JP2002232213A - Nonradiative dielectric line and millimeter-wave transmitter/receiver - Google Patents
Nonradiative dielectric line and millimeter-wave transmitter/receiverInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばミリ波等の
高周波帯域で用いられる非放射性誘電体線路であって、
ミリ波集積回路等に好適に使用される非放射性誘電体線
路に関するものであり、また非放射性誘電体線路型のミ
リ波集積回路,ミリ波レーダーモジュール等のミリ波送
受信器に関するものである。The present invention relates to a nonradiative dielectric line used in a high frequency band such as a millimeter wave,
The present invention relates to a non-radiative dielectric line suitably used for a millimeter wave integrated circuit and the like, and also relates to a millimeter wave transceiver such as a non-radiative dielectric line type millimeter wave integrated circuit and a millimeter wave radar module.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の非放射性誘電体線路(Nonradiati
ve Dielectric Waveguideで、以下、NRDガイドと
いう)S1の構成を図1に示す。図1のNRDガイドS
1は、使用周波数において空気中を伝搬する電磁波(高
周波信号)の波長λに対して、間隔dがλ/2以下であ
る一対の平行平板導体1,3の間に誘電体線路2を介装
することにより、その誘電体線路2に沿って電磁波が伝
搬でき、放射波は平行平板導体1,3の遮断効果によっ
て抑制されるという動作原理に基づいている。2. Description of the Related Art A conventional nonradiative dielectric line (Nonradiati
FIG. 1 shows the configuration of S1 (hereinafter, referred to as an NRD guide). NRD guide S in FIG.
Reference numeral 1 denotes a dielectric line 2 interposed between a pair of parallel plate conductors 1 and 3 having an interval d of λ / 2 or less with respect to a wavelength λ of an electromagnetic wave (high-frequency signal) propagating in the air at the operating frequency. By doing so, an electromagnetic wave can be propagated along the dielectric line 2, and the radiation wave is based on the operation principle of being suppressed by the blocking effect of the parallel plate conductors 1 and 3.
【0003】このNRDガイドS1の電磁波伝搬モード
としては、LSMモード,LSEモードの2種類がある
ことが知られているが、損失の小さいLSMモードが一
般的に使用されている。また、NRDガイドの他のタイ
プとして、図2のような曲線状の誘電体線路14を設け
たNRDガイドS2もあり、これにより電磁波を容易に
曲線的に伝搬させることができ、ミリ波集積回路の小型
化や自由度の高い回路設計ができるという利点を持って
いる。It is known that there are two types of electromagnetic wave propagation modes of the NRD guide S1, an LSM mode and an LSE mode, but an LSM mode with a small loss is generally used. As another type of the NRD guide, there is also an NRD guide S2 provided with a curved dielectric line 14 as shown in FIG. It has the advantage that it is possible to reduce the size and design circuits with a high degree of freedom.
【0004】なお、図1および図2において、上側の平
行平板導体3,13は内部を透視するように一部を切り
欠くか、破線で示した。また、1,11は下側の平行平
板導体である。In FIGS. 1 and 2, the upper parallel plate conductors 3, 13 are partially cut away or shown by broken lines so as to see through the inside. Reference numerals 1 and 11 are lower parallel plate conductors.
【0005】また、従来、NRDガイドS1,S2の誘
電体線路2,14の材料としては、手軽に加工できると
いう簡便さと低損失という点で、テフロン,ポリスチレ
ン等の比誘電率2〜4の樹脂材料が使われてきた。Conventionally, as materials for the dielectric lines 2 and 14 of the NRD guides S1 and S2, resins having a relative dielectric constant of 2 to 4 such as Teflon and polystyrene have been used in view of simplicity of easy processing and low loss. Materials have been used.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来用
いられてきたテフロン,ポリスチレン等の比誘電率2〜
4の誘電体からなる誘電体線路でNRDガイドS1,S
2を構成すると、曲線部での曲げ損失や、誘電体線路の
接合部での損失が大きいという欠点があった。このた
め、急峻な曲線部を設けることができなかった。また、
緩やかな曲線部とした場合にも、その曲線部の曲率半径
を精密に決定する必要があった。さらに、小さい曲げ損
失でもって使用可能な周波数範囲が、例えば60GHz
付近では1〜2GHzと十分ではなかった。これは、比
誘電率が2〜4の誘電体を用いてNRDガイドS1,S
2を構成した場合、上記LSMモードとLSEモードの
分散曲線が非常に近いため、LSMモードの電磁波の1
部がLSEモードに変換されてしまい、損失が増大する
ためであった。However, the relative permittivity of the conventionally used Teflon, polystyrene and the like is 2 to 2.
NRD guides S1 and S
Constitution 2 has the disadvantage that bending loss at the curved portion and loss at the junction of the dielectric line are large. For this reason, a steep curved portion cannot be provided. Also,
Even in the case of a gentle curved portion, it is necessary to precisely determine the radius of curvature of the curved portion. Further, a frequency range usable with a small bending loss is, for example, 60 GHz.
In the vicinity, 1-2 GHz was not enough. This is because NRD guides S 1 and S
2, the dispersion curves of the LSM mode and the LSE mode are very close to each other.
This is because the part is converted to the LSE mode and the loss increases.
【0007】また、誘電体線路2,14の材料として、
アルミナ(Al2O3)セラミックス等の比誘電率が10
程度のセラミックスを用いたものもあるが、50GHz
以上の高周波で使用するためには、誘電体線路2,14
の幅を非常に細くしなければならず、加工性および実装
上実用的ではない。Also, as a material for the dielectric lines 2 and 14,
The relative dielectric constant of alumina (Al 2 O 3 ) ceramics etc. is 10
Some use ceramics of about 50 GHz
In order to use the above high frequency, the dielectric lines 2, 14
Must be very narrow, which is not practical in terms of workability and mounting.
【0008】また、従来用いられてきたテフロン等の樹
脂材料からなる誘電体線路でNRDガイドを構成する
と、誘電体線路と平行平板導体の接着が難しく、振動や
熱膨張差によって誘電体線路が位置ずれを起こし、正常
に機能しなくなるという問題があった。Further, if the NRD guide is formed of a dielectric line made of a resin material such as Teflon, which has been conventionally used, it is difficult to bond the dielectric line and the parallel plate conductor, and the dielectric line is not positioned due to vibration or thermal expansion difference. There has been a problem that a shift has occurred and malfunctions have occurred.
【0009】さらには、特開平57−166701号公
報に記載されているように、誘電体線路の断面形状は長
方形に限定されるものではなく平行平板導体に対して幾
何学的に対称な種々の形状とすることが原理的に求めら
れているが、従来用いられてきたテフロン等の樹脂材料
からなる誘電体線路でNRDガイドを構成すると、振動
や熱膨張差によって誘電体線路が変形や位置ずれを起こ
し、対称な形状から変形して正常に機能しなくなるとい
う問題があった。Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-166701, the cross-sectional shape of the dielectric waveguide is not limited to a rectangle, but is variously geometrically symmetric with respect to a parallel plate conductor. Although it is required in principle to have a shape, if the NRD guide is composed of a dielectric line made of a resin material such as Teflon, which has been conventionally used, the dielectric line will be deformed or misaligned due to vibration or a difference in thermal expansion. Then, there is a problem that the symmetrical shape is deformed and does not function normally.
【0010】また、誘電体線路の相対密度が小さい場
合、誘電率が材料物性値よりも低くなり所望の伝送特性
が得られないだけでなく、同時に開気孔率が大きくな
り、線路を加工する際に加工工程に生じる不純物が線路
表面に付着し、伝送特性を劣化させるだけでなく、雰囲
気湿度により線路表面に水分を吸着して伝送特性を劣化
させる問題点があった。また、線路の加工段階でバリ、
欠け等が生じ、対称形状を形成することが困難な場合も
発生した。さらには、接着剤で誘電体線路を固定する場
合、密度低下の原因となる開気孔部分や誘電体線路の欠
けた部分に誘電損失の大きい接着剤が侵入し、高周波信
号を減衰させ伝送損失が増大するといった問題があっ
た。When the relative density of the dielectric line is low, the dielectric constant becomes lower than the physical property value of the material, so that not only the desired transmission characteristics cannot be obtained, but also the open porosity becomes large, and when the line is processed, In addition, there is a problem that impurities generated in the processing step adhere to the surface of the line and deteriorate transmission characteristics, and also, moisture is adsorbed on the surface of the line due to atmospheric humidity to deteriorate transmission characteristics. Also, at the processing stage of the track, burr,
Chipping and the like occurred, and it was sometimes difficult to form a symmetrical shape. Furthermore, when the dielectric line is fixed with an adhesive, an adhesive having a large dielectric loss penetrates into an open pore portion or a chipped portion of the dielectric line, which causes a decrease in density, and attenuates a high-frequency signal to reduce transmission loss. There was a problem that it increased.
【0011】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、LSMモードの電磁波の
LSEモードへの変換が少なく、従って誘電体線路に小
さい曲率半径で使用周波数範囲が広い急峻な曲線部を作
製することができ、その結果ミリ波集積回路等を小型化
でき、信頼性が高く、また高周波信号の損失が小さい高
性能なNRDガイドを提供することである。また、この
ようなNRDガイドを用いることにより、高周波信号の
伝送損失が小さく、小型化されたミリ波送受信器を提供
することである。Accordingly, the present invention has been completed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the conversion of an LSM mode electromagnetic wave to an LSE mode, so that the dielectric line has a small radius of curvature and a usable frequency range. An object of the present invention is to provide a high-performance NRD guide capable of forming a wide steep curved portion, thereby reducing the size of a millimeter-wave integrated circuit and the like, having high reliability, and reducing loss of a high-frequency signal. Another object of the present invention is to provide a miniaturized millimeter-wave transmitter / receiver that uses such an NRD guide and has a small transmission loss of a high-frequency signal.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の非放射性誘電体
線路は、高周波信号の波長の2分の1以下の間隔で配置
した平行平板導体間に誘電体線路を介装してなる非放射
性誘電体線路において、前記誘電体線路は開気孔率が5
%以下のセラミックスから成ることを特徴とする。A non-radiative dielectric line according to the present invention is a non-radiative dielectric line formed by interposing a dielectric line between parallel plate conductors arranged at intervals of not more than half the wavelength of a high-frequency signal. In the dielectric line, the dielectric line has an open porosity of 5%.
% Or less of ceramics.
【0013】本発明のNRDガイドは、誘電体線路の開
気孔率を5%以下としているので、誘電体線路を加工す
る場合、線路を加工する際の加工工程に生じる不純物が
線路表面に付着することなく、雰囲気湿度により線路表
面に水分を吸着する事も無いので高周波信号の伝送損失
を小さくすることができる。このようにして、信頼性が
高く、損失が小さい高性能なNRDガイドを構成するこ
とができる。In the NRD guide of the present invention, since the open porosity of the dielectric line is set to 5% or less, when processing the dielectric line, impurities generated in a processing step in processing the line adhere to the surface of the line. In addition, since moisture is not adsorbed on the line surface due to atmospheric humidity, transmission loss of a high-frequency signal can be reduced. In this way, a high-performance NRD guide with high reliability and small loss can be configured.
