JP2000022411A - 方向性結合器、方向性結合器装置、可変減衰器及び送受信装置 - Google Patents

方向性結合器、方向性結合器装置、可変減衰器及び送受信装置

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JP2000022411A
JP2000022411A JP10190698A JP19069898A JP2000022411A JP 2000022411 A JP2000022411 A JP 2000022411A JP 10190698 A JP10190698 A JP 10190698A JP 19069898 A JP19069898 A JP 19069898A JP 2000022411 A JP2000022411 A JP 2000022411A
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directional coupler
transmission
length
line
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Toru Tanizaki
透 谷崎
Hiroshi Nishida
浩 西田
Ikuo Takakuwa
郁夫 高桑
Masaru Sasaki
優 佐々木
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】結合量を容易に変化させることができ、しか
も、結合量を減少させる方向に変化させることのできる
可能な方向性結合器と、それを用いた方向性結合器装
置、可変減衰器および送受信装置を提供する。 【解決手段】 第1の伝送線路2と第2の伝送線路3を
一部対向させ、付勢手段5によって第1の伝送線路2を
第2の伝送線路3に対して平行移動させ、第1の伝送線
路2と第2の伝送線路3の対向長Lを可変させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばミリ波帯の
電磁波を送受波して探知物体までの距離や相対速度を計
測するレーダ等に用いられる方向性結合器、方向性結合
器装置、可変減衰器および送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、例えば道路を走行中に、前方また
は後方を走行する車両との距離や相対速度を計測するこ
となどを目的として、いわゆる車載用ミリ波レーダが開
発されている。このようなミリ波レーダの送受信装置は
一般に、ミリ波発振器、サーキュレータ、方向性結合
器、ミキサ、アンテナ等が一体化されたモジュールから
なり、車両の前部または後部に取り付けられている。
【0003】このようなミリ波レーダの送受信装置に用
いられる分配用の方向性結合器としては、図6に示すよ
うなものが一般的に知られている。図6は、その方向性
結合器の平面図である。
【0004】図6に示すように、方向性結合器51は、
第1の伝送線路52と第2の伝送線路53をある間隔だ
け離して平行に並べたものである。また、第1の伝送線
路のポートP1とは反対側の端部には終端抵抗54が形
成されている。
【0005】第1の伝送線路52及び第2の伝送線路5
3は非放射性誘電体線路であり、図示しない上金属板と
下金属板52b間に誘電体ストリップ52a及び誘電体
ストリップ53aを挟み込むことによって構成されてい
る。
【0006】このような方向性結合器51は以下のよう
に機能する。すなわち、第1の伝送線路52のポートP
1から高周波信号が入ると、第1の伝送線路52と第2
の伝送線路53が対向している部分で電磁界結合が生
じ、高周波信号は徐々に第2の伝送線路53の方へ移っ
ていき、第2の伝送線路53のポートP2から出力され
る。この時、方向性によって第2の伝送線路53のポー
トP3へもわずかに信号が出力されることになる。
【0007】また、第2の伝送線路53のポートP2か
ら高周波信号が入ると、第2の伝送線路53と第1の伝
送線路52が対向している部分で電磁界結合が生じ、高
周波信号は一部、第1の伝送線路52の方へ移ってい
き、第1の伝送線路52のポートP1から一部出力され
る。また、残りの高周波信号は第2の伝送線路53のポ
ートP3から出力される。すなわち、方向性結合器51
は信号を分配する分配器として機能する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような方向性結合
