的は、容易かつ高精度に、任意のインピーダンスのずれを調整することができる整合回路、接続回路、整合回路を備える送信器、受信器、送受信器およびレーダ装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a matching circuit, a connection circuit, a transmitter including a matching circuit, a receiver, a transceiver, and a radar apparatus that can easily and accurately adjust a deviation in impedance. is there.
本発明は、互いに異なる部位から分岐する、第1分岐部位と第2分岐部位とを有し、前記第1分岐部位と前記第2分岐部位との間の線路長は、伝送する電磁波の波長をλとすると、λ/8+n・λ/4(記号「n」は、0を含んだ任意の自然数を表す)である第1伝送線路と、
前記第1伝送線路の前記第1分岐部に接続される第1端部と、前記第1分岐部から離間する第2端部と、を有し、前記第1伝送線路の前記第1分岐部位から分岐して延在する第2伝送線路と、
少なくとも1つの第1接続端を有し、前記第2伝送線路の前記第2端部に前記第1接続端が接続され、電圧を印加することによって反射する電磁波の位相を調整可能な第1移相回路と、
前記第1伝送線路の前記第2分岐部に接続される第3端部と、前記第2分岐部から離間する第4端部と、を有し、前記第1伝送線路の前記第2分岐部位から分岐して延在する第3伝送線路と、
少なくとも1つの第2接続端を有し、前記第3伝送線路の前記第4端部に前記第2接続端が接続され、電圧を印加することによって反射する電磁波の位相を調整可能な第2移相回路とを含むことを特徴とする整合回路である。
The present invention is branched from different sites from each other, the first branch portion and have a second branch portion, the line length between the second branch portion and the first branch site, the wavelength of the electromagnetic wave to be transmitted Assuming λ, the first transmission line is λ / 8 + n · λ / 4 (the symbol “n” represents an arbitrary natural number including 0) ;
A first end connected to the first branch of the first transmission line ; and a second end spaced from the first branch, the first branch of the first transmission line. A second transmission line branching out from and extending;
A first shift end having at least one first connection end, the first connection end being connected to the second end of the second transmission line, and capable of adjusting a phase of an electromagnetic wave reflected by applying a voltage; Phase circuit,
A second end of the first transmission line; a third end connected to the second branch of the first transmission line ; and a fourth end spaced from the second branch. A third transmission line extending from and branching from
A second transition having at least one second connection end, the second connection end being connected to the fourth end of the third transmission line, and capable of adjusting a phase of an electromagnetic wave reflected by applying a voltage; A matching circuit including a phase circuit.
また本発明は、前記整合回路と、
前記第1伝送線路および電子部品を電気的に接続する接続体と、を含む接続回路であって、
前記電子部品から電磁波を入力したとき、前記第1および第2移相回路の移相量が可変な範囲において、前記接続回路によって反射される反射係数が0となる場合が存在するように、前記接続体と前記第1分岐部位との間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路の線路長が選ばれることを特徴とする接続回路である。
The present invention also includes the matching circuit;
A connection circuit that electrically connects the first transmission line and the electronic component ;
When an electromagnetic wave is input from the electronic component, the reflection coefficient reflected by the connection circuit may be 0 in a range where the amount of phase shift of the first and second phase shift circuits is variable. The connection circuit is characterized in that a line length between a connection body and the first branch part and line lengths of the second and third transmission lines are selected.
さらに本発明は、前記整合回路と、
前記第1〜第3伝送線路ならびに前記第1および第2移相回路が設けられ、電気絶縁性を有する基板と、
前記基板の一表面上に形成され、導電性を有し、電子部品が配置される部品配置部と、
前記第1伝送線路および電子部品を電気的に接続する接続体と、
前記一表面上において、前記部品配置部から前記第1伝送線路が設けられる領域に向けて前記接続体に沿って延在して形成され、導電性を有する突出部と、
前記基板の他表面上に形成される裏面電極と、
前記突出部と前記裏面電極とを導通する導通部とを含み、
前記突出部は、前記第1伝送線路の前記部品配置部側の端部を挟む、互いに離間する第1突出部分と第2突出部分とを有することを特徴とする接続回路である。
さらに本発明は、前記突出部は、前記第1突出部分および前記第2突出部分を挟む、互いに離間する第3突出部分と第4突出部分とをさらに有することを特徴とする。
The present invention further includes the matching circuit;
A substrate having the first to third transmission lines and the first and second phase shift circuits, and having electrical insulation;
A component placement part formed on one surface of the substrate, having electrical conductivity, on which an electronic component is placed;
A connection body for electrically connecting the first transmission line and the electronic component;
On the one surface, a projecting portion that is formed to extend along the connection body from the component placement portion toward the region where the first transmission line is provided, and has conductivity,
A back electrode formed on the other surface of the substrate;
Including a conductive portion for conducting the protruding portion and the back electrode ;
The protrusion sandwich the component placement side of the end portion of the first transmission line, a connection circuit and having a first projecting portion and a second projecting portion away from each other.
Furthermore, the present invention is characterized in that the projecting portion further includes a third projecting portion and a fourth projecting portion which are spaced apart from each other and sandwich the first projecting portion and the second projecting portion.
さらに本発明は、高周波信号を発生する高周波発振器と、
前記高周波発振器に接続され、前記高周波発振器からの高周波信号を伝送する伝送線路と、
前記第1伝送線路が前記伝送線路に挿入される前記整合回路と、
前記伝送線路に接続され、高周波信号を放射するアンテナとを含むことを特徴とする送信器である。
Furthermore, the present invention provides a high frequency oscillator for generating a high frequency signal,
A transmission line connected to the high-frequency oscillator and transmitting a high-frequency signal from the high-frequency oscillator;
The matching circuit in which the first transmission line is inserted into the transmission line;
A transmitter including an antenna connected to the transmission line and radiating a high frequency signal.
さらに本発明は、高周波信号を捕捉するアンテナと、
前記アンテナに接続され、前記アンテナによって捕捉される高周波信号を伝送する伝送線路と、
前記第1伝送線路が、前記伝送線路に挿入される前記整合回路と、
前記伝送線路に接続され、前記伝送線路に伝送される高周波信号を検波する高周波検波器とを含むことを特徴とする受信器である。
The present invention further includes an antenna for capturing a high-frequency signal;
A transmission line connected to the antenna and transmitting a high-frequency signal captured by the antenna;
The first transmission line, the matching circuit inserted into the transmission line;
And a high-frequency detector connected to the transmission line for detecting a high-frequency signal transmitted to the transmission line.
さらに本発明は、高周波信号を発生する高周波発振器と、
前記高周波発振器に接続され、高周波信号を伝送する第4伝送線路と、
第1、第2および第3端子を有し、前記第1端子が前記第4伝送線路に接続され、前記第1端子に与えられる高周波信号を前記第2端子または前記第3端子に選択的に出力する分岐器と、
前記第2端子に接続され、前記第2端子から与えられる高周波信号を伝送する第5伝送線路と、
第4、第5および第6端子を有し、前記第5伝送線路を介して前記第4端子に与えられる高周波信号を前記第5端子に出力し、かつ前記第5端子に与えられる高周波信号を前記第6端子に出力する分波器と、
前記第5端子に接続され、前記第5端子から出力される高周波信号を伝送し、前記第5端子に高周波信号を伝送する第6伝送線路と、
前記第6伝送線路に接続され、高周波信号を放射および捕捉するアンテナと、
前記第3端子に接続され、前記第3端子から出力される高周波信号を伝送する第7伝送線路と、
前記第6端子に接続され、前記第6端子から出力される高周波信号を伝送する第8伝送線路と、
前記第7および第8伝送線路に接続され、前記第7および第8伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力するミキサと、
前記第1伝送線路が、前記第4〜第8伝送線路のうち少なくともいずれか1つに挿入される前記整合回路とを含むことを特徴とする送受信器である。
Furthermore, the present invention provides a high frequency oscillator for generating a high frequency signal,
A fourth transmission line connected to the high-frequency oscillator for transmitting a high-frequency signal;
The first terminal is connected to the fourth transmission line, and a high-frequency signal applied to the first terminal is selectively applied to the second terminal or the third terminal. An output branching device;
A fifth transmission line connected to the second terminal and transmitting a high-frequency signal applied from the second terminal;
A fourth, fifth, and sixth terminal that outputs a high-frequency signal to the fourth terminal via the fifth transmission line, and outputs a high-frequency signal to the fifth terminal; A duplexer that outputs to the sixth terminal;
A sixth transmission line connected to the fifth terminal for transmitting a high-frequency signal output from the fifth terminal and transmitting a high-frequency signal to the fifth terminal;
An antenna connected to the sixth transmission line for radiating and capturing high-frequency signals;
A seventh transmission line connected to the third terminal and transmitting a high-frequency signal output from the third terminal;
An eighth transmission line connected to the sixth terminal and transmitting a high-frequency signal output from the sixth terminal;
A mixer that is connected to the seventh and eighth transmission lines, mixes high-frequency signals given from the seventh and eighth transmission lines, and outputs an intermediate frequency signal;
The transceiver is characterized in that the first transmission line includes the matching circuit inserted into at least one of the fourth to eighth transmission lines.
さらに本発明は、高周波信号を発生する高周波発振器と、
前記高周波発振器に接続され、高周波信号を伝送する第4伝送線路と、
第1、第2および第3端子を有し、前記第1端子が前記第4伝送線路に接続され、前記第1端子に与えられる高周波信号を前記第2端子または前記第3端子に選択的に出力する分岐器と、
前記第2端子に接続され、前記第2端子から与えられる高周波信号を伝送する第5伝送線路と、
前記第5伝送線路に接続され、高周波信号を放射する送信用アンテナと、
高周波信号を捕捉する受信用アンテナと、
前記受信用アンテナに接続され、捕捉した高周波信号を伝送する第6伝送線路と、
前記第3端子に接続され、前記第3端子から出力される高周波信号を伝送する第7伝送線路と、
前記第6および第7伝送線路に接続され、前記第6および第7伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力するミキサと、
前記第1伝送線路が、前記第4〜第7伝送線路のうち少なくともいずれか1つに挿入される前記整合回路とを含むことを特徴とする送受信器である。
Furthermore, the present invention provides a high frequency oscillator for generating a high frequency signal,
A fourth transmission line connected to the high-frequency oscillator for transmitting a high-frequency signal;
The first terminal is connected to the fourth transmission line, and a high-frequency signal applied to the first terminal is selectively applied to the second terminal or the third terminal. An output branching device;
A fifth transmission line connected to the second terminal and transmitting a high-frequency signal applied from the second terminal;
A transmitting antenna connected to the fifth transmission line and emitting a high-frequency signal;
A receiving antenna for capturing high-frequency signals;
A sixth transmission line connected to the receiving antenna and transmitting the captured high-frequency signal;
A seventh transmission line connected to the third terminal and transmitting a high-frequency signal output from the third terminal;
A mixer that is connected to the sixth and seventh transmission lines, mixes high-frequency signals given from the sixth and seventh transmission lines, and outputs an intermediate frequency signal;
The transceiver is characterized in that the first transmission line includes the matching circuit inserted into at least one of the fourth to seventh transmission lines.