【0014】本発明において、好ましくは、前記誘電体
線路は、Mg,Al,Siの複合酸化物を主成分とする
セラミックスからなるとともに測定周波数60GHzで
のQ値が1000以上であることを特徴とする。In the present invention, preferably, the dielectric line is made of a ceramic mainly composed of a composite oxide of Mg, Al, and Si, and has a Q value of 1000 or more at a measurement frequency of 60 GHz. I do.
【0015】上記の構成により、LSMモードの電磁波
のLSEモードへの変換が少なく、従って小さい曲率半
径で使用周波数範囲が広い急峻な曲線部を誘電体線路に
作製することができ、その結果ミリ波集積回路等を小型
化でき、しかも加工が容易で作製の自由度の高いNRD
ガイドを作製できる。また、高周波信号の伝送損失が小
さいものとなり、また形状精度が精密で安定した誘電体
線路をセラミックスにより容易に多数個作製できるため
安価なものとなる。また、誘電体線路の比誘電率がテフ
ロン等の樹脂材料と比して高いので、例えばこれらの樹
脂材料を用いて誘電体線路の支持用治具や回路基板等を
作製し、誘電体線路近傍に配置してもその影響を受けに
くくなる。According to the above configuration, the conversion of the LSM mode electromagnetic wave into the LSE mode is small, and therefore, a steep curved portion with a small radius of curvature and a wide frequency range can be formed on the dielectric line. NRD that can reduce the size of integrated circuits, is easy to process, and has a high degree of freedom in fabrication
Guides can be made. In addition, the transmission loss of the high-frequency signal is small, and a large number of dielectric lines with precise and stable shape accuracy can be easily manufactured from ceramics, so that the cost is low. In addition, since the relative permittivity of the dielectric line is higher than that of a resin material such as Teflon, for example, a jig for supporting the dielectric line, a circuit board, and the like are manufactured using these resin materials, and the vicinity of the dielectric line is manufactured. , It is less likely to be affected.
【0016】また本発明において、好ましくは、前記複
合酸化物のモル比組成式がxMgO・yAl2O3・zS
iO2(但し、x=10〜40モル%,y=10〜40
モル%,z=20〜80モル%,x+y+z=100モ
ル%を満足する)で表されることを特徴とする。In the present invention, preferably, the molar ratio composition formula of the composite oxide is xMgO.yAl 2 O 3 .zS
iO 2 (however, x = 10 to 40 mol%, y = 10 to 40
Mol%, z = 20-80 mol%, x + y + z = 100 mol%).
【0017】上記の構成により、さらに伝送損失が少な
く、かつ安価で高い形状精度の誘電体線路を用いたNR
Dガイドを作製できる。With the above configuration, the transmission loss can be further reduced, and the NR using the inexpensive and high-precision dielectric line can be reduced.
D guide can be manufactured.
【0018】本発明のミリ波送受信器は、ミリ波信号の
波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体間
に、高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記
高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝
搬させる第1の誘電体線路と、バイアス電圧印加方向が
前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置され、
前記バイアス電圧を周期的に制御することによって前記
ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号として
出力する可変容量ダイオードと、前記第1の誘電体線路
に、一端側が電磁結合するように近接配置されるかまた
は一端が接合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー
側へ伝搬させる第2の誘電体線路と、前記平行平板導体
に平行に配設されたフェライト板の周縁部に所定間隔で
配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号の入出力端とされ
た第1の接続部,第2の接続部および第3の接続部を有
し、一つの前記接続部から入力された前記ミリ波信号を
フェライト板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接
する他の接続部より出力させるサーキュレータであっ
て、前記第1の誘電体線路の前記ミリ波信号の出力端に
前記第1の接続部が接合されるサーキュレータと、該サ
ーキュレータの前記第2の接続部に接合され、前記ミリ
波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテナを
有する第3の誘電体線路と、前記送受信アンテナで受信
され前記第3の誘電体線路を伝搬して前記サーキュレー
タの前記第3の接続部より出力した受信波をミキサー側
へ伝搬させる第4の誘電体線路と、前記第2の誘電体線
路の中途と前記第4の誘電体線路の中途とを近接させて
電磁結合させるかまたは接合させて成り、ミリ波信号の
一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させる
ミキサー部と、を設けたミリ波送受信器において、前記
第1〜第4の誘電体線路のうち少なくとも一つが上記本
発明の誘電体線路から成ることを特徴とする。In the millimeter-wave transceiver according to the present invention, a high-frequency diode oscillator is provided at one end between parallel plate conductors arranged at an interval equal to or less than half the wavelength of the millimeter-wave signal. A first dielectric line for transmitting the millimeter-wave signal, and a bias voltage application direction are arranged so as to match the direction of the electric field of the millimeter-wave signal;
A variable-capacitance diode that outputs the millimeter-wave signal as a transmission millimeter-wave signal obtained by frequency-modulating the millimeter-wave signal by periodically controlling the bias voltage; A second dielectric line, which is disposed or one end of which is joined and propagates a part of the millimeter wave signal to the mixer side, and a predetermined portion is provided on a peripheral portion of a ferrite plate disposed in parallel with the parallel plate conductor. A first connection unit, a second connection unit, and a third connection unit which are arranged at intervals and serve as input / output terminals of the millimeter wave signal, respectively, and the millimeter wave input from one of the connection units; A circulator for outputting a signal from another connection portion adjacent to the clockwise or counterclockwise direction in the plane of the ferrite plate, wherein the first connection is made to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line. Department A circulator to be combined, a third dielectric line joined to the second connection part of the circulator and having the transmitting / receiving antenna at the tip while transmitting the millimeter wave signal, and the third dielectric line received by the transmitting / receiving antenna A fourth dielectric line for propagating the reception wave output from the third connection portion of the circulator to the mixer side through the third dielectric line, a midway of the second dielectric line and the fourth dielectric line. And a mixer unit that is formed by electromagnetically coupling or joining the dielectric lines in close proximity to each other and mixing a part of the millimeter wave signal and a received wave to generate an intermediate frequency signal. In the transceiver, at least one of the first to fourth dielectric lines is formed of the dielectric line of the present invention.
【0019】本発明は、上記の構成により、信頼性が高
く、高性能かつ小型のミリ波送受信器とすることができ
る。According to the present invention, a high-reliability, high-performance and small-sized millimeter-wave transceiver can be provided by the above configuration.
【0020】また、本発明のミリ波送受信器は、ミリ波
信号の波長の2分の1以下の間隔で配置した平行平板導
体間に、高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、
前記高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号
を伝搬させる第1の誘電体線路と、バイアス電圧印加方
向が前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置さ
れ、前記バイアス電圧を周期的に制御することによって
前記ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号と
して出力する可変容量ダイオードと、第1の誘電体線路
に、一端側が電磁結合するように近接配置されるかまた
は一端が接合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー
側へ伝搬させる第2の誘電体線路と、前記平行平板導体
に平行に配設されたフェライト板の周縁部に所定間隔で
配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号の入出力端とされ
た第1の接続部,第2の接続部および第3の接続部を有
し、一つの前記接続部から入力された前記ミリ波信号を
フェライト板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接
する他の接続部より出力させるサーキュレータであっ
て、前記第1の誘電体線路の前記ミリ波信号の出力端に
前記第1の接続部が接続されるサーキュレータと、該サ
ーキュレータの前記第2の接続部に接続され、前記ミリ
波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナを有
する第3の誘電体線路と、先端部に受信アンテナ、他端
部にミキサーが各々設けられた第4の誘電体線路と、前
記サーキュレータの前記第3の接続部に接続され、前記
送信アンテナで受信混入したミリ波信号を伝搬させると
ともに先端部に設けられた無反射終端部で前記ミリ波信
号を減衰させる第5の誘電体線路と、前記第2の誘電体
線路の中途と前記第4の誘電体線路の中途とを近接させ
て電磁結合させるかまたは接合させて成り、ミリ波信号
の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させ
るミキサー部と、を設けたミリ波送受信器において、前
記第1〜5の誘電体線路のうち少なくとも一つが請求項
1〜3のいずれかに記載の誘電体線路から成ることを特
徴とする。Further, in the millimeter wave transceiver according to the present invention, a high-frequency diode oscillator is provided at one end between parallel plate conductors arranged at an interval of one half or less of the wavelength of the millimeter wave signal,
A first dielectric line for transmitting a millimeter-wave signal output from the high-frequency diode oscillator, and a bias voltage application direction arranged so as to match an electric field direction of the millimeter-wave signal, and periodically controlling the bias voltage; By doing so, the variable capacitance diode that outputs the millimeter wave signal as a frequency-modulated transmission millimeter wave signal and the first dielectric line are disposed close to each other so that one end side is electromagnetically coupled or one end is joined. A second dielectric line for transmitting a part of the millimeter wave signal to the mixer side; and a ferrite plate arranged in parallel with the parallel plate conductor at a predetermined interval on a peripheral portion of the ferrite plate. A first connection portion, a second connection portion, and a third connection portion serving as signal input / output terminals, and the millimeter-wave signal input from one of the connection portions is provided on a surface of a ferrite plate; A circulator for outputting the clock signal from the other connecting portion adjacent in the clockwise or counterclockwise direction, wherein the first connecting portion is connected to the output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line. A third dielectric line connected to the second connection portion of the circulator for transmitting the millimeter-wave signal and having a transmission antenna at the tip, a reception antenna at the tip, and a mixer at the other end. The fourth dielectric line provided is connected to the third connection part of the circulator, and the millimeter wave signal mixed and received by the transmission antenna is propagated, and the non-reflection termination part provided at the tip part is used as the fourth dielectric line. A fifth dielectric line for attenuating a millimeter wave signal, and a middle part of the second dielectric line and a middle part of the fourth dielectric line are brought close to each other and electromagnetically coupled or joined. And a mixer unit that mixes a part of the millimeter wave signal and the reception wave to generate an intermediate frequency signal, wherein at least one of the first to fifth dielectric lines is provided. It is characterized by comprising the dielectric line according to any one of Items 1 to 3.
