JP2010078430A - ミリ波誘電体内伝送装置とその製造方法及びミリ波誘電体内伝送方法 - Google Patents

ミリ波誘電体内伝送装置とその製造方法及びミリ波誘電体内伝送方法 Download PDF

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Abstract

【課題】信号処理基板の振動を低減させ、コネクタやケーブルを使わないで信号処理基板間のミリ波の信号を高速に伝送させるようにする。
【解決手段】ミリ波の信号を処理する第１の信号処理基板１０１と、第１の信号処理基板１０１に対して信号結合され、ミリ波の信号を受信して信号処理する第２の信号処理基板２０１と、第１の信号処理基板１０１と第２の信号処理基板２０１との間に設けられた所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材１０７とを備え、粘弾性部材１０７が誘電体伝送路を構成する。この構成により、粘弾性部材１０７が当該信号処理基板１０１，２０１に外力が加わったときの振動を吸収するので、第１の信号処理基板１０１と第２の信号処理基板２０１の振動を低減させることができ、コネクタやケーブルを使わないで当該信号処理基板間のミリ波の信号を、粘弾性部材１０７を介して高速に伝送させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体を伝送路として、ミリ波の信号の伝送を行う自動車の衝突防止レーダシステムに適用可能なミリ波誘電体内伝送装置とその製造方法及びミリ波誘電体内伝送方法に関するものである。
詳しくは、ミリ波の信号を送受信する信号処理基板間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材を設けることにより、粘弾性部材が信号処理基板で構成されているミリ波誘電体内伝送装置自体の振動を吸収し、当該粘弾性部材を介して、信号処理基板間でミリ波の信号を用いた高速データ伝送を可能にしたものである。
近年、自動車産業が発達し、自動車生産台数が年々増え続けており、２００７年、全世界で約７０００万台／年もの自動車が生産されている。その中で、カーナビゲーション装置やカーオーディオ機器等の車載機器が世界中の自動車に搭載されている。それらの車載機器は、気象環境試験である温度試験や湿度試験、機械的環境試験である振動試験や衝撃試験等の環境試験に合格し、地球上のあらゆる地域で正常動作することが求められている。これらの環境試験において、特に機械的環境試験である振動試験は、車載機器が振動のある環境下で使用されることが多いことから、必須の環境試験として行われている。
車載機器において、耐振動性を確保することは非常に重要である。そのような車載機器の中で、例えば、ミリ波の信号を用いて高速データ伝送を行う自動車の衝突防止レーダシステムのような電子機器が増え始めている。衝突防止レーダシステムは、ミリ波帯域の電磁波を利用して、前車との衝突を避けるため、前方監視レーダとして前車との車間距離を速度に応じて制御する適応速度制御装置である。
衝突防止レーダシステムは、当該衝突防止レーダシステム内に信号処理基板を複数備え、それら信号処理基板間でミリ波の信号の高速データ伝送を行うことで信号を処理している。このような車載機器等で用いられるミリ波の信号で高速データ伝送を行う装置は、外部からの振動や装置自体の動作振動により、信号処理基板に接続されているコネクタやケーブル等が外れてしまう可能性がある。
特に、高速データ伝送用のコネクタやケーブルはピン数が多く、構造が複雑なため、コネクタやケーブルが信号処理基板から外れる傾向が高くなる。特許文献１には、コネクタの構造を強固にすることが開示されている。
特開平６−２７５３４５
特許文献１には、コネクタ内に接着性硬化型の高誘電体樹脂を充満して硬化させることでコネクタの構造を強固にしているが、高速データ伝送用のコネクタやケーブルはピン数が多いことから、電子機器のサイズが大きくなり高コストとなってしまう問題がある。
本発明はこのような課題を解決したものであって、外部から与えられる振動や電子機器自体の動作による振動を低減できるようにすると共に、高速データ伝送用のコネクタやケーブルを削減できるようにした高速データ伝送が可能なミリ波誘電体内伝送装置とその製造方法及びミリ波誘電体内伝送方法を提供することを目的とする。
上述の課題は、ミリ波の信号を処理する第１の信号処理基板と、第１の信号処理基板に対して信号結合され、ミリ波の信号を受信して信号処理する第２の信号処理基板と、第１の信号処理基板と第２の信号処理基板との間に設けられた所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材とを備え、粘弾性部材が誘電体伝送路を構成するミリ波誘電体内伝送装置によって解決される。