さらに本発明は、前記送受信器と、
前記送受信器からの中間周波信号に基づいて、前記送受信器から探知対象物までの距離を検出する距離検出器とを含むことを特徴とするレーダ装置である。
Furthermore, the present invention includes the transceiver,
A radar apparatus comprising: a distance detector that detects a distance from the transceiver to a detection target based on an intermediate frequency signal from the transceiver.
本発明によれば、第2伝送線路および第1移相回路によってスタブとして機能する第1スタブと、第3伝送線路および第2移相回路によってスタブとして機能する第2スタブとが第1伝送線路に設けられる。第1および第2移相回路は、それぞれ電圧を印加することによって反射する電磁波の位相を調整可能である。したがって、第1移相回路に印加する電圧を調整することによって、第1スタブを1往復するときの第1スタブの電気長を調整することができる。同様に第2移相回路に印加する電圧を調整することによって、第2スタブを1往復するとき第2スタブの電気長を調整することができる。第1伝送線路の第2伝送線路が分岐する第1分岐部位と、第3伝送線路が分岐する第2分岐部位とのインピーダンスは、それぞれ第1および第2スタブの電気長に依存する。したがって第1および第2スタブの電気長を調整することによって、整合回路全体のインピーダンスを調整することができる。これによって、たとえば第1〜第3伝送線路の長さおよび線幅などの形状に製造工程におけるばらつきが生じたとしても、第1および第2移相回路に印加する電圧を調整することによって、整合回路全体のインピーダンスを設計値通りに調整することができる。 According to the present invention, the first transmission line includes a first stub that functions as a stub by the second transmission line and the first phase shift circuit, and a second stub that functions as a stub by the third transmission line and the second phase shift circuit. Provided. Each of the first and second phase shift circuits can adjust the phase of the reflected electromagnetic wave by applying a voltage. Therefore, by adjusting the voltage applied to the first phase shift circuit, the electrical length of the first stub when the first stub is reciprocated once can be adjusted. Similarly, by adjusting the voltage applied to the second phase shift circuit, the electrical length of the second stub can be adjusted when the second stub is reciprocated once. The impedances of the first branch portion where the second transmission line of the first transmission line branches and the second branch portion where the third transmission line branches depend on the electrical lengths of the first and second stubs, respectively. Therefore, by adjusting the electrical lengths of the first and second stubs, the impedance of the entire matching circuit can be adjusted. As a result, even if variations in the manufacturing process occur in shapes such as the length and line width of the first to third transmission lines, matching is achieved by adjusting the voltage applied to the first and second phase shift circuits. The impedance of the entire circuit can be adjusted as designed.
さらに、電子部品をボンディングワイヤなどの接続体で第1伝送線路に接続する場合、接続体と、整合回路とを含めた接続回路のインピーダンスは、電子部品の実装状態と、接続体の長さおよび配置などの接続体の接続状態に依存する。このように電子部品を実装し、接続体で電子部品を接続した後においても、整合回路のインピーダンスを調整することによって、電子部品から接続体および整合回路を見たときのインピーダンスを調整することができる。たとえば接続体と整合回路とを含めた接続回路と、電子部品とのインピーダンスを整合するように第1移相回路および第2移相回路に印加する電圧を調整することによって、電子部品から出力される電力が整合回路によって反射されることを防ぐことができ、電子部品を接続する接続部における挿入損失を最小にすることができる。また整合回路のインピーダンスを調整することによって、電子部品を設計した通りの負荷に接続して使用することができ、電子部品の設計どおりの特性を得ることができる。 Further, when the electronic component is connected to the first transmission line with a connection body such as a bonding wire, the impedance of the connection circuit including the connection body and the matching circuit depends on the mounting state of the electronic component, the length of the connection body, and Depends on the connection status of the connection body such as placement. Even after mounting electronic components in this way and connecting the electronic components with the connection body, the impedance when the connection body and the matching circuit are viewed from the electronic components can be adjusted by adjusting the impedance of the matching circuit. it can. For example, by adjusting the voltage applied to the first phase shift circuit and the second phase shift circuit so as to match the impedance between the connection circuit including the connection body and the matching circuit and the electronic component, it is output from the electronic component. Power can be prevented from being reflected by the matching circuit, and insertion loss at the connection portion connecting the electronic components can be minimized. Further, by adjusting the impedance of the matching circuit, the electronic component can be connected to the designed load and used, and the characteristics as designed of the electronic component can be obtained.
本発明では、第1および第2移相回路に印加する電圧の大きさを調整することによってインピーダンスの整合を図るので、デジタル的にインピーダンスの調整を図る第1の従来の技術に比べて高精度にインピーダンスの整合を図ることができる。 In the present invention, impedance matching is achieved by adjusting the magnitude of the voltage applied to the first and second phase shift circuits, so that it is more accurate than the first conventional technique for digitally adjusting impedance. Impedance matching can be achieved.
また第2の従来の技術では、伝送線路に並列に接続されたバラクタダイオードのキャパシタンスを調整するので、バラクタダイオードの印加電圧を変化させたとしても、複素平面上での反射係数を一方向にしか変化させることができないが、本発明では2つのスタブの電気長をそれぞれ調整することによって、複素平面上での反射係数を任意の方向に変化させることができ、任意のインピーダンスのずれを整合するように調整することができる。 In the second conventional technique, the capacitance of the varactor diode connected in parallel with the transmission line is adjusted. Therefore, even if the applied voltage of the varactor diode is changed, the reflection coefficient on the complex plane is only in one direction. Although it cannot be changed, in the present invention, by adjusting the electrical lengths of the two stubs, the reflection coefficient on the complex plane can be changed in an arbitrary direction, and an arbitrary impedance deviation is matched. Can be adjusted.
また本発明によれば、第1および第2移相回路の移相量が可変な範囲において、第1伝送線路と電子部品とを電気的に接続する接続体と、整合回路とによって構成される接続回路に対して、電子部品から電磁波を入力したとき、前記第1および第2移相回路の移相量が可変な範囲において、接続回路によって反射される反射係数が0となる場合が存在するように、接続体と第1分岐部位との間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路の線路長が選ばれる。通常、第1および第2移相回路に印加する電圧によって調整可能な移相量の範囲は限られているので、第1〜第3伝送線路の線路長を任意の長さに設定したのでは、電子部品から接続回路に入力される電磁波の接続回路によって反射される反射係数を0に調整することができない場合がある。本発明では、第1および第2移相回路に印加する電圧によって調整可能な移相量の範囲内において、接続回路の反射係数が0となる場合が存在するように接続体と第1分岐部位との間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路の線路長が選ばれるので、電子部品を実装し、電子部品と整合回路とを接続体を介して電気的に接続した後に、第1および第2移相回路に印加する電圧を調整することによって、電子部品から出力される電磁波が接続回路によって反射されることを防ぐことができる。これによって電子部品を接続する接続部における挿入損失を最小にすることができるとともに、電子部品を設計した通りの負荷に接続して使用することができ、電子部品の設計どおりの特性を得ることができる。 Further, according to the present invention, the first and second phase shift circuits are configured by the connection circuit that electrically connects the first transmission line and the electronic component and the matching circuit within a range in which the phase shift amount is variable. When an electromagnetic wave is input from the electronic component to the connection circuit, there is a case where the reflection coefficient reflected by the connection circuit becomes 0 in a range where the amount of phase shift of the first and second phase shift circuits is variable. Thus, the line length between the connection body and the first branch part and the line lengths of the second and third transmission lines are selected. Usually, since the range of the phase shift amount that can be adjusted by the voltage applied to the first and second phase shift circuits is limited, the line length of the first to third transmission lines is set to an arbitrary length. In some cases, the reflection coefficient reflected by the connection circuit of the electromagnetic wave input from the electronic component to the connection circuit cannot be adjusted to zero. In the present invention, the connection body and the first branch part are arranged so that the reflection coefficient of the connection circuit may be 0 within the range of the phase shift amount adjustable by the voltage applied to the first and second phase shift circuits. And the lengths of the second and third transmission lines are selected, so that after mounting the electronic component and electrically connecting the electronic component and the matching circuit via the connection body, the first By adjusting the voltage applied to the second phase shift circuit, the electromagnetic wave output from the electronic component can be prevented from being reflected by the connection circuit. As a result, the insertion loss at the connection part connecting the electronic components can be minimized, and the electronic components can be connected to the designed load and used, and the characteristics as designed can be obtained. it can.
さらに本発明によれば、基板の厚み方向の一表面上に形成される部品配置部から、第1伝送線路が設けられる領域に向けて接続体に沿って延在して形成され、導電性を有する突出部が形成される。この突出部と、基板の厚み方向の他表面上に形成される裏面電極とは、導通部を介して電気的に導通される。また、この突出部は、第1伝送線路の部品配置部側の端部を挟む、互いに離間する第1突出部分と第2突出部分とを有している。仮に突出部を設けない場合には、伝送モードが部品配置部と裏面電極とで形成される平行平板モードに結合してしまい、漏れとなって、伝送損失が大きくなる。突出部を設けることによって、平行平板モードの伝送を抑制することができ、伝送損失を抑えることができるので、電子部品から接続体を介して整合回路に効率的に電磁波を伝送することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is formed extending from the component placement portion formed on one surface in the thickness direction of the substrate along the connection body toward the region where the first transmission line is provided. Protrusions having a shape are formed. The protruding portion and the back electrode formed on the other surface in the thickness direction of the substrate are electrically connected via the conductive portion. Moreover, this protrusion has the 1st protrusion part and 2nd protrusion part which mutually space | interpose which pinch | interpose the edge part by the side of the components transmission part of a 1st transmission line. If the protrusion is not provided, the transmission mode is coupled to the parallel plate mode formed by the component placement portion and the back electrode, resulting in leakage and an increase in transmission loss. By providing the projecting portion, transmission in the parallel plate mode can be suppressed and transmission loss can be suppressed, so that electromagnetic waves can be efficiently transmitted from the electronic component to the matching circuit via the connection body.
さらに本発明によれば、伝送線路には、整合回路が挿入されるので、たとえば高周波発振器を接続するためのボンディングワイヤおよびバンプの長さや形状ならびに伝送線路の配線幅のばらつきなどが生じたとしても、整合回路のインピーダンスを調整することによって高周波発振器とのインピーダンスの整合を図ることができる。これによって安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送信器を実現することができる。 Further, according to the present invention, since a matching circuit is inserted in the transmission line, even if, for example, variations in the length and shape of bonding wires and bumps for connecting a high-frequency oscillator and the wiring width of the transmission line occur. By adjusting the impedance of the matching circuit, impedance matching with the high-frequency oscillator can be achieved. As a result, a transmitter having stable oscillation characteristics and a high transmission output can be realized because the insertion loss is suppressed to a small value.