【0021】本発明は、上記の構成により、信頼性が高
く、高性能かつ小型のミリ波送受信器とすることができ
る。また、送信用のミリ波信号がサーキュレータを介し
てミキサーへ混入することがなく、その結果受信信号の
ノイズが低減し、ミリ波レーダーに適用した場合に探知
距離が増大し、ミリ波信号の伝送特性に優れたものとな
る。According to the present invention, a high-reliability, high-performance and small-sized millimeter-wave transceiver can be provided by the above configuration. Also, the millimeter-wave signal for transmission does not enter the mixer via the circulator, and as a result, the noise of the received signal is reduced, and when applied to a millimeter-wave radar, the detection distance increases, and the transmission of the millimeter-wave signal is reduced. It has excellent characteristics.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】本発明のNRDガイドについて以
下に詳細に説明する。本発明のNRDガイドは図1のも
のと全体の基本構成は同様であり、以下図1に基いて説
明する。同図において、1,3は高周波信号の波長λの
2分の1以下の間隔dで配置した下側,上側の平行平板
導体、2は平行平板導体1,3間に介装、挟持された誘
電体線路であり、複数の誘電体線路部分の端面同士を所
定間隔で対向配置させて構成してもよい。なお、上記波
長λは、使用周波数における高周波信号の空気中での波
長に相当する。NRDガイドS1用の平行平板導体1,
3は、高い電気伝導度および加工性等の点で、Cu,A
l,Fe,SUS(ステンレススチール),Ag,A
u,Pt等からなり、鍛造、鋳造、ダイカスト、研削等
で加工された金属板、あるいはセラミックス,樹脂等か
ら成る絶縁板の表面にこれらの導体層を形成したもので
もよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The NRD guide of the present invention will be described in detail below. The NRD guide of the present invention has the same basic configuration as that of FIG. 1 and will be described below with reference to FIG. In the drawing, reference numerals 1 and 3 denote lower and upper parallel plate conductors arranged at an interval d equal to or less than half the wavelength λ of a high-frequency signal, and 2 denotes a parallel plate conductor interposed and sandwiched between the parallel plate conductors 1 and 3. It is a dielectric line, and the end faces of a plurality of dielectric line portions may be arranged facing each other at a predetermined interval. The wavelength λ corresponds to the wavelength of a high-frequency signal at the operating frequency in the air. Parallel plate conductor 1 for NRD guide S1,
No. 3 is Cu, A in terms of high electric conductivity and workability.
1, Fe, SUS (stainless steel), Ag, A
A metal plate made of u, Pt, or the like, processed by forging, casting, die casting, grinding, or the like, or an insulating plate made of ceramics, resin, or the like, on which the conductor layers are formed may be used.
【0023】本発明において、誘電体線路2の開気孔率
を5%以下に限定したのは、5%を超えた場合、誘電体
線路2中の気孔により水分吸着が発生し、伝送特性が劣
化するだけでなく、誘電体線路2内での密度分布が不均
一になり、それに伴い、誘電体線路2内に誘電率の不均
一が発生し、伝送特性が劣化する為である。同時に密度
低下により線路自体の強度が劣化し、さらには線路形状
が変形する事で伝送特性が劣化する問題が生じてくる。
開気孔率は、好ましくは3%以下であり、より好ましく
は2%以下がよい。In the present invention, the open porosity of the dielectric line 2 is limited to 5% or less. If the open porosity exceeds 5%, moisture absorption occurs due to the pores in the dielectric line 2 and the transmission characteristics deteriorate. In addition, the density distribution in the dielectric line 2 becomes non-uniform, and accordingly, the dielectric constant in the dielectric line 2 becomes non-uniform, thereby deteriorating the transmission characteristics. At the same time, the strength of the line itself deteriorates due to the decrease in density, and furthermore, a problem arises that the transmission characteristics deteriorate due to the deformation of the line shape.
The open porosity is preferably 3% or less, more preferably 2% or less.
【0024】開気孔率の下限は特に限定するものではな
いが小さいほどよい。The lower limit of the open porosity is not particularly limited, but is preferably as small as possible.
【0025】なお、開気孔率(%)の測定はアルキメデ
ス法により行うことができる。具体的には、JISC2
141に従い、100×(飽水重量−乾燥重量)/(飽
水重量−水中重量)の計算によって行い得る。The open porosity (%) can be measured by the Archimedes method. Specifically, JISC2
According to 141, this can be done by calculating 100 × (saturated weight-dry weight) / (saturated weight-water weight).
【0026】本発明の誘電体線路2は、使用周波数60
GHzでのQ値が1000以上である、Mg,Al,S
iの複合酸化物を主成分としたセラミックスを用いるの
がよい。上記のセラミックスは比誘電率が4.5〜8程
度である。比誘電率をこの範囲に限定したのは、比誘電
率が4.5未満の場合、上記したようにLSMモードの
電磁波のLSEモードへの変換が大きくなるからであ
る。また、比誘電率が8を超えると、50GHz以上の
周波数で使用する際、誘電体線路2の幅を非常に細くし
なければならず、加工が困難になって形状精度が劣化
し、強度の点でも問題が生じる。また、使用周波数60
GHzでのQ値が1000以上である、Mg,Al,S
iの複合酸化物を主成分としたセラミックスの場合、こ
れは、近年におけるマイクロ波帯域,ミリ波帯に含まれ
る60GHzで使用される誘電体線路として、十分な低
損失性を実現するものである。The dielectric line 2 of the present invention has a working frequency of 60.
Mg, Al, S whose Q value at GHz is 1000 or more
It is preferable to use a ceramic mainly containing the composite oxide of i. The above ceramics have a relative dielectric constant of about 4.5 to 8. The relative permittivity is limited to this range because, when the relative permittivity is less than 4.5, the conversion of the LSM mode electromagnetic wave to the LSE mode increases as described above. When the relative dielectric constant exceeds 8, when used at a frequency of 50 GHz or more, the width of the dielectric line 2 must be extremely thin, and processing becomes difficult, shape accuracy is deteriorated, and strength is reduced. Problems also arise in terms of points. In addition, the operating frequency 60
Mg, Al, S whose Q value at GHz is 1000 or more
In the case of ceramics containing a composite oxide of i as a main component, this realizes sufficiently low loss as a dielectric line used at 60 GHz included in a microwave band and a millimeter wave band in recent years. .
【0027】そして、誘電体線路2の組成および組成比
は、モル比組成式をxMgO・yAl2O3・zSiO2
と表した時に、x=10〜40モル%,y=10〜40
モル%,z=20〜80モル%,x+y+z=100モ
ル%を満足する、Mg,Al,Siの複合酸化物を主成
分とする。The composition and composition ratio of the dielectric line 2 are represented by a molar ratio composition formula of xMgO.yAl 2 O 3 .zSiO 2
X = 10 to 40 mol%, y = 10 to 40
The main component is a composite oxide of Mg, Al, and Si that satisfies mol%, z = 20 to 80 mol%, and x + y + z = 100 mol%.
【0028】本発明の誘電体線路2の材料であるセラミ
ックス(誘電体磁器組成物)の主成分の組成比を上記範
囲に限定したのは、次の理由による。即ち、xを10〜
40モル%としたのは、10モル%未満では良好な焼結
体が得られず、また40モル%を超えると比誘電率が大
きくなるからである。特にxは、60GHzでのQ値を
2000以上とするという点から15〜35モル%が望
ましい。The reason why the composition ratio of the main component of the ceramic (dielectric ceramic composition) as the material of the dielectric line 2 of the present invention is limited to the above range is as follows. That is, x is 10
The reason for setting it to 40 mol% is that if it is less than 10 mol%, a good sintered body cannot be obtained, and if it exceeds 40 mol%, the relative permittivity becomes large. In particular, x is desirably 15 to 35 mol% from the viewpoint that the Q value at 60 GHz is 2000 or more.
【0029】また、yを10〜40モル%としたのは、
yが10モル%よりも小さい場合には良好な焼結体が得
られず、40モル%を超えると比誘電率が大きくなるか
らである。yは、60GHzでのQ値を2000以上と
するという点から17〜35モル%が望ましい。The reason why y is set to 10 to 40 mol% is as follows.
If y is less than 10 mol%, a good sintered body cannot be obtained, and if y exceeds 40 mol%, the relative dielectric constant increases. y is preferably 17 to 35 mol% from the viewpoint that the Q value at 60 GHz is 2000 or more.
【0030】zを20〜80モル%としたのは、zが2
0モル%よりも小さい場合には比誘電率が大きくなり、
80モル%を超えると良好な焼結体が得られずQ値が低
下するからである。zは、60GHzでのQ値を200
0以上とするという点から30〜65モル%が望まし
い。The reason why z is set to 20 to 80 mol% is that z is 2
When it is less than 0 mol%, the relative permittivity becomes large,
If it exceeds 80 mol%, a good sintered body cannot be obtained, and the Q value decreases. z represents the Q value at 60 GHz of 200
From the viewpoint of 0 or more, 30 to 65 mol% is desirable.
【0031】これらMgO,Al2O3,SiO2のモル
%を示すx,y,zは、EPMA(Electron
Probe Micro Analysis)法,XR
D(X−ray Diffraction:X線回折)
法等の分析方法で特定できる。The x, y, and z indicating the mol% of MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 are EPMA (Electron).
Probe Micro Analysis) method, XR
D (X-ray Diffraction)
It can be specified by an analytical method such as a method.
【0032】また、本発明の誘電体線路2用のセラミッ
クス(誘電体磁器組成物)は、主結晶相がコーディエラ
イト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)であり、他
の結晶相としてムライト(3Al2O3・2SiO2),
スピネル(MgO・Al2O3),プロトエンスタタイト
{メタ珪酸マグネシウム(MgO・SiO2)を主成分
とするステアタイトの一種},クリノエンスタタイト
{メタ珪酸マグネシウム(MgO・SiO2)を主成分
とするステアタイトの一種},フォルステライト(2M
gO・SiO2),クリストバライト{珪酸(SiO2)
の一種},トリジマイト{珪酸(SiO2)の一種},
サファリン(Mg,Alの珪酸塩の一種)等が析出する
場合があるが、組成によってその析出相が異なる。な
お、本発明の誘電体磁器組成物ではコーディエライトの
みからなる結晶相であってもよい。In the ceramics (dielectric ceramic composition) for the dielectric line 2 of the present invention, the main crystal phase is cordierite (2MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 ) and the other crystal phases are Mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ),
Spinel (MgO.Al 2 O 3 ), protoenstatite {a type of steatite containing magnesium metasilicate (MgO.SiO 2 ) as a main component}, clinoenstatite {magnesium metasilicate (MgO.SiO 2 ) as a main component A type of steatite, forsterite (2M
gO · SiO 2 ), cristobalite silicic acid (SiO 2 )
A kind of tridymite {a kind of silicic acid (SiO 2 )},
In some cases, safarin (a kind of silicate of Mg and Al) is precipitated, but the precipitated phase differs depending on the composition. In the dielectric porcelain composition of the present invention, a crystalline phase consisting of cordierite alone may be used.
