JP2007049212A - Variable reactance apparatus, oscillator, and radar apparatus - Google Patents

Variable reactance apparatus, oscillator, and radar apparatus Download PDF

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JP2007049212A JP2003375370A JP2003375370A JP2007049212A JP 2007049212 A JP2007049212 A JP 2007049212A JP 2003375370 A JP2003375370 A JP 2003375370A JP 2003375370 A JP2003375370 A JP 2003375370A JP 2007049212 A JP2007049212 A JP 2007049212A
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貴敏 加藤
Taiyo Nishiyama
大洋 西山
Yohei Ishikawa
容平 石川
Toru Tanizaki
透 谷崎
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    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/18Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising distributed inductance and capacitance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/06Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H01P1/066Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a cost in a variable reactance apparatus 1 which is used for an FM-CW radar etc. and generates a modulation wave for modulating a transmission wave into a triangular modulation wave. <P>SOLUTION: There is provided a rotor 2 having a deformed shape in the circumferential direction and arranged in the proximity of a substrate 11 consisting of a coplanar line and a micro-strip line. The rotor 2 also consists of a conductor and a dielectric. Accordingly, by rotating the rotor 2, it is possible to change the position and amount of the capacitance generated between the transmission line and the rotor 2 and at the side of the rotor 2, thereby changing the reactance viewed from the side of the transmission line. Thus, when handling a high-frequency signal such as a millimeter-wave band, it is difficult to change the reactance by an electric method but a reactance change can be realized by a mechanical method, thereby obtaining an excellent linearity and frequency characteristic at a low cost. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両に搭載されて、車間距離や相対速度の測定に用いられる、いわゆるFM−CWレーダ装置等に好適に用いられる可変リアクタンス装置、発振器およびレーダ装置に関する。   The present invention relates to a variable reactance device, an oscillator, and a radar device that are mounted on a vehicle and are preferably used for a so-called FM-CW radar device or the like that is used for measuring an inter-vehicle distance or a relative speed.

前記FM−CWレーダは、たとえば76GHzのミリ波を用い、前記車間距離や相対速度を、比較的天候や昼夜の影響を受け難く、かつ精度良く測定することができるので、一部の車両に搭載が始まっている。その測定原理は、広く知られており、前記76GHzの三角変調波を送信し、受信波の時間の遅れ(対象物からの反射波が戻ってくるまで時間)から距離を測定することができ、ドップラー効果による送信波と受信波との周波数のズレ(ドップラーシフト量)から相対速度を測定することができる。   The FM-CW radar uses, for example, a 76 GHz millimeter wave, and can measure the inter-vehicle distance and relative speed relatively accurately without being affected by the weather and day and night. Has begun. The measurement principle is widely known, the 76 GHz triangular modulated wave is transmitted, and the distance can be measured from the time delay of the received wave (the time until the reflected wave from the object returns), The relative velocity can be measured from the frequency shift (Doppler shift amount) between the transmission wave and the reception wave due to the Doppler effect.

具体的には、送信波に対して受信波は時間の遅れ(Δt)と周波数のズレとを起こし、時間の遅れ(Δt)は対象物までの距離を表し、周波数のズレは対象物との相対速度を表す。そして対象物まで距離Rは
2R=Δt×C(Cは光速)、すなわちR=Δt×C/2 …(A)
によって求めることができる。
Specifically, the received wave causes a time delay (Δt) and a frequency deviation with respect to the transmission wave, the time delay (Δt) represents a distance to the object, and the frequency deviation is a difference from the object. Represents relative speed. The distance R to the object is 2R = Δt × C (C is the speed of light), that is, R = Δt × C / 2 (A)
Can be obtained.

ここで、相対速度が0としてビート周波数をfrとすると、Δtが大きいほどfrが大きくなり、具体的には
Δt=fr/(2×ΔF×fm)
(ΔFは送信波の変調幅、fmは繰り返し周波数)
の関係を満たすことが知られている。
Here, when the relative speed is 0 and the beat frequency is fr, the larger the Δt, the larger the fr. Specifically, Δt = fr / (2 × ΔF × fm)
(ΔF is the modulation width of the transmitted wave, fm is the repetition frequency)
It is known to satisfy the relationship.

これを(A)に代入して、
R=C×fr/(4×ΔF×fm)
となり、ビート周波数frを元にして、距離Rを求めることができる。
Substituting this into (A),
R = C × fr / (4 × ΔF × fm)
Thus, the distance R can be obtained based on the beat frequency fr.

上述の説明は、ドップラーシフト量が0(相対速度が0の場合)として説明したものであるが、相対速度が0でない場合であっても、
fr=(fb1+fb2)/2
(fb1は三角変調波の上り区間のビート周波数、fb2は三角変調波の下りビート周波数)
として上記式を適用することができる。
In the above description, the Doppler shift amount is 0 (when the relative speed is 0), but even when the relative speed is not 0,
fr = (fb 1 + fb 2 ) / 2
(Fb 1 is the beat frequency of the upstream section of the triangular modulated wave, and fb 2 is the downstream beat frequency of the triangular modulated wave)
The above formula can be applied.

また、相対速度Vは、送信波のキャリア周波数をfoとすると、
fd=(fb1−fb2)/2
として、
V=C・fd/(2・fo)
から、求めることができる。
Further, the relative velocity V is given by assuming that the carrier frequency of the transmission wave is fo.
fd = (fb 1 −fb 2 ) / 2
As
V = C · fd / (2 · fo)
Can be obtained from

したがって、このようなFM−CWレーダには、変調幅100MHz程度の線形性の優れた三角変調波を作成し、変調を行う必要がある。通常、変調をかけるには、バラクタダイオードなどの可変リアクタンス素子を変調素子として利用したVCO(電圧制御型発振器)を使用するのが一般的である。しかしながら、ミリ波の領域では、このバラクタダイオードを使用して、共振器の共振周波数を変えることができるVCOを得ることは困難である。以下に、その理由を詳述する。   Therefore, it is necessary for such an FM-CW radar to generate and modulate a triangular modulated wave having a linearity with a modulation width of about 100 MHz. Usually, in order to apply modulation, a VCO (voltage controlled oscillator) using a variable reactance element such as a varactor diode as a modulation element is generally used. However, in the millimeter wave region, it is difficult to obtain a VCO that can change the resonance frequency of the resonator using this varactor diode. The reason will be described in detail below.

すなわち、前記バラクタダイオードは、半導体のPN接合に印加する電圧を変化することで、空乏層容量を変化させ、容量の変化を得る。VCOに利用するバラクタダイオードの容量としては、通常、変調に適切な−50jΩ程度のインピーダンスになる容量が選ばれる。このインピーダンス値よりも充分大きい容量のバラクタダイオードを使用した場合、バラクタダイオードは殆ど短絡に見え、共振周波数の変化を生じ難い。一方、このインピーダンス値よりも充分小さい容量のバラクタダイオードを使用した場合、バラクタダイオードは殆ど開放に見え、やはり共振周波数の変化を生じ難い。   That is, the varactor diode changes the depletion layer capacitance by changing the voltage applied to the semiconductor PN junction, thereby obtaining a change in capacitance. As the capacity of the varactor diode used for the VCO, a capacity that normally has an impedance of about −50 jΩ suitable for modulation is selected. When a varactor diode having a capacity sufficiently larger than this impedance value is used, the varactor diode looks almost short-circuited and hardly changes in resonance frequency. On the other hand, when a varactor diode having a capacitance sufficiently smaller than this impedance value is used, the varactor diode appears almost open, and it is difficult for the resonance frequency to change.