本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置によれば、第１の信号処理基板と第２の信号処理基板との間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材が設けられるので、当該粘弾性部材は当該信号処理基板に外力が加わったときの振動を吸収する。
本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置の製造方法は、ミリ波の信号を処理する第１の信号処理基板を形成する工程と、第１の信号処理基板からミリ波の信号を受信して信号処理する第２の信号処理基板を形成する工程と、第１の信号処理基板と第２の信号処理基板との間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有した粘弾性部材を設け、当該粘弾性部材で誘電体伝送路を形成する工程とを有するものである。
本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置の製造方法によれば、信号処理基板間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有した粘弾性部材を介在して電磁波の伝送が可能なミリ波誘電体内伝送装置を作製することができる。
本発明に係るミリ波誘電体内伝送方法は、ミリ波誘電体内伝送装置が、入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するステップと、生成されたミリ波の信号を電磁波に変換するステップと、変換された電磁波を誘電体伝送路を構成する所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材の一部位に当該電磁波を伝送するステップと、誘電体伝送路を構成する粘弾性部材の他部位に伝送された電磁波を受信するステップと、受信された電磁波をミリ波の信号に変換するステップと、変換されたミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成するステップとを有するものである。
本発明に係るミリ波誘電体内伝送方法によれば、コネクタやケーブルを使わないで第１の信号処理基板から第２の信号処理基板へ所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材を介在し、しかも、振動環境下でミリ波の信号を高速に伝送させることができる。
本発明のミリ波誘電体内伝送装置とその製造方法及びミリ波誘電体内伝送方法よれば、第１の信号処理基板と第２の信号処理基板との間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材が設けられるものである。この構成によって、粘弾性部材が当該信号処理基板に外力が加わったときの振動を吸収するので、第１の信号処理基板と第２の信号処理基板の振動を低減させることができる。
また、コネクタやケーブルを使わないで第１の信号処理基板から第２の信号処理基板へその粘弾性部材を介在し、しかも、振動環境下でミリ波の信号を高速に伝送させることができる。これにより、信号の高速伝送が可能な信頼性の高いミリ波誘電体内伝送装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態としてのミリ波誘電体内伝送装置とその製造方法及びミリ波誘電体内伝送方法について説明する。図１は、本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置１００の構成例を示す斜視図であり、図２は、その断面図である。図１及び図２に示すミリ波誘電体内伝送装置１００は、自動車の衝突防止レーダシステム等に適用可能なものである。
ミリ波誘電体内伝送装置１００は、第１の信号処理基板（以下、信号処理基板１０１と称す）、第２の信号処理基板（以下、信号処理基板２０１と称す）及び粘弾性部材１０７で構成されている。
ミリ波誘電体内伝送装置１００は、信号処理基板１０１に対して信号処理基板２０１が信号結合されており、それら基板間には所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材１０７が設けられている。この粘弾性部材１０７は当該信号処理基板１０１，２０１に外力が加わったときの振動を吸収し、当該粘弾性部材１０７内にミリ波帯域の電磁波が高速に伝送される。
信号処理基板１０１と信号処理基板２０１との間には、当該信号処理基板１０１，２０１の四隅に支柱１０が設けられており、当該信号処理基板間を固定する役割を有している。支柱１０には金属材料を使用してもよいし、樹脂材料を使用してもよい。