【0033】本発明の誘電体線路2用の誘電体磁器組成
物は、以下のようにして製造する。原料粉末として、例
えばMgCO3粉末,Al2O3粉末,SiO2粉末を用
い、これらを所定割合で秤量し、湿式混合した後乾燥
し、この混合物を大気中において1100〜1300℃
で仮焼した後、粉砕し粉末状とする。得られた粉末に適
量の樹脂バインダを加えて成形し、この成形体を大気中
1300〜1450℃で焼成することにより得られる。The dielectric ceramic composition for the dielectric line 2 of the present invention is manufactured as follows. As a raw material powder, for example, MgCO 3 powder, Al 2 O 3 powder, and SiO 2 powder are weighed at a predetermined ratio, wet-mixed and dried, and the mixture is heated to 1100 ° C. to 1300 ° C. in the atmosphere.
And then pulverized to a powder. It is obtained by adding an appropriate amount of a resin binder to the obtained powder and molding, and firing this molded body at 1300 to 1450 ° C in the air.
【0034】原料粉末中に含まれるMg,Al,Siの
元素から成る原料粉末は、それぞれ酸化物,炭酸塩,酢
酸塩等の無機化合物、もしくは有機金属等の有機化合物
のいずれであってもよく、焼成により酸化物となるもの
であれば良い。The raw material powder composed of the elements Mg, Al and Si contained in the raw material powder may be any of inorganic compounds such as oxides, carbonates and acetates, or organic compounds such as organic metals. Any material can be used as long as it becomes an oxide by firing.
【0035】なお、本発明の誘電体磁器組成物の主成分
は、Mg,Al,Siの複合酸化物を主成分とし、60
GHzでのQ値を1000以上であるという特性を損な
わない範囲で、上記元素以外に、粉砕ボールや原料粉末
の不純物が混入したり、焼結温度範囲の制御、機械的特
性向上を目的に他の成分を含有させても良い。例えば、
希土類元素化合物、Ba,Sr,Ca,Ni,Co,I
n,Ga,Ti等の酸化物、ならびに窒化ケイ素等の窒
化物などの非酸化物である。これらは単独または複数種
が含まれていても良い。The main component of the dielectric porcelain composition of the present invention is mainly composed of a composite oxide of Mg, Al and Si.
As long as the Q value at GHz is not less than 1000, impurities other than the above-mentioned elements may be mixed with the pulverized ball or raw material powder, or the sintering temperature range may be controlled and mechanical properties may be improved. May be contained. For example,
Rare earth element compound, Ba, Sr, Ca, Ni, Co, I
Non-oxides such as oxides such as n, Ga, and Ti, and nitrides such as silicon nitride. These may include one or more kinds.
【0036】本発明でいう高周波帯域は、数10〜数1
00GHz帯域のマイクロ波帯域およびミリ波帯域に相
当し、例えば30GHz以上、特に50GHz以上、更
には70GHz以上の高周波帯域が好適である。The high frequency band referred to in the present invention is expressed by the following equation.
A high frequency band corresponding to the microwave band and the millimeter wave band of the 00 GHz band, for example, 30 GHz or more, particularly 50 GHz or more, and more preferably 70 GHz or more is suitable.
【0037】さらに、セラミックスから成る誘電体線路
のその他の材料として、アルミナセラミックス,ガラス
セラミックス,フォルステライトセラミックス等でもよ
いが、誘電特性、加工性、強度、小型化、信頼性等の点
でコーディエライトセラミックスが好ましい。Further, as other materials of the dielectric line made of ceramics, alumina ceramics, glass ceramics, forsterite ceramics and the like may be used. However, in view of dielectric properties, workability, strength, miniaturization, reliability, etc. Light ceramics are preferred.
【0038】本発明のNRDガイドS1は、無線LA
N,自動車のミリ波レーダ等に使用されるものであり、
例えば自動車の周囲の障害物および他の自動車に対しミ
リ波を照射し、反射波を元のミリ波と合成して中間周波
信号を得、この中間周波信号を分析することにより障害
物及び他の自動車までの距離、それらの移動速度等が測
定できる。The NRD guide S1 of the present invention is a wireless LA
N, used for millimeter wave radar of automobiles, etc.
For example, an obstacle around a car and other cars are irradiated with a millimeter wave, and the reflected wave is combined with the original millimeter wave to obtain an intermediate frequency signal. The distance to the car, their moving speed, etc. can be measured.
【0039】かくして、本発明は、信頼性が高く、高性
能で小型なNRDガイドを構成することができる。ま
た、従来のアルミナセラミックス等よりも低比誘電率の
セラミックスからなる誘電体線路を用いているため、L
SMモードの電磁波のLSEモードへの変換を少なくで
き、高周波信号の損失が抑えられる。Thus, according to the present invention, a highly reliable, high-performance, small-sized NRD guide can be constructed. Further, since a dielectric line made of ceramics having a lower dielectric constant than conventional alumina ceramics or the like is used, L
Conversion of SM mode electromagnetic waves to LSE mode can be reduced, and loss of high frequency signals can be suppressed.
【0040】本発明のNRDガイドを用いたミリ波送受
信器について、以下に説明する。図3,図4は本発明の
ミリ波送受信器としてのミリ波レーダーを示すものであ
り、図3は送信アンテナと受信アンテナが一体化された
ものの平面図、図4は送信アンテナと受信アンテナが独
立したものの平面図である。A millimeter-wave transceiver using the NRD guide of the present invention will be described below. 3 and 4 show a millimeter-wave radar as a millimeter-wave transceiver of the present invention. FIG. 3 is a plan view of an integrated transmission antenna and reception antenna. FIG. It is a top view of an independent thing.
【0041】図3において、51は本発明の一方の平行
平板導体(他方は省略する)、52は第1の誘電体線路
53の一端に設けられた、高周波ダイオード発振器を有
する電圧制御型のミリ波信号発振部(電圧制御発振部)
であり、バイアス電圧印加方向が高周波信号の電界方向
に合致するように、第1の誘電体線路53の高周波ダイ
オード近傍に配置された可変容量ダイオードのバイアス
電圧を周期的に制御して、三角波,正弦波等とすること
により、周波数変調した送信用のミリ波信号として出力
する。In FIG. 3, reference numeral 51 denotes one parallel plate conductor of the present invention (the other is omitted); and 52, a voltage-controlled millimeter provided at one end of a first dielectric line 53 and having a high-frequency diode oscillator. Wave signal oscillator (voltage controlled oscillator)
The bias voltage of the variable capacitance diode arranged near the high-frequency diode of the first dielectric line 53 is periodically controlled so that the bias voltage application direction matches the direction of the electric field of the high-frequency signal. By using a sine wave or the like, the signal is output as a frequency-modulated millimeter wave signal for transmission.
【0042】53は、高周波ダイオード発振器が一端部
に付設され、高周波ダイオード発振器から出力されたミ
リ波信号が変調された送信用のミリ波信号を伝搬させる
第1の誘電体線路、54は、第1,第3,第4の誘電体
線路53,55,57にそれぞれ結合される第1,第
2,第3の接続部54a,54b,54cを有する、フ
ェライト円板等から成るサーキュレータ、55は、サー
キュレータ54の第2の接続部54bに接続され、ミリ
波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテナ5
6を有する第3の誘電体線路、56は、第3の誘電体線
路55の先端をテーパー状等とすることにより構成され
た送受信アンテナである。Reference numeral 53 denotes a first dielectric line having a high-frequency diode oscillator attached to one end for transmitting a transmission millimeter-wave signal obtained by modulating a millimeter-wave signal output from the high-frequency diode oscillator. A circulator 55 made of a ferrite disk or the like having first, second, and third connection portions 54a, 54b, and 54c coupled to the first, third, and fourth dielectric lines 53, 55, and 57, respectively. , Connected to the second connection portion 54b of the circulator 54 to propagate the millimeter wave signal and to transmit and receive the
The third dielectric line 56 having 6 is a transmission / reception antenna configured by making the tip of the third dielectric line 55 tapered or the like.
【0043】なお、送受信アンテナ56は、平行平板導
体51に形成された貫通孔を通して高周波信号を入出力
させ、平行平板導体51の外面に貫通孔に接続された金
属導波管を介して設置されたホーンアンテナ等であって
もよい。The transmitting / receiving antenna 56 inputs and outputs a high-frequency signal through a through hole formed in the parallel plate conductor 51, and is installed on the outer surface of the parallel plate conductor 51 via a metal waveguide connected to the through hole. Horn antenna or the like may be used.
【0044】また57は、送受信アンテナ56で受信さ
れ第3の誘電体線路55を伝搬してサーキュレータ54
の第3の接続部54cより出力した受信波をミキサー5
9側へ伝搬させる第4の誘電体線路、58は、第1の誘
電体線路53に一端側が電磁結合するように近接配置さ
れて、ミリ波信号の一部をミキサー59側へ伝搬させる
第2の誘電体線路、58aは、第2の誘電体線路58の
ミキサー59と反対側の一端部に設けられた無反射終端
部(ターミネータ)である。また、図中M1は、第2の
誘電体線路58の中途と第4の誘電体線路57の中途と
を近接させて電磁結合させることにより、ミリ波信号の
一部と受信波を混合させて中間周波信号を発生させるミ
キサー部である。Reference numeral 57 denotes a circulator 54 which is received by the transmission / reception antenna 56, propagates through the third dielectric line 55, and
The received wave output from the third connection unit 54c of the
The fourth dielectric line 58 propagating to the 9th side is disposed close to the first dielectric line 53 so that one end side is electromagnetically coupled to the first dielectric line 53, and the second dielectric line 58 transmits a part of the millimeter wave signal to the mixer 59 side. The dielectric line 58a is a non-reflection terminator (terminator) provided at one end of the second dielectric line 58 opposite to the mixer 59. In the figure, M1 mixes a part of the millimeter wave signal and the received wave by bringing the middle part of the second dielectric line 58 and the middle part of the fourth dielectric line 57 close to each other and electromagnetically coupling them. This is a mixer section for generating an intermediate frequency signal.
【0045】本発明のサーキュレータ54は、平行平板
導体51,51間に平行に配設された一対のフェライト
円板の周縁部に所定間隔、例えばフェライト円板の中心
点に関して角度で120°間隔で配置され、かつそれぞ
れミリ波信号の入出力端とされた第1の接続部54a,
第2の接続部54bおよび第3の接続部54cを有し、
一つの接続部から入力されたミリ波信号をフェライト円
板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接
続部より出力させるものである。また、平行平板導体5
1の外側主面のフェライト円板に相当する部位には、フ
ェライト円板を伝搬する電磁波の波面を回転させるため
の磁石が、磁力線がフェライト円板に対し略垂直方向
(略上下方向)に通過するように設けられる。なお、本
発明のフェライト板は円板状のもの限らず、多角形状等
のものでもよい。The circulator 54 of the present invention is provided at a predetermined interval, for example, at an angle of 120 ° with respect to the center point of the ferrite disk, at a peripheral portion of a pair of ferrite disks disposed in parallel between the parallel plate conductors 51, 51. The first connection portions 54a, 54a,
A second connection portion 54b and a third connection portion 54c,
A millimeter wave signal input from one connection is output from another connection adjacent to the ferrite disk clockwise or counterclockwise in the plane of the ferrite disk. In addition, the parallel plate conductor 5
A magnet for rotating the wavefront of the electromagnetic wave propagating through the ferrite disk passes through a portion of the outer main surface corresponding to the ferrite disk in a direction substantially perpendicular to the ferrite disk. It is provided so that. The ferrite plate of the present invention is not limited to a disk-shaped one, but may be a polygonal one or the like.
