JP2005337933A - 高周波送受信器およびそれを具備するレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】 高周波送受信器において、パルス変調された送信用の高周波信号が内部の反射等により受信系に出力されるのを良好に遮断できるようにすること。
【解決手段】 高周波発振器１と分岐器２と変調器３とサーキュレータ４と送受信アンテナ５とミキサー６Ａとを具備する高周波送受信器において、ミキサー６Ａは、第１および第２の高周波検波用素子としてのダイオード６ａ１，６ａ２と、これらにバイアス電流を流すバイアス回路Ｃ１と、このバイアス回路Ｃ１に接続された、開状態でバイアス電流を遮断して中間周波信号を出力させず、変調器３が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して中間周波信号を出力させるスイッチ６ｂ１，６ｂ２とを備えている高周波送受信器である。所定のタイミングでバイアス電流を遮断してノイズを含む中間周波信号を適切に遮断するため、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比が高くなり、受信性能が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ミリ波レーダモジュールやミリ波無線通信機等に使用される高周波送受信器に関するものであり、パルス変調された送信用の高周波信号が内部の反射等により受信系に出力されるのを適切に抑制することができる高周波送受信器およびそれを具備するレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶に関するものである。

従来から、ミリ波レーダモジュールやミリ波無線通信機等への応用が期待される高周波送受信器の方式として、例えば、特許文献１に開示されているようなパルス変調方式が提案されている。

しかしながら、パルス変調方式では、パルス変調された送信用のミリ波信号の一部が高周波送受信器の内部の反射等により受信系に不要な信号として出力され、これが受信性能に悪影響を及ぼすという問題点があった。

本発明者は既にこの問題点に対する解決策を提案している（特許文献２を参照。）。その構成の例を、図15および図16にそれぞれ平面図で示す。なお、これらの構成の例において用いられる非放射性誘電体線路の基本的な構成は図14に示す部分破断斜視図のようなものであり、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔ａで配置された平行平板導体41，42間に誘電体線路43が挟まれた構成である。

図15に示す例の高周波送受信器は、送信アンテナと受信アンテナとが一体化されたものの例であり、高周波信号であるミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平行平板導体51間（一方は図示していない）に、第１の誘電体線路53に付設され、高周波ダイオードから出力された高周波信号を周波数変調するとともにミリ波信号として第１の誘電体線路53を伝搬させるミリ波信号発振部52と、第１の誘電体線路53の途中に介在し、ミリ波信号をパルス化して送信用のミリ波信号として第１の誘電体線路53から出力させるパルス変調器（図示せず）と、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るかまたは第１の誘電体線路53に一端が接合されて、送信用の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58と、平行平板導体51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、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部54ａと第２の接続部54ｂと第３の接続部54ｃとを有し、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するサーキュレータ54であって、第１の誘電体線路53のミリ波信号の出力端に第１の接続部54ａが接続されるサーキュレータ54と、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56を有する第３の誘電体線路55と、サーキュレータ54の第３の接続部54ｃに接続され、送受信アンテナ56で受信されて第３の誘電体線路55を伝搬し第２の接続部54ｂを通って第３の接続部54ｃから出力された受信波をミキサー59へ伝搬させる第４の誘電体線路57と、第２の誘電体線路58の中途と第４の誘電体線路57の中途とを電磁結合するように近接させるかまたは接合させて成り、送信用のミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー59と、を設けた高周波送受信器である。そして、この例において、ミキサー59の出力端に、パルス変調された送信用のミリ波信号がパルス変調器から出力されたときに出力端を開状態とするスイッチング制御部（図示せず）を設けることにより、パルス変調器のパルス化動作を開始するためのパルス化信号がパルス変調器に入力されるのとほとんど同時に、不要信号がミキサー59よりも後段の受信系に出力されるのを防ぐことができる。

図16に示す例の高周波送受信器は、送信アンテナと受信アンテナとを独立させたものの例であり、高周波信号であるミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平行平板導体61間（一方は図示していない）に、第１の誘電体線路63に付設され、高周波ダイオードから出力された高周波信号を周波数変調するとともにミリ波信号として第１の誘電体線路63を伝搬させるミリ波信号発振部62と、第１の誘電体線路63の途中に介在し、ミリ波信号をパルス化して送信用のミリ波信号として第１の誘電体線路63から出力させるパルス変調器（図示せず）と、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るかまたは第１の誘電体線路63に一端が接合されて、送信用の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68と、平行平板導体61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、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部64ａと第２の接続部64ｂと第３の接続部64ｃとを有し、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するサーキュレータ64であって、第１の誘電体線路63のミリ波信号の出力端に第１の接続部64ａが接続されるサーキュレータ64と、サーキュレータ64の第２の接続部64ｂに接続され、送信用の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66を有する第３の誘電体線路65と、先端部に受信アンテナ70、他端部にミキサー71が設けられた、受信アンテナ70で受信された受信波を伝搬させる第４の誘電体線路69と、サーキュレータ64の第３の接続部64ｃに接続され、送信アンテナ66で受信混入した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67と、第２の誘電体線路68の中途と第４の誘電体線路69の中途とを電磁結合するように近接させるかまたは接合させて成り、、受信アンテナ70で受信された受信波を伝搬させる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71と、を設けた高周波送受信器である。そして、この例において、ミキサー71の出力端に、パルス変調された送信用のミリ波信号がパルス変調器から出力されたときに出力端を開状態とするスイッチング制御部（図示せず）を設けることにより、パルス変調器のパルス化動作を開始するためのパルス化信号がパルス変調器に入力されるのとほとんど同時に、送信アンテナ66から受信アンテナ70へ直接混入した不要信号がミキサー71よりも後段の受信系に出力されるのを防ぐことができる。

次に、図17は図15に示す高周波送受信器をミリ波レーダとして用いたときの各部の構成をブロック回路図で示したものである。

図17において、111は、ガンダイオードおよびバラクターダイオードを具備したＶＣＯであり、その変調信号入力用のＩＮ−２端子に信号が入力されて動作する。このＶＣＯ111の出力信号を、ＩＮ−１端子に入力されたパルス化信号をパルス変調器112に入力することにより、パルス変調器112によってパルス変調させる。このパルス変調器112は、図15においては、第１の誘電体線路53の途中に介在するものであり、図18にその構成を斜視図で示すようなスイッチ（ＲＦスイッチ）である。

図18に示すパルス変調器の構成は、配線基板88の一主面にチョーク型バイアス供給線路90を形成して、その中途に形成された接続用の電極81，81間に、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80を設けたスイッチである。このようなスイッチが、ＰＩＮダイオードやショットキーバリアダイオード80が第１の誘電体線路53の途中の端面間に、そのバイアス印加電圧方向が横方向になるように設置されて、パルス変調器112として使用される。

113は、送信時にはミリ波信号をアンテナ114側へ伝送させ、受信時には受信波をミキサー115側へ伝送させるサーキュレータ、114はミリ波信号の送受信用のアンテナであり、アンテナ114は、サーキュレータ113とは金属導波管または金属導波管に誘電体を充填した誘電体導波管等を介して接続された、例えばホーンアンテナ等である。また、115は、ＶＣＯ111から出力されたミリ波信号とアンテナ114で受信した受信信号とを混合することにより、目標物までの距離等を検出するための中間周波信号を出力するミキサーである。