信号処理基板１０１，２０１と支柱１０との固定方法は、当該信号処理基板１０１，２０１と支柱１０が当接されている箇所に、半田で固着させてもよいし、ネジを当該支柱１０の所定部分に螺合させてもよいし、かしめを使用してもよい。また、支柱１０自体にバネ性を持たせることで（例えば、コイルバネ等を使用する。）当該支柱１０によってミリ波誘電体内伝送装置１００の振動を吸収することができる。これにより、粘弾性部材１０７と相互に振動を吸収することができる。
本実施形態では、支柱１０を用いて信号処理基板１０１と信号処理基板２０１とを固定しているが、当該支柱１０を取り外して粘弾性部材１０７のみで固定してもよい。
前述の信号処理基板１０１は、第１の信号生成部（以下、信号生成部１０２と称す）、第１の伝送線路（以下、伝送線路１０３と称す）、第１のアンテナ部（以下、アンテナ部１０４と称す）、第１の絶縁体層（以下、絶縁体層１０５と称す）及び第１のグランド配線パターン（以下、グランド配線パターン１０６と称す）で構成されている。
信号処理基板１０１を構成している絶縁体層１０５の上面側の全面には、グランド配線パターン１０６が配設されている。このグランド配線パターン１０６は伝送線路１０３のグランド配線の役割及び信号処理基板１０１のグランド配線として機能する。絶縁体層１０５の下面側の所定箇所には、信号生成部１０２、伝送線路１０３及びアンテナ部１０４が配設されている。
また、信号処理基板２０１は、第２の信号生成部（以下、信号生成部２０２と称す）、第２の伝送線路（以下、伝送線路２０３と称す）、第２のアンテナ部（以下、アンテナ部２０４と称す）、第２の絶縁体層（以下、絶縁体層２０５と称す）及び第２のグランド配線パターン（以下、グランド配線パターン２０６と称す）で構成されている。
信号処理基板２０１を構成している絶縁体層２０５の上面側の全面には、グランド配線パターン２０６が配設されている。このグランド配線パターン２０６もグランド配線パターン１０６と同様に、伝送線路２０３のグランド配線の役割及び信号処理基板２０１のグランド配線として機能する。また、絶縁体層２０５の下面側の所定箇所には、信号生成部２０２、伝送線路２０３及びアンテナ部２０４が配設されている。
次に本実施形態に係るミリ波誘電体内伝送装置１００の接続と動作を説明する。図１及び図２に示すように、信号生成部１０２には入力信号が入力され、当該信号生成部１０２は入力された入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する。信号生成部１０２には伝送線路１０３が電気的に接続され、当該伝送線路１０３を介してその生成されたミリ波の信号が伝送される。
この伝送線路１０３は、図１及び図２では、マイクロストリップラインを例示しているが、ストリップライン、コプレーナライン及びスロットライン等で構成してもよい。
伝送線路１０３にはアンテナ部１０４が電気的に接続され、当該アンテナ部１０４は伝送されたミリ波の信号を電磁波に変換し、当該電磁波を送出する機能を有する。このアンテナ部１０４には、例えばパッチアンテナが使用される。図１及び図２では、パッチアンテナを例示している。
アンテナ部１０４には誘電体伝送路を構成する粘弾性部材１０７が当接されており、当該粘弾性部材１０７の一部位にアンテナ部１０４で変換された電磁波が伝送される。この粘弾性部材１０７は所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有しており、ミリ波帯域の電磁波を効率良く伝送させる特性を有している。粘弾性部材１０７の比誘電率及び誘電正接に関しては表１で後述する。
粘弾性部材１０７にはアンテナ部２０４が当接されており、当該アンテナ部２０４は粘弾性部材１０７の他部位に伝送された電磁波を受信し、当該電磁波をミリ波の信号に変換する。アンテナ部２０４には伝送線路２０３が電気的に接続されており、当該伝送線路２０３は変換されたミリ波の信号を伝送する。伝送線路２０３には信号生成部２０２と電気的に接続されており、当該信号生成部２０２は伝送されたミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成する。
上述の伝送線路２０３は、図１及び図２では、マイクロストリップラインを例示しているが、伝送線路１０３と同様にストリップライン、コプレーナライン及びスロットライン等で構成してもよい。
さらに、信号生成部１０２，２０２の詳細について説明する。図３は、ミリ波誘電体内伝送装置１００の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、信号生成部１０２は、変調回路１１１及び第１の周波数変換回路（以下、周波数変換回路１１２と称す）で構成されている。
変調回路１１１に入力信号が入力され、当該変調回路１１１はその入力された入力信号を変調する。変調回路１１１には周波数変換回路１１２が接続され、当該周波数変換回路１１２は変調された入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する。周波数変換回路１１２には前述の伝送線路１０３が接続されている。ミリ波の信号を増幅させるために、信号生成部１０２内に増幅器１１３を実装してもよい。例えば、図３では、周波数変換回路１１２と伝送線路１０３の間に増幅器１１３を配設させている。