ミリ波、たとえば前記76GHz帯においては、インピーダンスが前記−50jΩとなる容量は0.042pFとなり、一般に入手可能な容量値(0.3pF以上)を使うと、前記のように略短絡に見えてしまうことに加え、並列に存在する寄生容量や、直列に存在する寄生インダクタが、バラクタダイオードの容量変化を隠してしまうことになる。このため、前述のように、ミリ波領域では、バラクタダイオードを使用して、共振器の共振周波数を変えるVCOを得ることは、きわめて困難である。   In a millimeter wave, for example, in the 76 GHz band, the capacitance with an impedance of −50 jΩ is 0.042 pF, and when a generally available capacitance value (0.3 pF or more) is used, it appears to be a substantially short circuit as described above. In addition, the parasitic capacitance that exists in parallel and the parasitic inductor that exists in series hide the capacitance change of the varactor diode. Therefore, as described above, in the millimeter wave region, it is extremely difficult to obtain a VCO that changes the resonance frequency of the resonator using a varactor diode.

また、FM−CWレーダ用に、線形性の優れた三角変調波を得るためには、以下の3つの方法が考えられる。
1.周波数変調感度が一定のVCOを使用する。
2.特許文献1で示されるように、周波数変調感度が一定になるよう、変調信号を逆方向に歪ませて、線形な変調波を得る。
3.特許文献2で示されるように、発振周波数をリアルタイムでモニタし、周波数がズレた場合には補正をかける、クローズドループを使用する。
特開平8−18343号公報(公開日:平成8年1月19日) 特開平6−120735号公報(公開日:平成6年4月28日)
In order to obtain a triangular modulation wave having excellent linearity for FM-CW radar, the following three methods are conceivable.
1. A VCO having a constant frequency modulation sensitivity is used.
2. As shown in Patent Document 1, the modulation signal is distorted in the reverse direction so that the frequency modulation sensitivity is constant, and a linear modulation wave is obtained.
3. As shown in Patent Document 2, a closed loop is used in which the oscillation frequency is monitored in real time and correction is performed when the frequency is shifted.
JP-A-8-18343 (Publication date: January 19, 1996) JP-A-6-120735 (Publication date: April 28, 1994)

前記1.の方法を実現するためには、変調特性の優れたVCOが必要になるけれども、そのようなVCOを突現するのは非常に困難である。   1 above. In order to realize this method, a VCO having excellent modulation characteristics is required, but it is very difficult to realize such a VCO.

また、前記2.の方法は、低周波回路を使用して、比較的容易に良好な線形性を得ることができる。しかしながら、この方式はオープンループ補正であるので、VCOの特性変動が起きると、特性がズレてしまうという問題がある。また、補正回路もコスト高の要因になる。   In addition, 2. This method can obtain good linearity relatively easily using a low-frequency circuit. However, since this method is an open loop correction, there is a problem that the characteristic is shifted when the characteristic variation of the VCO occurs. In addition, the correction circuit is also a factor of high cost.

さらにまた、前記3.の方法の代表としては、PLL(フェイズロックループ)が挙げられる。PLLを使用すれば、線形性の優れた三角変調波が比較的容易に得られ、VCO特性の経時変化があっても,補正が可能である。しかしながら、PLLには、基準発振器および分周器などが必要になり,構成が複雑で、コストがかかるという問題がある。さらに、ミリ波帯では、基準信号と比較するためにダウンコンバートする必要があり、このダウンコンバートするための回路が複雑で、より一層高価になってしまう。このPLLに類似のFLL(Frequency Locked Loop )という方法もあるが、やはり基準発振器が必要で、コストがかかることが問題である。   Furthermore, in 3. above. A representative example of this method is PLL (phase lock loop). If a PLL is used, a triangular modulation wave having excellent linearity can be obtained relatively easily, and correction can be made even if the VCO characteristic changes with time. However, the PLL requires a reference oscillator and a frequency divider, and has a problem that the configuration is complicated and the cost is high. Further, in the millimeter wave band, it is necessary to down-convert in order to compare with the reference signal, and the circuit for this down-conversion is complicated and more expensive. Although there is a method called FLL (Frequency Locked Loop) similar to this PLL, there is still a problem that a reference oscillator is required and cost is increased.

したがって、上記の方法の何れも、技術的あるいはコスト的に問題がある。   Therefore, any of the above methods has technical or cost problems.

本発明の目的は、コストのかからない変調方法を実現することができる可変リアクタンス装置、発振器およびレーダ装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a variable reactance device, an oscillator, and a radar device capable of realizing a modulation method that is inexpensive.

本発明の可変リアクタンス装置は、伝送線路と、前記伝送線路に近接して配置され、周方向に形状が変化して成る回転子とを含み、前記回転子を回転させることによって、前記伝送線路側から見たリアクタンスを変化させることを特徴とする。   The variable reactance device of the present invention includes a transmission line and a rotor that is disposed in the vicinity of the transmission line and has a shape that changes in the circumferential direction. It is characterized by changing the reactance seen from the above.

上記の構成によれば、導電体や誘電体から成る回転子を、コプレーナ線路、マイクロストリップ線路またはスロットなどから成る伝送線路に近接して配置すると、前記回転子が導電体である場合には該導電体と前記伝送線路との間に容量が形成され、前記回転子が誘電体である場合には該誘電体側に容量が形成される。そして、この回転子を周方向に形状が変化するように形成しておくことで、回転子を回転させると、前記リアクタンスが変化する。たとえば、前記周方向に連続する凹凸を形成しておくことで、前記リアクタンスは周期的に変化する。こうして、可変リアクタンスを実現することができる。   According to the above configuration, when a rotor made of a conductor or a dielectric is placed close to a transmission line made of a coplanar line, a microstrip line, a slot, or the like, when the rotor is a conductor, the rotor A capacitor is formed between the conductor and the transmission line. When the rotor is a dielectric, a capacitor is formed on the dielectric side. The reactance changes when the rotor is rotated by forming the rotor so that its shape changes in the circumferential direction. For example, the reactance changes periodically by forming irregularities that are continuous in the circumferential direction. In this way, variable reactance can be realized.

そして、ミリ波帯などの高周波信号を扱う場合には、電気的方法によってリアクタンスを変化させることが難しいのに対して、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる。   When dealing with high-frequency signals such as millimeter waves, it is difficult to change the reactance by an electrical method, but the reactance change is realized by a mechanical method, resulting in excellent linearity and frequency characteristics. Can be obtained at low cost.

また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、少なくとも前記伝送線路に対向する部分が導電性であり、前記伝送線路と前記回転子との間で容量が形成されることを特徴とする。   In the variable reactance device of the present invention, at least a portion of the rotor facing the transmission line is conductive, and a capacitance is formed between the transmission line and the rotor. .

上記の構成によれば、金属または絶縁体をメタライズして成る回転子を用い、その回転子の周方向の形状の変化で、該回転子を回転させることで、前記伝送線路と該回転子との間に形成されるリアクタンスが変化する。これによって、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。   According to the above configuration, a rotor formed by metallizing a metal or an insulator is used, and the rotor is rotated by a change in the shape of the rotor in the circumferential direction, whereby the transmission line, the rotor, The reactance formed during the period changes. Thereby, the variable reactance can be specifically realized.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成されて成ることを特徴とする。   Furthermore, in the variable reactance device according to the present invention, the rotor is characterized in that a ridge that is substantially ring-shaped and meanders in the radial direction is formed on the lower surface of the disk portion.