さらに本発明によれば、アンテナによって捕捉した高周波信号は、伝送線路に伝送されて高周波検波器によって検波される。本発明では、伝送線路には、整合回路が挿入されるので、たとえば高周波検波器を接続するためのボンディングワイヤおよびバンプの長さや形状ならびに伝送線路の配線幅のばらつきなどが生じたとしても、整合回路のインピーダンスを調整することによって高周波検波器とのインピーダンスの整合を図ることができる。これによって安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ受信器を実現することができる。 Furthermore, according to the present invention, the high frequency signal captured by the antenna is transmitted to the transmission line and detected by the high frequency detector. In the present invention, since a matching circuit is inserted in the transmission line, for example, even if there are variations in the length and shape of the bonding wires and bumps for connecting the high-frequency detector and the wiring width of the transmission line, matching is performed. By adjusting the impedance of the circuit, impedance matching with the high-frequency detector can be achieved. As a result, it is possible to realize a receiver having a stable detection characteristic and a high detection output since the insertion loss is suppressed to be small.
さらに本発明によれば、高周波発振器が発生した高周波信号は、第4伝送線路に伝送されて分岐器の第1端子に与えられ、分岐器の第2端子から第5伝送線路に与えられ、分波器の第4端子に与えられて、分波器の第5端子から第6伝送線路に与えられて、アンテナから放射される。またアンテナによって受信した高周波信号は、第6伝送線路に与えられて、分波器の第5端子に与えられ、分波器の第6端子から第8伝送線路に与えられて、ミキサに与えられる。またミキサには、分岐器の第3端子から第7伝送線路を介して、高周波発振器が発生した高周波信号がローカル信号として与えられる。ミキサは、高周波発振器が発生した高周波信号とアンテナによって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ことによって、受信した高周波信号に含まれる情報が得られる。 Further, according to the present invention, the high-frequency signal generated by the high-frequency oscillator is transmitted to the fourth transmission line and given to the first terminal of the branching device, and is given to the fifth transmission line from the second terminal of the branching device. It is given to the fourth terminal of the duplexer, given from the fifth terminal of the duplexer to the sixth transmission line, and radiated from the antenna. The high-frequency signal received by the antenna is given to the sixth transmission line, given to the fifth terminal of the duplexer, given from the sixth terminal of the duplexer to the eighth transmission line, and given to the mixer. . In addition, a high-frequency signal generated by the high-frequency oscillator is supplied as a local signal from the third terminal of the branching unit to the mixer via the seventh transmission line. The mixer mixes the high-frequency signal generated by the high-frequency oscillator and the high-frequency signal received by the antenna and outputs an intermediate frequency signal, thereby obtaining information contained in the received high-frequency signal.
第4〜第8伝送線路のうち少なくともいずれかの1つに、整合回路が挿入されることによって、たとえば配線幅のばらつきなどが生じたとしても整合回路のインピーダンスを調整することによってインピーダンスの整合を図ることができる。これによってたとえば安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器を実現することができ受信した高周波信号の信頼性を向上させることができ、また、たとえばミキサによって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。 When a matching circuit is inserted into at least one of the fourth to eighth transmission lines, for example, even if variations in wiring width occur, impedance matching is performed by adjusting the impedance of the matching circuit. Can be planned. As a result, for example, a transmitter / receiver having a stable oscillation characteristic and a high transmission output can be realized because the insertion loss is suppressed to a low level, and also, for example, having a stable detection characteristic and a low insertion loss. Therefore, a transceiver having a high detection output can be realized, the reliability of the received high-frequency signal can be improved, and the reliability of an intermediate frequency signal generated by, for example, a mixer can be improved.
さらに本発明によれば、高周波発振器が発生した高周波信号は、第4伝送線路に伝送されて分岐器の第1端子に与えられ、分岐器の第2端子から第5伝送線路に与えられ送信用アンテナから放射される。また受信用アンテナによって受信した高周波信号は、第6伝送線路に与えられて、ミキサに与えられる。またミキサには、分岐器の第3端子から第7伝送線路を介して、高周波発振器が発生した高周波信号がローカル信号として与えられる。ミキサは、高周波発振器が発生した高周波信号と受信用アンテナによって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ことによって、受信した高周波信号に含まれる情報が得られる。 Further, according to the present invention, the high-frequency signal generated by the high-frequency oscillator is transmitted to the fourth transmission line and given to the first terminal of the branching device, and is given to the fifth transmission line from the second terminal of the branching device. Radiated from the antenna. The high-frequency signal received by the receiving antenna is given to the sixth transmission line and given to the mixer. In addition, a high-frequency signal generated by the high-frequency oscillator is supplied as a local signal from the third terminal of the branching unit to the mixer via the seventh transmission line. The mixer mixes the high-frequency signal generated by the high-frequency oscillator and the high-frequency signal received by the receiving antenna and outputs an intermediate frequency signal, thereby obtaining information contained in the received high-frequency signal.
第4〜第7伝送線路のうち少なくともいずれかの1つに、整合回路が挿入されることによって、たとえば配線幅のばらつきなどが生じたとしても整合回路のインピーダンスを調整することによってインピーダンスの整合を図ることができる。これによって、たとえば安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器を実現することができ受信した高周波信号の信頼性を向上させることができ、また、たとえばミキサによって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。 When a matching circuit is inserted into at least one of the fourth to seventh transmission lines, for example, even if variations in wiring width occur, impedance matching is performed by adjusting the impedance of the matching circuit. Can be planned. As a result, for example, it is possible to realize a transmitter / receiver having a stable oscillation characteristic and a high transmission output since the insertion loss is suppressed to a low level, and also having a stable detection characteristic and a low insertion loss, for example. Therefore, it is possible to realize a transmitter / receiver having a high detection output, to improve the reliability of a received high-frequency signal, and to improve the reliability of an intermediate frequency signal generated by, for example, a mixer .
さらに本発明によれば、送受信器からの中間周波信号に基づいて、距離検出器が送受信器から探知対象物までの距離を検出するので、検知対象物までの距離を正確に検出することができるレーダ装置となる。 Furthermore, according to the present invention, since the distance detector detects the distance from the transceiver to the detection object based on the intermediate frequency signal from the transceiver, the distance to the detection object can be accurately detected. Radar device.
図1は、本発明の実施の一形態の整合回路1を示す斜視図である。整合回路1は、導電性を有する接続体を介して電子部品2と電気的に接続される。整合回路1は、接続体を介して電子部品2から入力される電磁波(以下、高周波信号という)が、接続体と整合回路1とから成る接続回路3で反射されないようにインピーダンスが調整される。すなわち電子部品2から出力される高周波信号が、整合回路1の出力ポートPから低損失で効率よく出力されるように整合回路1のインピーダンスが調整される。電子部品2は、たとえばMMICによって実現される高周波発振器、ミキサ、および増幅器などである。
FIG. 1 is a perspective view showing a matching circuit 1 according to an embodiment of the present invention. The matching circuit 1 is electrically connected to the
