JP2001217785A - 高周波通信装置およびその製造方法 - Google Patents

高周波通信装置およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】送受信回路を構成する回路素子等を筐体内に実
装する通信装置の筐体内、外の電磁波の不当な電磁結合
を低減する。 【解決手段】筐体を構成する壁の少なくとも一部に、周
期的に押出加工した突起を形成し、不要電波放射源より
の放射エネルギーを周期的に閉じ込め他への干渉を防止
する構造とした。 【効果】簡単な周期構造体を筐体の一部に押出加工で付
加するのみで筐体内での不要放射電波エネルギを局部的
に閉じ込め他への干渉を防止し、干渉，ＥＭＣ，ＥＭＩ
の問題を低減できる。受信装置の特性を劣化させること
無く、量産バラツキ，経時変化の低減，製造コストの低
減を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波通信装置、
更に詳しく言えば、マイクロ波又はミリ波等の帯域の信
号を処理する高周波回路素子を内部に実装した筐体をも
つ高周波通信装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ミリ波を使用する自動車レーダや３００
ＭＨｚ以上の周波数帯の電波を用いる高周波無線通信装
置及び無線端末機は、装置の小型化，低コスト化のた
め、また使用する回路素子の多機能化に伴い、単一の多
機能半導体素子または、半導体集積回路(ＩＣ)、これら
を実装したパッケージ、または、複数のＩＣとこれらを
相互に接続し、あるいはフィルター機能等を含む高周波
回路素子を一つの筐体内に実装する。このような構造の
通信装置の一例として、１９９７年電子情報通信学会総
合大会Ｃ−２−１２１「６０ＧＨｚ帯ミリ波レーダユニ
ット」に記載された自動車用レーダに用いられる送受信
装置がある。この装置はミリ波（６０ＧＨｚ帯）送受信
回路を平面表面で囲まれた筐体内に収められた構造にな
っている。他の一例として、１９９６年米国Ｍ／Ａ−Ｃ
ＯＭ社のカタログ「RF,MicrowaveandMillimeter Wave, S
ingle and Multi-Function Components and Subassembl
ies」に示すＲＦサブシステムがある。このＲＦサブシ
ステムは高周波（ＲＦ）複数機能の回路素子が一筐体内
に実装され、機能素子間の干渉を低減する為上記筐体を
その中に設けた金属壁によって複数個の部分に分割した
構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一筐体構造の内部に多
くの機能素子を収納する場合、筐体の大きさが一定で、
機能素子の数が多くなれば、それだけ機能素子間の物理
的距離が短くなり、あるいは筐体の大きさが信号周波数
の自由空間波長の半分（例えば、７７ＧＨｚで約１.９
５mm ）に比べ大きくなる。いずれの場合においても、
筐体内の機能素子を構成するＩＣ等の一点より筐体内に
放射された信号周波数の電波エネルギーは容易に筐体内
を伝播し、同じ筐体内の機能素子に結合することにより
様々な機能障害を起こす。例えば、通信用送受信器、ミ
リ波自動車レーダ用送受信モジュールでは送信機能素子
より筐体内に放射された信号の一部が受信機能素子に結
合することにより受信機の飽和，受信雑音の上昇等の障
害を起こす。
【０００４】従来の通信装置は、これらの問題、特に筐
体内の干渉問題を解決するために、筐体構造を細分化し