上記の構成によれば、凸条は、前記円板部の下面から突出した均等な高さの壁状に形成される。そして、前記凸条は、概略的には円形で、三角変調波状などに周期的に蛇行して形成される。さらに、複数の凸条が相互に平行に形成されていてもよい。   According to said structure, a protruding item | line is formed in the wall shape of the uniform height which protruded from the lower surface of the said disc part. The ridges are roughly circular, and are formed by meandering periodically in a triangular modulation wave shape or the like. Further, a plurality of ridges may be formed in parallel to each other.

したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the position of the capacitor on the transmission line changes, and the reactance can be changed by changing the position of the capacitor.

また、本発明の可変リアクタンス装置は、前記伝送線路はコプレーナ線路であって、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に生じることを特徴とする。   In the variable reactance device of the present invention, the transmission line is a coplanar line, and the capacitance is between a line conductor of the coplanar line and the rotor, and between a ground conductor of the coplanar line and the rotor. It is characterized by occurring between.

上記の構成によれば、前記伝送線路をコプレーナ線路で形成すると、前記のように回転子の円板部の下面に形成された凸条が該コプレーナ線路に臨み、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に形成される。そして、前述のように回転子が回転することで、それらの容量の位置が変化し、リアクタンスを変化させることができる。   According to the above configuration, when the transmission line is formed of a coplanar line, the ridge formed on the lower surface of the disk portion of the rotor as described above faces the coplanar line, and the capacitance is the same as that of the coplanar line. It is formed between the line conductor and the rotor, and between the ground conductor of the coplanar line and the rotor. As the rotor rotates as described above, the positions of these capacities change, and the reactance can be changed.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、前記伝送線路を挟むように一対で設けられ、相互に連動して回転駆動されることを特徴とする。   Furthermore, in the variable reactance device of the present invention, the rotor is provided in a pair so as to sandwich the transmission line, and is driven to rotate in conjunction with each other.

上記の構成によれば、回転子が軸線方向に変位しても、2つの回転子と伝送線路との隙間の合計値は常にほぼ一定になる。   According to said structure, even if a rotor displaces to an axial direction, the total value of the clearance gap between two rotors and a transmission line becomes always substantially constant.

したがって、軸ぶれが生じても、前記伝送線路と回転子との間に形成される容量の変化を小さくすることができる。   Therefore, even if shaft runout occurs, a change in capacitance formed between the transmission line and the rotor can be reduced.

また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の厚みが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする。   In the variable reactance device according to the present invention, the rotor is formed by extending an outer wall from the lower surface of the disk portion, and the thickness of the outer wall is periodically changed in the circumferential direction. It is characterized by.

上記の構成によれば、回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成される。そして、その外壁の厚みが、周方向に、三角変調波状などに周期的に変化して形成される。   According to said structure, an outer wall is extended from the lower surface of a disc part, and a rotor is formed. And the thickness of the outer wall is formed by periodically changing in the circumferential direction in the form of a triangular modulation wave or the like.

したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における電極面積を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the electrode area on the transmission line is changed, the capacitance itself is changed, and the reactance can be changed by the change of the capacitance.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の高さが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする。   Furthermore, in the variable reactance device of the present invention, the rotor is formed by extending an outer wall from the lower surface of the disc portion, and the height of the outer wall is periodically changed in the circumferential direction. It is characterized by comprising.

上記の構成によれば、回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成される。そして、その外壁の高さが、周方向に、三角変調波状などに周期的に変化して形成される。   According to said structure, an outer wall is extended from the lower surface of a disc part, and a rotor is formed. Then, the height of the outer wall is periodically changed in a triangular modulation wave shape or the like in the circumferential direction.

したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the distance to the transmission line is changed, the capacitance itself is changed, and the reactance can be changed by the change of the capacitance.

また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成されて成り、前記伝送線路はマイクロストリップ線路であって、前記容量は、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に生じることを特徴とする。   In the variable reactance device according to the present invention, the rotor is formed by repeatedly forming irregularities in the circumferential direction on the outer peripheral surface, the transmission line is a microstrip line, and the capacitor is an opening of the microstrip line. It occurs between the end and the outer peripheral surface of the rotor.

上記の構成によれば、回転子は、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成されて成る。そして、その凹凸が、三角変調波状などに周期的に変化して形成される。一方、前記伝送線路はマイクロストリップ線路から成り、前記容量は、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に生じる。   According to the above configuration, the rotor is formed by repeatedly forming irregularities in the circumferential direction on the outer peripheral surface. The unevenness is formed by periodically changing to a triangular modulation wave shape or the like. Meanwhile, the transmission line is formed of a microstrip line, and the capacitance is generated between the open end of the microstrip line and the outer peripheral surface of the rotor.

したがって、前記回転子が回転すると、前記開放端と回転子との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the distance between the open end and the rotor is changed, the capacity itself is changed, and the reactance can be changed by changing the capacity.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成された誘電体から成り、前記伝送線路はコプレーナ線路から成ることを特徴とする。   Furthermore, in the variable reactance device according to the present invention, the rotor is made of a dielectric material having a ring-shaped and ridged meander in the radial direction on the lower surface of the disk portion, and the transmission line. Is composed of a coplanar track.

上記の構成によれば、凸条は、前記円板部の下面から突出した均等な高さの壁状に形成される。そして、前記凸条は、概略的には円形で、三角変調波状などに周期的に蛇行して形成される。さらに、複数の凸条が相互に平行に形成されていてもよい。   According to said structure, a protruding item | line is formed in the wall shape of the uniform height which protruded from the lower surface of the said disc part. The ridges are roughly circular, and are formed by meandering periodically in a triangular modulation wave shape or the like. Further, a plurality of ridges may be formed in parallel to each other.

したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the position of the capacitor on the transmission line changes, and the reactance can be changed by changing the position of the capacitor.

また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は誘電体から成り、かつ前記伝送線路はコプレーナ線路から成り、前記回転子の回転によって、該回転子と伝送線路との距離を変化させることを特徴とする。   In the variable reactance device of the present invention, the rotor is made of a dielectric material, and the transmission line is made of a coplanar line, and the distance between the rotor and the transmission line is changed by the rotation of the rotor. Features.

上記の構成によれば、誘電体から成る回転子を用い、その回転子の周方向の形状の変化で、該回転子を回転させることで、該回転子と伝送線路との距離が変化するように構成すると、前記回転に伴い、前記コプレーナ線路の線路導体と接地導体との間に発生する容量が変化し、前記リアクタンスを変化することができる。これによって、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。   According to the above configuration, the rotor is made of a dielectric, and the distance between the rotor and the transmission line is changed by rotating the rotor by changing the circumferential shape of the rotor. If it comprises, the capacity | capacitance generate | occur | produced between the line conductor of the said coplanar line | wire and a ground conductor will change with the said rotation, and the said reactance can be changed. Thereby, the variable reactance can be specifically realized.

さらにまた、本発明の発振器は、前記の可変リアクタンス装置と、共振器とを備え、前記可変リアクタンス装置のリアクタンス値を変化させることによって発振周波数が変化することを特徴とする。   Furthermore, an oscillator according to the present invention includes the variable reactance device and a resonator, and the oscillation frequency is changed by changing a reactance value of the variable reactance device.