器では、単位長さ当たりの結合量は、第1及び第2の伝
送線路の幅や、第1及び第2の伝送線路間の間隔等によ
って変化する。したがって、この方向性結合器の結合量
を変化させる場合、これらの条件を変化させる必要があ
るが、方向性結合器を作製した後には変化させることが
困難であった。
【0009】すなわち、第1及び第2の伝送線路の幅を
変化させる場合、方向性結合器が作製された後では、伝
送線路の一部を削除する等の手法しかなかった。しかし
ながら、伝送線路の一部を削除すると、伝送線路自体の
線路インピーダンスが変化してしまうため、所望の特性
が得ることが困難であった。
【0010】第1及び第2の伝送線路間の間隔を変化さ
せる場合、伝送線路の一部を削除して間隔を変化させる
と、幅を変化させる時と同様の問題があった。また、第
1及び第2の伝送線路間の隙間に誘電体を充填し、充填
する誘電体の誘電率や充填量を変化させることによっ
て、結合量を調整することが行われていた。しかしなが
ら、この手法は結合量を大きくする方向に変化させる場
合には有効であるが、結合量を減少させる方向に変化さ
せることが出来なかった。
【0011】また、方向性結合器を分配器として用いる
場合、結合量を変化させることが上記のように困難であ
るため、分配量を可変することが出来なかった。
【0012】本発明の方向性結合器、方向性結合器装
置、可変減衰器および送受信装置は、上述の問題を鑑み
てなされたものであり、これらの問題を解決し、結合量
を容易に変化させることができ、しかも、結合量を減少
させる方向に変化させることのできる可能な方向性結合
器と、それを用いた方向性結合器装置、可変減衰器およ
び送受信装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項1に係る
方向性結合器は、第1の伝送線路と第2の伝送線路を一
部対向させてなる方向性結合器において、前記第1の伝
送線路と前記第2の伝送線路との対向部で、前記第1の
伝送線路と前記第2の伝送線路とが相対的に平行移動
し、前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路の対向長
が変化するように構成されている。
【0014】これにより、方向性結合器の対向部の対向
長を漸次変化させることができる。
【0015】請求項2に係る方向性結合器は、第1の伝
送線路と、前記第1の伝送線路に一部対向する第2の伝
送線路と、前記第1の伝送線路を前記第2の伝送線路に
対して平行移動させて前記第1の伝送線路と前記第2の
伝送線路の対向部の長さを可変させる駆動手段とを備え
ている。
【0016】この駆動手段によって、第1の伝送線路が
平行移動し、第1の伝送線路と第2の伝送線路の対向部
の長さが可変するため、第1の伝送線路と第2の伝送線
路の結合量を変化させることができる。
【0017】請求項3に係る方向性結合器装置は、第1
の伝送線路と、前記第1の伝送線路と一部対向する第2
の伝送線路と、前記第1の伝送線路と一部対向する第3
の伝送線路と、前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線
路の対向部の長さを可変させるとともに前記第1の伝送
線路と前記第3の伝送線路の対向部の長さを保ったまま
前記第1の伝送線路を前記第2の伝送線路及び前記第3
の伝送線路に対して平行移動させる駆動手段とを備えて
いるこの駆動手段で第1の伝送線路が平行移動した場
合、第1の伝送線路と第2の伝送線路の対向部の長さを
可変させ、第1の伝送線路と第3の伝送線路の対向部の
長さを保持しているので、第1の伝送線路と第3の伝送
線路の結合量を変化させずに、第1の伝送線路と第2の
伝送線路の結合量を変化させることができる。
【0018】請求項4に係る可変減衰器では、第1の伝
送線路と、前記第1の伝送線路と一部対向し一端に終端
抵抗が接続された第2の伝送線路と、前記第1の伝送線
路と一部対向し一端に終端抵抗が接続された第3の伝送
線路と、前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路の対
向部の長さを可変させるとともに前記第1の伝送線路と
前記第3の伝送線路の対向部の長さを保ったまま前記第
1の伝送線路を前記第2の伝送線路及び前記第3の伝送
線路に対して平行移動させる駆動手段とを備えている。
【0019】このように第1の伝送線路を平行移動させ
ることにより、減衰量を可変することができる。
