JP2005227031A - ミリ波送受信モジュールおよびバイアス調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なトリミング抵抗体を使用せずに簡単かつ短時間に高精度のバイアス調整が行えるようにしたミリ波送受信モジュールを得ること。
【解決手段】マイコン５１は、バイアス回路６のＡ／Ｄ変換器６２から入力される温度モニタ３５の検出温度値に対応したドレイン電圧設定値をバイアス回路６のドレインバイアス用レギュレータ６１に与える。これによって、ドレイン電圧が所定数のＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎのドレイン電極Ｄに共通に印加される。また、マイコン５１は、バイアス回路６のＡ／Ｄ変換器６１から入力される電流モニタ３６の検出電流値に基づき所定数のＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎについて順々にゲート電圧の設定値を求めバイアス回路６のＤ／Ａ変換器６４−１〜６４−ｎに出力することを行う。これによって、ＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎにゲート電圧が個別に供給される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ミリ波の電波を送受信する装置で用いられるミリ波送受信モジュールおよび前記ミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法に関するものである。

ミリ波の電波は、波長が１ｍｍ〜１０ｍｍ、つまり周波数が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電波である。半導体技術の発達によりミリ波デバイスの低コスト化が進み、商用レベルでの実現が可能となったことから、ミリ波の実用化が通信や放送、センシングなど多岐に渡る分野で進められている。例えば、センシングの分野では、レーダ装置は、昼夜、天候を問わず安定したセンシング性能を維持できることから、車両の安全走行を支援するシステムでは、車両や障害物を検知するセンサとしてミリ波レーダの実用化が進められている（例えば特許文献１）。

このミリ波の電波を送受信する装置で用いられるミリ波送受信モジュールは、当該装置が備える送受信アンテナが接続され、送信系や受信系などがそれぞれ複数のＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）で構成される高周波回路と、高周波回路に送信電波を発生させ、高周波回路から入力する受信信号を処理する信号処理回路とを主な要素として構成されている。

ところで、高周波回路を構成する多数のＭＭＩＣの各ゲート電圧は、ＭＭＩＣ個々のばらつきに応じて調整する必要があり、しかもその調整値は、製品毎に異なる。また、ドレイン電圧は、温度補償を行う必要がある。そこで、従来では、バイアス制御回路を設け、製品出荷時の試験工程の一部として、その製品における各ＭＭＩＣに供給するドレイン電圧およびゲート電圧のバイアス調整を実施するようにしている。

特開２０００−１０５２７６号公報

しかしながら、従来のバイアス制御回路は、各ＭＭＩＣのドレイン電圧およびゲート電圧を発生するレギュレータ、ＭＭＩＣ毎に設けたゲート電圧調整用のトリミング抵抗体、トリミング抵抗体の抵抗値を可変操作する可変抵抗治具、ドレイン電圧の温度補償を行うためのサーミスタなどを主な要素として構成され、係員がこのバイアス制御回路を用いて手作業で直接ゲート電圧のバイアス調整を行うようにしていたので、多大な調整時間を要し、また高価なトリミング抵抗体を多数使用することから、コストアップを招来するという問題があった。以下に従来のゲート電圧のバイアス調整方法を具体的に説明する。

すなわち、可変抵抗治具を用いて、ＭＭＩＣ毎に設けたトリミング抵抗体の抵抗値を、電流値が規定値となるように調整し、最適値が求まると、レーザトリミングによってトリミング抵抗体の抵抗値を固定値に設定する。この一連の調整は、手作業で行われるので、多大な調整時間を要し、コストアップの要因の一つになっている。また、レーザトリミングは、熟練した作業者がアナログ的に行っているが、そのレーザトリミングで作業ミスが起こることがあり、問題であった。