上記の構成によれば、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる発振器を実現することができる。   According to the above configuration, as described above, it is possible to realize an oscillator capable of realizing a change in reactance by a mechanical method and obtaining excellent linearity and frequency characteristics at low cost.

また、本発明のレーダ装置は、前記の発振器を用いることを特徴とする。   A radar apparatus according to the present invention uses the oscillator described above.

上記の構成によれば、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができるレーダ装置を実現することができる。   According to the above configuration, as described above, it is possible to realize a radar apparatus that can realize a change in reactance by a mechanical method and obtain excellent linearity and frequency characteristics at low cost.

さらにまた、本発明のレーダ装置は、前記回転子には1次放射器を備え、前記回転子の回転によって、前記発振器の発振周波数を変化させるとともに、前記1次放射器の走査を行うことを特徴とする。   Furthermore, in the radar apparatus of the present invention, the rotor includes a primary radiator, the oscillation frequency of the oscillator is changed by the rotation of the rotor, and the primary radiator is scanned. Features.

上記の構成によれば、1次放射器が放射レーダ波の走査を行うにあたって、前述のようなリアクタンス変化を実現するための前記回転子と一体で構成する。   According to said structure, when a primary radiator scans a radiation radar wave, it comprises integrally with the said rotor for implement | achieving the above-mentioned reactance change.

したがって、走査型のレーダ装置の構成を簡略化することができる。   Therefore, the configuration of the scanning radar apparatus can be simplified.

本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、伝送線路と、前記伝送線路に近接して配置され、周方向に形状が変化して成る回転子とを含み、前記回転子を回転させることによって、前記伝送線路側から見たリアクタンスを変化させる。たとえば、前記周方向に連続する凹凸を形成しておくことで、前記リアクタンスは周期的に変化する。こうして、可変リアクタンスを実現する。   As described above, the variable reactance device of the present invention includes a transmission line and a rotor that is disposed in the vicinity of the transmission line and has a shape that changes in the circumferential direction, and by rotating the rotor. The reactance seen from the transmission line side is changed. For example, the reactance changes periodically by forming irregularities that are continuous in the circumferential direction. Thus, variable reactance is realized.

それゆえ、ミリ波帯などの高周波信号を扱う場合には、電気的方法によってリアクタンスを変化させることが難しいのに対して、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる。   Therefore, when dealing with high-frequency signals such as the millimeter wave band, it is difficult to change the reactance by an electrical method, but the reactance change is realized by a mechanical method, and excellent linearity and frequency characteristics are achieved. Can be obtained at low cost.

また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、金属または絶縁体をメタライズして成る回転子を用い、その回転子の周方向の形状の変化で、該回転子を回転させることで、前記伝送線路と該回転子との間に形成されるリアクタンスを変化する。   Further, as described above, the variable reactance device of the present invention uses a rotor formed by metallizing a metal or an insulator, and rotates the rotor by changing the shape of the rotor in the circumferential direction. A reactance formed between the transmission line and the rotor is changed.

それゆえ、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。   Therefore, the variable reactance can be specifically realized.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条を形成して構成する。   Furthermore, in the variable reactance device of the present invention, as described above, the rotor is configured by forming, on the lower surface of the disk portion, a substantially strip-shaped ridge that is meandering in the radial direction.

それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the position of the capacitor on the transmission line changes, and the reactance can be changed by changing the position of the capacitor.

また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記伝送線路をコプレーナ線路で形成する。   In the variable reactance device of the present invention, the transmission line is formed of a coplanar line as described above.

それゆえ、前記のように回転子の円板部の下面に形成された凸条が該コプレーナ線路に臨み、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に形成され、回転子が回転すると、それらの容量の位置が変化し、リアクタンスを変化させることができる。   Therefore, the ridge formed on the lower surface of the disk portion of the rotor as described above faces the coplanar line, and the capacitance is between the line conductor of the coplanar line and the rotor, and the coplanar line. When the rotor is rotated and formed between the ground conductor and the rotor, the positions of their capacities change, and the reactance can be changed.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、前記伝送線路を挟むように一対で設け、相互に連動して回転駆動する。   Furthermore, in the variable reactance device of the present invention, as described above, a pair of the rotors are provided so as to sandwich the transmission line, and they are driven to rotate in conjunction with each other.

それゆえ、回転子が軸線方向に変位しても、2つの回転子と伝送線路との隙間の合計値は常に一定になり、軸ぶれが生じても、前記伝送線路と回転子との間に形成される容量の変化を小さくすることができる。   Therefore, even if the rotor is displaced in the axial direction, the total value of the gaps between the two rotors and the transmission line is always constant, and even if shaft runout occurs, there is a gap between the transmission line and the rotor. A change in the formed capacitance can be reduced.

また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面から外壁が延設され、その外壁の厚みが、周方向に、周期的に変化した形状とする。   In the variable reactance device of the present invention, as described above, the rotor has a shape in which an outer wall is extended from the lower surface of the disk portion, and the thickness of the outer wall is periodically changed in the circumferential direction. .

それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における電極面積を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the electrode area on the transmission line is changed, the capacitance itself is changed, and the reactance can be changed by changing the capacitance.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面から外壁が延設されて形成され、その外壁の高さが、周方向に、周期的に変化した形状とする。   Furthermore, in the variable reactance device of the present invention, as described above, the rotor is formed by extending the outer wall from the lower surface of the disk portion, and the height of the outer wall is periodically changed in the circumferential direction. Change shape.

それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the distance to the transmission line is changed, the capacitance itself is changed, and the reactance can be changed by changing the capacitance.

また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成された形状とし、前記伝送線路をマイクロストリップ線路とし、前記容量を、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に形成する。   In the variable reactance device of the present invention, as described above, the rotor has a shape in which irregularities are repeatedly formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface, the transmission line is a microstrip line, and the capacitor is the microstrip. It is formed between the open end of the strip line and the outer peripheral surface of the rotor.

それゆえ、前記回転子が回転すると、前記開放端と回転子との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the distance between the open end and the rotor is changed, the capacity itself is changed, and the reactance can be changed by changing the capacity.

さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成された誘電体で構成し、前記伝送線路をコプレーナ線路とする。   Furthermore, the variable reactance device of the present invention, as described above, is a dielectric in which the rotor is formed on the lower surface of the disk portion in a generally ring-like shape and convexly striped in the radial direction. The transmission line is a coplanar line.

それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。   Therefore, when the rotor rotates, the position of the capacitor on the transmission line changes, and the reactance can be changed by changing the position of the capacitor.

また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を誘電体で形成し、かつ前記伝送線路をコプレーナ線路とし、前記回転子の回転によって、該回転子と伝送線路との距離を変化させる。   In the variable reactance device of the present invention, as described above, the rotor is formed of a dielectric, the transmission line is a coplanar line, and the distance between the rotor and the transmission line is determined by the rotation of the rotor. To change.

それゆえ、回転に伴い、前記コプレーナ線路の線路導体と接地導体との間に発生する容量が変化し、前記リアクタンスを変化することができる。これによって、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。   Therefore, with the rotation, the capacitance generated between the line conductor and the ground conductor of the coplanar line changes, and the reactance can be changed. Thereby, the variable reactance can be specifically realized.