て金属隔壁で複数の小さな部屋に分割したり、本来の信
号通路に沿って不要放射に対しては局所的にカットオフ
導波管構造となるような金属構造を設けていた。これら
の従来技術はその筐体の構造に複雑な金属構造を必要と
し、また受動回路の高周波基板の複数分割を必要とし、
さらにこれらの構造や基板の複数分割のため半導体Ｉ
Ｃ，受動回路部品の実装をより困難にして、通信装置の
量産化及び低コスト化を阻害していた。
【０００５】これらの問題点を解決するための本出願人
等は先に特願平11−118047号を提案している。
【０００６】本発明は、先の提案の改良に関するもので
あり、本発明の目的は、装置の量産化及び低コスト化を
阻害すること無く、筐体内、外の電磁波の干渉、即ち筐
体内の回路素子間あるいは筐体内の回路素子と筐体外の
電磁波との間の不当な電磁結合を低減する高周波通信装
置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、マイクロ波またはミリ波等の高周波帯域の信号で動
作する高周波回路素子及びアンテナを有し、少なくとも
上記高周波回路素子を内部に実装した筐体をもつ通信装
置において、上記筐体を構成する壁の少なくとも一部に
周期的に押出加工された突起を設けた。上記周期構造体
は、周期構造体を含む筐体部分が筐体内で問題となる不
要放射電波の周波数を含む周波数帯を非伝播周波数帯域
とするフィルターとして構成する。
【０００８】本発明の高周波通信装置によれば、筐体内
の不要電波放射源よりの放射エネルギーを局所的に閉じ
込め他への干渉を防止できる。また、外部の不要電波放
射源よりの放射エネルギーを減衰して干渉をおさえるこ
とができる。筐体内に問題となる周波数が複数存在する
場合、筐体内必要部位のそれぞれに異なる周期構造を付
加することのより複数の干渉問題に対応することができ
る。さらにこれらの周期構造を筐体構造の天井部に付帯
した場合、この天井部を筐体の蓋として設計すれば、そ
の他の筐体部分は波長にくらべてはるかに大きな単純形
状（例えば直方体）にすることができ、高周波基板も大
きな一枚基板を用いることが可能となって筐体内への半
導体などの実装が容易になり筐体を含むモジュールが低
コストで実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１，図２，図
３，図４，図５，図６，図７，図８を用いて説明する。
図１は、本発明による高周波通信装置の一実施例形態で
あるマイクロ波またはミリ波送受信装置の断面図であ
る。送受信用ＭＭＩＣなどの半導体２とこれらを接続す
る平面回路基板３−１及び３−２は、筐体底部である金
属製ベースプレート１の表面に実装されて送受信回路を
構成し、上記送受信回路への入出力信号は同軸線６を介
してアンテナ（図示せず）に接続される。金属製の蓋５
は、筐体の側壁４−１及び４−２によってベースプレー
ト１から分離され筐体の天井部を構成する。筐体の側壁
４−１，４−２は金属でもガラス，アルミナなどの非金
属のいずれでも良い。蓋５の筐体内部に面する天井部に
は直方体の突起５−１が周期的に押出し加工され配置さ
れている。本実施例として、突起５−１の高さＨとす
る。図２は、図１に示す筐体天井部を筐体内部より見上
げた蓋５の平面図である。突起５−１が２次元に一定の
周期でほぼ全面に配置されている。本実施例として、突
起５−１は幅ｗの正方形とし、間隔をＰとする。図３
は、図１に示す筐体天井部を筐体外部より見た蓋５の平
面図である。突起５−１の位置に相対して凹部５−２が