116は、ミキサー115から出力された中間周波信号を、遮断したり通過させたりする開閉器としてのスイッチである。また、119はスイッチ116の開閉（オン−オフ）のタイミングを制御する制御部である。これらスイッチ116および制御部119からスイッチング制御部が構成される。

制御部119は、パルス変調器112と連動するようにＩＮ−１端子のパルス化信号が入力されて、パルス変調器112でパルス変調された送信用のミリ波信号が、非放射性誘電体線路と誘電体導波管との接続部で反射されたりサーキュレータ113から漏れてミキサー115を介して不要信号となって出力されたりして増幅器118に入力される前に、スイッチ116により遮断するようにその開閉のタイミングを制御する。

なお、117はスイッチ116と増幅器118とを交流結合するためのコンデンサである。

以上の構成により、パルス変調された送信用のミリ波信号がミキサー115に混入して後段の受信系に漏れないように遮断できるため、ミリ波レーダシステムの探知精度を高めることが可能となる。
特開2000−258525号公報 特開2002−328161号公報

しかしながら、特許文献２において提案した構成においても、本発明者らがさらに高周波送受信器の性能を高めるべく鋭意検討を重ねた結果、次に述べるようなさらに改善が望まれる問題点を見いだした。

そのような問題点として、スイッチ116の少なくとも閉（オン）のタイミングを緻密に制御する必要があった。

一般に、高周波ダイオードを用いたパルス変調器112は、ゼロバイアス容量等の高周波ダイオードに固有の特性を有しているため、駆動用に理想的なパルス信号を入力したとしても、変調電流にリンギングノイズ等の歪みが大なり小なり生じることがある。また、駆動用のパルス信号自身にも大なり小なり同様の歪みが存在することがある。これらのため、パルス変調器112から出力されるミリ波信号の出力強度が信号の１周期内において定常状態に安定するまでに、ある一定時間が必要である。その結果、ＩＮ−１端子の信号を開（オフ）状態にして、ミリ波信号の出力を開（オフ）状態にした後、スイッチ116を閉（オン）状態にすると、そのタイミングによっては、まだミリ波信号の出力強度の変動が残っていて、これが不要な信号（ノイズ）としてミキサー115に出力されてしまい、本来検出すべき信号と混信して、レーダ探知性能を悪化させる場合があるという問題点があった。

本発明は以上のような改善が望まれる問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、パルス変調された送信用高周波信号が内部の反射等により受信系に出力されるのを、適切に抑制することができる高周波送受信器を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記本発明の高周波送受信器を具備する、探知対象物を早く確実に探知することができる高性能なレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶を提供することにある。

本発明の第１の高周波送受信器は、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、前記変調器の出力が前記第１の端子に入力されるサーキュレータと、このサーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、このミキサーは、前記他方の出力端および前記第３の端子に対応してそれぞれ配置された高周波信号を検波する高周波検波用素子と、これら第１および第２の高周波検波用素子にバイアス電流を流すバイアス回路と、このバイアス回路に接続された、開状態で前記バイアス回路のバイアス電流を遮断して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させず、前記変調器からの前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させる開閉器とを具備することを特徴とするものである。

本発明の第２の高周波送受信器は、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、この変調器の出力端に一端が接続された、この一端側から他端側へ前記送信用高周波信号を通過させるアイソレータと、このアイソレータに接続された送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記受信アンテナとの間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、このミキサーは、前記他方の出力端および前記第３の端子に対応してそれぞれ配置された高周波信号を検波する高周波検波用素子と、これら第１および第２の高周波検波用素子にバイアス電流を流すバイアス回路と、このバイアス回路に接続された、開状態で前記バイアス回路のバイアス電流を遮断して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させず、前記変調器からの前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させる開閉器とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明の第１または第２の高周波送受信器は、上記各構成において、前記ミキサーは、前記第１および第２の高周波検波用素子のそれぞれの近傍に配置された、前記中間周波信号が出力されない時に前記高周波信号を検波して終端させる、高周波検波用素子から成る第１および第２の高周波信号終端用素子と、これら第１および第２の高周波信号終端用素子にバイアス電流を流す第２のバイアス回路とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明の第１または第２の高周波送受信器は、上記各構成において、前記変調器は、III−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子が用いられていることを特徴とするものである。

また、本発明のレーダ装置は、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することを特徴とするものである。

また、本発明のレーダ装置搭載車両は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするものである。

また、本発明のレーダ装置搭載船舶は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするものである。

本発明の第１の高周波送受信器によれば、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、前記変調器の出力が前記第１の端子に入力されるサーキュレータと、このサーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、このミキサーは、前記他方の出力端および前記第３の端子に対応してそれぞれ配置された高周波信号を検波する高周波検波用素子と、これら第１および第２の高周波検波用素子にバイアス電流を流すバイアス回路と、このバイアス回路に接続された、開状態で前記バイアス回路のバイアス電流を遮断して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させず、前記変調器からの前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させる開閉器とを具備することから、パルス化された送信用高周波信号を送信する際に、この送信用高周波信号の強度が不安定な時にミキサーが第１および第２の高周波検波素子でそれぞれ分岐器からの高周波信号および受信した高周波信号を検波して中間周波信号を出力しないようにミキサーのバイアス回路に接続された開閉器が開状態となってミキサーのバイアス電流を遮断するため、変調器に入力される変調信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用高周波信号に混入し、さらにこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部がミキサー側に漏洩したとしても、ミキサーのバイアス回路に接続された開閉器がこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができる高周波送受信器となる。

また、本発明の第２の高周波送受信器によれば、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、この変調器の出力端に一端が接続された、この一端側から他端側へ前記送信用高周波信号を通過させるアイソレータと、このアイソレータに接続された送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記受信アンテナとの間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、このミキサーは、前記他方の出力端および前記第３の端子に対応してそれぞれ配置された高周波信号を検波する高周波検波用素子と、これら第１および第２の高周波検波用素子にバイアス電流を流すバイアス回路と、このバイアス回路に接続された、開状態で前記バイアス回路のバイアス電流を遮断して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させず、前記変調器からの前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させる開閉器とを具備することから、送受別体のアンテナを用いた高周波送受信器においても、パルス化された送信用高周波信号を送信する際に、この送信用高周波信号の強度が不安定な時にミキサーが第１および第２の高周波検波素子でそれぞれ分岐器からの高周波信号および受信した高周波信号を検波して中間周波信号を出力しないようにミキサーのバイアス回路に接続された開閉器が開状態となってミキサーのバイアス電流を遮断するため、変調器に入力される変調信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用高周波信号に混入し、さらにこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部がミキサー側に漏洩したとしても、ミキサーのバイアス回路に接続された開閉器がこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができる高周波送受信器となる。

また、本発明の第１または第２の高周波送受信器によれば、前記ミキサーは、前記第１および第２の高周波検波用素子のそれぞれの近傍に配置された、前記中間周波信号が出力されない時に前記高周波信号を検波して終端させる、高周波検波用素子から成る第１および第２の高周波信号終端用素子と、これら第１および第２の高周波信号終端用素子にバイアス電流を流す第２のバイアス回路とを具備するときには、第１および第２の高周波信号終端用素子が、第１および第２の高周波検波用素子が検波動作をしていない時に検波動作をして、それにより検波した分岐器からの高周波信号および受信した高周波信号を終端するので、ミキサーの入力端のインピーダンスが高くなってしまわないようにすることができることにより、ミキサーの入力端で反射する高周波信号を少なくすることができる。その結果、ミキサーで反射された高周波信号が変調器の出力端側に漏洩してその出力端で反射するために変調器のオン／オフ比が低下してしまうといったことがなくなるので、受信側で識別しやすい高周波信号を送信することができる高周波送受信器となる。