信号生成部２０２は、第２の周波数変換回路（以下、周波数変換回路２１２と称す）及び復調回路２１１で構成されている。前述の伝送線路２０３には周波数変換回路２１２が接続され、当該周波数変換回路２１２は伝送線路２０３から伝送されたミリ波の信号を周波数変換して出力信号を出力する。周波数変換回路２１２には復調回路２１１が接続され、当該復調回路２１１は出力された出力信号を復調する。信号生成部１０２と同様に、ミリ波の信号を増幅させるために、当該信号生成部２０２内に増幅器２１３を実装してもよい。例えば、図３では、周波数変換回路２１２と伝送線路２０３の間に増幅器２１３を配設させている。
本実施形態では、入力信号を信号処理基板１０１から送信させて、その送信された入力信号を信号処理基板２０１が受信して、出力信号を生成したが、信号処理基板１０１の機能を信号処理基板２０１に持たせ、信号処理基板２０１の機能を信号処理基板１０１に持たせることで、当該信号処理基板間で双方向にミリ波の信号を伝送させることもできる。
次に本発明に係る粘弾性部材１０７の詳細について説明する。粘弾性部材１０７は、所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有している。例えば、粘弾性部材１０７には、表１に示すように、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系からなる誘電体素材が使用される。
また、粘弾性部材１０７内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、当該粘弾性部材１０７の比誘電率は３〜６程度とし、その誘電正接は０．０００１〜０．００１程度とすることが望ましい。表１に粘弾性部材１０７に使用される誘電体素材の代表例を示す。
Figure 2010078430
表１によれば、アクリル樹脂系の比誘電率は２．５〜４．５であり、その誘電正接は、０．００１〜０．０５である。ウレタン樹脂系の比誘電率は２．８〜４であり、その誘電正接は、０．００１〜０．０５である。エポキシ樹脂系の比誘電率は４〜６であり、その誘電正接は、０．００１〜０．０１である。シリコーン系の比誘電率は３〜６であり、その誘電正接は、０．０００１〜０．００１である。ポリイミド系の比誘電率は３〜４であり、その誘電正接は、０．００１〜０．０１である。
この粘弾性部材１０７を前述の信号処理基板１０１と信号処理基板２０１との間に設けることにより、当該粘弾性部材１０７が当該信号処理基板１０１，１０２に外力が加わったときの振動を吸収することができる。また、コネクタやケーブルを使わないで信号処理基板１０１から信号処理基板２０１へ粘弾性部材１０７を介在し、しかも、振動環境下でミリ波の信号を高速に伝送させることができる。
次に、本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置１００の製造方法を説明する。図４は、ミリ波誘電体内伝送装置１００の組立例（その１）を示す分解斜視図である。図４に示すように、絶縁体層１０５の上面側にグランド配線パターン１０６を全面に形成させ、絶縁体層１０５の下面側に伝送線路１０３及びアンテナ部１０４が形成させる。
アンテナ部１０４はミリ波の信号を電磁波に変換し、後述の粘弾性部材１０７の一部位に当該電磁波を伝送する機能を有する。また、絶縁体層１０５にはエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料が用いられる。伝送線路１０３、アンテナ部１０４及び図示しない回路パターンの形成は、絶縁体層１０５の上面と下面の両面に銅等の金属材料を配設させ、当該金属材料をエッチングすることにより形成させている。
この組立例のアンテナ部１０４はパッチアンテナを例示している。パッチアンテナは、伝送線路１０３や回路パターンと同様に薄く作製できるので、アンテナ部１０４と粘弾性部材１０７の密着性を増加させることができ、効率のよい電磁結合が実現される。また、パッチアンテナは、単純で２次元的な物理的形状を持つため、低コストで作製できる。
入力信号を処理してミリ波の信号を生成する信号生成部１０２は、図３に示した、変調回路１１１、周波数変換回路１１２及び増幅器１１３を１つの集積回路で形成させ、絶縁体層１０５の下面側に配設させる。
このようにして、信号処理基板１０１が作製される。また、説明は省略するが、信号処理基板２０１は、前述の信号生成部１０２、伝送線路１０３、アンテナ部１０４、グランド配線パターン１０６、変調回路１１１、周波数変換回路１１２及び増幅器１１３が、信号生成部２０２、伝送線路２０３、アンテナ部２０４、グランド配線パターン２０６、復調回路２１１、周波数変換回路２１２及び増幅器２１３にそれぞれ置き換わったものであり、信号処理基板１０１と同様にして作製することができる。