２次元に一定の周期でほぼ全面に配置されている。本実
施例として、凹部５−２は突起５−１とほぼ同面積とな
る丸形状でありφＤとする。このように構成される周期
的突起のある蓋５の天井部は、送受信回路を実装する金
属表面と共に、その両者間の筐体内空間を伝播しようと
するマイクロ波またはミリ波に対して波動インピーダン
スを周期的に変化させたフィルタ構造を構成し、周波数
の関数として伝播周波数帯域と非伝播周波数帯域を交互
に持つ特性を示す。従ってたとえば送受信回路の動作周
波数帯が非伝播周波数帯域内に入る様に本フィルタ構造
を設計することにより、送受信回路の送信側と筐体内へ
の不要放射が受信に到達することを防ぎ送受信干渉を低
減できる。しかしながら、このようなフィルタを製作す
る場合、切削，研削，エッチング，プレス加工などが考
えられるが、切削，研削の場合、突起が多数になると加
工工数が大となったり、さらに加工時、バリが発生する
ため、後工程においてその除去作業が必要となり生産性
がわるく、コスト高となる。エッチングは多数の突起を
一度に加工可能であるが、突起の高さが大の場合、形状
精度の悪化を招き、加工時間もながく量産性に乏しいな
どの問題がある。これらの問題を解決するため、プレス
加工（押出し加工）による製法を以下に説明する。
【００１０】図４は、蓋５に突起５−１を押出し加工す
る金型の断面図である。押出しパンチ７は、オサエプレ
ート８に嵌合保持され、ストリッパ９により先端部がガ
イドされている。ストリッパ９は、ガイドピン１０によ
り案内されながら、スプリング１１の付勢力により上下
動可能となっている。押出しパンチの外径寸法は蓋５の
凹部５−２の寸法に相対しφＤであり、間隔Ｐで周期的
に配置されている。ダイ１２には、押出し穴１１−１
が、突起５−１に相対する形状である幅Ｗの正方形で間
隔Ｐで周期的に形成されている。押出し穴１２−１には
カウンタパンチ１３が挿入され、カウンタパンチ１３に
は、クッションプレート１４を介しスプリング１５によ
りクッション圧が負荷されている。オガタ１６は加圧装
置のスライド１７に取付けられ、メガタ１８は加圧装置
のベース１９に取付けられ、オガタ１６はスライド１７
の上下動によりガイドピン１０に案内されながら下降、
加圧成形する。図５に図４に示す金型による加工部分の
詳細図を示す。蓋５（ただし突起５−１，凹部５−２は
未加工）はダイ１２上にセットされストリッパ９により
押え込まれた状態で押出しパンチ７で加圧される。この
時カウンタパンチ１３には加工中常時スプリング１５に
よりクッション圧が負荷された状態となる。押出しパン
チ７により押出された材料である突起５−１には、この
クッション圧が加工中負荷されている。加工最終状態で
は、カウンタパンチ１３，クッションプレート１４は同
着きとなり加工完了となる。このクッション圧が負荷さ
れないと押出し加工の際、自由伸びとなるため、接続部
５−３に亀裂が発生しやすくなる。特に蓋５の板厚Ｔに
対し、突起部５−１の高さＨが大きい場合亀裂の発生は
顕著となる。また、クッション圧が負荷されないと、突
起５−１の先端の形状精度が悪くフィルタとしての機能
が低下するが、クッション圧が負荷されると、先端部へ
の圧縮応力により、形状精度の向上が図られ、フィルタ
機能の確保が可能となる。
【００１１】本金型を用い、加工実験をした一例を説明
する。幅Ｗ＝０.９,間隔Ｐ＝１.９,Ｈ＝０.７ の突起５
−１を２５列×１０行の周期的配置とし２５０ケの突起
５−１を得るために、凹部は、φＤとし、間隔Ｐ＝１.