本実施の形態における整合回路1は、誘電体基板5の厚み方向(以下、第3方向Zという)一方Z1の表面上に設けられる第1〜第3伝送線路6,7,8と、第1移相回路11と、第2移相回路12とを含んで構成される。誘電体基板5は、電気絶縁性を有し、誘電体によって形成され、ガラス、単結晶、セラミックス、樹脂またはそれらの複合体によって形成される。ガラスとしては、石英ガラス、結晶化ガラスなどが用いられる。単結晶としては、Si、GaAs、水晶、サファイア、MgOまたはLaAlO3などが用いられる。セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス、フォルステライトまたはコーディライトなどが用いられる。樹脂としては、エポキシ樹脂または含フッ素樹脂、液晶ポリマーなどが用いられる。誘電体基板5は、単層基板または多層基板によって実現され、多層基板の場合には、各層の厚み方向(第3方向Z)の厚みが、100μm〜150μmに選ばれる。
The matching circuit 1 in the present embodiment includes first to third transmission lines 6, 7, 8 provided on the surface of the
誘電体基板5は、たとえばアルミナおよびシリカ(SiO2)などの原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状とし、ドクターブレード法およびカレンダーロール法などによってシート状のセラミックグリーンシートに成形し、次にセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、必要に応じて複数枚積層して、たとえば約1500℃〜1800℃の高温で焼成することによって製作される。
誘電体基板5の第3方向他方Z2の表面上には、導電性を有する裏面電極9が一面に形成される。さらに誘電体基板5には、電子部品2が実装される実装部4が設けられる。実装部4は、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面上に形成される部品配置台14を含み、この部品配置台14に電子部品2が配置される。
The
On the surface of the other side Z2 of the
第1伝送線路6は、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面上において直線状に延びて形成される。以下、第1伝送線路6の延びる方向を第1方向Xといい、第1方向Xおよび第3方向Zにそれぞれ垂直な方向を第2方向Yという。電子部品2と第1伝送線路6とは、たとえばバンプおよびボンディングワイヤ15などの導電性を有する接続体によって電気的に接続され、本実施の形態ではボンディングワイヤ15によって接続される。バンプで接続する場合には、電子部品2の誘電体基板5に対向する面に接続体としてバンプを形成しておき、フリップチップなどの表面実装によって、バンプと第1伝送線路6とを接続してもよい。第1伝送線路6は、第1方向一方X1の遊端部が部品配置台14とわずかに間隔をあけて配置される。ボンディングワイヤ15は、第1伝送線路6の第1方向一方X1の遊端部と電子部品2の入出力端子16とを接続する。電子部品2の入出力端子16から出力される高周波信号は、ボンディングワイヤ15および第1伝送線路6を通って、第1伝送線路6の第1方向他方X2の端部の出力ポートPから出力される。
The first transmission line 6 is formed to extend linearly on the surface of the
第2および第3伝送線路7,8は、それぞれ第1伝送線路6から第2方向Yに分岐して延在する。第2伝送線路7が分岐する第1分岐部位17と、第3伝送線路8が分岐する第2分岐部位18とは、第1伝送線路6の延びる方向(第1方向X)における位置が異なる。本実施の形態では第1分岐部位17は、第2分岐部位18に対して第1方向一方X1に設けられる。第2および第3伝送線路7,8が第1伝送線路6から延びる第2方向Yの向きは、同じでも、反対でもよく、本実施の形態では、第2伝送線路7が第1分岐部位17から第2方向一方Y1に延び、第3伝送線路8が第2分岐部位18から第2方向他方Y2に延びる。
The second and third transmission lines 7 and 8 extend from the first transmission line 6 by branching in the second direction Y, respectively. The
第1〜第3伝送線路6,7,8は、それぞれマイクロストリップライン、コプレーナ線路、ストリップライン、導波管、誘電体導波管、イメージガイド、および非放射性誘電体線路などによって実現される。本実施の形態における第1〜第3伝送線路6,7,8は、マイクロストリップラインによって実現され、それぞれ導電性を有する線路と、誘電体基板5と、裏面電極9とを含んで構成される。導電性を有する線路は、伝送する高周波信号の伝送損失が小さくなるように線幅が100μm〜500μm程度に選ばれる。
The first to third transmission lines 6, 7, and 8 are realized by a microstrip line, a coplanar line, a strip line, a waveguide, a dielectric waveguide, an image guide, a non-radiative dielectric line, and the like, respectively. The first to third transmission lines 6, 7, and 8 in the present embodiment are realized by microstrip lines, and each include a conductive line, a
第1移相回路11は、少なくとも1つの第1接続端を有し、本実施の形態では2つの第1接続端21a,21bを有する。第1移相回路11は、一方の第1接続端21aが、第2伝送線路7の第2方向一方Y1の遊端部に接続される。第2移相回路12は、少なくとも1つの第2接続端を有し、本実施の形態では2つの第2接続端22a,22bを有する。第2移相回路12は、一方の第2接続端22aが、第3伝送線路8の第2方向他方Y2の遊端部に接続される。第1および第2移相回路11,12は、2つの第1接続端21a,21bの間と、第2接続端22a,22bの間とにそれぞれ電圧を印加することによって、反射する高周波信号の位相を調整可能である。第1および第2移相回路11,12は、印加する電圧に応じて電気容量が変化する可変容量素子から成り、バラクタダイオードなどの半導体素子、強誘電体素子、圧電素子、およびMEMS(Micro Electro Mechanical System)素子を含む電圧制御可変コンデンサなどによって実現され、本実施の形態では、バラクタダイオードによって実現される。
The first phase shift circuit 11 has at least one first connection end, and has two first connection ends 21a and 21b in the present embodiment. In the first phase shift circuit 11, one first connection end 21 a is connected to the free end portion of the second transmission line 7 in the second direction Y 1. The second phase shift circuit 12 has at least one second connection end, and has two second connection ends 22a and 22b in the present embodiment. In the second phase shift circuit 12, one second connection end 22 a is connected to the free end portion of the
本実施の形態の整合回路1は、第1移相回路11に電圧を印加する第1電圧印加回路23と、第2移相回路12に電圧を印加する第2電圧印加回路24と、第1および第2移相回路11,12に印加される電圧を定める基準電位GNDを与るためのグランド回路25とをさらに含む。
The matching circuit 1 of the present embodiment includes a first
第1電圧印加回路23は、第1移相回路11の他方の第1接続端21bに電気的に接続される。第1電圧印加回路23は、第1移相回路11の他方の第1接続端21bに端部が接続され、第2方向Yに延びる伝送線路23aと、この伝送線路23aの途中に設けられるラジアルスタブ23bとを含んで構成される。第2電圧印加回路24は、第2移相回路の他方の第2接続端22bに接続される。第2電圧印加回路24は、第2移相回路12の他方の第2接続端22bに端部が接続され、第2方向Yに延びる伝送線路24aと、この伝送線路24aの途中に設けられるラジアルスタブ24bとを含んで構成される。グランド回路25は、第1伝送線路6の第2分岐部位18よりも第1方向他方X2の第3分岐部位19から第2方向一方Y1に延びる伝送線路25aと、この伝送線路25aの途中に設けられるラジアルスタブ25bとを含んで構成される。各伝送線路23a,24a,25aは、それぞれ前述の第1〜第3伝送線路6,7,8と同様の構成を有する。各ラジアルスタブ23b,24b,25bは、それぞれ扇形に形成され、先端部が各伝送線路23a,24a,25aにそれぞれ接続される。各ラジアルスタブ23b,24b,25bは、形状および大きさが、各伝送線路23a,24a,25aにおける接続位置において高周波信号に対して短絡に見えるように選ばれる。それによって高周波信号が漏れることを抑制し、整合回路1の伝送損失を低減している。ラジアルスタブ23b,24bは、各伝送線路23a,24aにおける接続位置が、第1移相回路11と第1電圧印加回路23を合わせたリアクタンス成分をおよび第1移相回路12と第2電圧印加回路24を合わせたリアクタンス成分をそれぞれ0付近にするように選ばれ、第1および第2移相回路11,12に電圧を印加したときの位相変化量を大きくするために設けられる。ラジアルスタブ25bは、第1伝送線路6における接続位置において高周波信号に対して開放に見えるように選ばれる。なおラジアルスタブ23b,24b,25bに換えて、低域通過フィルタをそれぞれ設けてもよい。
The first
グランド回路25と裏面電極9とは、誘電体基板5を第3方向Zに貫通する導通ビアによって接続されてもよい。この導通ビアは、誘電体基板5を第3方向Zに貫通する貫通孔に導電性を有する材料を充填して形成され、導電性を有する。グランド回路25は、導通ビアを介して裏面電極9と等電位となる。本実施の形態では、裏面電極9の電位を基準電位GNDとし、0Vとする。第1移相回路11の一方の第1接続端21aおよび第2移相回路12の他方の第2接続端22aは、それぞれ第1〜第3伝送線路6,7,8を介してグランド回路25に電気的に接続されるので、裏面電極9と同じ0Vに設定される。
The
第1および第2電圧印加回路23,24には、基準電位GND(0V)に対してそれぞれ正の電圧(+V1,+V2)が印加される。これによって、第1移相回路11の他方の第1接続端21bに+V1の電圧が印加され、第2移相回路12の他方の第2接続端22bに+V2の電圧が印加される。第1および第2電圧印加回路23,24にそれぞれ供給される電圧は、誘電体基板5に設けられる電源から供給されてもよく、また各伝送線路23a,24aの端部に電極パッドを形成して、誘電体基板5とは異なる基板に設けられた電源から各電極パッドに接続されるボンディングワイヤを介して供給されてもよい。
Positive voltages (+ V 1 , + V 2 ) are applied to the first and second
第2伝送線路7と第1移相回路11とは、第1伝送線路6に設けられるオープンスタブとして機能する第1スタブ33を構成する。また第3伝送線路8と第2移相回路12とは第1伝送線路6に設けられるオープンスタブとして機能する第2スタブ34を構成する。すなわち第1伝送線路6には2つのオープンスタブが設けられる。第1および第2移相回路11,12は、それぞれ電圧(+V1,+V2)を印加することによって反射する電磁波の位相を調整可能である。したがって、第1移相回路11に印加する電圧(+V1)を調整することによって、第1スタブ33を1往復するときの第1スタブ33の電気長を調整することができる。同様に第2移相回路12に印加する電圧(+V2)を調整することによって、第2スタブ34を1往復するときの第2スタブ34の電気長を調整することができる。第2伝送線路7が分岐する第1分岐部位17と、第3伝送線路8が分岐する第2分岐部位18とのインピーダンスは、それぞれ第1および第2スタブ33,34の電気長に依存する。したがって第1および第2スタブ33,34の電気長を調整することによって、整合回路1全体のインピーダンスを調整することができる。
The second transmission line 7 and the first phase shift circuit 11 constitute a
第2伝送線路7、第1移相回路11および第1電圧印加回路23からなる第1スタブと、第3伝送線路8、第2移相回路12および第2電圧印加回路24からなる第2スタブとは2重スタブを構成し、ボンディングワイヤ15による不整合に対する整合回路をなす。電子部品2から整合回路1へ入力された高周波信号は、一部がボンディングワイヤ15で反射され、残りがボンディングワイヤ15を介して第1伝送線路6に入力されて、一部が第1分岐部位17および第2分岐部位18で反射される。ボンディングワイヤ15で反射された高周波信号と第1および第2分岐部位17,18で反射された高周波信号は、互いに重ね合わされる。たとえば第1および第2移相回路11,12に印加される電圧(+V1,+V2)を調整することによって、重ね合わされる高周波信号の位相を相互にπrad異ならせれば、高周波信号が互いに打ち消しあって、反射される高周波信号を小さくすることができる。
A first stub composed of the second transmission line 7, the first phase shift circuit 11 and the first
本実施の形態では、第1および第2移相回路11,12の移相量が可変な範囲において、第1伝送線路6と電子部品2とを電気的に接続するボンディングワイヤ15と、整合回路1とによって構成される接続回路3に電子部品2から入力される電磁波が、接続回路3によって反射される反射係数が0となる場合が存在するように、ボンディングワイヤ15と第1分岐部位17の間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路7,8の線路長が選ばれる。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、第1分岐部位17と第2分岐部位18との間の線路長は、高周波信号の波長をλとすると、λ/8+n・λ/4に選ばれる(記号「n」は、0を含んだ任意の自然数を表す)。
In the present embodiment, the line length between the