【0046】また、本発明のミリ波送受信器の他の実施
形態として、送信アンテナと受信アンテナを独立させた
図4のタイプがある。同図において、61は一方の平行
平板導体(他方は省略する)、62は第1の誘電体線路
63の一端に設けられた、高周波ダイオード発振器を有
する電圧制御型のミリ波信号発振部であり、バイアス電
圧印加方向が高周波信号の電界方向に合致するように第
1の誘電体線路63の高周波ダイオード近傍に配置され
た可変容量ダイオードのバイアス電圧を周期的に制御し
て、三角波,正弦波等とすることにより、周波数変調し
た送信用のミリ波信号として出力する。As another embodiment of the millimeter wave transceiver of the present invention, there is a type shown in FIG. 4 in which a transmitting antenna and a receiving antenna are independent. In the drawing, reference numeral 61 denotes one parallel plate conductor (the other is omitted), and 62 denotes a voltage-controlled millimeter-wave signal oscillating unit provided at one end of the first dielectric line 63 and having a high-frequency diode oscillator. The bias voltage of the variable capacitance diode disposed near the high frequency diode of the first dielectric line 63 is periodically controlled so that the bias voltage application direction coincides with the direction of the electric field of the high frequency signal, so that a triangular wave, a sine wave, etc. As a result, a frequency-modulated transmission millimeter wave signal is output.
【0047】63は、高周波ダイオード発振器が一端部
に付設され、高周波ダイオード発振器から出力されたミ
リ波信号が変調された送信用のミリ波信号を伝搬させる
第1の誘電体線路、64は、第1,第3,第5の誘電体
線路63,65,67にそれぞれ接続される第1,第
2,第3の接続部(図3と同様であり図示せず)を有す
る、フェライト円板等から成るサーキュレータ、65
は、サーキュレータ64の第2の接続部に接続され、ミ
リ波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナ6
6を有する第3の誘電体線路、66は、第3の誘電体線
路65の先端をテーパー状等とすることにより構成され
た送信アンテナ、67は、サーキュレータ64の第3の
接続部に接続され、送信用のミリ波信号を減衰させる無
反射終端部67aが先端に設けられた第5の誘電体線路
である。Reference numeral 63 denotes a first dielectric line having a high-frequency diode oscillator attached to one end for transmitting a transmission millimeter-wave signal obtained by modulating a millimeter-wave signal output from the high-frequency diode oscillator. A ferrite disk or the like having first, second, and third connection portions (similar to FIG. 3 and not shown) connected to the first, third, and fifth dielectric lines 63, 65, and 67, respectively. Circulator consisting of 65
Is connected to a second connection portion of the circulator 64 to transmit a millimeter wave signal and to transmit a transmitting antenna 6
The third dielectric line 66 having a 6 is a transmission antenna formed by making the tip of the third dielectric line 65 a taper shape or the like, and the 67 is connected to a third connection portion of the circulator 64. The fifth dielectric line is provided with a non-reflection terminating portion 67a for attenuating a millimeter-wave signal for transmission at the tip.
【0048】また68は、第1の誘電体線路63に一端
側が電磁結合するように近接配置されて、ミリ波信号の
一部をミキサー71側へ伝搬させる第2の誘電体線路、
68aは、第2の誘電体線路68のミキサー71と反対
側の一端部に設けられた無反射終端部、69は、受信ア
ンテナ70で受信された受信波をミキサー71側へ伝搬
させる第4の誘電体線路である。また、図中M2は、第
2の誘電体線路68の中途と第4の誘電体線路69の中
途とを近接させて電磁結合させることにより、ミリ波信
号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生さ
せるミキサー部である。Reference numeral 68 denotes a second dielectric line which is disposed close to the first dielectric line 63 so that one end thereof is electromagnetically coupled, and transmits a part of the millimeter wave signal to the mixer 71 side.
Reference numeral 68a denotes a non-reflection terminal provided at one end of the second dielectric line 68 opposite to the mixer 71, and reference numeral 69 denotes a fourth which transmits a reception wave received by the reception antenna 70 to the mixer 71 side. This is a dielectric line. In the figure, M2 mixes a part of the millimeter wave signal and the received wave by bringing the middle of the second dielectric line 68 and the middle of the fourth dielectric line 69 close to each other and electromagnetically coupling them. Is a mixer section for generating an intermediate frequency signal.
【0049】なお、送信アンテナ66および受信アンテ
ナ70は、平行平板導体61に形成された貫通孔を通し
て高周波信号を入力または出力させ、平行平板導体61
の外面に貫通孔に接続された金属導波管を介して設置さ
れたホーンアンテナ等であってもよい。The transmitting antenna 66 and the receiving antenna 70 input or output a high-frequency signal through a through hole formed in the parallel plate conductor 61, and
The antenna may be a horn antenna or the like installed on the outer surface of the device via a metal waveguide connected to the through hole.
【0050】本発明では、図3において、第1の誘電体
線路53に第2の誘電体線路58の一端側を近接配置す
るかまたは一端部を接合するが、接合する場合、接合部
において、第1の誘電体線路53を直線状、第2の誘電
体線路58を円弧状となし、その円弧状部の曲率半径r
を高周波信号の波長λ以上とするのがよい。これによ
り、高周波信号を損失を小さくして均等の出力で分岐さ
せ得る。また、接合部において、第2の誘電体線路58
を直線状、第1の誘電体線路53を円弧状となし、その
円弧状部の曲率半径rを高周波信号の波長λ以上として
もよく、この場合も上記と同様の効果が得られる。In the present invention, in FIG. 3, one end of the second dielectric line 58 is arranged close to the first dielectric line 53 or one end thereof is joined. The first dielectric line 53 has a linear shape, the second dielectric line 58 has an arc shape, and the radius of curvature r of the arc portion is
Is preferably equal to or longer than the wavelength λ of the high-frequency signal. As a result, the high-frequency signal can be branched with equal output while reducing the loss. Also, at the junction, the second dielectric line 58
May be linear, the first dielectric line 53 may be arc-shaped, and the radius of curvature r of the arc-shaped portion may be equal to or longer than the wavelength λ of the high-frequency signal. In this case, the same effect as described above can be obtained.
【0051】また、ミキサー59部において、第2の誘
電体線路58と第4の誘電体線路57とを接合すること
もでき、この場合、上記と同様に、これらの誘電体線路
58,57のいずれか一方の接合部を円弧状となし、そ
の円弧状部の曲率半径rを高周波信号の波長λ以上とす
るのがよい。また、第2の誘電体線路58と第4の誘電
体線路57とを電磁結合するように近接配置する場合、
その近接部において、第2の誘電体線路58と第4の誘
電体線路57との近接部の少なくとも一方を円弧状とす
ることにより、近接配置の構成とすることができる。In the mixer 59, the second dielectric line 58 and the fourth dielectric line 57 can be joined together. In this case, as in the above case, these dielectric lines 58 and 57 are connected together. Preferably, one of the joints is formed in an arc shape, and the radius of curvature r of the arc portion is equal to or longer than the wavelength λ of the high-frequency signal. Further, when the second dielectric line 58 and the fourth dielectric line 57 are arranged close to each other so as to be electromagnetically coupled,
In the proximity portion, at least one of the proximity portions of the second dielectric line 58 and the fourth dielectric line 57 is formed in an arc shape, so that a close arrangement can be achieved.
【0052】また好ましくは、上記の接合部の曲率半径
rは3λ以下が良く、3λを超えると接合構造が大きく
なり小型化のメリットが得られない。接合部の曲率半径
rを波長λより小さく設定すると、円弧状の接合部を有
する誘電体線路への分岐強度は小さくなる。Preferably, the radius of curvature r of the above-mentioned joint portion is 3λ or less, and if it exceeds 3λ, the joining structure becomes large, and the advantage of miniaturization cannot be obtained. When the radius of curvature r of the junction is set smaller than the wavelength λ, the branching strength to the dielectric line having the arc-shaped junction decreases.
【0053】このような第1の誘電体線路53と第2の
誘電体線路58との接合構造、および第2の誘電体線路
58と第4の誘電体線路57との接合構造、並びに第2
の誘電体線路58と第4の誘電体線路57との近接配置
の構成については、図4の場合も上記と同様である。The joining structure between the first dielectric line 53 and the second dielectric line 58, the joining structure between the second dielectric line 58 and the fourth dielectric line 57, and the second
The arrangement of the dielectric line 58 and the fourth dielectric line 57 close to each other is the same as described above in the case of FIG.
【0054】そして、これらの各種部品は、ミリ波信号
の波長λの2分の1以下の間隔で配置した平行平板導体
間に設けられる。These various components are provided between parallel plate conductors arranged at an interval of one half or less of the wavelength λ of the millimeter wave signal.
【0055】図3のものにおいて、第1の誘電体線路5
3の中途にスイッチを設け、それをオン−オフ(ON−
OFF)することでパルス変調制御することもできる。
例えば、図6に示すような、配線基板88の一主面に第
2のチョーク型バイアス供給線路112を形成し、その
中途に半田実装されたビームリードタイプのPINダイ
オードやショットキーバリアダイオードを設けたスイッ
チである。なお、図6においてEは誘電体線路77内を
伝搬する高周波信号の電界方向を示す。In FIG. 3, the first dielectric line 5
A switch is provided in the middle of 3 and turned on and off (ON-
OFF), pulse modulation control can also be performed.
For example, as shown in FIG. 6, a second choke type bias supply line 112 is formed on one main surface of a wiring board 88, and a beam lead type PIN diode or a Schottky barrier diode mounted by soldering is provided in the middle thereof. Switch. In FIG. 6, E indicates the direction of the electric field of the high-frequency signal propagating in the dielectric line 77.