さらにまた、本発明の発振器は、以上のように、前記の可変リアクタンス装置と、共振器とを備え、前記可変リアクタンス装置のリアクタンス値を変化させることによって発振周波数が変化する。   Furthermore, the oscillator according to the present invention includes the variable reactance device and the resonator as described above, and the oscillation frequency changes by changing the reactance value of the variable reactance device.

それゆえ、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる発振器を実現することができる。   Therefore, as described above, it is possible to realize an oscillator capable of realizing a change in reactance by a mechanical method and obtaining excellent linearity and frequency characteristics at a low cost.

また、本発明のレーダ装置は、以上のように、前記の発振器を用いる。   The radar apparatus of the present invention uses the oscillator as described above.

それゆえ、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができるレーダ装置を実現することができる。   Therefore, as described above, it is possible to realize a radar apparatus that can realize a change in reactance by a mechanical method and obtain excellent linearity and frequency characteristics at low cost.

さらにまた、本発明のレーダ装置は、以上のように、前記回転子には1次放射器を備え、前記回転子の回転によって、前記発振器の発振周波数を変化させるとともに、前記1次放射器の走査を行う。   Furthermore, as described above, the radar apparatus of the present invention includes a primary radiator in the rotor, and changes the oscillation frequency of the oscillator by the rotation of the rotor. Scan.

それゆえ、1次放射器が放射レーダ波の走査を行うにあたって、前述のようなリアクタンス変化を実現するための前記回転子と一体で構成し、走査型のレーダ装置の構成を簡略化することができる。   Therefore, when the primary radiator performs scanning of the radiation radar wave, it is possible to simplify the configuration of the scanning radar apparatus by integrating with the rotor for realizing the reactance change as described above. it can.

本発明の第1の実施例について、図1〜図8に基づいて説明すれば、以下のとおりである。   The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図1は、前記FM−CWレーダに用いられる一般的なVCOの概略ブロック図である。このVCOでは、リアクタンスXvを変化し、共振器と結合した変調回路のリアクタンスXv’を変化させることで、共振回路の共振周波数を変化させ、前記三角変調波の周波数変調が行われる。前述のように、従来では、前記リアクタンスXvの変化は、バラクタダイオードなどの可変リアクタンス素子を用いることで行われており、これに対して本発明の発振器では、以下のように回転子を用いることで行われる。   FIG. 1 is a schematic block diagram of a general VCO used in the FM-CW radar. In this VCO, the reactance Xv is changed, and the reactance Xv ′ of the modulation circuit coupled to the resonator is changed, whereby the resonance frequency of the resonance circuit is changed, and frequency modulation of the triangular modulation wave is performed. As described above, conventionally, the reactance Xv is changed by using a variable reactance element such as a varactor diode. On the other hand, in the oscillator according to the present invention, a rotor is used as follows. Done in

図2は、本発明の第1の実施例の可変リアクタンス装置1の構造を示す斜視図である。この可変リアクタンス装置1は、図示しないモータによって回転駆動される回転子2と、それに容量結合する基板11とを備えて構成されている。   FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the variable reactance device 1 according to the first embodiment of the present invention. The variable reactance device 1 includes a rotor 2 that is rotationally driven by a motor (not shown) and a substrate 11 that is capacitively coupled thereto.

図3は前記回転子2の底面図であり、図4はその一直径線での縦断面図である。この回転子2は、大略的に、円板部3の下面に、2条の略同心円状の凸条4,5が形成されて構成される。前記凸条4,5は、前記円板部3の下面から突出した均等な高さの壁状に形成される。そして、前記凸条4,5は、大略的にリング状で、かつ半径方向に前記三角変調波状に周期的に蛇行しており、相互に平行に形成される。前記蛇行によって、図5で示すように、基板11上での凸条4,5の位置(回転子2の半径方向での軌跡)が変化し、この位置の変化によって、前記リアクタンスXvを変化させるようになっている。したがって、この蛇行の数と、回転速度とによって、前記三角変調波の変調周波数が決定されることになる。上述のように構成される回転子2は、金属、または樹脂等の表面をメタライズして、もしくは誘電体から成る。   FIG. 3 is a bottom view of the rotor 2, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along one diameter line thereof. The rotor 2 is generally configured by forming two substantially concentric ridges 4 and 5 on the lower surface of the disc portion 3. The ridges 4 and 5 are formed in a wall shape having a uniform height protruding from the lower surface of the disc portion 3. The ridges 4 and 5 are generally ring-shaped and periodically meander in the triangular modulation wave shape in the radial direction, and are formed in parallel to each other. As a result of the meandering, as shown in FIG. 5, the positions of the ridges 4 and 5 on the substrate 11 (the trajectory in the radial direction of the rotor 2) are changed, and the reactance Xv is changed by changing the position. It is like that. Therefore, the modulation frequency of the triangular modulation wave is determined by the number of meanders and the rotation speed. The rotor 2 configured as described above is formed by metallizing the surface of metal or resin, or made of a dielectric.

前記基板11は、回転子2側がコプレーナ線路となっており、反対側がマイクロストリップ線路となっており、その反対側の端部が共振器へ接続されることになる。したがって、前記凸条4,5の位置が変化すると、それらと該基板11の両端部との距離が変化し、前述のようにリアクタンスXvが変化する。   The substrate 11 has a coplanar line on the rotor 2 side and a microstrip line on the opposite side, and the end on the opposite side is connected to the resonator. Therefore, when the position of the ridges 4 and 5 changes, the distance between them and both ends of the substrate 11 changes, and the reactance Xv changes as described above.

図5は、前記回転子2と基板11との対向部分の平面図である。前記のようなコプレーナ線路となっている基板11上に、回転子2が臨むと、前記回転子2が導電体であると、図6(a)で示すような等価回路となる。したがって、回転子2の回転によって前記凸条4,5の位置が変化すると、図6(a)の容量の位置が変化することになり、これによって前記変調回路のリアクタンスXv’を変化させ、共振周波数を変化させることができる。   FIG. 5 is a plan view of a facing portion between the rotor 2 and the substrate 11. When the rotor 2 faces the substrate 11 that is a coplanar line as described above, an equivalent circuit as shown in FIG. 6A is obtained when the rotor 2 is a conductor. Accordingly, when the position of the ridges 4 and 5 is changed by the rotation of the rotor 2, the position of the capacitance in FIG. 6A is changed, thereby changing the reactance Xv ′ of the modulation circuit and resonating. The frequency can be changed.

また、前記回転子2が誘電体であると、図6(b)で示すような等価回路となり、同様に回転子2の回転によって前記凸条4,5の位置が変化すると、図6(b)の容量の位置が変化することになり、これによって前記変調回路のリアクタンスXv’を変化させ、共振周波数を変化することができる。   When the rotor 2 is a dielectric, an equivalent circuit as shown in FIG. 6B is obtained. Similarly, when the positions of the ridges 4 and 5 are changed by the rotation of the rotor 2, FIG. The position of the capacitor () changes, thereby changing the reactance Xv ′ of the modulation circuit and changing the resonance frequency.