【0020】請求項5に係る送受信装置は、請求項3の
方向性結合器装置を用いている。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1を用いて説明する。図1は本発明の第1の実施形
態を示す方向性結合器の平面図である。
【0022】図1に示すように、方向性結合器1は、第
1の伝送線路2と第2の伝送線路3を一部対向状態に
し、第1の伝送線路2の一端に終端抵抗4を接続するこ
とにより構成されている。
【0023】第1の伝送線路2は非放射性誘電体線路で
あり、図示しない上金属板と下金属板2b間に誘電体ス
トリップ2aを挟み込むことによって構成されている。
第2の伝送線路3も、第1の伝送線路2と同様に非放射
性誘電体線路であり、図示しない上金属板と下金属板3
b間に誘電体ストリップ3aを挟み込むことによって構
成されている。
【0024】また、第1の伝送線路2の上金属板と下金
属板2bは、第2の伝送線路3の上金属板と下金属板3
bとは独立しており、図1において矢印で示すように平
行移動が可能となっている。第1の伝送線路2は、モー
タなどの駆動手段5により第2の伝送線路3に対して平
行移動するため、第1の伝送線路2と第2の伝送線路3
との対向長Lが変化することとなる。
【0025】以上のように、本実施の形態では方向性結
合器の対向部を平行移動させて、第1の伝送線路の第2
の伝送線路3に対する対向長Lを変化させることによ
り、方向性結合器の結合量を漸次変化させることができ
る。第1の伝送線路2のポートP1から高周波信号が入
ると、第1の伝送線路2と第2の伝送線路3が対向して
いる部分で電磁界結合が生じ、高周波信号は徐々に第2
の伝送線路3の方へ移っていき、第2の伝送線路3のポ
ートP2から出力される。すなわち、方向性結合器の結
合量を変化させることにより、第2の伝送線路3のポー
トP2から出力されるレベルを変化させることができ
る。なお、この時、方向性によって第2の伝送線路3の
ポートP3へもわずかに信号が出力されることになる。
【0026】また、第2の伝送線路3のポートP2に高
周波信号が入ると、第2の伝送線路3と第1の伝送線路
2が対向している部分で電磁界結合が生じ、高周波信号
の一部は第1の伝送線路2の方へ移っていき、第1の伝
送線路2のポートP1から一部出力される。また、残り
の高周波信号は第2の伝送線路3のポートP3から出力
される。すなわち、方向性結合器1の結合量を変化させ
ることにより、第2の伝送線路3のポートP2から入力
された高周波信号を第1の伝送線路2のポートP1と第
2の伝送線路のポートP3に分配する分配比を変化させ
ることができる。
【0027】さらに、第1の伝送線路2は図1の矢印に
示すように往復移動が可能なため、結合量を減少させる
方向にも、増加させる方向にも任意に変化させることが
できる。
【0028】なお、本実施の形態では、第1の伝送線路
2を移動させたが、これに限るものではなく、第2の伝
送線路3の方を移動させるようにしてもよい。
【0029】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。図2は本発明の第2の実施の形態を示す方向
性結合器装置の平面図である。
【0030】図2に示すように、方向性結合器装置11
は、第1の伝送線路12と第2の伝送線路13とを一部
対向状態にし、第1の伝送線路13の一端に終端抵抗1
4aを接続し、第1の伝送線路12と第2の伝送線路1
3の対向部とは反対側で、第1の伝送線路12と第3の
伝送線路15とを対向状態にし、第3の伝送線路15の
一端に終端抵抗14bを接続することにより構成されて
いる。
【0031】第1の伝送線路12は非放射性誘電体線路
であり、図示しない上金属板と下金属板12b間に誘電
体ストリップ12aを挟み込むことによって構成されて
いる。、第2の伝送線路13も、第1の伝送線路12と
同様に非放射性誘電体線路であり、図示しない上金属板
と下金属板13b間に誘電体ストリップ13aを挟み込
むことによって構成されている。第3の伝送線路15
も、第1の伝送線路12や第2の伝送線路13と同様に
非放射性誘電体線路であり、図示しない上金属板と下金
属板15b間に誘電体ストリップ15aを挟み込むこと
によって構成されている。
【0032】また、第1の伝送線路12の上金属板と下
金属板12bは、第2の伝送線路13の上金属板と下金
属板13b及び第3の伝送線路15の上金属板と下金属