図５は、ミリ波誘電体内伝送装置１００の組立例（その２）を示す分解斜視図である。図５に示すように、ミリ波誘電体内伝送装置１００は、前述のように作製された信号処理基板２０１の上面側（信号生成部２０２、伝送線路２０３及びアンテナ部２０４が配設されている側）に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する誘電体伝送路の粘弾性部材１０７を当接させる。その際、粘弾性部材１０７は、所定の粘度を有しているため、信号処理基板２０１と当該粘弾性部材１０７との間に空気等が入って空隙ができないように当接させることができる。
次に、信号処理基板１０１及び信号処理基板２０１の四隅に図示しないネジを挿入させるための穴を穿設させる。信号処理基板２０１の四隅に開いた穴に金属材料又は樹脂等で作製された支柱１０を立設させる。信号処理基板２０１の下面側から穴の開いた四隅にネジを挿入させて、ネジと支柱１０を螺合させて信号処理基板２０１と支柱１０を固定させる。
信号処理基板２０１と粘弾性部材１０７が当接されている面と反対側の当該粘弾性部材１０７の面に、信号処理基板１０１の信号生成部１０２、伝送線路１０３及びアンテナ部１０４が配設されている面を下側にして、当該信号処理基板１０１を当接させる。そして、信号処理基板１０１の上面側から当該信号処理基板１０１の四隅に穿設させた穴にネジを挿入させて、ネジと支柱１０を螺合させて信号処理基板１０１と支柱１０を固定させる。
支柱１０の固定に、ネジで螺合させる方法を示したが、前述のように、半田で固着させてもよいし、かしめを使用してもよい。
このような製造方法によれば、信号処理基板間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有した粘弾性部材１０７を介在して電磁波の伝送が可能なミリ波誘電体内伝送装置１００を作製することができる。
次に、本発明に係るミリ波誘電体内伝送方法を説明する。前述のような製造方法で作製されたミリ波誘電体内伝送装置１００の伝送方法は、信号処理基板１０１が入力信号からミリ波の信号を生成し信号処理基板２０１に送信して、当該信号処理基板２０１が出力信号を生成することを前提とする。
図３に示したように、入力信号が信号生成部１０２を構成している変調回路１１１に入力され、当該変調回路１１１によって変調される。変調された入力信号は、周波数変換回路１１２によってミリ波の信号に周波数変換される。ミリ波の信号に周波数変換された入力信号は、増幅器１１３で増幅されて伝送線路１０３を伝送する。
伝送した入力信号はアンテナ部１０４に送出される。アンテナ部１０４に送出された入力信号は、当該アンテナ部１０４によって電磁波に変換される。変換された電磁波は、所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する誘電体伝送線路を構成する粘弾性部材１０７の一部位に伝送され、当該粘弾性部材１０７内を伝播する。
粘弾性部材１０７内を伝播し当該粘弾性部材１０７の他部位に伝送された電磁波は、アンテナ部２０４によって受信され、ミリ波の信号に変換される。変換されたミリ波の信号は、伝送線路２０３を伝送して、信号生成部２０２を構成している増幅器２１３によって増幅される。増幅されたミリ波の信号は、周波数変換回路２１２によって周波数変換されて出力信号が生成される。生成された出力信号は、復調回路２１１によって復調され、出力される。
このような伝送方法によれば、コネクタやケーブルを使わないで信号処理基板１０１から信号処理基板２０１へ所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材１０７を介在し、しかも、振動環境下でミリ波の信号を高速に伝送させることができる。
次に、本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置１００のミリ波の信号伝送に関するシミュレーション結果を説明する。図６は、シミュレーションによるミリ波誘電体内伝送装置１００の特性例を示すグラフである。図６に示すシミュレーション結果は、図１に示した構成のミリ波誘電体内伝送装置１００を用いて、表２のようなパラメータ値によって算出された結果である。
また、図６に示すように、このシミュレーション結果は、横軸を電磁波信号の周波数（ＧＨｚ）とし、縦軸をＳパラメータの強度（ｄＢ）としている。Ｓパラメータとは、電磁波の伝達と反射を表したパラメータであり、図６に示すように、実線は伝達特性３０１を示し、破線は反射特性３０２を示す。
Figure 2010078430