そして、一旦レーザにてカットしたトリミング抵抗体は元に戻すことができないので、レーザトリミング後に、送信出力および受信利得が規定値範囲内に収まるように再調整する必要が生じた場合には、トリミング抵抗体を取り付け直して再度上記した手順で調整作業を行うようにしている。そのため、トリミング抵抗体は、通常のチップ抵抗体の価格の約２５倍という高価な部品であるが、レーザトリミング後に再調整の必要が生ずる場合に備えて余分に用意する必要がある。このこともコストアップの要因の一つになっている。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高価なトリミング抵抗体を使用せずに簡単かつ短時間に高精度なバイアス調整が行えるようにしたミリ波送受信モジュールおよびバイアス調整方法を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明にかかるミリ波送受信モジュールは、ミリ波の電波を送受信する装置の送受信アンテナが接続される高周波回路と、前記高周波回路に送信電波を発生させ、前記高周波回路から入力する受信信号を処理する信号処理回路と、前記高周波回路を構成する多数のＭＭＩＣにバイアス電圧を調整して供給するバイアス調整系とを備えるミリ波送受信モジュールであって、前記バイアス調整系は、前記高周波回路の直近部或いは内部に設けた、当該高周波回路内の周囲温度を検出する温度モニタ、および前記ＭＭＩＣの所定数を流れるドレイン電流の総和を検出する電流モニタと、ドレイン電圧の設定値に基づいて前記ＭＭＩＣの所定数に共通に供給するドレイン電圧を発生するレギュレータ、前記温度モニタと前記電流モニタの各検出信号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、およびゲート電圧の設定値をアナログ信号に変換して前記ＭＭＩＣの所定数に個別に供給するＤ／Ａ変換器とを備えるバイアス回路と、前記バイアス回路のＡ／Ｄ変換器から入力する前記温度モニタの検出温度値に対応した前記ドレイン電圧の設定値をバイアス回路のレギュレータに出力するドレイン電圧設定手段と、前記バイアス回路のＡ／Ｄ変換器から入力する前記電流モニタの検出電流値に基づき前記ゲート電圧の設定値を求めバイアス回路のＤ／Ａ変換器に出力することを前記ＭＭＩＣの所定数について実施するゲート電圧設定手段とで構成されることを特徴とする。

この発明によれば、高価なトリミング抵抗体を使用せずに、デジタル的にバイアス電圧を調整することができるので、熟練を要さずに簡単にバイアス電圧の調整を行うことができ、また、再調整も容易に行うことができる。したがって、調整時間も短くなるので、低コスト化が図れる。また、バイアス回路は、デジタル化に好適な構成であるので、極力集積回路化を行って小型化を図ることができる。

この発明によれば、高価なトリミング抵抗体を使用せずにバイアス調整が行えるので、低コスト化が図れる。またデジタル的な制御による調整であるので、高精度の調整が行えるとともに、集積回路化が可能であり、小型化が図れるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかるミリ波送受信モジュールおよびバイアス調整方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態であるミリ波送受信モジュールの構成を示すブロック図である。なお、ここでは、ＦＭＣＷ（周波数変調連続波：Frequency Modulated Continuous Wave）ミリ波レーダへの適用例について説明する。

図１に示すミリ波送受信モジュールは、ＦＭＣＷレーダが備える送信アンテナ１と受信アンテナ２とが接続される高周波回路３と、高周波回路３に接続される専用集積回路（ＡＳＩＣ）４とを備えている。ＡＳＩＣ４には、信号処理回路５とバイアス回路６とが一体的に集積回路化されている。

高周波回路３は、本来的な基本要素として、信号処理回路５から送信指令（三角波電圧信号）を受けてＦＭＣＷ信号を発生する電圧制御発振器（以降「ＶＣＯ」と記す）３１と、ＶＣＯ３１が出力するＦＭＣＷ信号の一部を送信アンテナ１に与え、残りをミキサ３３にローカル信号として与える方向性結合器３２と、受信アンテナ２の受信信号を前記ローカル信号によって周波数変換するミキサ３３と、ミキサ３３の変換出力を増幅し受信信号として信号処理回路４に与えるビデオ増幅器３４とを備えている。

信号処理回路５は、ＦＭＣＷレーダにおける送信処理と計測処理等を行う主回路部（以降「マイコン」と記す）５１と、マイコン５１からの送信指令（三角波電圧信号）をアナログ信号に変換し高周波回路３のＶＣＯ３１に与えるＤ／Ａ変換器５２と、高周波回路３のビデオ増幅器３４からの受信信号をデジタル信号に変換しマイコン５１に与えるＡ／Ｄ変換器５３とを備えている。