板15bとは独立しており、図2において矢印で示すよ
うに平行移動が可能となっている。第1の伝送線路12
は、モータ等の駆動手段16により駆動されて第2の伝
送線路13に対して対向長L1を可変させつつ、第3の
伝送線路15に対して対向長L2を保ったまま平行移動
する。これによって、第1の伝送線路12と第2の伝送
線路13との間では結合量が変化し、第1の伝送線路1
2と第3の伝送線路15との間では結合量が同じ状態を
保つことになる。
【0033】したがって、第3の伝送線路15のポート
P1から高周波信号が入ると、第3の伝送線路15と第
1の伝送線路12が対向している部分で電磁界結合が生
じ、高周波信号は徐々に第1の伝送線路12の方へ移っ
ていく。さらに、第1の伝送線路12に高周波信号が入
ると、第1の伝送線路12と第2の伝送線路13が対向
している部分で電磁界結合が生じ、高周波信号は徐々に
第2の伝送線路13の方へ移っていき、第2の伝送線路
13のポートP2から出力される。すなわち、方向性結
合器の結合量を変化させることにより、第2の伝送線路
13のポートP2から出力されるレベルを変化させるこ
とができる。なお、この時、方向性によって第2の伝送
線路13のポートP3へもわずかに信号が出力されるこ
とになる。
【0034】また、第2の伝送線路13のポートP2に
高周波信号が入ると、第2の伝送線路13と第1の伝送
線路12が対向している部分で電磁界結合が生じ、高周
波信号の一部は第1の伝送線路12の方へ移っていく。
さらに、第1の伝送線路12に高周波信号の一部が入る
と、第1の伝送線路12と第3の伝送線路15が対向し
ている部分で電磁界結合が生じ、高周波信号の一部は徐
々に第3の伝送線路15の方へ移っていき、第3の伝送
線路15のポートP1から高周波信号の一部が出力され
る。また、残りの高周波信号は第2の伝送線路13のポ
ートP3から出力される。
【0035】すなわち、方向性結合器装置11の結合量
を変化させることにより、第2の伝送線路13のポート
P2から入力された高周波信号を第3の伝送線路15の
ポートP1と第2の伝送線路13のポートP3に分配す
る分配比を変化させることができる。また、第1の伝送
線路12のみが可動するので、入出力となるポートP1
〜P3は固定された状態で用いることができる。
【0036】次に、本発明の第2の実施の形態の変形例
について説明する。図3は本発明の第2の実施の形態の
変形例を示す方向性結合器装置の平面図である。
【0037】図3に示すように、方向性結合器装置21
は、第1の伝送線路22と第2の伝送線路23とを一部
対向状態にし、第1の伝送線路23の一端に終端抵抗2
4aを接続し、第1の伝送線路22と第2の伝送線路2
3の対向部とは反対側で、第1の伝送線路22と第3の
伝送線路25とを対向状態にし、第3の伝送線路25の
一端に終端抵抗24bを接続することにより構成されて
いる。
【0038】第1の伝送線路22は非放射性誘電体線路
であり、図示しない上金属板と下金属板22b間に誘電
体ストリップ22aを挟み込むことによって構成されて
いる。、第2の伝送線路23も、第1の伝送線路22と
同様に非放射性誘電体線路であり、図示しない上金属板
と下金属板23b間に誘電体ストリップ23aを挟み込
むことによって構成されている。第3の伝送線路25
も、第1の伝送線路22や第2の伝送線路23と同様に
非放射性誘電体線路であり、図示しない上金属板と下金
属板25b間に誘電体ストリップ25aを挟み込むこと
によって構成されている。
【0039】また、第1の伝送線路22の上金属板と下
金属板22bは、第2の伝送線路23の上金属板と下金
属板23b及び第3の伝送線路25の上金属板と下金属
板25bとは独立しており、図2において矢印で示すよ
うに平行移動が可能となっている。第1の伝送線路22
は、モータ等の駆動手段26により駆動されて第2の伝
送線路23に対して対向長L1を可変させつつ、第3の
伝送線路25に対して対向長L2を保ったまま平行移動
する。これによって、第1の伝送線路22と第2の伝送
線路23との間では結合量が変化し、第1の伝送線路2
2と第3の伝送線路25との間では結合量が同じ状態を
保つことになる。
【0040】したがって、図2に示した方向性結合器装
置11と同じ効果を得ることができる。また、それに加
えて、入出力ポートP1〜P3を同じ方向に配置してい
るので、接続するタイプによって図2に示した方向性結
合器装置11と使い分けることができる。
【0041】なお、本変形例では、第2の伝送線路23