このシミュレーションでは、図１に示すアンテナ部１０４，２０４にはパッチアンテナが使用される。パッチアンテナの一辺は１ｍｍの正方形とし、その厚みは０．１ｍｍとする。伝送線路１０３，２０３は、マイクロストリップラインとしており、その線路幅は０．２ｍｍとしている。また、信号処理基板１０１と信号処理基板２０１に設けられている粘弾性部材１０７の厚みは１０ｍｍである。ここで、パッチアンテナ及び粘弾性部材１０７の厚みとは、信号処理基板１０１，２０１の所定の面の垂直方向の大きさと定義する。
絶縁体層１０５，２０５はガラスエポキシ樹脂を使用し、その比誘電率は３．５であり、その誘電正接は０．００５である。また、粘弾性部材１０７は液状のシリコーンゴムを使用し、その比誘電率は５．４であり、その誘電正接は０．０００６である。
図６に示すように、このシミュレーション結果から、電磁波の周波数が５８ＧＨｚから５８．７ＧＨｚ付近で反射特性３０２よりも伝達特性３０１がＳパラメータの強度において大きくなっている。これは、電磁波の周波数が５８ＧＨｚから５８．７ＧＨｚの周波数帯域でデータ伝送が可能なことを示している。
このように、実施形態に係るミリ波誘電体内伝送装置１００によれば、信号処理基板１０１と信号処理基板２０１との間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材１０７が設けられるものである。この構成によって、粘弾性部材１０７が当該信号処理基板１０１，１０２に外力が加わったときの振動を吸収するので、信号処理基板１０１と信号処理基板２０１の振動を低減させることができる。
また、コネクタやケーブルを使わないで信号処理基板１０１から信号処理基板２０１へその粘弾性部材１０７を介在し、しかも、振動環境下でミリ波の信号を高速に伝送させることができる。これにより、信号の高速伝送が可能な信頼性の高いミリ波誘電体内伝送装置１００を提供することができる。
また、信号処理基板１０１と信号処理基板２０１との間に設けられた粘弾性部材１０７とは異なる誘電体伝送路を与える第２の粘弾性部材（図示せず）を介して、信号処理基板１０１の外側及び／又は信号処理基板２０１の外側に１枚以上の第３の信号処理基板（図示せず）を設けて、当該第２の粘弾性部材が誘電体伝送路を構成してもよい。第２の粘弾性部材は所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有するものである。
これにより、信号処理基板１０１，２０１及び第３の信号処理基板の振動を低減させることでき、ミリ波の信号をコネクタやケーブルを使わないで当該信号処理基板間の所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する第２の粘弾性部材を介して高速に伝送させることができる。
図７は、第１の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ａの構成例を示す斜視図であり、図８は、その断面図である。図７及び図８に示すミリ波誘電体内伝送装置１００Ａは、前述のミリ波誘電体内伝送装置１００の信号処理基板２０１の下面側に粘弾性部材２０７を介して、筐体２０が設けられるものである。実施形態と同じ名称及び符号のものには同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図７及び図８に示すように、ミリ波誘電体内伝送装置１００Ａは、前述のミリ波誘電体内伝送装置１００の信号処理基板２０１に形成されているグランド配線パターン２０６の面に粘弾性部材２０７が当接されている。また、グランド配線パターン２０６の面と粘弾性部材２０７が接している面と対面方向に当該粘弾性部材２０７と筐体２０が当接されている。
この粘弾性部材２０７は前述の粘弾性部材１０７と同様、所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有しており、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系からなる誘電体素材が使用される。
このように、第１の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ａによれば、筐体２０と信号処理基板２０１との間で粘弾性部材２０７が設けられ、ミリ波誘電体内伝送装置１００に比べ、耐振動や耐衝撃がさらに強化されたものである。
これにより、信号処理基板２０１と筐体２０との間に粘弾性部材２０７が設けられるので、筐体２０を有するミリ波誘電体内伝送装置１００Ａに外力が加わったときの振動を抑えることができる。