また、本発明の第１または第２の高周波送受信器によれば、変調器に、III−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子が用いられているときには、III−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子は、キャリアの移動度が大きくてライフタイムが短いため、変調器において、この半導体素子に変調電流を流す際にこの変調電流を過渡状態から速やかに定常状態に収束させることができるので、この変調電流に対応するパルス化された送信用高周波信号を速やかに定常状態に収束させることができ、パルス化された送信用高周波信号を出力した後、早いタイミングで開閉器を閉（オン）状態にしても、パルスの立ち上がり直後に発生する不要な信号が混入した送信用高周波信号に対応する中間周波信号がミキサーの後段に出力されることがなくなり、中間周波信号が遮断されることにより送受信することができなくなる時間を減らすことができる高周波送受信器となる。

また、本発明のレーダ装置によれば、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することから、高周波送受信器の受信性能が高いため、早く確実に探知対象物を探知することができるとともに至近距離や遠方の探知対象物をも探知することができるレーダ装置となる。

また、本発明のレーダ装置搭載車両によれば、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることから、レーダ装置が早く確実に探知対象物である他の車両を探知するため、急激な挙動を車両に起こさせることなく、車両の適切な制御や運転者への適切な警告をすることができるレーダ装置搭載車両となる。

また、本発明のレーダ装置搭載船舶によれば、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることから、レーダ装置が早く確実に探知対象物である他の小型船舶を探知するため、急激な挙動を小型船舶に起こさせることなく、小型船舶の適切な制御や操縦者への適切な警告をすることができるレーダ装置搭載小型船舶となる。

本発明の第１および第２の高周波送受信器、それらを具備するレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶について、高周波信号としてミリ波信号を使用するものを例にとって以下に詳細に説明する。

図１および図３はそれぞれ本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図およびこの例におけるミリ波帯の高周波信号を伝送するミリ波伝送部の例を模式的に示す平面図である。また、図２および図４はそれぞれ本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図およびこの例におけるミリ波帯の高周波信号を伝送するミリ波伝送部の例を模式的に示す平面図である。また、図５は図３および図４に示すミリ波伝送部における変調器のミリ波変調部の例を模式的に示す斜視図である。また、図６は図３および図４に示すミリ波伝送部におけるミキサーの例を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ部の要部斜視図である。また、図７は図６に示すミキサーにおけるミリ波検波部の例を模式的に示す平面図である。

また、図８は本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。また、図９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図８に示す高周波送受信器におけるミリ波検波部の一例および他の例を模式的に示す平面図である。また、図10は図８に示す高周波送受信器におけるミキサーのミリ波検波部のさらに他の例を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその断面図である。また、図11は本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態のさらに他の例を模式的に示すブロック回路図である。また、図12は本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。また、図13は本発明のレーダ装置の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。

図１〜図13において、１は高周波発振器、２は分岐器、３は変調器、４はサーキュレータ、５は送受信アンテナ、６Ａ，６Ｂ，６Ｃはミキサー、８はアイソレータ、９は送信アンテナ、10は受信アンテナ、６ａ１，６ａ２はそれぞれ第１および第２の高周波検波用素子としてのダイオード、６ａ３，６ａ４はそれぞれ第１および第２の高周波信号終端用素子としてのダイオード、６ｂ１，６ｂ２，６ｂ３，６ｂ４は開閉器としてのスイッチ、６ｃ１，６ｃ２，６ｃ３，６ｃ４はチョークインダクタ、６ｄ１，６ｄ２，６ｄ３，６ｄ４は抵抗、６ｅ１，６ｅ２は可変減衰器である。

また、11，21は平板導体、12，22は第１の誘電体線路、13，23は第２の誘電体線路、14，24はフェライト板、14ａ，24ａは第１の端子、14ｂ，24ｂは第２の端子、14ｃ，24ｃは第３の端子、15，25は第３の誘電体線路、16，26は第４の誘電体線路、17，27は第５の誘電体線路、18，28ａ，28ｂは無反射終端器、29は第６の誘電体線路である。

また、30はミリ波変調部に用いる基板、31は基板30上に形成されたチョーク型バイアス供給線路、32は接続端子、33はミリ波変調用素子としてのダイオード、34はミリ波検波部に用いる基板、35は基板34上に形成されたチョーク型バイアス供給線路、35ａは幅の広い線路、35ｂは幅の狭い線路、36は接続端子、37はミリ波検波用素子としてのダイオード、38ａ，38ｂ，38ｃおよび39ａ，39ｂは図８に示す高周波送受信器におけるチョーク型バイアス供給線路である。また、90は増幅器、100は距離情報検出器である。

なお、図１，図２，図８，図11〜図13においては、ミリ波伝送部の各構成要素間を接続する高周波用伝送線路を太い実線で表している。

まず、本発明の第１および第２の高周波送受信器について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例は、高周波信号を発生させる高周波発振器１と、この高周波発振器１に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端２ｂと他方の出力端２ｃとに出力する分岐器２と、一方の出力端２ｂに接続された、その高周波信号の一部を変調して送信用高周波信号として出力する変調器３と、磁性体の周囲に第１の端子４ａと第２の端子４ｂと第３の端子４ｃとを有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、変調器３の出力端に第１の端子４ａが接続されたサーキュレータ４と、このサーキュレータ４の第２の端子４ｂに接続された、その送信用高周波信号を送信するとともに探知対象物で反射して戻ってきた高周波信号を受信する送受信アンテナ５と、分岐器２の他方の出力端２ｃとサーキュレータ４の第３の端子４ｃとの間に接続された、他方の出力端２ｃに出力された高周波信号と送受信アンテナ５で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６Ａとを備えており、このミキサー６Ａは、分岐器２の他方の出力端２ｃおよびサーキュレータ４の第３の端子４ｃに対応してそれぞれ配置された、高周波信号を検波する第１および第２の高周波検波用素子としてのダイオード６ａ１，６ａ２と、これらダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流を流すバイアス回路Ｃ１と、このバイアス回路Ｃ１に接続された、開状態でバイアス回路Ｃ１のバイアス電流を遮断してミキサー６Ａから中間周波信号を出力させず、変調器３からの送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流してミキサー６Ａから中間周波信号を出力させるスイッチ６ｂ１，６ｂ２とを備えている構成である。

また、図２に示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例は、高周波信号を発生させる高周波発振器１と、この高周波発振器１に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端２ｂと他方の出力端２ｃとに出力する分岐器２と、一方の出力端２ｂに接続された、その高周波信号の一部を変調して送信用高周波信号として出力する変調器３と、この変調器３の出力端に一端８ａが接続された、一端８ａ側から他端８ｂ側へその送信用高周波信号を通過させるアイソレータ８と、このアイソレータ８の他端８ｂに接続された、その送信用高周波信号を送信する送信アンテナ９と、分岐器２の他方の出力端２ｃ側に接続された受信アンテナ10と、分岐器２の他方の出力端２ｃと受信アンテナ10との間に接続された、他方の出力端２ｃに出力された高周波信号と受信アンテナ10で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６Ａとを備えており、このミキサー６Ａは、分岐器２の他方の出力端２ｃおよび受信アンテナ10に対応してそれぞれ配置された、高周波信号を検波する第１および第２の高周波検波用素子としてのダイオード６ａ１，６ａ２と、これらダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流を流すバイアス回路Ｃ１と、このバイアス回路Ｃ１に接続された、開状態でバイアス回路Ｃ１のバイアス電流を遮断してミキサー６Ａから中間周波信号を出力させず、変調器３からの送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流してミキサー６Ａから中間周波信号を出力させるスイッチ６ｂ１，６ｂ２とを備えている構成である。