９ ，２５列×１０行の配置とした。材料は冷間圧延鋼
板で板厚は１.０である。φＤが０.９において、Ｈ＝
０.７５ で亀裂が発生した。φＤ＝１.０とすれば、Ｈ
＝０.８５まで亀裂の発生はない。また、φＤ＝１.１以
上となると、φＤ＝１.０と同様に亀裂発生抑制には効
果があるが、加工後、材料のソリが大きくなり、平坦度
精度が悪化し、フィルタ機能を損ねる場合がある。ま
た、突起５−１の先端部形状（図６）はφＤ＝１.０ の
時、クッション圧を負荷した場合、Ｒ＝０.３〜０.３５
であったが、クッション圧を負荷した場合、Ｒ＝０.１
０〜０.１５と形状精度の向上が図れた。本実施例の製
法により、生産性の良い品質の優れたフィルタを得るこ
とができる。
【００１２】図７に本発明の第２の実施例における蓋の
構成を示す平面図を示す。本実施例では、筐体内に３種
類の異なる主要な周波数で動作する機能が存在する時、
蓋２０の表面に３つの異なる設計周波数に対応した突起
２０−１，２０−２，２０−３の周期構造体を配置する
ことにより各機能間の干渉を効果的に低減する。本実施
例においても、一つの金型にそれぞれの突起に相対した
押出しパンチ，ダイを設置し前述したように加工を行え
ばよい。
【００１３】図８に本発明の第３の実施例における蓋の
断面図を示す。本実施例では、図１に示した側壁４−
１，４−２，蓋５をプレス絞り加工などにより一体構造
とした蓋２１とし、蓋２１の天井部に突起２１−１を形
成した。これにより、部品数の削減，組立の簡略化が図
られ一層のコスト低減が可能となる。
【００１４】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、突起５−１の断面形状は正方形に限ったものでは
なく、フィルタ特性の観点から変更してもよい。たとえ
ば円柱などでもよい。また、本実施例に説明した押出し
パンチ７およびカウンタパンチ１３は、丸形状である
が、突起形状に近似した形状、例えば角形状でも可能で
ある。ただし、金型製作上、角形状パンチより丸形状パ
ンチの製作がコスト的に有利である。また、金型におい
て、カウンタパンチ１３にクッション圧を負荷させるス
プリング１５の代わりに油圧などを用いることも可能で
ある。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、簡単に周期構造を高周
波筐体構造の一部に付加することが可能であり、それに
より筐体内での不要放射電波エネルギーによる干渉，Ｅ
ＭＣ，ＥＭＩの問題を大幅に低減でき、高機能多機能の
高周波システムをその全体特性を劣化させることなく低
コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高周波通信装置の一実施例である
マイクロ波またはミリ波送受信装置の断面図。
【図２】図１に示す筐体天井部を筐体内部より見上げた
蓋５の平面図。
【図３】図１に示す筐体天井部を筐体外部より見た蓋５
の平面図。
【図４】図１に示す蓋５の加工用金型の縦断面図。
【図５】図４に示す金型の加工部詳細図。
【図６】本発明の蓋５に形成された突起５−１の先端形
状の断面図。
【図７】本発明による高周波通信装置の第２の実施例に
おける蓋の構成を示す平面図。
【図８】本発明による高周波通信装置の第３の実施例に
おける蓋の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１…ベースプレート、２…半導体、３…平面回路基板、
４…筐体の側壁、５…蓋、５−１…突起、５−２…凹
部、５−３…接続部、６…同軸線、７…押出しパンチ、
８…オサエプレート、９…ストリッパ、１０…ガイドピ
ン、１１…スプリング、１２…ダイ、１３…カウンタパ
ンチ、１４…クッションプレート、１５…スプリング、
１６…オガタ、１７…スライド、１８…メガタ、１９…
ベース、２０，２１…蓋。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 瑞穂 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 河原 敬二 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 5E321 AA02 AA33 GG05 5K016 AA01 AA06 BA00 BA01 DA02 EA03 5K052 AA02 BB01 DD28 FF37

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高周波回路素子及びアンテナを有し、少な
    くとも上記高周波回路素子の内部に実装した筐体をもつ
    通信装置であって、上記筐体の壁にすくなくとも一部に
    周期的に突起を形成した周期構造体が設けられ、前記突
    起は押出し加工により形成されていることを特徴とする
    高周波通信装置。
  2. 【請求項２】上記周期構造体が上記筐体の壁の内壁に形
    成された請求項１記載の高周波通信装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の高周波通信装置の製
    造方法であって、上記周期構造体が設けられた筐体は金
    属材料であり、複数個の周期構造体を同時に押出し加工
    することを特徴とする高周波通信装置の製造方法。
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