まず、この発明の理解を容易にするため、ＦＭＣＷレーダの計測動作について概略説明する。ＦＭＣＷレーダの計測処理系は、基本的には、送信アンテナ１と受信アンテナ２とが接続される高周波回路３と信号処理回路５とで構成される。

すなわち、ＶＣＯ３１は、信号処理回路５から三角波電圧信号を受けて、周波数が、一定期間内時間と共に上昇する上昇変調信号と一定期間内時間と共に下降する下降変調信号とからなるＦＭＣＷ信号を発生する。このＦＭＣＷ信号の一部が方向性結合器３２から送信アンテナ１に供給され、送信アンテナ１からミリ波電波が目標物に向けて照射される。また、残りのＦＭＣＷ信号はローカル信号としてミキサ３３に供給される。なお、このＦＭＣＷ信号は、例えば７０ＧＨｚ帯のミリ波信号である。

受信アンテナ２に捕捉された目標物での反射波は、受信信号としてミキサ３３に入力する。ミキサ３３は、受信アンテナ２からの受信信号と方向性結合器３２からのローカル信号とをミキシングし、両者の周波数差を周波数に持つビート信号を出力する。このビート信号は、ビデオ増幅器３４にて適宜レベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器５３を介してマイコン５１に入力される。マイコン５１は、入力したビート信号における上昇変調期間での周波数と下降変調期間での周波数とから、目標物体までの距離と目標物体の移動速度とを求める。

さて、高周波回路３では、送信系（方向性結合器３２など）と受信系（ミキサ３３、ビデオ増幅器３４など）は、それぞれ複数のＭＭＩＣで構成されている。また、ＶＣＯ３１は、７０ＧＨｚ帯のミリ波信号を例えば１９ＧＨｚから多段に逓倍して生成するために複数のＭＭＩＣが使用されている。この高周波回路３を構成する多数のＭＭＩＣの各ゲート電圧は、ＭＭＩＣ個々のばらつきに応じたバイアス調整を必要とする。また、ドレイン電圧には、温度補償を必要とする。そのようなバイアス電圧調整系を、この実施の形態においては、マイコン５１を含めて次のように構成している。

すなわち、高周波回路３の直近部には、当該高周波回路３内の周囲温度を検出する温度モニタ３５と、ＭＭＩＣを流れるドレイン電流を検出する電流モニタ３６とが設けられている。温度モニタ３５は、例えばサーミスタと抵抗素子を組み合わせた分圧回路で構成され、検出温度値を電圧信号に変換して出力するが、その検出出力は、バイアス回路６を介してマイコン５１に入力される。また、電流モニタ３６は、例えば図２に示すように構成されるが、その検出出力は、同様にバイアス回路６を介してマイコン５１に入力される。

そして、マイコン５１には、上記したＦＭＣＷレーダにおける送信処理と計測処理等を行う機能に加えて、バイアス回路６を介して入力される温度モニタ３５と電流モニタ３６の各出力に基づき各ＭＭＩＣのバイアス電圧を調整設定し、それをバイアス回路６から各ＭＭＩＣに供給させる機能（図２参照）が追加されている。したがって、バイアス回路６は、この実施の形態では、図２に示すように、高周波回路３のＭＭＩＣとマイコン５１との間のいわゆるインタフェース機能を持つものとして構成されている。

以下、図２〜図５を参照して、この実施の形態によるバイアス調整系の構成と動作について説明する。図２は、図１に示すミリ波送受信モジュールにおけるバイアス調整系の構成例を示すブロック図である。ここで、バイアス電圧の調整は、送信系のＭＭＩＣ群と、受信系のＭＭＩＣ群と、ＶＣＯ３１における逓倍系のＭＭＩＣ群との３系統に分けて実施されるが、この３系統のＭＭＩＣ群毎に図２に示すバイアス調整系が設けられている。

図２において、マイコン５１は、ドレイン電圧の設定処理とゲート電圧のバイアス調整設定処理とを行う制御処理部５５と、制御処理部５５が指示するドレイン電圧を出力するドレイン設定電圧出力部５６と、制御処理部５５がドレイン電圧の設定処理を行う際に参照する温度データテーブルとゲート電圧のバイアス調整を行う際のデータ領域と制御処理部５５がゲート電圧の設定処理を行う際に参照する温度データテーブルとが設けられるメモリ５７と、制御処理部５５が指示するゲート電圧を出力するゲート設定電圧出力部５８とを備えている。