また、上記構成において、具体的には、ミキサー６Ａは、分岐器２の第３の端子２ｃから出力された高周波信号および送受信アンテナ５または受信アンテナ10で受信した高周波信号がそれぞれ入力されるように設けられた２つのダイオード６ａ１，６ａ２と、この２つのダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流を流すためのバイアス回路Ｃ１とから構成されており、そのバイアス回路Ｃ１は、直列に接続された２つのダイオード６ａ１，６ａ２にさらに直列に接続された、スイッチ６ｂ１，６ｂ２と、チョークインダクタ６ｃ１，６ｃ２と、抵抗６ｄ１，６ｄ２と、電源＋Ｖ，−Ｖとから構成されている。そして、中間周波信号は２つのダイオード６ａ１，６ａ２の間から交流結合用のコンデンサを介して出力される。

さらに具体的には、図１および図２のそれぞれに示す本発明の第１および第２の高周波送受信器は、上記各構成要素間を接続してミリ波帯の高周波信号（ミリ波信号）を伝送するための高周波用伝送線路として、非放射性誘電体線路（NonRadiative Dielectric Waveguide、以下、ＮＲＤガイドともいう。）を用いている。この非放射性誘電体線路の基本的な構成は、図14に部分破断斜視図で示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平板導体41，42間に、断面が矩形状の誘電体線路43を、間隔ａをミリ波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路43へのノイズの侵入をなくし、かつ外部へのミリ波信号の放射をなくして、誘電体線路43中によりミリ波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）でのミリ波信号の波長である。

すなわち、図１にブロック回路図で示す本発明の第１の高周波送受信器は、図３に平面図で示すように、ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置された平板導体11（他方の平板導体は図示していない。）間に、第１の誘電体線路12の一端が接続された、高周波ダイオードから出力されたミリ波信号を周波数変調するとともに第１の誘電体線路12を伝搬させて出力するミリ波発振器１と、第１の誘電体線路12の他端に接続された、そのミリ波信号をパルス信号に応じて入力端３ａ側に反射するかまたは出力端３ｂ側に透過させる変調器３と、変調器３の出力端３ｂに一端が接続された第２の誘電体線路13と、平板導体11に平行に配設されたフェライト板14の周縁部に、それぞれミリ波信号の入出力端子とされた第１の端子14ａ，第２の端子14ｂおよび第３の端子14ｃを有し、この順に、一つの端子から入力されたミリ波信号を隣接する次の端子より出力する、第１の端子14ａが第２の誘電体線路13の他端に接続されたサーキュレータ４と、サーキュレータ４のフェライト板14の周縁部に放射状に配置され、かつ第２の端子14ｂおよび第３の端子14ｃにそれぞれの一端が接続された第３の誘電体線路15および第４の誘電体線路16と、第３の誘電体線路15の他端に接続された送受信アンテナ５と、中途を第１の誘電体線路12の中途に近接もしくは接合させた、第１の誘電体線路12を伝搬するミリ波信号の一部を分岐して伝搬させる第５の誘電体線路17と、第５の誘電体線路17のミリ波発振器１側の一端に接続された無反射終端器18と、第４の誘電体線路16の他端と第５の誘電体線路17の他端との間に接続された、第５の誘電体線路17から入力されるミリ波信号と送受信アンテナ５で受信してサーキュレータ４から入力されるミリ波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６Ａとを備えてミリ波伝送部を構成している。なお、第１の誘電体線路12および第５の誘電体線路17は、それらの近接部もしくは接合部において分岐器２を構成している。

また、図２にブロック回路図で示す本発明の第２の高周波送受信器は、図４に平面図で示すように、ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置された平板導体21（他方の平板導体は図示していない。）間に、第１の誘電体線路22の一端が接続された、高周波ダイオードから出力されたミリ波信号を周波数変調するとともに第１の誘電体線路22を伝搬させて出力するミリ波発振器１と、第１の誘電体線路22の他端に接続された、そのミリ波信号をパルス信号に応じて入力端３ａ側に反射するかまたは出力端３ｂ側に透過させる変調器３と、変調器３の出力端３ｂに一端が接続された第２の誘電体線路23と、平板導体11に平行に配設されたフェライト板24の周縁部に、それぞれミリ波信号の入出力端子とされた第１の端子24ａ，第２の端子24ｂおよび第３の端子24ｃを有し、この順に、一つの端子から入力されたミリ波信号を隣接する次の端子より出力する、第１の端子24ａが第２の誘電体線路23の他端に接続されたサーキュレータ４と、サーキュレータ４のフェライト板24の周縁部に放射状に配置され、かつ第２の端子24ｂおよび第３の端子24ｃにそれぞれの一端が接続された第３の誘電体線路25および第４の誘電体線路26と、第３の誘電体線路25の他端に接続された送信アンテナ９と、中途を第１の誘電体線路22の中途に近接もしくは接合させた、第１の誘電体線路22を伝搬するミリ波信号の一部を分岐して伝搬させる第５の誘電体線路27と、第４の誘電体線路26の他端に接続された無反射終端器28ａと、第５の誘電体線路27のミリ波発振器１側の一端に接続された無反射終端器28ｂと、一端が受信アンテナ10に接続された第６の誘電体線路29と、第５の誘電体線路27の他端と第６の誘電体線路29の他端との間に接続された、第５の誘電体線路27から入力されるミリ波信号と受信アンテナ10で受信して第６の誘電体線路29から入力されるミリ波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６Ａとを備えてミリ波伝送部を構成している。なお、第１の誘電体線路22および第５の誘電体線路27は、それらの近接部もしくは接合部において分岐器２を構成している。

なお、図３において、第１の端子14ａ，第２の端子14ｂ，第３の端子14ｃは、それぞれ図１における第１の端子４ａ，第２の端子４ｂ，第３の端子４ｃに対応している。また、図４において、第１の端子24ａ，第２の端子24ｂ，第３の端子24ｃは、それぞれ図２における第１の端子４ａ，第２の端子４ｂ，第３の端子４ｃに対応している。

これらの構成において、変調器３は、図５に斜視図で示すように、基板30の表面に形成されたチョーク型バイアス供給線路31の途中の途切れた部位に形成された接続端子32にミリ波変調用素子としてのダイオード33を接続したミリ波変調部を、第１の誘電体線路12と第２の誘電体線路13との間に、第１の誘電体線路12から出力されるミリ波信号がダイオード33に入射するように挿入している。この構成において、ミリ波変調用素子としてのダイオード33には、ＰＩＮダイオードを用いればよい。また、ダイオード33の代わりにトランジスタやマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）を用いても構わない。

なお、本発明の高周波送受信器における変調器３には、このような透過形の変調器が好適である。また、透過型の変調器の代わりに、高周波信号を透過させたり反射したりすることができる半導体スイッチやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電気機械システム）スイッチ等のスイッチを用いてもよい。