そして、前記凸条4,5の形状を、図3で示すように三角変調波状に蛇行させることで、変調波は概ね前記三角変調波となり、FM−CWレーダに適した変調特性を得ることができる。また、前記容量の位置の変化と共振周波数との関係がリニアでなくても、前記凸条4,5の形状で補正することができ、一定の回転速度以下で、正確な三角変調波を得ることは容易である。さらにまた、前記バラクタダイオードなどの電気素子を使用すると、Qが悪く、変調回路の損失が大きくなってしまうのに対して、この可変リアクタンス装置1では、変調部分の損失を小さくでき、低損失な変調回路を容易に実現することができる。   Then, by making the shape of the ridges 4 and 5 meander in the form of a triangular modulation wave as shown in FIG. 3, the modulation wave becomes substantially the triangular modulation wave, and a modulation characteristic suitable for FM-CW radar can be obtained. it can. Even if the relationship between the change in the position of the capacitance and the resonance frequency is not linear, it can be corrected by the shape of the ridges 4 and 5, and an accurate triangular modulation wave can be obtained at a certain rotational speed or less. It is easy. Furthermore, when an electric element such as the varactor diode is used, the Q is poor and the loss of the modulation circuit increases. On the other hand, in the variable reactance device 1, the loss of the modulation portion can be reduced and the loss is low. A modulation circuit can be easily realized.

図7は、前記凸条4,5の位置(x)を変化させた場合の76GHzにおける反射係数の位相の変化を示すグラフである。基板11は、比誘電率が3.0、厚さが0.2mm、コプレーナ線路の線幅/ギャップ長は共に0.2mm、凸条4,5と基板11との隙間は80μmとしている。前記凸条4,5は、図3および図4で示すように2条設け、その位置関係は図8に示すとおりである。図7から理解されるように、反射位相は、コプレーナ線路の先端から外側の凸条4までの距離xに略比例して、90°以上変化しており、この変化を利用して発振周波数を変化させることができる。   FIG. 7 is a graph showing changes in the phase of the reflection coefficient at 76 GHz when the position (x) of the ridges 4 and 5 is changed. The substrate 11 has a relative dielectric constant of 3.0, a thickness of 0.2 mm, a line width / gap length of the coplanar line of 0.2 mm, and a gap between the ridges 4 and 5 and the substrate 11 of 80 μm. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the convex strips 4 and 5 are provided in two strips, and the positional relationship is as shown in FIG. 8. As can be seen from FIG. 7, the reflection phase changes by 90 ° or more approximately in proportion to the distance x from the tip of the coplanar line to the outer ridge 4, and the oscillation frequency is changed using this change. Can be changed.

なお、この可変リアクタンス装置1では、凸条4,5を2つ設けているのは位相変化の線形性を良くするためであり、勿論、1つでも位相は変化し、さらに3つ以上が設けられてもよい。また、前記図3のように円周上で複数の蛇行を行うと、回転子2の1回転当り、その蛇行の数だけ三角変調を繰返すことになるが、勿論、その蛇行の回数を1回〜数回に減らし、1回転当りの変調回数を減らすようにしてもよい。   In this variable reactance device 1, the two ridges 4 and 5 are provided to improve the linearity of the phase change. Of course, even one of them changes the phase, and three or more are provided. May be. If a plurality of meanders are performed on the circumference as shown in FIG. 3, triangular modulation is repeated by the number of meanders per rotation of the rotor 2. Of course, the number of meanders is once. It may be reduced to several times to reduce the number of modulations per rotation.

本発明の第2の実施例について、図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。   The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図9は、本発明の第2の実施例の可変リアクタンス装置21の構造を示す斜視図である。この可変リアクタンス装置21は、前述の可変リアクタンス装置1に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この可変リアクタンス装置21では、基板11(伝送線路)を挟んで、前記回転子2とともに、もう1つの回転子22が設けられていることである。   FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the variable reactance device 21 of the second embodiment of the present invention. The variable reactance device 21 is similar to the variable reactance device 1 described above, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. It should be noted that in this variable reactance device 21, another rotor 22 is provided together with the rotor 2 with the substrate 11 (transmission line) interposed therebetween.

したがって、回転子2,22が軸線方向に変位しても、回転子2,22と基板11との隙間の合計値は常に一定であり、たとえば一方の回転子2が基板11に近接し、容量が増加すると、他方の回転子22は基板から離反し、容量が減少する。こうして、軸ぶれに対する容量変化を小さくすることができる。   Therefore, even if the rotors 2 and 22 are displaced in the axial direction, the total value of the gaps between the rotors 2 and 22 and the substrate 11 is always constant. For example, one rotor 2 is close to the substrate 11 and the capacitance Increases, the other rotor 22 moves away from the substrate and the capacity decreases. In this way, the capacity change with respect to the shaft shake can be reduced.

本発明の第3の実施例について、図10〜図14に基づいて説明すれば、以下のとおりである。   A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図10は、本発明の第3の実施例の可変リアクタンス装置31の構造を示す斜視図である。この可変リアクタンス装置31は、前述の可変リアクタンス装置1に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。前述の可変リアクタンス装置1が、回転子2の回転に伴って、凸条4,5の半径方向の位置を変化させることで伝送線路のインピーダンスを変化させ、三角変調を行っているのに対して、注目すべきは、この可変リアクタンス装置31では、回転子32の回転に伴って、容量を変化させることで三角変調を行うことである。   FIG. 10 is a perspective view showing the structure of the variable reactance device 31 according to the third embodiment of the present invention. The variable reactance device 31 is similar to the variable reactance device 1 described above, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Whereas the variable reactance device 1 described above changes the impedance of the transmission line by changing the radial position of the ridges 4 and 5 along with the rotation of the rotor 2, it performs triangular modulation. It should be noted that the variable reactance device 31 performs triangular modulation by changing the capacity as the rotor 32 rotates.

具体的には、図11の回転子32aで示すように、電極面積を変化させる。この場合、回転子32aは、円板部3の下面から外壁33が延設されて形成されており、その外壁33の厚みが、周方向に、周期的に変化している。この回転子32aも、金属、または樹脂等の表面をメタライズして成る。一方、基板41の回転子32a側にはコプレーナラインが、共振器側にはマイクロストリップラインが形成されている。   Specifically, as shown by the rotor 32a in FIG. 11, the electrode area is changed. In this case, the rotor 32a is formed by extending the outer wall 33 from the lower surface of the disc portion 3, and the thickness of the outer wall 33 periodically changes in the circumferential direction. The rotor 32a is also formed by metallizing the surface of metal or resin. On the other hand, a coplanar line is formed on the rotor 32a side of the substrate 41, and a microstrip line is formed on the resonator side.

また、図12の回転子32bで示すように、電極と基板41との距離を変化させる。この場合、回転子32bは、円板部3の下面から外壁34が延設されて形成されており、その外壁34が、三角変調波状に形成される。この回転子32bも、金属、または樹脂等の表面をメタライズして成る。また、この回転子32bの場合、誘電体で形成されてもよい。その場合、前述の図6(b)で示すように、回転子32bと伝送線路との間では容量は発生せず、伝送線路のホット−グランド間の容量を変化させることになる。すなわち、誘電体はεが大きいので、回転子32bが基板41に近接した時にホット−グランド間の容量が大きくなり、遠去かった時に小さくなる。   Further, as shown by the rotor 32b in FIG. 12, the distance between the electrode and the substrate 41 is changed. In this case, the rotor 32b is formed by extending an outer wall 34 from the lower surface of the disc portion 3, and the outer wall 34 is formed in a triangular modulation wave shape. The rotor 32b is also formed by metallizing the surface of metal or resin. In the case of this rotor 32b, it may be formed of a dielectric. In this case, as shown in FIG. 6B described above, no capacitance is generated between the rotor 32b and the transmission line, and the capacitance between the hot and ground of the transmission line is changed. That is, since the dielectric has a large ε, the hot-ground capacitance increases when the rotor 32b comes close to the substrate 41, and decreases when the rotor 32b moves away.