【0056】この配線基板88を、第1の誘電体線路5
3の第2の誘電体線路58との信号分岐部とサーキュレ
ータ54との間に、PINダイオードやショットキーバ
リアダイオードのパルス変調用ダイオードのバイアス電
圧印加方向がLSMモードの高周波信号の電界方向に合
致するように配置し、第1の誘電体線路53に介在させ
るものである。また、第1の誘電体線路53にもう一つ
のサーキュレータを介在させ、その第1,第3の接続部
に第1の誘電体線路53を接続し、第2の接続部に他の
誘電体線路を接続し、その誘電体線路の先端部の端面
に、図6ような構成でショットキーバリアダイオードを
設けたスイッチを設置してもよい。The wiring substrate 88 is connected to the first dielectric line 5
3, the bias voltage application direction of the pulse modulation diode such as the PIN diode or the Schottky barrier diode coincides with the direction of the electric field of the LSM mode high-frequency signal between the circulator 54 and the signal branch portion with the second dielectric line 58. And is interposed in the first dielectric line 53. Further, another circulator is interposed in the first dielectric line 53, the first dielectric line 53 is connected to the first and third connection portions, and another dielectric line is connected to the second connection portion. And a switch provided with a Schottky barrier diode in a configuration as shown in FIG. 6 may be provided on the end face of the tip of the dielectric line.
【0057】図4のものにおいて、サーキュレータ64
をなくし、第1の誘電体線路63の先端部に送信アンテ
ナ66を接続した構成とすることもできる。この場合、
小型化されたものとなるが、受信波の一部が電圧制御発
振部(ミリ波信号発振部)62に混入しノイズ等の原因
となり易いため、図4のタイプが好ましい。In FIG. 4, the circulator 64
, And the transmission antenna 66 may be connected to the tip of the first dielectric line 63. in this case,
Although the size is reduced, a part of the received wave is easily mixed into the voltage controlled oscillator (millimeter wave signal oscillator) 62 to cause noise or the like, and therefore the type shown in FIG. 4 is preferable.
【0058】また、図4のタイプにおいて、第2の誘電
体線路68は、第3の誘電体線路65に一端側が電磁結
合するように近接配置されるか第3の誘電体線路65に
一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー71側
へ伝搬させるように配置されていてもよい。この構成に
おいても、図4のものと同様の機能、作用効果を有す
る。In the type shown in FIG. 4, the second dielectric line 68 is disposed close to the third dielectric line 65 such that one end is electromagnetically coupled to the third dielectric line 65, or one end is connected to the third dielectric line 65. It may be arranged so as to be joined and propagate a part of the millimeter wave signal to the mixer 71 side. This configuration also has the same functions, functions and effects as those of FIG.
【0059】この図4のものにおいて、第1の誘電体線
路63の中途に、図6に示したものと同様に構成したス
イッチを設け、それをオン−オフすることでパルス変調
制御することもできる。例えば、図6のような、配線基
板88の一主面に第2のチョーク型バイアス供給線路1
12を形成し、その中途に半田実装されたビームリード
タイプのPINダイオードやショットキーバリアダイオ
ードを設けたスイッチである。この配線基板88を、第
1の誘電体線路63の第2の誘電体線路68との信号分
岐部と、サーキュレータ64との間に、PINダイオー
ドやショットキーバリアダイオードのバイアス電圧印加
方向がLSMモードの高周波信号の電界方向に合致する
ように配置し、第1の誘電体線路63に介在させるもの
である。In FIG. 4, a switch having the same configuration as that shown in FIG. 6 is provided in the middle of the first dielectric line 63, and pulse modulation can be controlled by turning it on and off. it can. For example, as shown in FIG. 6, a second choke type bias supply line 1
12 is a switch provided with a beam lead type PIN diode or a Schottky barrier diode which is solder-mounted halfway. The wiring substrate 88 is connected between the signal branching part of the first dielectric line 63 and the second dielectric line 68 and the circulator 64 by applying a bias voltage of a PIN diode or a Schottky barrier diode in the LSM mode. Are arranged so as to match the direction of the electric field of the high-frequency signal, and are interposed in the first dielectric line 63.
【0060】また、第1の誘電体線路63にもう一つの
サーキュレータを介在させ、その第1,第3の接続部に
第1の誘電体線路63を接続し、第2の接続部に他の誘
電体線路を接続し、その誘電体線路の先端部の端面に、
図6のような構成のショットキーバリアダイオードを設
けたスイッチを設置してもよい。Further, another circulator is interposed in the first dielectric line 63, the first dielectric line 63 is connected to the first and third connection parts, and another circulator is connected to the second connection part. Connect the dielectric line, and on the end face of the tip of the dielectric line,
A switch provided with a Schottky barrier diode having a configuration as shown in FIG. 6 may be provided.
【0061】また、これらのミリ波送受信器において、
平行平板導体間の間隔は、ミリ波信号の空気中での波長
であって、使用周波数での波長λの2分の1以下とな
る。Also, in these millimeter wave transceivers,
The interval between the parallel plate conductors is the wavelength of the millimeter wave signal in the air, and is equal to or less than half the wavelength λ at the operating frequency.
【0062】また、図3,図4のミリ波送受信器はFM
CW(Frequency Modulation Cotinuous Waves)方
式であり、FMCW方式の動作原理は以下のようなもの
である。電圧制御発振部の変調信号入力用のMODIN
端子に、電圧振幅の時間変化が三角波等となる入力信号
を入力し、その出力信号を周波数変調し、電圧制御発振
部の出力周波数偏移を三角波等になるように偏移させ
る。そして、送受信アンテナ56,送信アンテナ66よ
り出力信号(送信波)を放射した場合、送受信用アンテ
ナ56,送信アンテナ66の前方にターゲットが存在す
ると、電波の伝搬速度の往復分の時間差をともなって、
反射波(受信波)が戻ってくる。この時、ミキサー5
9,71の出力側のIFOUT端子には、送信波と受信
波の周波数差が出力される。Further, the millimeter wave transceiver shown in FIGS.
This is a CW (Frequency Modulation Cotinuous Waves) system, and the operation principle of the FMCW system is as follows. MODIN for inputting the modulation signal of the voltage controlled oscillator
An input signal whose voltage amplitude changes with time in the form of a triangular wave or the like is input to the terminal, the output signal is frequency-modulated, and the output frequency shift of the voltage controlled oscillator is shifted so as to become a triangular wave or the like. When an output signal (transmission wave) is radiated from the transmission / reception antenna 56 and the transmission antenna 66 and a target is present in front of the transmission / reception antenna 56 and the transmission antenna 66, a time difference corresponding to a reciprocation of the propagation speed of the radio wave is obtained.
The reflected wave (received wave) returns. At this time, mixer 5
The frequency difference between the transmission wave and the reception wave is output to the IFOUT terminal on the output side of 9, 71.
【0063】このIFOUT端子の出力周波数等の周波
数成分を解析することで、Fif=4R・fm・Δf/c
{Fif:IF(Intermediate Frequency)出力周波数,
R:距離,fm:変調周波数,Δf:周波数偏移幅,
c:光速}という関係式から距離を求めることができ
る。By analyzing frequency components such as the output frequency of the IFOUT terminal, Fif = 4R · fm · Δf / c
{Fif: IF (Intermediate Frequency) output frequency,
R: distance, fm: modulation frequency, Δf: frequency shift width,
c: The distance can be obtained from the relational expression of light speed}.
【0064】このように、自動車のミリ波レーダ等に適
用した場合、自動車の周囲の障害物および他の自動車に
対しミリ波を照射し、反射波を元のミリ波と合成して中
間周波信号を得、この中間周波信号を分析することによ
り障害物および他の自動車までの距離、それらの移動速
度等が測定できる。As described above, when the present invention is applied to a millimeter wave radar of an automobile, an obstacle around the automobile and other automobiles are irradiated with the millimeter wave, and the reflected wave is combined with the original millimeter wave to produce an intermediate frequency signal. By analyzing this intermediate frequency signal, the distance to obstacles and other vehicles, their moving speed, and the like can be measured.
【0065】本発明の高周波ダイオード発振器を用いた
電圧制御発振部52,62について以下に説明する。図
5,図6は本発明のNRDガイド型の高周波ダイオード
発振器を示し、これらの図において、71は一対の平行
平板導体、72はガンダイオード73を設置(マウン
ト)するための略直方体状の金属ブロック等の金属部
材、73はマイクロ波,ミリ波を発振する高周波ダイオ
ードの1種であるガンダイオード、74は金属部材72
の一側面に設置され、ガンダイオード73にバイアス電
圧を供給するとともに高周波信号の漏れを防ぐローパス
フィルタとして機能するチョーク型バイアス供給線路7
4aを形成した配線基板、75はチョーク型バイアス供
給線路74aとガンダイオード73の上部導体とを接続
する金属箔リボン等の帯状導体、77はガンダイオード
73の近傍に配置され高周波信号を受信し外部へ伝搬さ
せる誘電体線路(第1の誘電体線路53,63に相当す
るもの)である。The voltage controlled oscillators 52 and 62 using the high-frequency diode oscillator of the present invention will be described below. 5 and 6 show an NRD guide type high-frequency diode oscillator according to the present invention. In these figures, reference numeral 71 denotes a pair of parallel plate conductors, and 72 denotes a substantially rectangular parallelepiped metal for mounting (mounting) a Gunn diode 73. A metal member such as a block, 73 is a gun diode which is a kind of high-frequency diode that oscillates microwaves and millimeter waves, and 74 is a metal member 72.
A choke-type bias supply line 7 that is provided on one side of the circuit and supplies a bias voltage to the Gunn diode 73 and functions as a low-pass filter that prevents leakage of high-frequency signals.
A wiring board 4a is formed, 75 is a band-shaped conductor such as a metal foil ribbon for connecting the choke-type bias supply line 74a and the upper conductor of the Gunn diode 73, and 77 is arranged near the Gunn diode 73 to receive a high-frequency signal and receive an external signal. A dielectric line (corresponding to the first dielectric lines 53 and 63).
【0066】また図5において、チョーク型バイアス供
給線路74aは、幅の広い線路および幅の狭い線路の長
さがそれぞれ略λ/4であり、また帯状導体75の長さ
は略{(3/4)+m}λ(mは0以上の整数)であ
る。この帯状導体75の長さは略3λ/4〜略{(3/
4)+3}λが良く、略{(3/4)+3}λを超える
と帯状導体75が長くなり、撓み、捩じれ等が生じ易く
なり、個々の高周波ダイオード発振器間で発振周波数等
の特性のばらつきが大きくなるとともに、種々の共振モ
ードが発生して、所望の発振周波数と異なる周波数の信
号が発生するという問題が生じる。より好ましくは、略
3λ/4,略{(3/4)+1}λである。In FIG. 5, the choke-type bias supply line 74a has a wide line and a narrow line each having a length of approximately λ / 4, and a band-like conductor 75 has a length of approximately {(3/3). 4) + m} λ (m is an integer of 0 or more). The length of the strip-shaped conductor 75 is approximately 3λ / 4 to approximately {(3 /
4) +3} λ is good, and if it exceeds approximately {(3/4) +3} λ, the band-shaped conductor 75 becomes longer, and bending, twisting, and the like are likely to occur. As the variation increases, various resonance modes are generated, which causes a problem that a signal having a frequency different from a desired oscillation frequency is generated. More preferably, it is approximately 3λ / 4, approximately {(3/4) +1} λ.