と第3の伝送線路25を独立した上下金属板に配した
が、これに限るものではなく、同一金属板に配してもよ
い。
【0042】以上、第2の実施形態及びその変形例で
は、第1の伝送線路と第3の伝送線路とは対向長が変化
しないようにしたが、これに限るものではなく、第1の
伝送線路と第3の伝送線路も、第2の伝送線路と同じく
結合量可変構造としてもよい。この場合、二個所の可変
構造を有するので、結合量の可変感度を強くすることが
できる。
【0043】また、第2の実施形態で示した方向性結合
器装置11及び変形例で示した方向性結合器装置21
は、第2の伝送線路13、23のポートP3に終端抵抗
を接続することにより、可変減衰器として使用すること
ができる。この場合、方向性結合器部分の結合量を変化
させることにより、減衰量を可変することができる。
【0044】以下、この可変減衰器の使用形態について
図4を用いて説明する。図4は、発振器の評価装置のブ
ロック図である。図4に示すように、評価装置31は、
カプラー32、パワーメーター33、スペクトラムアナ
ライザ34、可変減衰器35、移相器36から構成され
ている。
【0045】試料である発振器37は、カプラー32の
ポートP1に接続され、カプラー32のポートP2は可
変減衰器35が接続され、カプラー32のポートP3に
はパワーメーター33が接続され、カプラー32のポー
トP4にはスペクトラムアナライザ34が接続されてい
る。また、可変減衰器35の後段には移相器36が終端
されている。この評価装置31は、発振器37の負荷変
動に対する動作を評価するためのものである。ここでは
負荷変動とは、反射信号の振幅や移相の変化をいう。
【0046】このような評価装置31では、発振器37
からの発信特性をカプラー32を介したスペクトラムア
ナライザ34で測定している。また発振器37からの発
信信号はカプラー32を介して可変減衰器35に入力さ
れ、例えば10dB減衰された上で、さらにその後段の
終端された移相器36で反射する。反射した信号は再び
可変減衰器35で10dB減衰された上で、カプラ−に
32を介してパワーメータ33及びスペクトラムアナラ
イザ34で測定される。
【0047】ここで、例えば、可変減衰器35の結合器
部分の結合量を変化させることにより減衰量を変化させ
れば、発振器37に対する負荷、この場合は振幅が変化
することになる。また、移相器36において位相を変化
させれば、同様に発振器37に対する負荷、この場合は
位相が変化することになる。
【0048】この評価装置31は、カプラー32及び可
変減衰器35、移相器36を全て非放射性誘電体線路に
より構成することができるので、例えば、発振器37が
非放射性誘電体線路を有するものであった場合、非放射
性誘電体線路以外の他の伝送線路に変換することなく、
そのまま使用できる。
【0049】また、第2の実施の形態の方向性結合器装
置11及び変形例の方向性結合器装置21は、以下のよ
うな送受信装置にも、用いることできる。図5は、方向
性結合器装置11を用いたアンテナ装置の回路図であ
る。
【0050】図5に示すように、送受信装置41は、ア
ンテナ42、43と、アンテナ装置42、43にそれぞ
れ接続されるミキサ44、45と、ミキサ44、45に
接続される方向性結合器装置11と、方向性結合器装置
11に接続される発振器46と、ミキサ44、45にそ
れぞれ接続される送信回路47、受信回路48とから構
成されている。
【0051】このような構成を有する送受信装置41に
おいては、発振器46から発振されたLo信号は方向性
結合器装置11で分配され、分配されたLo信号の一部
は送信回路47から伝送された信号とミキサ44で混合
され、アンテナ42から送信される。また、方向性結合
器装置11で分配されたLo信号の残りはアンテナ43
から受信された信号とミキサ45で混合され、受信回路
48に伝送される。
【0052】この時、方向性結合器装置11の結合量を
変化させることにより、Lo信号の送信・受信への分配
比を変化させることができる。
【0053】なお、上記第1実施の形態の方向性結合
器、第2の実施の形態及び変形例の方向性結合器装置で
は第1〜第3の伝送線路として非放射性誘電体線路を用
いたがこれに限るものではなく、ストリップライン・導
波管等の他の伝送線路を用いることも可能であるが、非
放射性誘電体線路を用いた方が損失が少ないため好まし
い。
【0054】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1、2に