バイアス回路６は、入力段にＤ／Ａ変換器を備えるドレインバイアス用レギュレータ６１と、Ａ／Ｄ変換器６２，６３と、Ｄ／Ａ変換器６４−１〜６４−ｎとを備えている。高周波回路３は、上記した３つのＭＭＩＣ群の１つであるＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎとを備えている。そして、高周波回路３の直近部には、上記した温度モニタ３５および電流モニタ３６が設けられている。電流モニタ３６は、シャント抵抗素子３７と電圧比較回路３８とで構成されている。

ドレイン設定電圧出力部５６の出力は、ドレインバイアス用レギュレータ６１に与えられる。ドレインバイアス用レギュレータ６１の出力は、シャント抵抗素子３７を介してＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎの各ドレイン電極Ｄに共通に与えられる。シャント抵抗素子３７の両端電圧は、電圧比較回路３８に入力され、電圧比較回路３８の出力は、Ａ／Ｄ変換器６２を介して制御処理部５５に入力されている。また、温度モニタ３５の出力は、Ａ／Ｄ変換器６３を介して制御処理部５５に入力されている。そして、ゲート設定電圧出力部５８の出力端には、Ｄ／Ａ変換器６４−１〜６４−ｎが並列に接続され、Ｄ／Ａ変換器６４−１〜６４−ｎの各出力は、ＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎの対応するゲート電極Ｇに印加されるようになっている。

（１）まず、図２を参照してドレイン電圧の設定について説明する。ドレイン電圧は、図２に示すように、同じＭＭＩＣ群について共通に同値として設定されるが、高周波回路３内の周囲温度を考慮する必要があるので、ドレイン電圧の設定処理は、製品出荷後も定期的に行われる。そのため、メモリ５７には、予め、温度値とそれに対する設定電圧値との関係を示す温度データテーブルが格納されている。

図２において、温度モニタ３５が検出した周囲温度値は、Ａ／Ｄ変換器６３を介して制御処理部５５に入力される。制御処理部５５は、定期的にＡ／Ｄ変換器６３の出力値をサンプリングし、周囲温度値を求める。温度モニタ３５が検出した周囲温度値は、上記したように電圧値になっているので、制御処理部５５は、Ａ／Ｄ変換器６３の出力値（電圧値）と分圧回路への印加電圧とからサーミスのタ抵抗値Ｒを求め、次の式（１）を用いて周囲温度値Ｔを求める。
Ｒ＝Ｒ₀×ｅｘｐ｛Ｂ×［（１／Ｔ）−（１／Ｔ₀）］｝ ・・・（１）
但し、式（１）において、Ｒ₀は室温（２５度）での既知抵抗値、Ｂは温度パラメータ、Ｔ₀は室温（２５度）である。

制御処理部５５は、周囲温度値を求めると、メモリ５７からその周囲温度値に対応する設定電圧値を読み取り、それをドレイン設定電圧出力部５６に与える。これによって、ドレイン設定電圧出力部５６から設定電圧データがドレインバイアス用レギュレータ６１に出力され、ドレインバイアス用レギュレータ６１からＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎの各ドレイン電極Ｄに周囲温度を考慮したドレイン電圧が印加される。

（２）また、ゲート電圧のバイアス調整は、製品出荷時の調整試験工程の一部として、図３〜図５に示すようにして行われる。なお、図３は、図２に示すバイアス調整系によるゲート電圧の設定をあるＭＭＩＣ群における１番目のＭＭＩＣについて行う場合を説明する図である。図４は、図２に示すバイアス調整系によるゲート電圧の設定をあるＭＭＩＣ群における２番目のＭＭＩＣについて行う場合を説明する図である。図５は、図２に示すバイアス調整系によるバイアス電圧の設定をあるＭＭＩＣ群における１番目から最終ｎ番目のＭＭＩＣまで実施した場合の各ＭＭＩＣに供給するドレイン電流の関係およびバイアス調整時間を説明する図である。