本実施の形態における第1伝送線路6には、ボンディングワイヤ15が接続される接続部位と、第1分岐部位17との間、および第3分岐部位19と出力ポートPとの間にそれぞれハイパスフィルタがさらに設けられる。ハイパスフィルタは、たとえば窒化シリコンおよび酸化シリコンなどによって形成される薄膜の絶縁膜を伝送線路で挟む構成、インタディジタルキャパシタ、セラミックコンデンサ、単板コンデンサおよび薄膜コンデンサなどによって実現され、さらに第1伝送線路6を誘電体基板5の内層に形成された伝送線路に電磁結合したり、第1伝送線路6から第3方向Zに延びるスロットを介して誘電体基板5内部の誘電体導波管に第1伝送線路6を接続したりすることによって実現される。このようなハイパスフィルタは、第1および第2電圧印加回路23,24によって供給される直流電圧を遮断し、かつ電子部品2から出力される高周波信号を通過させる。ハイパスフィルタを設けることによって、第1および第2電圧印加回路23,24によって第1および第2移相回路11,12に印加される電圧が、ハイパスフィルタを超えて整合回路1に接続される素子および他の回路に印加されることを防ぐことができる。
In the first transmission line 6 according to the present embodiment, a high-pass filter is provided between the connection part to which the
図2は、実装部4を示す平面図である。本実施の形態の整合回路1は、実装部4をさらに含む。実装部4は、電子部品2から出力される高周波信号が、整合回路1の出力ポートPから低損失で効率よく出力されるように構成される。実装部4は、誘電体基板5と、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面上に形成され、導電性を有し、電子部品2が配置される部品配置台14と、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面上において、部品配置台14から第1伝送線路6が設けられる領域に向けて延在して形成され、導電性を有する突出部26と、誘電体基板5の第3方向他方Z2の表面上に形成される裏面電極9と、突出部26と裏面電極9とを導通する導通部27とを含んで構成される。
FIG. 2 is a plan view showing the mounting
部品配置台14は、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面上において、第2方向Yに延びる長手板状に形成される。部品配置台14は、第2方向Yの中心が第1伝送線路6の延長線上に重なるように配置され、可能な限り第1伝送線路6に近接して配置される。部品配置台14の第2方向Yの幅は、第3方向一方Z1から見て、電子部品2が配置されたときに電子部品2から第2方向一方Y1および第2方向他方Y2に突出する領域29a,29bが形成されるように、電子部品2よりも幅広に選ばれる。電子部品2は、第3方向一方Z1から見て、入出力端子16が第1伝送線路6の延長線上に重なり、かつ部品配置台14において第1伝送線路6に近接する端部寄りに配置される。これによって、ボンディングワイヤ15の長さを可能な限り短くすることができる。ボンディングワイヤ15の長さは、300μm〜700μm程度に設計され、直径が25μm程度である。
The component placement table 14 is formed in a longitudinal plate shape extending in the second direction Y on the surface of the
突出部26は、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面上において、部品配置台14から第1伝送線路6が設けられる領域に向けて延在して形成される。突出部26は、導電性を有し、部品配置台14と同様の材料によって形成される。本実施の形態における突出部26は、部品配置台14から第1方向他方X2に延びる4本の突出部分28を含んで構成される。各突出部分28は、それぞれ第1伝送線路6に接続しないように第1伝送線路6に離間して形成され、第2方向Yに間隔をあけてそれぞれ配置される。4本の突出部分28は、第3方向一方Z1から見て、第1伝送線路6の延長線に対して線対称に配置される。4本の突出部分28のうちの、内側に配置される1対の突出部分28をそれぞれ第1および第2突出部分28a,28bと記載し、外側に配置される1対の突出部分28をそれぞれ第3および第4突出部分28c,28dと記載する。
The protruding
導通部27は、部品配置台14と裏面電極9とを電気的に接続する1または複数の第1導通部27aと、各突出部分28と裏面電極9とを電気的に接続する1または複数の第2導通部27bとを含む。第1および第2導通部27a,27bは、それぞれ誘電体基板5を貫通する貫通孔に導電性を有する材料を充填することによって形成される。本実施の形態において第1導通部27aは、第3方向一方Z1から見て、部品配置台14全体に所定の間隔をあけて配列される。部品配置台14は、第1導通部27aを介して裏面電極9と等電位に設定される。複数の第1導通部27aを設けることによって、部品配置台14の基準電位GNDからの局所的なずれを可及的速やかに解消することができる。
The conducting portion 27 is composed of one or more first conducting portions 27 a that electrically connect the component placement table 14 and the
第2導通部27bは、各突出部分28と裏面電極9との間において誘電体基板5を貫通する貫通孔に導電性を有する材料を充填することによって形成される。各突出部分28は、第2導通部27bを介して裏面電極9と等電位に設定される。各突出部分28は、それぞれ部品配置台14に連なるので、第2導通部27bを設けない場合でも裏面電極9と等電位に設定されるが、第2導通部27bを設けることによって、基準電位GNDからのずれを可及的速やかに解消することができる。
The
裏面電極9、第1〜第3伝送線路6,7,8を構成する導電性を有する線路、部品配置台14、第1および第2電圧印加回路23,24、グランド回路25、導通ビア、第1および第2導通部27a,27bは、それぞれおもにCu(銅)、Ag(銀)、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)およびAu(金)などの導電性を有する金属によって形成される。これらはたとえば誘電体基板5用のセラミックグリーンシートに金型やパンチングによる打ち抜き方法またはレーザ加工などの加工方法によって第1および第2導通部27a,27b用の貫通孔を形成し、この第1および第2導通部27a,27b用の貫通孔に導通ビア用のメタライズペーストをスクリーン印刷法などの印刷手段により充填しておくとともに、裏面電極9および第1〜第3伝送線路6,7,8など用のメタライズペーストを印刷塗布し、誘電体基板5用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって形成される。メタライズペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダー、有機溶剤および必要に応じて分散剤などを加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサーなどの混練手段により混合および混練することで作製される。セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼成後の誘電体基板5との接合強度を高めたりするためにガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。
Back
第1伝送線路6の第2方向Yの線幅W1ならびに第1および第2突出部分28a,28bと、第1伝送線路6とのそれぞれの間隔W3は、第1伝送線路6を信号線、第1および第2突出部分28a,28bをグラウンドとするコプレーナ線路と見たときに、第1伝送線路6側から見たインピーダンスがボンディングワイヤ15も含めて電子部品2の出力インピーダンス(本実施の形態では50Ω)と同じになるように設定される。また間隔W3は、ボンディングワイヤ15と、後述するグランド用ワイヤ31aと、グランド用ワイヤ31bとがそれぞれ平行かつ最短となるように設定される。また第1伝送線路6の線幅W1および間隔W3は、電子部品2の入出力端子16とグランド端子32a,32bとから成る各入出力パットの間隔にも依存する。
The line width W1 in the second direction Y of the first transmission line 6 and the distance W3 between the first and second projecting
第1および第2突出部分28a,28bの第1方向Xの幅W2は、ボンディングワイヤ15と整合回路1とを含めたインピーダンスが、電子部品2と整合し、電子部品2の入出力端子16での反射を低減するように設定される。第1および第2突出部分の第1方向Xの幅W2は、第1および第2突出部分28a,28bによって、少なくとも第1伝送線路6の部品配置台14寄りの端部を挟むように選ばれる。第1および第2突出部分の第1方向Xの幅W2は、好ましくは電子部品2から出力される高周波信号の波長λのλ/4よりも少し大きい程度に選ばれる。たとえば高周波信号の波長が1500μmのとき、第1および第2突出部分の幅W2は、410μmに選ばれる。
The width W2 in the first direction X of the first and second projecting
また第1突出部分28aと、第3突出部分28cとの間隔W4、および第2突出部分28bと第4突出部分28dとの間隔W4は、ボンディングワイヤ15と整合回路1とを含めたインピーダンスが、電子部品2と整合し、電子部品2の入出力端子16での反射を低減するように設定され、たとえばλ/8以上かつλ/4未満程度に選ばれる。本実施の形態では、第2方向Yにおいて、第1および第2突出部分28a,28bの外側に一対の第3および第4突出部分28c,28dを設けたけれども、複数の対の突出部分28をさらに設けてもよく、この場合の各突出部分28の間隔も、前記間隔W4と同様に設定される。
Further, the interval W4 between the first protruding
第3および第4突出部分28c,28dの第1方向Xの幅W5は、ボンディングワイヤ15と整合回路1とを含めたインピーダンスが、電子部品2と整合し、電子部品2の入出力端子16での反射を低減するように設定される。第3および第4突出部分28c,28dの幅W5は、たとえばλ/4程度に選ばれる。たとえば高周波信号の波長が1500μmのとき、第3および第4突出部分28c,28dの幅W5は、380μmに選ばれる。
The width W5 in the first direction X of the third and fourth protruding
本実施の形態において電子部品2は、基準電位GNDが与えられる一対のグランド端子32a,32bを有する。このグランド端子32a,32bは、電子部品2の第1方向一方X1の表面上において、入出力端子16を挟んでそれぞれ設けられる。入出力端子16および一対のグランド端子32a,32bは、それぞれ電子部品2が部品配置台14に配置された状態において、第1伝送線路6寄りの端部に設けられる。一方のグランド端子32aは、第1方向一方X1から見て、第1突出部分28aの延長線上に設けられる。他方のグランド端子32bは、第3方向一方Z1から見て、第2突出部分28bの延長線上に設けられる。
In the present embodiment, the
一方のグランド端子32aと、第1突出部分28aとは、グランド用ワイヤ31aによって電気的に接続される。また他方のグランド端子32bと、第2突出部分28bとは、グランド用ワイヤ31bによって電気的に接続される。一方のグランド用ワイヤ31aおよび他方のグランド用ワイヤ31bは、本実施の形態では、ボンディングワイヤ15と同様の構成のボンディングワイヤによって実現される。
One
以上説明した本実施の形態の整合回路1によれば、第2伝送線路7および第1移相回路11によってスタブとして機能する第1スタブ33と、第3伝送線路8および第2移相回路12によってスタブとして機能する第2スタブ34とが第1伝送線路6に設けられる。前述したように、第1移相回路11に印加する電圧(+V1)を調整することによって、第1スタブ33の電気長を調整することができ、第2移相回路12に印加する電圧(+V2)を調整することによって、第2スタブ34の電気長を調整することができる。第2伝送線路7が分岐する第1分岐部位17と、第3伝送線路8が分岐する第2分岐部位18とのインピーダンスは、それぞれ第1および第2スタブ33,34の電気長に依存する。したがって第1および第2スタブ33,34の電気長を調整することによって、整合回路1全体のインピーダンスを調整することができる。これによって、たとえば第1〜第3伝送線路6,7,8の長さおよび線幅などの形状に製造工程におけるばらつきが生じたとしても、第1および第2移相回路11,12に印加する電圧(+V1,+V2)を調整することによって、整合回路1全体のインピーダンスを設計値通りに調整することができる。
According to the matching circuit 1 of the present embodiment described above, the
さらに、ボンディングワイヤ15と、整合回路1とを含めた接続回路3のインピーダンスは、電子部品2の実装状態と、ボンディングワイヤ15の長さおよび配置などのボンディングワイヤ15の接続状態に依存する。このように電子部品2を実装し、ボンディングワイヤ15で電子部品2を接続した後においても、整合回路1のインピーダンスを調整することによって、電子部品2からボンディングワイヤ15および整合回路1を見たときのインピーダンスを調整することができる。たとえばボンディングワイヤ15と整合回路1とを含めた接続回路3と、電子部品2とのインピーダンスを整合するように第1および第2移相回路11,12に印加する電圧を調整することによって、電子部品から出力される電力が整合回路によって反射されることを防ぐことができ、電子部品を接続する接続部における挿入損失を最小にすることができる。また整合回路のインピーダンスを調整することによって、電子部品2を設計した通りの負荷に接続して使用することができ、電子部品2の設計どおりの特性を得ることができる。たとえば電子部品2として出力インピーダンスが50Ωの発振素子を用いた場合、接続回路3のインピーダンスを50Ωに調整することによって、設計どおりの安定した発振周波数、発振出力、および位相ノイズを得ることができる。
Furthermore, the impedance of the connection circuit 3 including the
本発明では、第1および第2移相回路(+V1,+V2)に印加する電圧の大きさを調整することによってインピーダンスの整合を図るので、デジタル的にインピーダンスの調整を図る第1の従来の技術に比べて高精度にインピーダンスの整合を図ることができる。 In the present invention, impedance matching is achieved by adjusting the magnitude of the voltage applied to the first and second phase shift circuits (+ V 1 , + V 2 ). Compared with this technique, impedance matching can be achieved with higher accuracy.