【0067】また、略{(3/4)+m}λとしたの
は、{(3/4)+m}λから多少ずれていても共振は
可能だからである。例えば、帯状導体5を{(3/4)
+m}λよりも10〜20%程度長く形成しても良く、
その場合、帯状導体75の接するチョーク型バイアス供
給線路74aの1パターン目の長さλ/4のうち一部が
共振に寄与すると考えられるからである。従って、帯状
導体5の長さは{(3/4)+m}λ±20%程度の範
囲内で変化させることができる。Further, the reason why ({(3/4) + m} λ) is set is that resonance is possible even if it is slightly different from ({(3/4) + m} λ). For example, the band-shaped conductor 5 is changed to {(3/4)
+ M} λ may be formed about 10 to 20% longer than
In that case, it is considered that part of the length λ / 4 of the first pattern of the choke-type bias supply line 74a in contact with the strip conductor 75 contributes to resonance. Therefore, the length of the strip-shaped conductor 5 can be changed within a range of about {(3/4) + m} λ ± 20%.
【0068】これらチョーク型バイアス供給線路74a
および帯状導体75の材料は、Cu,Al,Au,A
g,W,Ti,Ni,Cr,Pd,Pt等から成り、特
にCu,Agが、電気伝導度が良好であり、損失が小さ
く、発振出力が大きくなるといった点で好ましい。These choke type bias supply lines 74a
And the material of the strip-shaped conductor 75 is Cu, Al, Au, A
g, W, Ti, Ni, Cr, Pd, Pt, etc., and Cu and Ag are particularly preferable in that they have good electric conductivity, small loss, and large oscillation output.
【0069】また、帯状導体75は金属部材72の表面
から所定間隔をあけて金属部材72と電磁結合してお
り、チョーク型バイアス供給線路74aとガンダイオー
ド73間に架け渡されている。即ち、帯状導体75の一
端はチョーク型バイアス供給線路74aの一端に半田付
け等により接続され、帯状導体75の他端はガンダイオ
ード73の上部導体に半田付け等により接続されてお
り、帯状導体75の接続部を除く中途部分は宙に浮いた
状態となっている。The strip conductor 75 is electromagnetically coupled to the metal member 72 at a predetermined distance from the surface of the metal member 72, and is bridged between the choke type bias supply line 74 a and the Gunn diode 73. That is, one end of the strip-shaped conductor 75 is connected to one end of the choke-type bias supply line 74a by soldering or the like, and the other end of the strip-shaped conductor 75 is connected to the upper conductor of the gun diode 73 by soldering or the like. The middle part except for the connection part is floating in the air.
【0070】そして、金属部材72は、ガンダイオード
73の電気的な接地(アース)を兼ねているため金属導
体であれば良く、その材料は金属(合金を含む)導体で
あれば特に限定するものではなく、真鍮(黄銅:Cu−
Zn合金),Al,Cu,SUS(ステンレススチー
ル),Ag,Au,Pt等から成る。また金属部材72
は、全体が金属から成る金属ブロック、セラミックスや
プラスチック等の絶縁基体の表面全体または部分的に金
属メッキしたもの、絶縁基体の表面全体または部分的に
導電性樹脂材料等をコートしたものであっても良い。The metal member 72 may be a metal conductor because it also serves as an electrical ground (earth) for the Gunn diode 73, and the material is not particularly limited as long as it is a metal (including alloy) conductor. Instead of brass (brass: Cu-
(Zn alloy), Al, Cu, SUS (stainless steel), Ag, Au, Pt, etc. The metal member 72
Is a metal block made entirely of metal, an insulated substrate such as ceramics or plastic, which is entirely or partially metal-plated, or an insulated substrate entirely or partially coated with a conductive resin material or the like. Is also good.
【0071】また、誘電体線路77は、図3,図4の第
1の誘電体線路53,63に相当するものであり、その
材料は上記の通りコーディエライト(2MgO・2Al
2O3・5SiO2)セラミックス(比誘電率4〜5)等
が好ましく、これらは高周波帯域において低損失であ
る。ガンダイオード73と誘電体線路77との間隔は
1.0mm程度以下が好ましく、1.0mmを超えると
損失を小さくして電磁的結合が可能な最大離間幅を超え
る。The dielectric line 77 is the same as that shown in FIGS.
1 and is made of cordierite (2MgO.2Al) as described above.
2 O 3 .5 SiO 2 ) ceramics (relative permittivity 4 to 5) and the like are preferable, and these have low loss in a high frequency band. The distance between the Gunn diode 73 and the dielectric line 77 is preferably about 1.0 mm or less, and if it exceeds 1.0 mm, the loss is reduced to exceed the maximum separation width at which electromagnetic coupling is possible.
【0072】また、本発明の高周波ダイオードとして
は、インパット(impatt:impact ionisation avalan
che transit time)・ダイオード,トラパット(trap
att:trapped plasma avalanche triggered transi
t)・ダイオード,ガンダイオード等のマイクロ波ダイ
オードおよびミリ波ダイオードが好適に使用される。Further, the high-frequency diode of the present invention includes an impatt (impact ionization avalan).
che transit time, diode, trap
att: trapped plasma avalanche triggered transi
t) Microwave diodes such as diodes and Gunn diodes and millimeter-wave diodes are preferably used.
【0073】[0073]
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。Embodiments of the present invention will be described below.
【0074】(実施例)図1のNRDガイドS1を以下
のように構成した。誘電体線路2の材料として、本発明
のMg,Al,Siの複合酸化物を主成分としたセラミ
ックスであって、種々の組成比としたものを作製した。
それらの比誘電率と周波数60GHzにおけるQ値を表
1に示す。(Example) The NRD guide S1 of FIG. 1 was constructed as follows. As the material of the dielectric line 2, ceramics containing a composite oxide of Mg, Al, and Si of the present invention as a main component and having various composition ratios were produced.
Table 1 shows their relative dielectric constants and Q values at a frequency of 60 GHz.
【0075】[0075]
【表1】 [Table 1]
【0076】一対の平行平板導体1,3として、アルミ
ニウムで加工した縦80mm×横80mm×厚さ2mm
の金属板を1.8mmの間隔dで配置し、表1のNO.
24のコーディエライトセラミックスからなる誘電体線
路2を介装した。この誘電体線路2の断面形状は、高さ
が約1.8mm、幅が0.8mmの長方形状であり、開
気孔率は0.5%である。金属板の内面の表面粗さを触
針式の表面粗さ測定器で測定したところ、0.3μmで
あった。金属板と誘電体線路2は1液型のエポキシ樹脂
で接着した。高周波信号の伝送損失をネットワークアナ
ライザーで76.5GHzで評価したところ、0.18
dB/cmであり、実用上十分低損失であった。A pair of parallel flat conductors 1 and 3 are made of aluminum and are 80 mm long × 80 mm wide × 2 mm thick.
Are arranged at an interval d of 1.8 mm.
24 dielectric lines 2 made of cordierite ceramics were interposed. The cross-sectional shape of the dielectric line 2 is a rectangle having a height of about 1.8 mm and a width of 0.8 mm, and an open porosity of 0.5%. The surface roughness of the inner surface of the metal plate was measured by a stylus type surface roughness measuring instrument, and was 0.3 μm. The metal plate and the dielectric line 2 were bonded with one-liquid type epoxy resin. When the transmission loss of the high-frequency signal was evaluated at 76.5 GHz with a network analyzer, it was 0.18 GHz.
dB / cm, and the loss was sufficiently low for practical use.
【0077】(比較例)コーディエライトセラミックス
からなる誘電体線路2の開気孔率が10%である以外は
実施例と同様に図1のNRDガイドS1を構成した。高
周波信号の伝送損失は0.4dB/cmと大きなもので
あった。(Comparative Example) An NRD guide S1 of FIG. 1 was constructed in the same manner as in the example except that the open porosity of the dielectric line 2 made of cordierite ceramics was 10%. The transmission loss of the high-frequency signal was as large as 0.4 dB / cm.
【0078】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の
変更を行うことは何等差し支えない。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
【0079】[0079]
【発明の効果】本発明は、NRDガイドにおいて、誘電
体線路が開気孔率が5%以下のセラミックスから成るこ
とにより、高い信頼性と低損失を両立させる高性能なも
のとすることができる。According to the present invention, in the NRD guide, since the dielectric line is made of ceramics having an open porosity of 5% or less, it is possible to obtain a high-performance one which achieves both high reliability and low loss.
【0080】また好ましくは、誘電体線路は、Mg,A
l,Siの複合酸化物を主成分とするセラミックスから
なるとともに測定周波数60GHzでのQ値が1000
以上であることにより、従来のアルミナセラミックス等
よりも低比誘電率のセラミックスからなる誘電体線路を
用いることにより、LSMモードの電磁波のLSEモー
ドへの変換を少なくでき、高周波信号の損失が抑えられ
る。Preferably, the dielectric line is made of Mg, A
It is made of a ceramic mainly composed of a complex oxide of l and Si and has a Q value of 1000 at a measurement frequency of 60 GHz.
As described above, the conversion of the LSM mode electromagnetic wave to the LSE mode can be reduced and the loss of the high frequency signal can be suppressed by using the dielectric line made of ceramics having a lower dielectric constant than the conventional alumina ceramics or the like. .
【0081】また好ましくは、複合酸化物のモル比組成
式がxMgO・yAl2O3・zSiO2(但し、x=1
0〜40モル%,y=10〜40モル%,z=20〜8
0モル%,x+y+z=100モル%を満足する)で表
されることにより、さらに伝送損失が少なく、かつ安価
で高い形状精度の誘電体線路を用いたNRDガイドを作
製できる。Preferably, the molar ratio composition of the composite oxide is xMgO.yAl 2 O 3 .zSiO 2 (where x = 1
0-40 mol%, y = 10-40 mol%, z = 20-8
0 mol%, x + y + z = 100 mol%), it is possible to produce an NRD guide using a dielectric line with further reduced transmission loss, inexpensive and high shape accuracy.