図13は、前述の図11の回転子32aに対応し、外壁33の厚み、すなわち導体幅の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。基板41のマイクロストリップラインの電極幅を500μmとし、基板41との隙間を50μm、周波数を76GHzとしている。外壁33の厚みが厚くなる程、すなわち容量が大きくなる程、進角量は大きくなる。   FIG. 13 is a graph corresponding to the rotor 32a of FIG. 11 described above and showing the change in the phase of the reflection coefficient of the modulation circuit with respect to the thickness of the outer wall 33, that is, the change in the conductor width. The electrode width of the microstrip line of the substrate 41 is 500 μm, the gap with the substrate 41 is 50 μm, and the frequency is 76 GHz. The advance amount increases as the thickness of the outer wall 33 increases, that is, as the capacity increases.

また、図14は、前述の図12の回転子32bに対応し、外壁34の高さ、すなわち三角変調波の突出量の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。基板41のマイクロストリップラインのエッジ部分の電極面積は、500μm×500μm、周波数を76GHzとしている。外壁34の突出量が小さくなる程、容量が大きくなり、進角量は大きくなっている。   FIG. 14 is a graph corresponding to the rotor 32b of FIG. 12 described above and showing a change in the phase of the reflection coefficient of the modulation circuit with respect to a change in the height of the outer wall 34, that is, a protruding amount of the triangular modulation wave. The electrode area of the edge portion of the microstrip line of the substrate 41 is 500 μm × 500 μm, and the frequency is 76 GHz. The smaller the protruding amount of the outer wall 34, the larger the capacity and the larger the advance amount.

本発明の第4の実施例について、図15および図16に基づいて説明すれば、以下のとおりである。   The following describes the fourth embodiment of the present invention with reference to FIGS. 15 and 16. FIG.

図15は、本発明の第4の実施例の可変リアクタンス装置51の構造を示す斜視図である。注目すべきは、この可変リアクタンス装置51は、マイクロストリップラインの形成された前記基板41のエッジカップルを利用することである。具体的には、回転子52の外周面には、周方向に三角変調波状の凹凸53を繰返し形成しておき、これに対応して前記基板41は、その厚み方向が前記回転子52の周方向となるように、前記回転子52の外周面に臨む。   FIG. 15 is a perspective view showing the structure of a variable reactance device 51 according to the fourth embodiment of the present invention. It should be noted that the variable reactance device 51 uses an edge couple of the substrate 41 on which a microstrip line is formed. Specifically, triangular modulation wave-shaped irregularities 53 are repeatedly formed in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the rotor 52, and the thickness direction of the substrate 41 corresponding to this is the circumference of the rotor 52. It faces the outer peripheral surface of the rotor 52 so as to be in the direction.

したがって、前記マイクロストリップラインのオープン端に、突起が近付いたときには容量が増加し、凹所が近付いたときには容量が減少する。図16には、基板41の誘電率εを3、基板41の厚さを0.2mm、ギャップ幅を600μm、周波数を76GHzとした場合のギャップの変化に対する位相の変化を示すギャップ間隔が小さい程、したがって容量が大きい程、位相の進み量は大きく、たとえばギャップ間隔が20μmと100μmとでは、変調回路の反射係数の位相が数十°変化しており、周波数変調をかけることが可能になっている。   Accordingly, the capacity increases when the protrusion approaches the open end of the microstrip line, and the capacity decreases when the recess approaches. FIG. 16 shows that the smaller the gap interval indicating the phase change with respect to the gap change when the dielectric constant ε of the substrate 41 is 3, the thickness of the substrate 41 is 0.2 mm, the gap width is 600 μm, and the frequency is 76 GHz. Therefore, the larger the capacitance, the larger the phase advance amount. For example, when the gap interval is 20 μm and 100 μm, the phase of the reflection coefficient of the modulation circuit changes by several tens of degrees, and frequency modulation can be applied. Yes.

本発明の第5の実施例について、図17および図18に基づいて説明すれば、以下のとおりである。   The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図17は、本発明の第5の実施例のレーダ装置61の全体構成を示す斜視図である。このレーダ装置61は、大略的に、RF(高周波)回路基板62上に、VCO63が実装されるとともに、レーダ波の1次放射器64が搭載されて構成されている。そして、前記VCO63を構成する何れかの可変リアクタンス装置1,21,31,51の回転子2,22,32,52が、前記1次放射器64と共用されている。前記1次放射器64の側面には、レーダ波を放射する開口65aが設けられており、またこの1次放射器64はモータ66によって回転駆動され、放射する前記レーダ波を走査する。   FIG. 17 is a perspective view showing the overall configuration of a radar apparatus 61 according to the fifth embodiment of the present invention. The radar device 61 is generally configured by mounting a VCO 63 on a RF (high frequency) circuit board 62 and a radar wave primary radiator 64. The rotors 2, 22, 32 and 52 of any of the variable reactance devices 1, 21, 31, and 51 constituting the VCO 63 are shared with the primary radiator 64. An opening 65a for radiating a radar wave is provided on a side surface of the primary radiator 64, and the primary radiator 64 is rotationally driven by a motor 66 to scan the emitted radar wave.

図18は、上述のように構成されるレーダ装置61の電気的構成を示すブロック図である。このレーダ装置61では、VCO63の共振器67の共振周波数を前記可変リアクタンス装置1,21,31,51によって変化し、その共振信号を負性抵抗回路68によって取出し、変調信号としてRF回路基板62へ入力する。   FIG. 18 is a block diagram showing an electrical configuration of the radar apparatus 61 configured as described above. In this radar device 61, the resonance frequency of the resonator 67 of the VCO 63 is changed by the variable reactance devices 1, 21, 31, 51, and the resonance signal is taken out by the negative resistance circuit 68 and sent to the RF circuit board 62 as a modulation signal. input.

RF回路基板62では、前記変調信号は、カプラ71で分岐され、サーキュレータ69とミキサ70とに入力される。前記サーキュレータ69に入力された変調信号は、前記1次放射器64に内蔵されたアンテナ65から放射され、このアンテナ65で受信された信号は前記サーキュレータ69を通って前記ミキサ70へ伝播する。ミキサ70では、前記カプラ71で分岐されてきた送信(変調)信号と、サーキュレータ69からの受信信号とが混合され、ビート信号が作成され、出力される。   In the RF circuit board 62, the modulation signal is branched by the coupler 71 and input to the circulator 69 and the mixer 70. The modulated signal input to the circulator 69 is radiated from an antenna 65 built in the primary radiator 64, and the signal received by the antenna 65 propagates to the mixer 70 through the circulator 69. In the mixer 70, the transmission (modulation) signal branched by the coupler 71 and the reception signal from the circulator 69 are mixed, and a beat signal is created and output.

こうして、前記可変リアクタンス装置1,21,31,51を搭載した発振器であるVCO63を用いて、レーダ装置61を構成することができる。   Thus, the radar device 61 can be configured using the VCO 63 which is an oscillator on which the variable reactance devices 1, 21, 31, 51 are mounted.