また第2の従来の技術では、伝送線路に並列に接続されたバラクタダイオードのキャパシタンスを調整するので、バラクタダイオードの印加電圧を変化させたとしても、複素平面上での反射係数を一方向にしか変化させることができないが、本発明では2つの第1および第2スタブ33,34の電気長をそれぞれ調整することによって、複素平面上での反射係数を任意の方向に変化させることができ、任意のインピーダンスのずれを整合するように調整することができる。
In the second conventional technique, the capacitance of the varactor diode connected in parallel with the transmission line is adjusted. Therefore, even if the applied voltage of the varactor diode is changed, the reflection coefficient on the complex plane is only in one direction. In the present invention, the reflection coefficient on the complex plane can be changed in any direction by adjusting the electrical lengths of the two first and
さらに本実施の形態の整合回路1では、第1および第2移相回路11,12の移相量が可変な範囲において、第1伝送線路6と電子部品2とを電気的に接続するボンディングワイヤ15と、整合回路1とによって構成される接続回路3に電子部品2から入力される電磁波が、接続回路3によって反射される反射係数が0となる場合が存在するように、ボンディングワイヤ15と第1分岐部位17の間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路7,8の線路長が選ばれる。通常、第1および第2移相回路11,12に印加する電圧(+V1,+V2)によって調整可能な移相量の範囲は限られているので、第1〜第3伝送線路6,7,8の線路長を任意の長さに設定したのでは、電子部品2から接続回路3に入力される電磁波の接続回路によって反射される反射係数を0に調整することができない場合がある。本実施の形態では、第1および第2移相回路11,12に印加する電圧(+V1,+V2)によって調整可能な移相量の範囲内において、接続回路3の反射係数が0となる場合が存在するようにボンディングワイヤ15と第1分岐部位17の間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路7,8の線路長が選ばれるので、電子部品2を実装し、電子部品2と整合回路1とをボンディングワイヤ15を介して電気的に接続した後に、第1および第2移相回路11,12に印加する電圧(+V1,+V2)を調整することによって、電子部品2から出力される電磁波が接続回路3によって反射されることを防ぐことができる。これによって電子部品2を接続する接続部における挿入損失を最小にすることができるとともに、電子部品2を設計した通りの負荷に接続して使用することができ、電子部品2の設計どおりの特性を得ることができる。
Furthermore, in the matching circuit 1 of the present embodiment, the bonding wire that electrically connects the first transmission line 6 and the
特に本実施の形態では、第1分岐部位17と第2分岐部位18との間の線路長は、高周波信号の波長をλとすると、ほぼλ/8+n・λ/4に選ばれる。たとえば第1分岐部位17と第2分岐部位18との間の線路長がn・λ/2に近づくと、高周波信号の周波数に対する整合回路1のインピーダンスの変化が大きくなり、また(2・n+1)・λ/4に近づくと、第1および第2移相回路11,12に印加する電圧(+V1,+V2)を調整することによって調整可能なインピーダンスの範囲が小さくなるが、ほぼλ/8+n・λ/4に設定することによって、高周波信号の周波数に対する整合回路1のインピーダンスの変化を小さくするとともに、第1および第2移相回路11,12に印加する電圧(+V1,+V2)を調整することによって調整可能なインピーダンスの範囲を大きくすることができる。
In particular, in the present embodiment, the line length between the
また本実施の形態の整合回路1によれば、突出部26とボンディングワイヤ15とが電磁的に結合して伝送線路を形成する。仮に突出部26を設けない場合には、伝送モードが部品配置台14と裏面電極9とで形成される平行平板モードに結合してしまい、漏れとなって、伝送損失が大きくなる。突出部26を設けることによって、平行平板モードの伝送を抑制することができ、伝送損失を抑えることができるため、効率的に高周波信号を伝送することができる。これによって高周波信号の伝送損失を低減することができる。また本実施の他の形態として、誘電体基板5の第3方向一方Z1の表面部にざぐりを入れて凹部を形成し、この凹部に部品配置台14を配置するようにしても良い。これによって、ボンディングワイヤ15の長さを短縮することができる。
Further, according to the matching circuit 1 of the present embodiment, the protruding
また本実施の形態の整合回路1によれば、突出部26を構成する第1および第2突出部分28a,28bは、第2方向Yに離間して設けられ、第1伝送線路6の部品配置台14寄りの端部を挟む位置まで部品配置台14から延在して形成される。したがって、電子部品2の入出力端子16に接続されるボンディングワイヤ15が第1伝送線路6の部品配置台14寄りの端部に接続される場合、ボンディングワイヤ15は、全域に渡って第1および第2突出部分28a,28bに沿って設けられる。これによって、ボンディングワイヤ15の全体が突出部26と電磁的に結合して擬似的なコプレーナ伝送線路を形成し、前述したようにボンディングワイヤ15によって効率的に高周波信号を伝送することができ、高周波信号の伝送損失を低減することができる。特に第1および第2突出部分28a,28bが前述した形状に形成されるので、高周波信号の伝送損失を低減することができる。
Further, according to the matching circuit 1 of the present embodiment, the first and second projecting
さらに本実施の形態の整合回路1によれば、第1および第2突出部分28a,28bに加えて、複数の突出部分28が形成される。この第1および第2突出部分28a,28b、ならびにグランド用ワイヤ31a,31bに加えて、複数の突出部分28と、ボンディングワイヤ15とによって伝送線路を構成し、ボンディングワイヤ15によって効率的に高周波信号を伝送することができ、高周波信号の伝送損失を低減することができる。特に第3および第4突出部分28c,28dが前述した形状に形成されるので、高周波信号の伝送損失を低減することができる。
Furthermore, according to the matching circuit 1 of the present embodiment, a plurality of protruding portions 28 are formed in addition to the first and second protruding
さらにボンディングワイヤ15に沿って一対のグランド用ワイヤ31a,31bが設けられるので、第1および第2突出部分28a,28bに加えて、グランド用ワイヤ31a,31bと、ボンディングワイヤ15とによって伝送線路を構成し、ボンディングワイヤ15によって効率的に高周波信号を伝送することができ、高周波信号の伝送損失を低減することができる。
Further, since a pair of
図3は、本発明の実施の一形態の送信器40の構成を示す模式図である。送信器40は、前述した図1に示す実施の形態の整合回路1と、高周波発振器41と、伝送線路42と、送信用アンテナ43とを含んで構成される。高周波発振器41は、ガンダイオードを利用したガン発振器、またはインパットダイオードを利用したインパット発振器またはFET(Field Effect Transistor)などのトランジスタを利用した発振器として機能するMMICなどを含んで構成され、高周波信号を発生する。伝送線路42は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路、スロット線路、導波管、誘電体導波管およびボンディングワイヤなどによって構成される。伝送線路42の高周波信号の伝送方向の第1端部42aは高周波発振器41に接続され、伝送線路42の高周波信号の伝送方向の第2端部42bは送信用アンテナ43に接続される。送信用アンテナ43は、パッチアンテナまたはホーンアンテナによって実現される。高周波信号の伝送方向は、電磁波の伝播方向である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of the transmitter 40 according to the embodiment of the present invention. The transmitter 40 includes the matching circuit 1 of the embodiment shown in FIG. 1 described above, a
整合回路1は、高周波信号が通過するように、第1伝送線路6が伝送線路42に挿入される。さらに具体的に述べると、伝送線路42は、第1伝送線路6の第1方向一方X1の端部と高周波発振器41とを電気的に接続する前述のボンディングワイヤ15に相当する伝送線路と、第1伝送線路6の第1方向他方X2の端部と送信用アンテナ43とを電気的に接続する伝送線路とを含んで構成される。また電子部品2に相当する高周波発振器41は、部品配置台14に配置される。
In the matching circuit 1, the first transmission line 6 is inserted into the
高周波発振器41で発生した高周波信号は、伝送線路42および整合回路1を通過して送信用アンテナ43に与えられ、送信用アンテナ43から電波として放射される。このように伝送線路42には整合回路1が挿入されるので、たとえば高周波発振器41を接続するためのボンディングワイヤやバンプの長さや形状、および伝送線路42の配線幅などにばらつきなどが生じたとしても、整合回路1のインピーダンスを調整することによって高周波発振器41とのインピーダンスの整合を図ることができる。これによって安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送信器40を実現することができる。
A high-frequency signal generated by the high-
図4は、本発明の実施の一形態の受信器50の構成を示す模式図である。図3に示す前述した実施の形態の送信器40と同様の構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of the receiver 50 according to the embodiment of this invention. The same configurations as those of the transmitter 40 of the above-described embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
受信器50は、前述した実施の形態の整合回路1と、高周波検波器51と、伝送線路42と、受信用アンテナ53とを含んで構成される。高周波検波器51は、たとえば、ショットキーバリアダイオード検波器、ビデオ検波器またはミキサとして機能するMMICなどによって実現される。
The receiver 50 includes the matching circuit 1, the
伝送線路42の高周波信号の伝送方向の第1端部42aは、高周波検波器51に接続され、伝送線路42の高周波信号の伝送方向の第2端部42bは、受信用アンテナ53に接続される。受信用アンテナ53は、パッチアンテナなどの平面アンテナまたはホーンアンテナやロッドアンテナなどによって実現される。
The
整合回路1は、高周波信号が整合回路1を通過するように第1伝送線路6が伝送線路42に挿入される。さらに具体的に述べると、伝送線路42は、第1伝送線路6の第1方向一方X1の端部と高周波検波器51とを電気的に接続する前述のボンディングワイヤ15に相当する伝送線路と、第1伝送線路6の第1方向他方X2の端部と受信用アンテナ53とを電気的に接続する伝送線路とを含んで構成される。また電子部品2に相当する高周波検波器51は、部品配置台14に配置される。受信用アンテナ53によって外部から到来する電波を捕捉すると、受信用アンテナ53は、電波に基づく高周波信号を伝送線路42に与え、整合回路1を通過して、高周波検波器51に受信した高周波信号が与えられる。高周波検波器51は、高周波信号を検波して、高周波信号に含まれる情報を検出する。受信器50では、受信用アンテナ53が捕捉した高周波信号が、伝送線路42に伝送されて高周波検波器51によって検波される。
In the matching circuit 1, the first transmission line 6 is inserted into the
このように伝送線路42には、整合回路1が挿入されるので、たとえば高周波検波器51を接続するためのボンディングワイヤやバンプの長さや形状、および伝送線路42の配線幅などにばらつきなどが生じたとしても、整合回路1のインピーダンスを調整することによって高周波検波器51とのインピーダンスの整合を図ることができる。これによって安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ受信器50を実現することができる。
As described above, since the matching circuit 1 is inserted into the
図5は、本発明の実施の一形態の送受信器60を備えるレーダ装置70の構成を示す模式図である。レーダ装置70において、図3および図4に示す前述した実施の形態の送信器40および受信器50と同様の構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。レーダ装置70は、送受信器60と、距離検出器71とを含んで構成される。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
送受信器60は、前述した実施の形態の整合回路1と、高周波発振器41と、第4〜第8伝送線路61,62,63,64,65と、分岐器66と、分波器67と、送受信用アンテナ68と、ミキサ69とを含んで構成される。送受信用アンテナ68は、パッチアンテナまたはホーンアンテナによって実現される。第4〜第8伝送線路61,62,63,64,65は、前述した伝送線路42と同様の構成を有する。
The
第4伝送線路61の高周波信号の伝送方向の第1端部61aは、高周波発振器41に接続され、第4伝送線路61の高周波信号の伝送方向の第2端部61bは、分岐器66に接続される。整合回路1は、高周波信号が整合回路1を通過するように、第1伝送線路6が第4伝送線路61に挿入される。さらに具体的に述べると、第4伝送線路61は、第1伝送線路6の第1方向一方X1の端部と高周波発振器41とを電気的に接続する前述のボンディングワイヤ15に相当する伝送線路と、第1伝送線路6の第1方向他方X2の端部と分岐器66とを電気的に接続する伝送線路とを含んで構成される。また電子部品2に相当する高周波発振器41は、部品配置台14に配置される。