そして、ミキサー６Ａは、図６および図７に示すように、２つの基板34のそれぞれの表面にλ／４周期（λはミリ波伝送部に伝送されるミリ波信号の波長）で形成された幅の広い線路35ａと幅の狭い線路35ｂとから成るチョーク型バイアス供給線路35の途中の途切れた部位に形成された接続端子36にミリ波検波用素子としてのダイオード37を接続したミリ波検波部を、第４の誘電体線路19および第５の誘電体線路20のそれぞれに、第４の誘電体線路16（第５の誘電体線路27）および第５の誘電体線路17（第６の誘電体線路29）のそれぞれから出力されたミリ波信号が各ダイオード37に入射するように接続し、かつ第４の誘電体線路16と第５の誘電体線路17と（第５の誘電体線路27と第６の誘電体線路29と）が電磁結合するように、第４の誘電体線路16の中途と第５の誘電体線路17の中途と（第５の誘電体線路27の中途と第６の誘電体線路29の中途と）を近接させるかまたは接合させており、さらにミリ波検波部には、前述のとおりバイアス回路Ｃ１を設けている。

なお、図６および図７において、ダイオード37は図１および図２におけるダイオード６ａ１，６ａ２に対応しており、基板34上に形成されたチョーク型バイアス供給線路35は図１および図２におけるチョークインダクタ６ｃ１，６ｃ２に対応している。ミリ波検波用素子としてのダイオード37には、ショットキーバリアダイオードを用いればよい。また、ダイオード37の代わりにトランジスタやマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）を用いても構わない。

また、ミキサー６Ａは、ダイオード６ａ１とダイオード６ａ２との間から引き出された線路に一端が接続された交流結合用のコンデンサの他端が出力端であり、この出力端から中間周波信号を出力する構成としている。また、この出力端には通常は増幅器（図示せず）が接続される。

上記構成において、スイッチ６ｂ１，６ｂ２は、バイアス回路Ｃ１において、第１および第２の高周波検波用素子であるダイオード６ａ１，６ａ２に流れるバイアス電流を開閉するスイッチとして動作するものであり、ダイオード６ａ１，６ａ２に受信すべきでないミリ波信号が入力された際に、そのミリ波信号に対応する中間周波信号がミキサー６Ａから出力されないように、ミキサー６Ａとしての動作をそのバイアス電流を遮断してダイオード６ａ１，６ａ２の検波動作を停止することにより一次的に停止させるようにするものである。

このようにスイッチ６ｂ１，６ｂ２を動作させるためには、具体的には、スイッチ６ｂ１，６ｂ２の開閉を制御するスイッチング制御部（図示せず）に遅延線路もしくは遅延回路要素を設け、変調器３の変調信号から一定時間だけ遅延させたタイミングで、そのスイッチング制御部においてスイッチ６ｂ１，６ｂ２の開閉を制御する信号を発生させるようにすればよい。また、スイッチ６ｂ１とスイッチ６ｂ２とは、開閉のタイミングを同じとすればよい。これらスイッチ６ｂ１，６ｂ２としては、具体的には、ＣＭＯＳ，ＴＴＬ等の半導体論理素子、アナログＩＣ、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、メカニカルスイッチまたはＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ）スイッチ等を用いればよい。スイッチ６ｂ１とスイッチ６ｂ２とは、同じものを用いればよい。

図１および図２にそれぞれブロック回路図で示す本発明の第１および第２の高周波送受信器の実施の形態の例は、上記構成とすることから、パルス化された送信用のミリ波信号を送信する際に、この送信用のミリ波信号の強度が不安定な時にミキサー６Ａが中間周波信号を出力しないようにミキサー６Ａのバイアス回路Ｃ１に接続されたスイッチ６ｂ１，６ｂ２が開状態となってミキサー６Ａのバイアス電流を遮断するため、変調器３に入力される変調信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用のミリ波信号に混入し、さらにこのようなノイズを含んだミリ波信号の一部がミキサー６Ａ側に漏洩したとしても、ミキサー６Ａのバイアス回路Ｃ１に接続されたスイッチ６ｂ１，６ｂ２が、ダイオード６ａ１，６ａ２の検波動作を停止してこのようなノイズを含んだ送信用のミリ波信号の一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができる。

また、以上のようなミキサー６Ａにおける開閉動作を、ミキサー６Ａの第１および第２の高周波検波用素子であるダイオード６ａ１，６ａ２に検波動作のために流すバイアス電流をバイアス回路Ｃ１を開閉することにより行なう構成としたため、ミキサー６Ａの出力端をスイッチで開閉する構成に比べて、交流結合されたミキサー６Ａの出力端のフロアレベル（ミリ波信号を受信していない時の中間周波信号のレベル）を、中間周波信号のパルスのデューティーに関わらず一定に保ちやすいという利点がある。

次に、図８にブロック回路図で示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例は、図１に示す高周波送受信器に対して、ミキサー６Ｂを、第１および第２の高周波検波用素子であるダイオード６ａ１，６ａ２のそれぞれの近傍に配置された、中間周波信号が出力されない時にミリ波信号を検波して終端させる第１および第２の高周波信号終端用素子としての高周波検波用素子であるダイオード６ａ３，６ａ４と、これらダイオード６ａ３，６ａ４にバイアス電流を流す第２のバイアス回路Ｃ２とを備えるものとした構成である。

また、図８に示す高周波送受信器におけるミリ波伝送部の構成は、図３に平面図で示すものと同様であり、そのミリ波伝送部におけるミキサー６Ｂの構成は、図６に示すミキサー６Ａと基本的な構成が同様である。

上記構成において、具体的には、バイアス回路Ｃ２には、バイアス回路Ｃ１と同様に、ダイオード６ａ３とダイオード６ａ４とが直列に接続されており、さらにこれらダイオード６ａ３，６ａ４に直列にチョークインダクタ６ｃ３，６ｃ４と、抵抗６ｄ３，６ｄ４とが接続されている構成である。そして、バイアス回路Ｃ１およびバイアス回路Ｃ２には、それらのいずれかに電源＋Ｖおよび−Ｖを切り替えて接続するスイッチ６ｂ３，６ｂ４が設けられている。

また、上記構成において、第１および第２の高周波信号終端用素子としてのダイオード６ａ３，６ａ４は、第１および第２の高周波検波用素子であるダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流が流れていなくてダイオード６ａ１，６ａ２が検波動作をしていない時に、検波動作をさせてダイオード６ａ１，６ａ２の代わりに高周波信号を検波して、これをバイアス回路Ｃ２を通じて終端するものである。ただし、これらダイオード６ａ３，６ａ４は、ダイオード６ａ１，６ａ２が検波動作をしていない時に高周波信号がミキサー６Ｂの入力端で反射することをなるべく少なくするように、その高周波信号を適当なインピーダンスでもって終端する目的で使用されるものである。すなわち、第１および第２の高周波検波用素子であるダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流が流れていないときには、ミキサー６Ｂの入力端に設けられたダイオード６ａ１，６ａ２はインピーダンスが高い状態となっているため、そのままではミキサー６Ｂの入力端で高周波信号を反射してしまうが、それらの近傍にそれぞれ第１および第２の高周波信号終端用素子としてダイオード６ａ３，６ａ４が同じくミキサー６Ｂの入力端に設けられ、これらがバイアス回路Ｃ２に接続されていることによって、ダイオード６ａ１，６ａ２が検波動作をしていない時にバイアス回路Ｃ２によりダイオード６ａ３，６ａ４にバイアス電流を流してダイオード６ａ３，６ａ４のインピーダンスを低い状態とし、それにより検波動作を行なわせてそれらを終端することによって、ミキサー６Ｂの入力端で反射する高周波信号が少なくなるように動作させることができる。