また、前記回転子2,22,32,52を、レーダ波の走査を行う1次放射器64と共用することで、走査型のレーダ装置の構成を簡略化することができる。   Further, by sharing the rotors 2, 22, 32, and 52 with the primary radiator 64 that scans the radar wave, the configuration of the scanning radar apparatus can be simplified.

FM−CWレーダに用いられる一般的なVCOの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the general VCO used for FM-CW radar. 本発明の第1の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the variable reactance apparatus of 1st Example of this invention. 図2で示す可変リアクタンス装置における回転子の底面図である。It is a bottom view of the rotor in the variable reactance apparatus shown in FIG. 図3の一直径線での縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the diameter line of FIG. 基板上での前記回転子の凸条の軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of the protrusion of the said rotor on a board | substrate. 前記回転子が導電体および誘電体である場合の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram in case the said rotor is a conductor and a dielectric material. 前記凸条の位置を変化させた場合の反射係数の位相の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the phase of a reflection coefficient at the time of changing the position of the said protruding item | line. 2条の凸条の位置関係を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the positional relationship of 2 protruding ridges. 本発明の第2の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the variable reactance apparatus of the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the variable reactance apparatus of the 3rd Example of this invention. 図10で示す可変リアクタンス装置における回転子の一構成例を示す底面図である。It is a bottom view which shows the example of 1 structure of the rotor in the variable reactance apparatus shown in FIG. 図10で示す可変リアクタンス装置における回転子の他の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structural example of the rotor in the variable reactance apparatus shown in FIG. 図11で示す回転子の外壁の厚み、すなわち導体幅の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。12 is a graph showing a change in the phase of the reflection coefficient of the modulation circuit with respect to a change in the thickness of the outer wall of the rotor shown in FIG. 11, that is, the conductor width. 図11で示す回転子の外壁の高さ、すなわち三角変調波の突出量の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。12 is a graph showing changes in the phase of the reflection coefficient of the modulation circuit with respect to changes in the height of the outer wall of the rotor shown in FIG. 本発明の第4の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the variable reactance apparatus of the 4th Example of this invention. 図15で示す可変リアクタンス装置におけるギャップの変化に対する位相の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the phase with respect to the change of the gap in the variable reactance apparatus shown in FIG. 本発明の第5の実施例のレーダ装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the radar apparatus of the 5th Example of this invention. 図17で示すレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the radar apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,21,31,51 可変リアクタンス装置
2,22,32,32a,32b,52 回転子
11,41 基板
3 円板部
4,5 凸条
33,34 外壁
53 凹凸
61 レーダ装置
62 RF(高周波)回路基板
63 VCO
64 1次放射器
65 アンテナ(1次放射器)
66 モータ
67 共振器
68 負性抵抗回路

1, 21, 31, 51 Variable reactance device 2, 22, 32, 32a, 32b, 52 Rotor 11, 41 Substrate 3 Disk portion 4, 5 Convex 33, 34 Outer wall 53 Concavity 61 Radar device 62 RF (high frequency) Circuit board 63 VCO
64 Primary radiator 65 Antenna (primary radiator)
66 Motor 67 Resonator 68 Negative resistance circuit

Claims (13)

伝送線路と、
前記伝送線路に近接して配置され、周方向に形状が変化して成る回転子とを含み、
前記回転子を回転させることによって、前記伝送線路側から見たリアクタンスを変化させることを特徴とする可変リアクタンス装置。
A transmission line;
A rotor arranged near the transmission line and having a shape that changes in the circumferential direction;
A variable reactance device characterized in that reactance as viewed from the transmission line side is changed by rotating the rotor.
前記回転子は、少なくとも前記伝送線路に対向する部分が導電性であり、前記伝送線路と前記回転子との間で容量が形成されることを特徴とする請求項1記載の可変リアクタンス装置。   The variable reactance device according to claim 1, wherein at least a portion of the rotor that faces the transmission line is conductive, and a capacitance is formed between the transmission line and the rotor. 前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成されて成ることを特徴とする請求項2記載の可変リアクタンス装置。   3. The variable reactance device according to claim 2, wherein the rotor has a substantially ring-shaped protrusion meandering in the radial direction on the lower surface of the disk portion. 前記伝送線路はコプレーナ線路であって、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に生じることを特徴とする請求項3記載の可変リアクタンス装置。   The transmission line is a coplanar line, and the capacitance is generated between a line conductor of the coplanar line and the rotor, and between a ground conductor of the coplanar line and the rotor. 3. The variable reactance device according to 3. 前記回転子は、前記伝送線路を挟むように一対で設けられ、相互に連動して回転駆動されることを特徴とする請求項3または4記載の可変リアクタンス装置。   5. The variable reactance device according to claim 3, wherein the rotor is provided in a pair so as to sandwich the transmission line, and is driven to rotate in conjunction with each other. 前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の厚みが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする請求項2記載の可変リアクタンス装置。   3. The variable according to claim 2, wherein the rotor is formed by extending an outer wall from a lower surface of the disc portion, and a thickness of the outer wall is periodically changed in a circumferential direction. Reactance device. 前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の高さが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする請求項2記載の可変リアクタンス装置。   3. The rotor according to claim 2, wherein an outer wall extends from the lower surface of the disk portion, and the height of the outer wall is periodically changed in the circumferential direction. Variable reactance device. 前記回転子は、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成されて成り、
前記伝送線路はマイクロストリップ線路であって、前記容量は、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に生じることを特徴とする請求項2記載の可変リアクタンス装置。
The rotor is formed by repeatedly forming irregularities in the circumferential direction on the outer peripheral surface,
3. The variable reactance device according to claim 2, wherein the transmission line is a microstrip line, and the capacitance is generated between an open end of the microstrip line and an outer peripheral surface of the rotor.
前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成された誘電体から成り、
前記伝送線路はコプレーナ線路から成ることを特徴とする請求項1記載の可変リアクタンス装置。
The rotor is formed of a dielectric material having a ring-shaped and ridged meander in the radial direction on the lower surface of the disk portion,
The variable reactance device according to claim 1, wherein the transmission line is a coplanar line.
前記回転子は誘電体から成り、かつ前記伝送線路はコプレーナ線路から成り、前記回転子の回転によって、該回転子と伝送線路との距離を変化させることを特徴とする請求項1記載の可変リアクタンス装置。   2. The variable reactance according to claim 1, wherein the rotor is made of a dielectric, and the transmission line is made of a coplanar line, and the distance between the rotor and the transmission line is changed by rotation of the rotor. apparatus. 前記請求項1ないし10の何れか1項に記載の可変リアクタンス装置と、共振器とを備え、前記可変リアクタンス装置のリアクタンス値を変化させることによって発振周波数が変化することを特徴とする発振器。   An oscillator comprising the variable reactance device according to any one of claims 1 to 10 and a resonator, wherein an oscillation frequency is changed by changing a reactance value of the variable reactance device. 前記請求項11記載の発振器を用いることを特徴とするレーダ装置。   A radar apparatus using the oscillator according to claim 11. 前記回転子には1次放射器を備え、前記回転子の回転によって、前記発振器の発振周波数を変化させるとともに、前記1次放射器の走査を行うことを特徴とする請求項12記載のレーダ装置。

13. The radar apparatus according to claim 12, wherein the rotor includes a primary radiator, and the oscillation frequency of the oscillator is changed by the rotation of the rotor and the primary radiator is scanned. .

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