【0082】本発明のミリ波送受信器は、送受信アンテ
ナを備えたタイプ、および送信アンテナと受信アンテナ
とが独立したタイプにおいて、各誘電体線路のうち少な
くとも一つが上記本発明の誘電体線路から成ることによ
り、誘電体線路を伝搬するLSMモードの電磁波のLS
Eモードへの変換が少なく、従って誘電体線路に小さい
曲率半径で使用周波数範囲が広い急峻な曲線部を作製す
ることができ、その結果ミリ波送受信器を使用周波数範
囲が広く、小型化でき、しかも加工が容易で作製の自由
度の高いものとすることができる。さらに、送信アンテ
ナと受信アンテナとが独立したタイプでは、送信用のミ
リ波信号がサーキュレータを介してミキサーへ混入する
ことがなく、その結果受信信号のノイズが低減し探知距
離が増大し、さらにミリ波信号の伝送特性に優れたもの
となる。The millimeter wave transmitter / receiver of the present invention includes a type having a transmitting / receiving antenna and a type in which a transmitting antenna and a receiving antenna are independent, and at least one of the dielectric lines is formed of the dielectric line of the present invention. Thus, the LS of the LSM mode electromagnetic wave propagating through the dielectric line is
The conversion into the E mode is small, and therefore, a steep curved portion with a small radius of curvature and a wide operating frequency range can be manufactured on the dielectric line. As a result, the millimeter wave transceiver can be used in a wide operating frequency range and can be downsized. In addition, it is easy to process and can be manufactured with a high degree of freedom. Furthermore, in the type in which the transmitting antenna and the receiving antenna are independent, the millimeter wave signal for transmission does not enter the mixer via the circulator, and as a result, the noise of the received signal is reduced, the detection distance is increased, and the millimeter wave is further increased. Wave signal transmission characteristics are excellent.
【図1】本発明のNRDガイドの内部を透視した斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view showing the inside of an NRD guide according to the present invention.
【図2】従来の他のNRDガイドの内部を透視した斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view showing the inside of another conventional NRD guide.
【図3】本発明のNRDガイドを備えたミリ波レーダー
の一実施形態の平面図である。FIG. 3 is a plan view of one embodiment of a millimeter wave radar including an NRD guide according to the present invention.
【図4】本発明のNRDガイドを備えたミリ波レーダー
の他の実施形態の平面図である。FIG. 4 is a plan view of another embodiment of the millimeter-wave radar including the NRD guide of the present invention.
【図5】本発明のミリ波レーダー用のミリ波発振部の斜
視図である。FIG. 5 is a perspective view of a millimeter wave oscillator for a millimeter wave radar according to the present invention.
【図6】図5のミリ波発振部に組み込まれる可変容量ダ
イオードを設けた配線基板の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a wiring board provided with a variable capacitance diode incorporated in the millimeter wave oscillation section of FIG.
1:下側の平行平板導体 2: 誘電体線路 3:上側の平行平板導体 1: Lower parallel plate conductor 2: Dielectric line 3: Upper parallel plate conductor
Claims (5)
で配置した平行平板導体間に誘電体線路を介装してなる
非放射性誘電体線路において、前記誘電体線路は開気孔
率が5%以下のセラミックスから成ることを特徴とする
非放射性誘電体線路。1. A non-radiative dielectric line in which a dielectric line is interposed between parallel plate conductors arranged at an interval of one half or less of a wavelength of a high-frequency signal, wherein the dielectric line has an open porosity. A non-radiative dielectric line, comprising 5% or less of ceramics.
複合酸化物を主成分とするセラミックスからなるととも
に測定周波数60GHzでのQ値が1000以上である
ことを特徴とする請求項1記載の非放射性誘電体線路。2. The dielectric line according to claim 1, wherein the dielectric line is made of a ceramic mainly composed of a composite oxide of Mg, Al, and Si, and has a Q value of 1,000 or more at a measurement frequency of 60 GHz. Non-radiative dielectric line.
O・yAl2O3・zSiO2(但し、x=10〜40モ
ル%,y=10〜40モル%,z=20〜80モル%,
x+y+z=100モル%を満足する)で表されること
を特徴とする請求項2記載の非放射性誘電体線路。3. The composite oxide has a molar ratio composition formula of xMg.
O · yAl 2 O 3 · zSiO 2 ( where, x = 10 to 40 mol%, y = 10 to 40 mol%, z = 20 to 80 mol%,
3. The nonradiative dielectric line according to claim 2, wherein (x + y + z = 100 mol% is satisfied).
で配置した平行平板導体間に、 高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記高周
波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝搬さ
せる第1の誘電体線路と、 バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合
致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制
御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送
信用のミリ波信号として出力する可変容量ダイオード
と、 前記第1の誘電体線路に、一端側が電磁結合するように
近接配置されるかまたは一端が接合されて、前記ミリ波
信号の一部をミキサー側へ伝搬させる第2の誘電体線路
と、 前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周
縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号
の入出力端とされた第1の接続部,第2の接続部および
第3の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された
前記ミリ波信号をフェライト板の面内で時計回りまたは
反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキ
ュレータであって、前記第1の誘電体線路の前記ミリ波
信号の出力端に前記第1の接続部が接合されるサーキュ
レータと、 該サーキュレータの前記第2の接続部に接合され、前記
ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテ
ナを有する第3の誘電体線路と、 前記送受信アンテナで受信され前記第3の誘電体線路を
伝搬して前記サーキュレータの前記第3の接続部より出
力した受信波をミキサー側へ伝搬させる第4の誘電体線
路と、 前記第2の誘電体線路の中途と前記第4の誘電体線路の
中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させて
成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周
波信号を発生させるミキサー部と、 を設けたミリ波送受信器において、 前記第1〜第4の誘電体線路のうち少なくとも一つが請
求項1〜3のいずれかに記載の誘電体線路から成ること
を特徴とするミリ波送受信器。4. A high-frequency diode oscillator is provided at one end between parallel plate conductors arranged at an interval equal to or less than half the wavelength of the millimeter-wave signal, and propagates a millimeter-wave signal output from the high-frequency diode oscillator. A first dielectric line to be transmitted, wherein the bias voltage application direction is arranged so as to coincide with the electric field direction of the millimeter wave signal, and the millimeter wave signal is frequency-modulated by periodically controlling the bias voltage. A variable-capacitance diode that outputs a millimeter-wave signal as described above, and one end of the variable-capacitance diode is disposed close to or joined to the first dielectric line so that one end is electromagnetically coupled, and a part of the millimeter-wave signal is A second dielectric line for propagating the millimeter wave signal and a second ferrite plate disposed in parallel with the parallel plate conductor and arranged at predetermined intervals on the periphery of the ferrite plate. It has a first connection portion, a second connection portion, and a third connection portion which are ends, and the millimeter wave signal input from one of the connection portions is clockwise or counterclockwise in the plane of the ferrite plate. A circulator that is output from another peripherally adjacent connection part, wherein the first connection part is joined to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line; A third dielectric line that is joined to the connection portion of the second and that transmits the millimeter wave signal and has a transmission / reception antenna at a tip end; and a circulator that is received by the transmission / reception antenna and propagates through the third dielectric line. A fourth dielectric line for transmitting a reception wave output from the third connection portion to the mixer side, and a middle of the second dielectric line and a middle of the fourth dielectric line. Electromagnetic coupling And a mixer unit that mixes a part of the millimeter wave signal and the received wave to generate an intermediate frequency signal, wherein the first to fourth dielectrics are provided. A millimeter wave transceiver, wherein at least one of the lines comprises the dielectric line according to any one of claims 1 to 3.
で配置した平行平板導体間に、 高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記高周
波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝搬さ
せる第1の誘電体線路と、 バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合
致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制
御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送
信用のミリ波信号として出力する可変容量ダイオード
と、 第1の誘電体線路に、一端側が電磁結合するように近接
配置されるかまたは一端が接合されて、前記ミリ波信号
の一部をミキサー側へ伝搬させる第2の誘電体線路と、 前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周
縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号
の入出力端とされた第1の接続部,第2の接続部および
第3の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された
前記ミリ波信号をフェライト板の面内で時計回りまたは
反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキ
ュレータであって、前記第1の誘電体線路の前記ミリ波
信号の出力端に前記第1の接続部が接続されるサーキュ
レータと、 該サーキュレータの前記第2の接続部に接続され、前記
ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナ
を有する第3の誘電体線路と、 先端部に受信アンテナ、他端部にミキサーが各々設けら
れた第4の誘電体線路と、 前記サーキュレータの前記第3の接続部に接続され、前
記送信アンテナで受信混入したミリ波信号を伝搬させる
とともに先端部に設けられた無反射終端部で前記ミリ波
信号を減衰させる第5の誘電体線路と、 前記第2の誘電体線路の中途と前記第4の誘電体線路の
中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させて
成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周
波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ波送受
信器において、 前記第1〜5の誘電体線路のうち少なくとも一つが請求
項1〜3のいずれかに記載の誘電体線路から成ることを
特徴とするミリ波送受信器。5. A high-frequency diode oscillator is provided at one end between parallel plate conductors arranged at an interval equal to or less than half the wavelength of the millimeter-wave signal, and propagates the millimeter-wave signal output from the high-frequency diode oscillator. A first dielectric line to be transmitted, wherein the bias voltage application direction is arranged so as to coincide with the electric field direction of the millimeter wave signal, and the millimeter wave signal is frequency-modulated by periodically controlling the bias voltage. A variable-capacitance diode that outputs as a millimeter-wave signal, and one end of the variable-capacitance diode is disposed close to or coupled to one end of the first dielectric line so that one end of the millimeter-wave signal is electromagnetically coupled, and a part of the millimeter-wave signal is transmitted to the mixer. A second dielectric line to be propagated, and input / output terminals of the millimeter wave signal, which are arranged at predetermined intervals on a peripheral portion of a ferrite plate disposed in parallel with the parallel plate conductor, and The first millimeter-wave signal input from one of the first connecting portions, the second connecting portion, and the third connecting portion in the clockwise or counterclockwise direction within the plane of the ferrite plate. A circulator for outputting from another adjacent connection part, wherein the first connection part is connected to an output end of the millimeter wave signal of the first dielectric line; and a second circulator of the circulator. A third dielectric line that is connected to the connection portion, propagates the millimeter wave signal, and has a transmitting antenna at the distal end; a fourth dielectric line having a receiving antenna at the distal end and a mixer at the other end; A line, connected to the third connection part of the circulator, for propagating the millimeter-wave signal received and mixed by the transmission antenna, and for attenuating the millimeter-wave signal at a non-reflection termination provided at the tip end. A fifth dielectric line, and a middle part of the second dielectric line and a middle part of the fourth dielectric line, which are electromagnetically coupled or joined to each other in close proximity to each other, and a part of the millimeter wave signal A millimeter wave transmitter / receiver provided with a mixer unit for generating an intermediate frequency signal by mixing the received wave with at least one of the first to fifth dielectric lines. A millimeter wave transmitter / receiver comprising:
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001022712A JP2002232213A (en) | 2001-01-31 | 2001-01-31 | Nonradiative dielectric line and millimeter-wave transmitter/receiver |
US09/995,205 US6882253B2 (en) | 2000-11-27 | 2001-11-26 | Non-radiative dielectric waveguide and millimeter wave transmitting/receiving apparatus |
DE10157961A DE10157961B4 (en) | 2000-11-27 | 2001-11-26 | Non-radiative dielectric waveguide and millimeter wave transceiver |
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