このようにダイオード６ａ３，６ａ４を動作させるには、具体的には、図６に示すようなミキサー６Ａに対して、図７に示すようなミリ波検波部の代わりに、図９（ａ）または（ｂ）に示すようなミリ波検波部を用いればよい。図９（ａ）に平面図で示すミリ波検波部の一例は、基板34上に形成されたそれぞれ幅の広い線路と幅の狭い線路とから成る独立した２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂ（それぞれバイアス回路Ｃ１の一部とバイアス回路Ｃ２の一部とに相当する。）と、これらチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂのそれぞれの中途の途切れた部位に形成された接続端子に接続された２つのダイオード37（ダイオード６ａ１とダイオード６ａ３とに、またはダイオード６ａ２とダイオード６ａ４とに相当する。）とからなるものである。このように独立した２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂのそれぞれにダイオード37を接続することによって、それら２つのダイオード37のそれぞれにバイアス回路Ｃ１およびバイアス回路Ｃ２を独立に接続することができるようにしたものである。また、図９（ｂ）に平面図で示すミリ波検波部の他の例は、図９（ａ）に示すミリ波検波部に対して、２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂの間に接地導体38ｃを設けたものである。このように２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂの間に接地導体38ｃを設けて、この接地導体38ｃを接地することによって、２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂの間の容量が小さくなり、２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂの間の信号の結合が小さくなるようにしたものである。なお、チョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂは、それらが互いに独立していればよくて、これら以外の配置であっても構わない。

このようなミリ波検波部は、図10に平面図で示すさらに他の例のようにしてもよい。この例では、独立した２つのチョーク型バイアス供給線路39ａ，39ｂ（それぞれバイアス回路Ｃ１の一部とバイアス回路Ｃ２の一部とに相当する。）をそれぞれ基板34の表面および裏面に形成している。また、このような例において図９（ｂ）に示す例と同様の作用効果を持たせるためには、２つのチョーク型バイアス供給線路39ａ，39ｂの間の基板34の内部に中間層として接地導体層を設ければよい。このようにすれば、片面に２つのチョーク型バイアス供給線路38ａ，38ｂを形成するのと比べて、基板34を小さくすることができる利点に加えて、２つのチョーク型バイアス供給線路39ａ，39ｂを中間層としての接地導体層でほぼ確実に電気的に分離することができる利点がある。

図８にブロック回路図で示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例は、上記構成とすることから、図１に示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例と同様の作用効果を有する上に、第１および第２の高周波信号終端用素子としてのダイオード６ａ３，６ａ４が、第１および第２の高周波検波用素子であるダイオード６ａ１，６ａ２が検波動作をしていない時に検波動作をして高周波信号を終端し、ミキサー６Ｂの入力端のインピーダンスが高くなってしまわないようにすることができることにより、ミキサー６Ｂの入力端で反射する高周波信号を少なくすることができ、ミキサー６Ｂの入力端で反射された高周波信号が変調器３の出力端３ｂ側に漏洩してその出力端３ｂで反射するために変調器３のオン／オフ比が低下してしまうといったことがなくなるので、受信側で識別のしやすい高周波信号、ここではミリ波信号を送信することができる。

なお、本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例におけるミキサー６Ｂの構成は、本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例に対して同様の構成を適用してもよく、それにより同様の作用効果を有するものとすることができる。

次に、図１に示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例は、さらに他の実施の形態の例として図11にブロック回路図で示すように、高周波信号を発生させる高周波発振器１と、この高周波発振器１に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端２ｂと他方の出力端２ｃとに出力する分岐器２と、一方の出力端２ｂに接続された、その高周波信号の一部を変調して送信用高周波信号として出力する変調器３と、磁性体の周囲に第１の端子４ａと第２の端子４ｂと第３の端子４ｃとを有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、変調器３の出力端に第１の端子４ａが接続されたサーキュレータ４と、このサーキュレータ４の第２の端子４ｂに接続された、その送信用高周波信号を送信するとともに探知対象物で反射して戻ってきた高周波信号を受信する送受信アンテナ５と、分岐器２の他方の出力端２ｃとサーキュレータ４の第３の端子４ｃとの間に接続された、他方の出力端２ｃに出力された高周波信号と送受信アンテナ５で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６Ｃとを備えており、このミキサー６Ｃは、高周波信号を検波する第１および第２の高周波検波用素子としてのダイオード６ａ１，６ａ２と、これらダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流を流すバイアス回路Ｃ３と、このバイアス回路Ｃ３に接続された、バイアス回路Ｃ３のバイアス電流を減衰してミキサー６Ｃから中間周波信号を出力させず、変調器３からの送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに非減衰状態となってバイアス電流を流してミキサー６Ｃから中間周波信号を出力させる可変減衰器６ｅ１，６ｅ２とを備えている構成としてもよい。

また、図２に示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例は、他の実施の形態の例として図12にブロック回路図で示すように、高周波信号を発生させる高周波発振器１と、この高周波発振器１に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端２ｂと他方の出力端２ｃとに出力する分岐器２と、一方の出力端２ｂに接続された、その高周波信号の一部を変調して送信用高周波信号として出力する変調器３と、この変調器３の出力端に一端８ａが接続された、一端８ａ側から他端８ｂ側へその送信用高周波信号を通過させるアイソレータ８と、このアイソレータ８の他端８ｂに接続された、その送信用高周波信号を送信する送信アンテナ９と、分岐器２の他方の出力端２ｃ側に接続された受信アンテナ10と、分岐器２の他方の出力端２ｃと受信アンテナ10との間に接続された、他方の出力端２ｃに出力された高周波信号と受信アンテナ10で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６Ｃとを備えており、このミキサー６Ｃは、高周波信号を検波する第１および第２の高周波検波用素子としてのダイオード６ａ１，６ａ２と、これらダイオード６ａ１，６ａ２にバイアス電流を流すバイアス回路Ｃ１３と、このバイアス回路Ｃ３に接続された、バイアス回路Ｃ３のバイアス電流を減衰してミキサー６Ｃから中間周波信号を出力させず、変調器３からの送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに非減衰状態となってバイアス電流を流してミキサー６Ｃから中間周波信号を出力させる可変減衰器６ｅ１，６ｅ２とを備えている構成としてもよい。

上記各構成において、可変減衰器６ｅ１，６ｅ２は、変調器３がパルス化された送信用高周波信号を出力している時かまたは出力し終わってその強度が不安定な時に減衰状態となってバイアス回路Ｃ３のバイアス電流を減衰させ、この送信用高周波信号の一部がサーキュレータ４からミキサー６Ｃに漏洩してもミキサー６Ｃがこの漏洩した高周波信号に対応する中間周波信号を出力しないように動作するものある。

このように可変減衰器６ｅ１，６ｅ２を動作させるためには、具体的には、可変減衰器６ｅ１，６ｅ２に減衰量を制御する減衰量制御信号を入力するための配線を接続して、可変減衰器６ｅ１，６ｅ２にその減衰量制御信号を入力するようにすればよい。また、可変減衰器６ｅ１，６ｅ２としては、具体的には、例えばシリコン（Ｓｉ）製の半導体集積回路素子を用いればよい。