The
分岐器(切替器)66は、第1、第2および第3端子66a,66b,66cを有し、第1端子66aに与えられる高周波信号を、第2端子66bおよび第3端子66cに選択的に出力する。分岐器66は、たとえば高周波スイッチ素子によって実現される。分岐器66には、図示しない制御部から制御信号が与えられ、制御信号に基づいて第1端子66aおよび第2端子66b、または第1端子66aおよび第3端子66cを選択的に接続する。レーダ装置70は、パルスレーダによって実現される。前記制御部は、第1端子66aおよび第2端子66bを接続して、パルス状の高周波信号を第2端子66bから出力させた後、第1端子66aおよび第3端子66cを接続して、高周波信号を第3端子66cから出力させる。第2端子66bには、第5伝送線路62の高周波信号の伝送方向の第1端部62aが接続される。前記第3端子66cには、第7伝送線路64の高周波信号の伝送方向の第1端部64aが接続される。レーダ装置70は発振器に電圧制御型発振器を用い、FM−CWレーダによって実現してもよい。
The branching device (switching device) 66 has first, second, and
分波器67は、第4、第5および第6端子67a,67b,67cを有し、第4端子67aに与えられる高周波信号を第5端子67bに出力し、第5端子67bに与えられる高周波信号を第6端子67cに出力する。第5伝送線路62の高周波信号の伝送方向の第2端部62bは、前記第4端子67aに接続される。前記第5端子67bには、第6伝送線路63の高周波信号の伝送方向の第1端部63aが接続される。第6伝送線路63の高周波信号の伝送方向の第2端部63bは、送受信用アンテナ68に接続される。
The
前記第6端子67cには、第8伝送線路65の高周波信号の伝送方向の第1端部65aが接続される。第7伝送線路64の高周波信号の伝送方向の第2端部64bと、第8伝送線路65の高周波信号の伝送方向の第2端部65bとは、ミキサ69に接続される。分波器67は、ハイブリッド回路によって実現される。ハイブリッド回路は、方向性結合器、ブランチライン、マジックTまたはラットレースなどによって実現される。
The
高周波発振器41で発生した高周波信号は、第4伝送線路61および整合回路1を通過して、分岐器66、第5伝送線路62、分波器67ならびに第6伝送線路63を介して送受信用アンテナ68に与えられ、送受信用アンテナ68から電波として放射される。また、高周波発振器41で発生した高周波信号は、第4伝送線路61および整合回路1を通過して、分岐器66ならびに第7伝送線路64を介してミキサ69にローカル信号として与えられる。
The high-frequency signal generated by the high-
送受信用アンテナ68によって外部から到来する電波を受信すると、送受信用アンテナ68は電波に基づく高周波信号を第6伝送線路63に与え、分波器67、第8伝送線路65を介してミキサ69に与えられる。
When a radio wave arriving from the outside is received by the transmission / reception antenna 68, the transmission / reception antenna 68 gives a high-frequency signal based on the radio wave to the sixth transmission line 63 and to the
ミキサ69は、第7および第8伝送線路64,65から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力する。ミキサ69から出力される中間周波信号は、距離検出器71に与えられる。
The
距離検出器71は、前述した高周波検波器51を含んで構成され、送受信器60から放射され、測定対象物によって反射された電波(エコー)を受信して得られる前記中間周波信号に基づいて、測定対象物までの距離を算出する。距離検出器71は、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。
The
送受信器60では、高周波信号が整合回路1を通過するように、前記第4伝送線路61に、整合回路1が挿入されることによって、たとえば配線幅のばらつきなどが生じたとしても、整合回路1のインピーダンスを調整することによって高周波発振器41とのインピーダンスの整合を図ることができる。これによってたとえば安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器60を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器60を実現することができ、また、たとえばミキサ69によって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。
In the transmitter /
レーダ装置70では、前記送受信器60からの中間周波信号に基づいて、距離検出器が送受信器60から探知対象物までの距離、たとえば送受信用アンテナ68と探知対象物までの距離を検出するので、検知対象物までの距離を正確に検出することができる。
In the
前記分岐器66は、方向性結合器などのハイブリッド回路やパワーディバイダによって実現されてもよく、この場合第1端子67aに与えられる高周波信号は、第2端子66bおよび第3端子66cに分岐して出力される。この場合には、前述した構成と比較して、送受信用アンテナ68から出力される電波の電力が低くなるが、分岐器66を制御する必要がないので装置の制御が簡単になる。
The branching unit 66 may be realized by a hybrid circuit such as a directional coupler or a power divider. In this case, the high-frequency signal supplied to the
本実施の形態では、第4伝送線路61に整合回路1が挿入されるが、本発明のさらに他の実施の形態における整合回路1は、第4〜第8伝送線路61〜65の少なくともいずれか1つに、高周波信号が整合回路1を通過するように挿入されてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができる。 In the present embodiment, the matching circuit 1 is inserted into the fourth transmission line 61, but the matching circuit 1 in still another embodiment of the present invention is at least one of the fourth to eighth transmission lines 61 to 65. For example, the high-frequency signal may be inserted so as to pass through the matching circuit 1. Even if it is such a structure, the same effect can be achieved.
また本発明の実施のさらに他の実施の形態では、前記分波器67は、サーキュレータや高周波スイッチ素子によって実現されてもよく、この様な構成であっても、同様の効果を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, the
図6は、本発明の他の実施の形態の送受信器85を備えるレーダ装置86の構成を示す模式図である。レーダ装置86において、図3および図4に示す前述した実施の形態の送信器40および受信器50と同様の構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。レーダ装置86は、送受信器85と、距離検出器71とを含んで構成される。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a
送受信器85は、前述した実施の形態の整合回路1と、高周波発振器41と、第4〜第7伝送線路61,62,63,64と、分岐器66と、送信用アンテナ43と、受信用アンテナ53と、ミキサ69とを含んで構成される。送信用アンテナ43および受信用アンテナ53は、パッチアンテナまたはホーンアンテナによって実現される。第4〜第7伝送線路61,62,63,64は、前述した伝送線路42と同様の構成を有する。
The
第4伝送線路61の高周波信号の伝送方向の第1端部61aは、高周波発振器41に接続され、第4伝送線路61の高周波信号の伝送方向の第2端部61bは、分岐器66に接続される。整合回路1は、高周波信号が整合回路1を通過するように、第1伝送線路6が、第4伝送線路61に挿入される。
The
分岐器(切替器)66は、第1、第2および第3端子66a,66b,66cを有し、第1端子66aに与えられる高周波信号を、第2端子66bおよび第3端子66cに選択的に出力する。分岐器66は、たとえば高周波スイッチ素子によって実現される。分岐器66には、図示しない制御部から制御信号が与えられ、制御信号に基づいて第1端子66aおよび第2端子66b、または第1端子66aおよび第3端子66cを選択的に接続する。レーダ装置86は、パルスレーダによって実現される。前記制御部は、第1端子66aおよび第2端子66bを接続して、パルス状の高周波信号を第2端子66bから出力させた後、第1端子66aおよび第3端子66cを接続して、高周波信号を第3端子66cから出力させる。第2端子66bには、第5伝送線路62の高周波信号の伝送方向の第1端部62aが接続される。前記第3端子66cには、第7伝送線路64の高周波信号の伝送方向の第1端部64aが接続される。レーダ装置86は、発振器に電圧制御型発振器を用い、FM−CWレーダによって実現してもよい。
The branching device (switching device) 66 has first, second, and
第5伝送線路62の高周波信号の伝送方向の第2端部62bは、送信用アンテナ43に接続される。
The
受信用アンテナ53と、ミキサ69とは、第6伝送線路63によって接続される。また第7伝送線路64の高周波信号の伝送方向の第2端部64bは、ミキサ69に接続される。
The receiving antenna 53 and the
高周波発振器41で発生した高周波信号は、第4伝送線路61および整合回路1を通過して、分岐器66、第5伝送線路62を介して送信用アンテナ43に与えられ、送信用アンテナ43から電波として放射される。また、高周波発振器41で発生した高周波信号は、第4伝送線路61および整合回路1を通過して、分岐器66ならびに第7伝送線路64を介してミキサ69にローカル信号として与えられる。
The high-frequency signal generated by the high-
受信用アンテナ53によって外部から到来する電波を受信すると、受信用アンテナ53は電波に基づく高周波信号を、第6伝送線路63を介してミキサ69に与える。
When the reception antenna 53 receives a radio wave coming from the outside, the reception antenna 53 gives a high-frequency signal based on the radio wave to the
ミキサ69は、第6および第7伝送線路63,64から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力する。ミキサ69から出力される中間周波信号は、距離検出器71に与えられる。
The
距離検出器71は、前述した高周波検波器51を含んで構成され、送受信器85から放射され、測定対象物によって反射された電波(エコー)を受信して得られる前記中間周波信号に基づいて、測定対象物までの距離を算出する。距離検出器71は、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。
The
送受信器85では、高周波信号が整合回路1を通過するように、前記第4伝送線路61に、整合回路1が挿入されることによって、前記第4伝送線路61に、整合回路1が挿入されることによって、たとえば配線幅のばらつきなどが生じたとしても、整合回路1のインピーダンスを調整することによって高周波発振器41とのインピーダンスの整合を図ることができる。これによって、たとえば安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器85を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器85を実現することができ、また、たとえばミキサ69によって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。
In the
レーダ装置86では、前記送受信器85からの中間周波信号に基づいて、距離検出器が送受信器85から探知対象物までの距離、たとえば送信用および受信用アンテナ43,53と探知対象物までの距離を検出するので、検知対象物までの距離を正確に検出することができる。
In the
前記分岐器66は、方向性結合器などのハイブリッド回路やパワーディバイダによって実現されてもよく、この場合第5伝送線路62に与えられる高周波信号は、第2端子66bおよび第3端子66cに分岐して出力される。この場合には、前述した構成と比較して、送信用アンテナ43から出力される電波の電力が低くなるが、分岐器66を制御する必要がないので装置の制御が簡単になる。
The branching unit 66 may be realized by a hybrid circuit such as a directional coupler or a power divider. In this case, the high-frequency signal supplied to the fifth transmission line 62 branches to the
本実施の形態では、第4伝送線路61に整合回路1が挿入されるが、本発明のさらに他の実施の形態では、整合回路1は、第4〜第7伝送線路61〜64の少なくともいずれか1つに、高周波信号が整合回路1を通過するように挿入されてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができる。 In the present embodiment, the matching circuit 1 is inserted into the fourth transmission line 61. However, in still another embodiment of the present invention, the matching circuit 1 is at least one of the fourth to seventh transmission lines 61 to 64. Alternatively, the high-frequency signal may be inserted so as to pass through the matching circuit 1. Even if it is such a structure, the same effect can be achieved.