図２において、ＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎの各ゲート電圧のバイアス調整は、ＭＭＩＣ４０−１からＭＭＩＣ４０−ｎまで順々に行う。上記のようにＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎの各ドレイン電極Ｄにドレイン電圧が印加されると、電流モニタ３６では、シャント抵抗素子３７の両端にドレイン電流による降下電圧が現れ、電圧比較回路３８にてシャント抵抗素子３７の両端電圧Ｖが求められる。この電圧Ｖは、Ａ／Ｄ変換器６２を介して制御処理部５５に入力される。制御処理部５５は、メモリ５７に記憶されているシャント抵抗素子３７の抵抗値Ｒを読み出し、ドレイン電流ＩをＩ＝Ｖ÷Ｒの演算を行って求める。

図３において、制御処理部５５は、まず、ＭＭＩＣ４０−１に対するゲート電圧出力指令をゲート設定電圧出力部５８に発行する。ゲート設定電圧出力部５８が出力するゲート電圧値は、Ｄ／Ａ変換器６４−１を介してＭＭＩＣ４０−１のゲート電極Ｇの印加されるが、ゲート設定電圧出力部５８は、制御処理部５５から中止指令が入力するまで、ＭＭＩＣ４０−１のゲート電極Ｇへの印加電圧を徐々に増加させる。ＭＭＩＣ４０−１のドレイン電流Ｉの変化分ΔＩ₁には、許容範囲７１が定められている。制御処理部５５は、上記のように電流モニタ３６の検出信号からドレイン電流Ｉの変化を監視し、ドレイン電流Ｉの変化分ΔＩ₁を求め、ドレイン電流Ｉの変化分ΔＩ₁が許容範囲７１内に収まることを検出すると、ゲート設定電圧出力部５８に中止指令を発行する。ゲート設定電圧出力部５８は、制御処理部５５から中止指令が入力すると、そのときの設定電圧値７２を決定値として保持する。

制御処理部５５は、上記のように決定したゲート設定電圧値をＭＭＩＣ４０−１のゲート電極Ｇに印加した状態で、次にＭＭＩＣ４０−２について実施する。図４において、制御処理部５５は、ＭＭＩＣ４０−２に対するゲート電圧出力指令をゲート設定電圧出力部５８に発行する。ゲート設定電圧出力部５８が出力するゲート電圧値は、Ｄ／Ａ変換器６４−２を介してＭＭＩＣ４０−２のゲート電極Ｇの印加されるが、ゲート設定電圧出力部５８は、制御処理部５５から中止指令が入力するまで、ＭＭＩＣ４０−２のゲート電極Ｇへの印加電圧を徐々に増加させる。ＭＭＩＣ４０−２のドレイン電流Ｉの変化分ΔＩ₂には、許容範囲７５が定められている。制御処理部５５は、上記のように電流モニタ３６の検出信号からドレイン電流Ｉの変化を監視し、ドレイン電流Ｉの変化分ΔＩ₂を求め、ドレイン電流Ｉの変化分ΔＩ₂が許容範囲７５内に収まることを検出すると、ゲート設定電圧出力部５８に中止指令を発行する。ゲート設定電圧出力部５８は、制御処理部５５から中止指令が入力すると、そのときの設定電圧値７６を決定値として保持する。

制御処理部５５は、同様の手順でゲート電圧のバイアス設定処理を最終のＭＭＩＣ４０−ｎまで繰り返し実施する。このようにして、制御処理部５５は、３系統のＭＭＩＣ群についてドレイン電圧とゲート電圧のバイアス設定処理を行う。ある１つのＭＭＩＣ群についての調整時間とバイアス調整との関係を図示すれば、例えば図５に示すようになる。

すなわち、バイアス調整時間は、図５の横軸に示すように、ＭＭＩＣ４０−１のバイアス電圧調整を時刻０で開始し、時刻Ａで終了する。その後、ある時間を置いた時刻ＢにてＭＭＩＣ４０−２のゲート電圧の調整を開始し、時刻Ｃで終了する。以降同様に行われ、最終のＭＭＩＣ４０−ｎのバイアス電圧調整を時刻Ｄで開始し、時刻Ｅで終了するという経過を採る。