図11および図12にブロック回路図で示す本発明の第１および第２の高周波送受信器の実施の形態の例は、上記構成とすることから、変調器３に入力される変調信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用高周波信号に混入し、さらにこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部がミキサー６Ｃ側に漏洩したとしても、ミキサー６Ｃのバイアス回路Ｃ３に接続された可変減衰器６ｅ１，６ｅ２が上記スイッチ６ｂ１，６ｂ２と同様にこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができる。また、可変減衰器６ｅ１，６ｅ２は、スイッチ６ｂ１，６ｂ２と比べて、過渡的な変動によるノイズを発生させることが少ないため、受信系におけるノイズを低減する上で有利であるという利点がある。

さらに、以上のような本発明の第１および第２の高周波送受信器の実施の形態の例の各構成において、好ましくは次のように構成するとよい。

変調器３は、主要な構成要素としてIII−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子を用いるとよい。III−Ｖ族化合物半導体を含む材料としては、砒化ガリウム（ＧａＡｓ），インジウム・燐（ＩｎＰ）およびインジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）の他、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）にインジウム（Ｉｎ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）を含んだ砒化インジウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、砒化ガリウム・アルミニウム（ＧａＡｌＡｓ）、砒化インジウム・ガリウム・アルミニウム（ＩｎＧａＡｌＡｓ）もしくは砒化インジウム・アルミニウム・ガリウム（ＩｎＡｌＧａＡｓ）、またはこれら砒化インジウム（ＩｎＡｓ），砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）および砒化インジウム・アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）の混晶もしくは多層超格子（ＭＱＷ）を用いればよい。また、これらのいずれかの材料から成る半導体素子としては、ダイオード，バイポーラトランジスタ，電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）またはマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）等を用いればよい。この場合には、このようなIII−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子は、キャリアの移動度が大きくてライフタイムが短いため、変調器３において、この半導体素子に変調電流を流す際、変調器３の変調電流を過渡状態から速やかに定常状態に収束させることができるので、この変調電流に対応するパルス化された送信用高周波信号も速やかに定常状態に収束させることができ、パルス化された送信用高周波信号を出力した後、早いタイミングでスイッチ６ｂ１，６ｂ２もしくはスイッチ６ｂ３，６ｂ４を閉状態とするかまたは可変減衰器６ｅ１，６ｅ２の減衰量を非減衰状態としても、送信用高周波信号にパルスの立ち上がり直後に発生する不要な信号が混入した中間周波信号がミキサー６Ａ，６Ｂ，６Ｃの後段に出力されることがなくなり、中間周波信号が遮断されることにより送受信することができなくなる時間を短縮することができる。

なお、変調器３の動作に特に高速が要求されない場合には、III−Ｖ族化合物半導体の他に、シリコン（Ｓｉ）やシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）混晶等を用いても構わない。

次に、上記本発明の高周波送受信器において、各構成要素は、上記以外に詳細には、次のように構成すればよい。

非放射性誘電体線路の構成要素である第１〜第６の誘電体線路12，13，15，16，17，22，23，25，27，29の材質には、四フッ化エチレン，ポリスチレン等の樹脂、または低比誘電率のコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）セラミックス，アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスが好ましく、これらはミリ波帯域において低損失である。また、第１〜第６の誘電体線路12，13，15，16，17，22，23，25，27，29の断面形状は基本的には矩形状であるが、矩形の角部をまるめた形状であってもよく、ミリ波信号の伝送に使用される種々の断面形状のものを使用することができる。

また、サーキュレータ４のフェライト板14，24（磁性体）の材質には、フェライトの中でも、例えばミリ波信号に対しては、亜鉛・ニッケル・鉄酸化物（Ｚｎ_ａＮｉ_ｂＦｅ_ｃＯ_ｘ）が好適である。また、サーキュレータ４のフェライト板14，24（磁性体）の形状は、通常は円板状とされるが、その他、平面形状が正多角形状であってもよい。その場合は、接続される誘電体線路の本数をｎ本（ｎは３以上の整数）とすると、その平面形状は正ｍ角形（ｍは３以上のｎより大きい整数）とするのがよい。

また、平板導体11，21の材質には、高い電気伝導度および良好な加工性等の点で、Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，ＳＵＳ（ステンレススチール），真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等の導体板が好適である。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。

また、基板30，34は、四フッ化エチレン，ポリスチレン，ガラスセラミックス，ガラスエポキシ樹脂，エポキシ樹脂等から成る板状の基体の一主面に、アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），銅（Ｃｕ）等から成るストリップ導体等によるチョーク型バイアス供給線路31，35，38ａ，38ｂ，39ａ，39ｂを形成したものが使用される。

また、各回路要素間を接続し高周波信号を伝送する高周波用伝送線路としては、非放射性誘電体線路の他にも、導波管，誘電体導波管，ストリップ線路，マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，スロット線路，同軸線路等の高周波用伝送線路を、使用する周波数帯域や用途に応じて選択して用いても構わない。また、使用する周波数帯域は、ミリ波帯以外に、マイクロ波帯またはそれ以下の周波数帯であっても有効である。

また、送受信アンテナ５が接続されるサーキュレータ４の代わりに、デュプレクサ，スイッチまたはハイブリッド回路等を用いても構わない。

次に、本発明の高周波送受信器を具備するレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶について説明する。

図13にブロック回路図で示す本発明のレーダ装置の実施の形態の一例は、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器（この例では第１の高周波送受信器）と、この高周波送受信器から出力される中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器100とを備えている構成である。

なお、本発明の高周波送受信器は、通常は、図13に示すように、ミキサー６Ａの出力端に中間周波信号を増幅する増幅器90が設けられている。

上記構成において、距離情報検出器100は、検出した中間周波信号の信号処理をして、このレーダ装置から探知対象物までの距離および方向を含む距離情報を出力するためのものである。例えば、距離情報検出器100は、中間周波信号を、位置情報として演算する微分回路，積分回路，二乗回路等を備えた演算回路と、この演算回路の出力を判別する判別回路と、これら演算回路および判別回路と高周波送受信器とを一連のシーケンスに従って動作させるコンピュータとを具備するようなものである。演算回路や判別回路には、演算増幅器（オペアンプ）やコンパレータ等を組み合わせた回路を用いればよい。また、必要に応じて、スイッチ，増幅器またはフィルタ等を用いればよい。また、それらの演算や判別の過程において、アナログ信号を一端ディジタル信号に変換し、ディジタル信号でそれらの演算や判別を処理し、必要に応じてディジタル信号をアナログ信号に変換する、Ａ−Ｄ変換器およびＤ−Ａ変換器を用いてもよい。その際、Ａ−Ｄ変換されたディジタル信号を演算する演算回路には、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等をするディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いればよい。

図13に示す本発明のレーダ装置の実施の形態の一例によれば、構成要素である高周波送受信器に本発明の第１の高周波送受信器を用いており、その受信性能が高いため、早く確実に探知対象物を探知することができるとともに至近距離や遠方の探知対象物をも探知することができる。なお、本発明のレーダ装置は、本発明の第２の高周波送受信器を用いても同様の効果を有するレーダ装置を構成することができることは言うまでもない。なお、本発明の高周波送受信器は、レーダ装置の他にも、例えば、このような高周波送受信器を、例えば無線ＬＡＮで使用される無線装置の物理層（フィジカルレイヤー）である、いわゆるフィジカル・メディア・ディペンダント（ＰＭＤ）装置として用い、このＰＭＤ装置と、さらにその上位層の装置であるフィジカル・メディア・アタッチメント（ＰＭＡ）装置，メディア・アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）装置，その他の装置とからなる構成として無線装置に用いてもよい。