係る方向性結合器によれば、結合部分で平行移動可能と
し、第1の伝送線路と第2の伝送線路の対向長を可変さ
せることができるので、結合量を任意に変化させること
ができる。したがって、分配器として用いた場合、その
分配比を可変することができる。
【0055】請求項3に係る方向性結合器装置によれ
ば、結合部分で平行移動可能とし、第1の伝送線路と第
2の伝送線路の対向長を可変させつつ、第1の伝送線路
と第3の伝送線路の対向長を固定しているので、入出力
ポートが固定された状態で分配量が可変できる。
【0056】請求項4に係る可変減衰器によれば、方向
性結合器部分で結合量を可変することにより、減衰量を
可変することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る方向性結合器
の平面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る方向性結合器
装置の平面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の変形例に係る方向
性結合器装置の平面図である。
【図4】本発明の可変減衰器を用いた評価装置のブロッ
ク図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る方向性結合器
装置を用いた送受信装置の回路図である。
【図6】従来の方向性結合器の平面図である。
【符号の説明】
1 方向性結合器 2 第1の伝送線路 2a 誘電体ストリップ 2b 下金属板 3 第2の伝送線路 3a 誘電体ストリップ 3b 下金属板 4 終端抵抗 5 駆動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 優 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 5J013 AA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の伝送線路と第2の伝送線路を一部
    対向させてなる方向性結合器において、前記第1の伝送
    線路と前記第2の伝送線路との対向部で、前記第1の伝
    送線路と前記第2の伝送線路とが相対的に平行移動し、
    前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路の対向長が変
    化することを特徴とする方向性結合器。
  2. 【請求項2】 第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路
    に一部対向する第2の伝送線路と、前記第1の伝送線路
    を前記第2の伝送線路に対して平行移動させ、前記第1
    の伝送線路と前記第2の伝送線路の対向部の長さを可変
    させる駆動手段とを備えることを特徴とする方向性結合
    器。
  3. 【請求項3】 第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路
    と一部対向する第2の伝送線路と、前記第1の伝送線路
    と一部対向する第3の伝送線路と、前記第1の伝送線路
    と前記第2の伝送線路の対向部の長さを可変させるとと
    もに前記第1の伝送線路と前記第3の伝送線路の対向部
    の長さを保ったまま前記第1の伝送線路を前記第2の伝
    送線路及び前記第3の伝送線路に対して平行移動させる
    駆動手段とを備えることを特徴とする方向性結合器装
    置。
  4. 【請求項4】 第1の伝送線路と、前記第1の伝送線路
    と一部対向し一端に終端抵抗が接続された第2の伝送線
    路と、前記第1の伝送線路と一部対向し一端に終端抵抗
    が接続された第3の伝送線路と、前記第1の伝送線路と
    前記第2の伝送線路の対向部の長さを可変させるととも
    に前記第1の伝送線路と前記第3の伝送線路の対向部の
    長さを保ったまま前記第1の伝送線路を前記第2の伝送
    線路及び前記第3の伝送線路に対して平行移動させる駆
    動手段とを備えることを特徴とする可変減衰器。
  5. 【請求項5】 請求項3の方向性結合器装置を用いたこ
    とを特徴とする送受信装置。
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