また、バイアス電圧調整では、図５の縦軸に示すように、ＭＭＩＣ４０−１〜４０−ｎの各ドレイン電流の変化分ΔＩが、ＭＭＩＣ４０−１からＭＭＩＣ４０−ｎまで順に積み重ねるように定められる。

ここで、バイアス調整試験後の工程である送信系・受信系の試験後に、送信電力および受信利得の調整を行うために微調整を行う場合もあるが、この場合は、再度上記した内容で実施すればよいので、簡単に見直しを実施することができる。

さらに精度の高い調整が必要な場合は、運用時のゲート電圧の設定を、上記ドレイン電圧の設定と同様に温度補償を行う方法にて行う。すなわち、制御処理部５５にて複数サンプリングする温度データから周囲温度値を求め、メモリ５７からその周囲温度に対応する常温でのゲート電圧設定値からの変動率を読み取り、それぞれの温度でのより最適なゲート電圧を計算し、ゲート設定電圧出力部５８に与える。ゲート設定電圧出力部５８が出力するゲート電圧値は、Ｄ／Ａ変換器６４−ｎを介してＭＭＩＣ４０−ｎのゲート電極Ｇに印加される。

ただし、上記の微調整は、ＭＭＩＣの温度ばらつきをドレイン電圧の温度補償のみで調整できる場合や、高精度な制御が必要ない場合等は行わなくてもよい。

以上のように、この実施の形態によれば、高価なトリミング抵抗体を使用せずにバイアス調整が行える。その結果、従来、熟練した作業者がアナログ的に行っていたレーザトリミングの作業も無くなる。また、レーザトリミングのリワーク工程も無くなる。

要するに、この実施の形態によれば、デジタル的な制御によるバイアス調整が行えるので、熟練を要さずに簡単にバイアス調整が行える。また、送信系・受信系試験後の再調整も容易になる。加えて、係員がバイアス調整に関与する時間が大幅に減るので、コストダウンが図れるとともに、試験工程の時間を大幅に減らすことができる。

また、図２に示すバイアス調整系を、送信系のＭＭＩＣ群と受信系のＭＭＩＣ群とＶＣＯ３１における逓倍系のＭＭＩＣ群との３系統分設けるので、回路規模が増大するが、バイアス回路６は、集積回路化に好適な構成になっているので、図１に示したように、高周波回路３の周辺回路である信号処理回路５とバイアス回路６を専用集積回路（ＡＳＩＣ）６として一体的に集積回路化することができ、小型化を図ることができる。

なお、集積回路化に関しては、電流モニタ３６は、発熱を伴うシャント抵抗素子３７を含むことから全体として高周波回路３の直近部に設けるとして説明したが、電圧比較回路３８はバイアス回路６側に設けてもよい。

また、温度モニタ３５は、サーミスタを高周波回路３の直近部に設けるとして説明したが、高周波回路３の内部に設けてもよいことは言うまでもない。温度モニタ３５を高周波回路３の内部に設ける場合には、高周波回路３の周囲温度値をより正確に検出することができる。

また、温度モニタ３５にて検出する温度と高周波回路３の実際の温度との差が無視できない場合は、予めメモリ５７に、温度モニタ３５の検出温度値とそれに対応する高周波回路３の実際の温度値との関係を示すデータテーブルを格納しておく。そして、制御処理部５５にて、温度データをサンプリングし、それに対応した設定電圧値をドレイン設定電圧出力部５６およびゲート設定電圧出力部５８に与える際に、サンプリングした温度データを基にメモリ５７から高周波回路３の実際の温度を読み取るというステップを経由すればよい。若しくは、メモリ５７に予め格納しておく温度値と設定電圧値とのデータテーブルを始めから誤差分を考慮して作成しておいてもよい。

この実施の形態では、信号処理回路５の主回路部であるマイコン５１にバイアス調整系の主機能部（図２に示すマイコン５１の構成）も負担させた例を示したが、バイアス調整系の主機能部を独立して設けるようにしてもよい。この場合でも同様の作用・効果が得られる。

以上のように、この発明にかかるミリ波送受信モジュールは、熟練を要さずに高周波回路を構成する多数のＭＭＩＣのバイアス電圧を調整するのに有用であり、特に、低コスト化および小型化が図れるので、そのような要請があるミリ波レーダに用いるのに好適である。