また、本発明のレーダ装置搭載車両は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いる構成である。

本発明のレーダ装置搭載車両は、このような構成としたことから、従来のレーダ装置搭載車両と同様に、レーダ装置で検出された距離情報に基づいて車両の挙動を制御したり、運転者に例えば路上の障害物や他の車両等を探知したことを音，光もしくは振動で警告したりすることができるが、本発明のレーダ装置搭載車両においては、探知対象物である路上の障害物や他の車両等をレーダ装置が早く確実に探知するため、急激な挙動を車両に起こさせることなく、車両の適切な制御や運転者への適切な警告をすることができる。

なお、本発明のレーダ装置搭載車両は、具体的には、汽車，電車，自動車等旅客や貨物を輸送するための車はもちろんのこと、自転車，原動機付き自転車，遊園地の乗り物，ゴルフ場のカート等にも用いることができる。

また、本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いる構成である。

本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、このような構成としたことから、従来のレーダ装置搭載車両と同様に、小型船舶において、レーダ装置で検出された距離情報に基づいて小型船舶の挙動を制御したり、操縦者に例えば暗礁等の障害物，他の船舶もしくは他の小型船舶等を探知したことを音，光もしくは振動で警告したりするように動作するが、本発明のレーダ装置搭載小型船舶においては、探知対象物である暗礁等の障害物，他の船舶もしくは他の小型船舶等をレーダ装置が早く確実に探知するため、急激な挙動を小型船舶に起こさせることなく、小型船舶の適切な制御や操縦者への適切な警告をすることができる。

なお、本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、具体的には、小型船舶の免許もしくは免許なしで操縦することができる船舶であって、総トン数20トン未満の船舶である手漕ぎボート，ディンギー，水上オートバイ，船外機搭載の小型バスボート，船外機搭載のインフレータブルボート（ゴムボート），漁船，遊漁船，作業船，屋形船，トーイングボート，スポーツボート，フィッシングボート，ヨット，外洋ヨット，クルーザーまたは総トン数20トン以上のプレジャーボートに用いることができる。

かくして、本発明によれば、雑音（ノイズ）が含まれる中間周波信号を適切に遮断し、距離情報の検出等に有効な中間周波信号を適切に出力させることができる受信性能の高い高周波送受信器、およびそれを用いた、探知対象物を早く確実に探知することができる高性能なレーダ装置、ならびにその高性能なレーダ装置を搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、開閉器，可変減衰器または増幅器はシールドが施された筐体内に設けてもよい。そのようなシールドが施された筐体としては、例えば、非放射性誘電体線路を構成する平板導体を２つの筐体のそれぞれの内面で構成して、それらを組み合わせた筐体の内側を金属壁で囲まれた中空としているようなものを用いればよい。このようにすれば、増幅する前の中間周波信号に外部からのノイズが混入しにくくなるため、より受信感度を良好にすることができる高周波送受信器となる。

本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。 本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。 図１に示す高周波送受信器におけるミリ波帯の高周波信号を伝送するミリ波伝送部の例を模式的に示す平面図である。 図２に示す高周波送受信器におけるミリ波帯の高周波信号を伝送するミリ波伝送部の例を模式的に示す平面図である。 図３および図４に示すミリ波伝送部におけるミリ波変調部の例を模式的に示す斜視図である。 図３および図４に示すミリ波伝送部におけるミキサーの例を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はそのＡ部の要部斜視図である。 図６に示すミキサーのミリ波検波部の例を模式的に示す平面図である。 本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ図８に示す高周波送受信器におけるミリ波検波部の一例および他の例を模式的に示す平面図である。 図８に示す高周波送受信器におけるミリ波検波部のさらに他の例を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はその平面に平行な断面図である。 本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態のさらに他の例を模式的に示すブロック回路図である。 本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。 本発明のレーダ装置の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。 非放射性誘電体線路の基本的な構成を示す部分破断斜視図である。 送受信アンテナを有する高周波送受信器の平面図である。 送信アンテナおよび受信アンテナを有する高周波送受信器の平面図である。 従来の高周波送受信器をミリ波レーダとして用いたときの各部の構成を示すブロック回路図である。 高周波送受信器の変調器の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１：高周波発振器（ミリ波信号発振部）
２：分岐器
３：変調器
４：サーキュレータ
５：送受信アンテナ
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ：ミキサー
６ａ１，６ａ２：ダイオード（高周波検波用素子）
６ａ３，６ａ４：ダイオード（高周波信号終端用素子）
６ｂ１，６ｂ２，６ｂ３，６ｂ４：スイッチ（開閉器）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３：バイアス回路
６ｃ１，６ｃ２，６ｃ３，６ｃ４：チョークインダクタ
６ｄ１，６ｄ２，６ｄ３，６ｄ４：抵抗
６ｅ１，６ｅ２：可変減衰器
８：アイソレータ
９：送信アンテナ
10：受信アンテナ
11、21：平行平板導体
12、22：第１の誘電体線路
13、23：第２の誘電体線路
14、24：フェライト板
15、25：第３の誘電体線路
16、26：第４の誘電体線路
17、27：第５の誘電体線路
18、28ａ，28b：無反射終端器
29：第６の誘電体線路
90：増幅器
100：距離情報検出器

Claims (7)

1. 高周波信号を発生する高周波発振器と、該高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端に接続された、該一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、前記変調器の出力が前記第１の端子に入力されるサーキュレータと、該サーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、該ミキサーは、前記他方の出力端および前記第３の端子に対応してそれぞれ配置された高周波信号を検波する第１および第２の高周波検波用素子と、これら第１および第２の高周波検波用素子にバイアス電流を流すバイアス回路と、該バイアス回路に接続された、開状態で前記バイアス回路のバイアス電流を遮断して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させず、前記変調器からの前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させる開閉器とを具備することを特徴とする高周波送受信器。
2. 高周波信号を発生する高周波発振器と、該高周波発振器に接続された、前記高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端に接続された、該一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、該変調器の出力端に一端が接続された、該一端側から他端側へ前記送信用高周波信号を通過させるアイソレータと、該アイソレータに接続された送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記受信アンテナとの間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーとを具備しており、該ミキサーは、前記他方の出力端および前記第３の端子に対応してそれぞれ配置された高周波信号を検波する高周波検波用素子と、これら第１および第２の高周波検波用素子にバイアス電流を流すバイアス回路と、該バイアス回路に接続された、開状態で前記バイアス回路のバイアス電流を遮断して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させず、前記変調器からの前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となってバイアス電流を流して前記ミキサーから前記中間周波信号を出力させる開閉器とを具備することを特徴とする高周波送受信器。
3. 前記ミキサーは、前記第１および第２の高周波検波用素子のそれぞれの近傍に配置された、前記中間周波信号が出力されない時に前記高周波信号を検波して終端させる、高周波検波用素子から成る第１および第２の高周波信号終端用素子と、これら第１および第２の高周波信号終端用素子にバイアス電流を流す第２のバイアス回路とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波送受信器。
4. 前記変調器は、III−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子が用いられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高周波送受信器。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することを特徴とするレーダ装置。
6. 請求項５記載のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするレーダ装置搭載車両。
7. 請求項５記載のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするレーダ装置搭載小型船舶。

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