1 整合回路
2 電子部品
3 接続回路
4 実装部
5 誘電体基板
6 第1伝送線路
7 第2伝送線路
8 第3伝送線路
9 裏面電極
11 第1移相回路
12 第2移相回路
14 部品配置台
23 第1電圧印加回路
23a,24a,25a 伝送線路
23b,24b,25b ラジアルスタブ
24 第2電圧印加回路
25 グランド回路
26 突出部
27 導通部
40 送信器
41 高周波発振器
42 伝送線路
43 送信用アンテナ
50 受信器
51 高周波検波器
53 受信用アンテナ
60 送受信器
66 分岐器
67 分波器
68 送受信用アンテナ
69 ミキサ
70 レーダ装置
71 距離検出器
85 送受信器
86 レーダ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記第1伝送線路の前記第1分岐部に接続される第1端部と、前記第1分岐部から離間する第2端部と、を有し、前記第1伝送線路の前記第1分岐部位から分岐して延在する第2伝送線路と、
少なくとも1つの第1接続端を有し、前記第2伝送線路の前記第2端部に前記第1接続端が接続され、電圧を印加することによって反射する電磁波の位相を調整可能な第1移相回路と、
前記第1伝送線路の前記第2分岐部に接続される第3端部と、前記第2分岐部から離間する第4端部と、を有し、前記第1伝送線路の前記第2分岐部位から分岐して延在する第3伝送線路と、
少なくとも1つの第2接続端を有し、前記第3伝送線路の前記第4端部に前記第2接続端が接続され、電圧を印加することによって反射する電磁波の位相を調整可能な第2移相回路とを含むことを特徴とする整合回路。 Branches from different sites, the first branch portion and have a second branch portion, the line length between the first branch portion and the second branch portion, when the wavelength of an electromagnetic wave transmitting and lambda, a first transmission line that is λ / 8 + n · λ / 4 (the symbol “n” represents an arbitrary natural number including 0) ;
A first end connected to the first branch of the first transmission line ; and a second end spaced from the first branch, the first branch of the first transmission line. A second transmission line branching out from and extending;
A first shift end having at least one first connection end, the first connection end being connected to the second end of the second transmission line, and capable of adjusting a phase of an electromagnetic wave reflected by applying a voltage; Phase circuit,
A second end of the first transmission line; a third end connected to the second branch of the first transmission line ; and a fourth end spaced from the second branch. A third transmission line extending from and branching from
A second transition having at least one second connection end, the second connection end being connected to the fourth end of the third transmission line, and capable of adjusting a phase of an electromagnetic wave reflected by applying a voltage; A matching circuit comprising a phase circuit.
前記第1伝送線路および電子部品を電気的に接続する接続体と、を含む接続回路であって、
前記電子部品から電磁波を入力したとき、前記第1および第2移相回路の移相量が可変な範囲において、前記接続回路によって反射される反射係数が0となる場合が存在するように、前記接続体と前記第1分岐部位との間の線路長ならびに前記第2および第3伝送線路の線路長が選ばれることを特徴とする接続回路。 A matching circuit according to claim 1;
A connection circuit that electrically connects the first transmission line and the electronic component ;
When an electromagnetic wave is input from the electronic component, the reflection coefficient reflected by the connection circuit may be 0 in a range where the amount of phase shift of the first and second phase shift circuits is variable. connection circuit, characterized in that the line length and line length of the second and third transmission line between the and the connector first branch site is selected.
前記第1〜第3伝送線路ならびに前記第1および第2移相回路が設けられ、電気絶縁性を有する基板と、
前記基板の一表面上に形成され、導電性を有し、電子部品が配置される部品配置部と、
前記第1伝送線路および電子部品を電気的に接続する接続体と、
前記一表面上において、前記部品配置部から前記第1伝送線路が設けられる領域に向けて前記接続体に沿って延在して形成され、導電性を有する突出部と、
前記基板の他表面上に形成される裏面電極と、
前記突出部と前記裏面電極とを導通する導通部とを含み、
前記突出部は、前記第1伝送線路の前記部品配置部側の端部を挟む、互いに離間する第1突出部分と第2突出部分とを有することを特徴とする接続回路。 A matching circuit according to claim 1;
A substrate having the first to third transmission lines and the first and second phase shift circuits, and having electrical insulation;
A component placement part formed on one surface of the substrate, having electrical conductivity, on which an electronic component is placed;
A connection body for electrically connecting the first transmission line and the electronic component;
On the one surface, a projecting portion that is formed to extend along the connection body from the component placement portion toward the region where the first transmission line is provided, and has conductivity,
A back electrode formed on the other surface of the substrate;
Including a conductive portion for conducting the protruding portion and the back electrode ;
The projecting portion, the said first transmission line to sandwich the end portion of the component placement side, connection circuit and having a first projecting portion and a second projecting portion away from each other.
前記高周波発振器に接続され、前記高周波発振器からの高周波信号を伝送する伝送線路と、
前記第1伝送線路が前記伝送線路に挿入される請求項1に記載の整合回路と、
前記伝送線路に接続され、高周波信号を放射するアンテナとを含むことを特徴とする送信器。 A high-frequency oscillator that generates a high-frequency signal;
A transmission line connected to the high-frequency oscillator and transmitting a high-frequency signal from the high-frequency oscillator;
The matching circuit according to claim 1 , wherein the first transmission line is inserted into the transmission line;
A transmitter comprising: an antenna connected to the transmission line and radiating a high frequency signal.
前記アンテナに接続され、前記アンテナによって捕捉される高周波信号を伝送する伝送線路と、
前記第1伝送線路が、前記伝送線路に挿入される請求項1に記載の整合回路と、
前記伝送線路に接続され、前記伝送線路に伝送される高周波信号を検波する高周波検波器とを含むことを特徴とする受信器。 An antenna that captures high-frequency signals;
A transmission line connected to the antenna and transmitting a high-frequency signal captured by the antenna;
The matching circuit according to claim 1 , wherein the first transmission line is inserted into the transmission line;
And a high-frequency detector connected to the transmission line and detecting a high-frequency signal transmitted to the transmission line.
前記高周波発振器に接続され、高周波信号を伝送する第4伝送線路と、
第1、第2および第3端子を有し、前記第1端子が前記第4伝送線路に接続され、前記第1端子に与えられる高周波信号を前記第2端子または前記第3端子に選択的に出力する分岐器と、
前記第2端子に接続され、前記第2端子から与えられる高周波信号を伝送する第5伝送線路と、
第4、第5および第6端子を有し、前記第5伝送線路を介して前記第4端子に与えられる高周波信号を前記第5端子に出力し、かつ前記第5端子に与えられる高周波信号を前記第6端子に出力する分波器と、
前記第5端子に接続され、前記第5端子から出力される高周波信号を伝送し、前記第5端子に高周波信号を伝送する第6伝送線路と、
前記第6伝送線路に接続され、高周波信号を放射および捕捉するアンテナと、
前記第3端子に接続され、前記第3端子から出力される高周波信号を伝送する第7伝送線路と、
前記第6端子に接続され、前記第6端子から出力される高周波信号を伝送する第8伝送線路と、
前記第7および第8伝送線路に接続され、前記第7および第8伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力するミキサと、
前記第1伝送線路が、前記第4〜第8伝送線路のうち少なくともいずれか1つに挿入される請求項1に記載の整合回路とを含むことを特徴とする送受信器。 A high-frequency oscillator that generates a high-frequency signal;
A fourth transmission line connected to the high-frequency oscillator for transmitting a high-frequency signal;
The first terminal is connected to the fourth transmission line, and a high-frequency signal applied to the first terminal is selectively applied to the second terminal or the third terminal. An output branching device;
A fifth transmission line connected to the second terminal and transmitting a high-frequency signal applied from the second terminal;
A fourth, fifth, and sixth terminal that outputs a high-frequency signal to the fourth terminal via the fifth transmission line, and outputs a high-frequency signal to the fifth terminal; A duplexer that outputs to the sixth terminal;
A sixth transmission line connected to the fifth terminal for transmitting a high-frequency signal output from the fifth terminal and transmitting a high-frequency signal to the fifth terminal;
An antenna connected to the sixth transmission line for radiating and capturing high-frequency signals;
A seventh transmission line connected to the third terminal and transmitting a high-frequency signal output from the third terminal;
An eighth transmission line connected to the sixth terminal and transmitting a high-frequency signal output from the sixth terminal;
A mixer that is connected to the seventh and eighth transmission lines, mixes high-frequency signals given from the seventh and eighth transmission lines, and outputs an intermediate frequency signal;
The transceiver including the matching circuit according to claim 1 , wherein the first transmission line is inserted into at least one of the fourth to eighth transmission lines.
前記高周波発振器に接続され、高周波信号を伝送する第4伝送線路と、
第1、第2および第3端子を有し、前記第1端子が前記第4伝送線路に接続され、前記第1端子に与えられる高周波信号を前記第2端子または前記第3端子に選択的に出力する分岐器と、
前記第2端子に接続され、前記第2端子から与えられる高周波信号を伝送する第5伝送線路と、
前記第5伝送線路に接続され、高周波信号を放射する送信用アンテナと、
高周波信号を捕捉する受信用アンテナと、
前記受信用アンテナに接続され、捕捉した高周波信号を伝送する第6伝送線路と、
前記第3端子に接続され、前記第3端子から出力される高周波信号を伝送する第7伝送線路と、
前記第6および第7伝送線路に接続され、前記第6および第7伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力するミキサと、
前記第1伝送線路が、前記第4〜第7伝送線路のうち少なくともいずれか1つに挿入される請求項1に記載の整合回路とを含むことを特徴とする送受信器。 A high-frequency oscillator that generates a high-frequency signal;
A fourth transmission line connected to the high-frequency oscillator for transmitting a high-frequency signal;
The first terminal is connected to the fourth transmission line, and a high-frequency signal applied to the first terminal is selectively applied to the second terminal or the third terminal. An output branching device;
A fifth transmission line connected to the second terminal and transmitting a high-frequency signal applied from the second terminal;
A transmitting antenna connected to the fifth transmission line and emitting a high-frequency signal;
A receiving antenna for capturing high-frequency signals;
A sixth transmission line connected to the receiving antenna and transmitting the captured high-frequency signal;
A seventh transmission line connected to the third terminal and transmitting a high-frequency signal output from the third terminal;
A mixer that is connected to the sixth and seventh transmission lines, mixes high-frequency signals given from the sixth and seventh transmission lines, and outputs an intermediate frequency signal;
The transceiver including the matching circuit according to claim 1 , wherein the first transmission line is inserted into at least one of the fourth to seventh transmission lines.
前記送受信器からの中間周波信号に基づいて、前記送受信器から探知対象物までの距離を検出する距離検出器とを含むことを特徴とするレーダ装置。 The transceiver according to claim 7 or 8 ,
A radar apparatus comprising: a distance detector that detects a distance from the transceiver to a detection target based on an intermediate frequency signal from the transceiver.
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