この発明の一実施の形態であるミリ波送受信モジュールの構成を示すブロック図である。 図１に示すミリ波送受信モジュールにおけるバイアス調整系の構成例を示すブロック図である。 図２に示すバイアス調整系によるゲート電圧の設定をあるＭＭＩＣ群における１番目のＭＭＩＣについて行う場合を説明する図である。 図２に示すバイアス調整系によるゲート電圧の設定をあるＭＭＩＣ群における２番目のＭＭＩＣについて行う場合を説明する図である。 図２に示すバイアス調整系によるバイアス電圧の設定をあるＭＭＩＣ群における１番目から最終ｎ番目のＭＭＩＣまで実施した場合の各ＭＭＩＣに供給するドレイン電流の関係およびバイアス調整時間を説明する図である。

符号の説明

１ 送信アンテナ
２ 受信アンテナ
３ 高周波回路
４ 専用集積回路（ＡＳＩＣ）
５ 信号処理回路
６ バイアス回路
３５ 温度モニタ
３６ 電流モニタ
３７ シャント抵抗素子
３８ 電圧比較回路
４０−１〜４０−ｎ ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）
５５ 制御処理部
５６ ドレイン設定電圧出力部
５７ メモリ
５８ ゲート設定電圧出力部
６１ ドレインバイアス用レギュレータ
６２，６３ Ａ／Ｄ変換器
６４−１〜６４−ｎ Ｄ／Ａ変換器

Claims (14)

1. ミリ波の電波を送受信する装置の送受信アンテナが接続される高周波回路と、前記高周波回路に送信電波を発生させ、前記高周波回路から入力する受信信号を処理する信号処理回路と、前記高周波回路を構成する多数のＭＭＩＣにバイアス電圧を調整して供給するバイアス調整系とを備えるミリ波送受信モジュールであって、
   前記バイアス調整系は、
   前記高周波回路の直近部或いは内部に設けた、当該高周波回路内の周囲温度を検出する温度モニタ、および前記ＭＭＩＣの所定数を流れるドレイン電流の総和を検出する電流モニタと、
   ドレイン電圧の設定値に基づいて前記ＭＭＩＣの所定数に共通に供給するドレイン電圧を発生するレギュレータ、前記温度モニタと前記電流モニタの各検出信号をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、およびゲート電圧の設定値をアナログ信号に変換して前記ＭＭＩＣの所定数に個別に供給するＤ／Ａ変換器とを備えるバイアス回路と、
   前記バイアス回路のＡ／Ｄ変換器から入力する前記温度モニタの検出温度値に対応した前記ドレイン電圧の設定値をバイアス回路のレギュレータに出力するドレイン電圧設定手段と、
   前記バイアス回路のＡ／Ｄ変換器から入力する前記電流モニタの検出電流値に基づき前記ゲート電圧の設定値を求めバイアス回路のＤ／Ａ変換器に出力することを前記ＭＭＩＣの所定数について実施するゲート電圧設定手段と、
   で構成されることを特徴とするミリ波送受信モジュール。
2. 前記バイアス回路と前記ドレイン電圧設定手段と前記ゲート電圧設定手段とは、専用集積回路として一体的に集積回路化されていることを特徴とする請求項１に記載のミリ波送受信モジュール。
3. 前記ドレイン電圧設定手段およびゲート電圧設定手段は、前記信号処理回路に設けられ、当該信号処理回路と前記バイアス回路とが専用集積回路として一体的に集積回路化されていることを特徴とする請求項１に記載のミリ波送受信モジュール。
4. 前記ドレイン電圧設定手段は、温度と設定電圧値との関係を格納するテーブルを備え、前記温度モニタの検出温度値を複数サンプリングして前記テーブルを参照し、前記ドレイン電圧の設定値を取得することを特徴とする請求項１に記載のミリ波送受信モジュール。
5. 前記ゲート電圧設定手段は、前記ＭＭＩＣの所定数にドレイン電圧が印加された状態において、対象とするＭＭＩＣへのゲート電圧を前記電流モニタの検出電流値から求めたドレイン電流の変化分が規定値範囲内に入るまで増加させる操作を行って前記ゲート電圧の設定値を求めることを特徴とする請求項１に記載のミリ波送受信モジュール。
6. 前記ゲート電圧設定手段は、
   温度と、常温でのゲート電圧設定値からの変動率との関係を格納するテーブルと、
   前記温度モニタの検出温度値を複数サンプリングして前記テーブルを参照し前記ゲート電圧に対する最適な設定値を取得する手段と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載のミリ波送受信モジュール。
7. 前記ドレイン電圧設定手段および前記ゲート電圧設定手段は、
   前記温度モニタにて検出する温度と前記高周波回路内の実際の温度との誤差を補完する両者の関係情報を格納するテーブルと、
   サンプリングした前記温度モニタの検出温度値に基づき前記テーブルから前記高周波回路の実際の温度を読み出して温度補償を行う手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のミリ波送受信モジュール。
8. 前記ＭＭＩＣの所定数は、前記高周波回路の送信系、受信系および周波数逓倍系の３系統における各ＭＭＩＣ群であり、前記バイアス調整系は、３系統のＭＭＩＣ群毎に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のミリ波送受信モジュール。
9. ミリ波の電波を送受信する装置の送受信アンテナが接続される高周波回路と、前記高周波回路に送信電波を発生させ、前記高周波回路から入力する受信信号を処理する信号処理回路と、前記高周波回路を構成する多数のＭＭＩＣにバイアス電圧を調整して供給するバイアス調整系とを備えるミリ波送受信モジュールであって、
   前記バイアス調整系では、
   前記高周波回路の直近部或いは内部に設けた当該高周波回路内の周囲温度を検出する温度モニタの検出温度値に対応したドレイン電圧の設定値を求め、前記ＭＭＩＣの所定数に共通に供給するドレイン電圧を発生するレギュレータから出力させるドレイン電圧設定工程と、
   前記ＭＭＩＣの所定数を流れるドレイン電流の総和を検出する電流モニタの検出電流値に基づきＭＭＩＣのゲート電圧の設定値を求めて印加することを前記ＭＭＩＣの所定数について順々に実施するゲート電圧設定工程と、
   が実施されることを特徴とするミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法。
10. 前記ドレイン電圧設定工程には、
    温度と設定電圧値との関係を格納するテーブルを作成する工程と、
    前記温度モニタの検出温度値を複数サンプリングして前記テーブルを参照し、前記ドレイン電圧の設定値を取得する工程と、
    が含まれることを特徴とする請求項９に記載のミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法。
11. 前記ゲート電圧設定工程には、
    前記ＭＭＩＣの所定数に共通のドレイン電圧を印加する工程と、
    対象とするＭＭＩＣへのゲート電圧を前記電流モニタの検出電流値から求めたドレイン電流の変化分が規定値範囲内に入るまで増加させる操作を行って前記ゲート電圧の設定値を求める工程と、
    が含まれることを特徴とする請求項９に記載のミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法。
12. 前記ゲート電圧設定工程には、
    温度と、常温でのゲート電圧設定値からの変動率との関係を格納するテーブルを作成する工程と、
    前記温度モニタの検出温度値を複数サンプリングして前記テーブルを参照し前記ゲート電圧に対する最適な設定値を取得する工程と、
    が含まれることを特徴とする請求項１１に記載のミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法。
13. 前記ドレイン電圧設定工程および前記ゲート電圧設定工程には、
    前記温度モニタにて検出する温度と前記高周波回路内の実際の温度との誤差を補完する両者の関係情報を格納するテーブルを作成する工程と、
    サンプリングした前記温度モニタの検出温度値に基づき前記テーブルから前記高周波回路の実際の温度を読み出して温度補償を行う工程と、
    が含まれることを特徴とする請求項９に記載のミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法。
14. 前記ＭＭＩＣの所定数は、前記高周波回路の送信系、受信系および周波数逓倍系の３系統における各ＭＭＩＣ群であり、前記ドレイン電圧設定工程および前記ゲート電圧設定工程は、３系統のＭＭＩＣ群毎に実施されることを特徴とする請求項９に記載のミリ波送受信モジュールのバイアス調整方法。

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