図９は、第２実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂの構成例を示す斜視図であり、図１０はその断面図である。図９及び図１０に示すミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂは、第１の実施例で示したミリ波誘電体内伝送装置１００Ａの粘弾性部材１０７，２０７と信号処理基板１０１、信号処理基板２０１及び筐体２０との間のそれぞれの接着に接着剤３０を使用したものである。第１の実施例と同じ名称及び符号のものには同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図９及び図１０に示すように、ミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂは、粘弾性部材１０７と信号処理基板１０１との間、粘弾性部材１０７と信号処理基板２０１との間、粘弾性部材２０７と信号処理基板２０１との間、及び粘弾性部材２０７と筐体２０との間に接着剤３０が塗布されている。
この接着剤３０は、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系及びシアノアクリレート系等の誘電体素材が使用される。アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系及びシアノアクリレート系等は接着性や密着性が良好であり、表１で示した所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有している。そのため、接着剤３０は、粘弾性部材１０７に伝送されるミリ波帯域の電磁波を妨げない。
本実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂの製造方法は、実施形態で前述したミリ波誘電体内伝送装置１００の粘弾性部材１０７，２０７の所定の面とその反対側の面に接着剤３０を塗布する工程を追加したものである。実施形態と同じ名称及び符号のものは同じ製造方法を有するので、その説明を省略する。
粘弾性部材１０７，２０７の所定の面及び所定の面と反対側の面に接着剤３０を１ｍｍ以下の厚みで塗布する。その塗布方法には、例えば、ディスペンサーや、印刷機、インクジェット等が挙げられる。接着剤３０が塗布された粘弾性部材１０７，２０７を、信号処理基板１０１と信号処理基板２０１との間に設けることで、図９及び図１０に示す本実施例のようなミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂが作製される。
このように、第２の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂによれば、接着剤３０を粘弾性部材１０７，２０７に塗布することにより、信号処理基板１０１，２０１と粘弾性部材１０７，２０７、及び筐体２０と粘弾性部材２０７の密着性が増すので、粘弾性部材１０７，２０７はより振動を吸収し、信号処理基板１０１，２０１及び筐体２０の振動をより低減させることができる。また、信号処理基板１０１，２０１と粘弾性部材１０７の密着性が増加し、電磁波の吸収や反射及び外部への漏れが少なくなるので、効率良くミリ波の信号を高速に伝送させることができる。
図１１は、第３の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃの構成例を示す斜視図であり、図１２はその断面図である。図１１及び図１２に示すミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃは、第２の実施例で示したミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂのアンテナ部１０４とアンテナ部２０４を、第１のスロット（以下、スロット１１０と称す）と第２のスロット（以下、スロット２１０と称す）にそれぞれ置き換えたものである。第２の実施例と同じ名称及び符号のものには同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図１１及び図１２に示すように、ミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃは、信号処理基板４０１、信号処理基板５０１及び粘弾性部材１０７で構成されている。
第１の信号処理基板（以下、信号処理基板４０１と称す）は、信号生成部１０２、伝送線路１０３、絶縁体層１０５、グランド配線パターン１０６及びスロット１１０で構成されている。絶縁体層１０５の上面側に信号生成部１０２及び伝送線路１０３がそれぞれ配設されている。絶縁体層１０５の下面側には、グランド配線パターン１０６が全面に形成されている。
伝送線路１０３と対面側にあるグランド配線パターン１０６の所定箇所に、スロット１１０が設けられている。例えば、スロット１１０のサイズは、伝送線路１０３方向の長さは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度であり、伝送線路１０３と垂直方向の長さは使用されるミリ波の信号の波長の２分の１である。
スロット１１０は、スロットアンテナの役割を果たす。スロットアンテナは、スロット１１０によって、伝送線路１０３の表面を流れる電流が断ち切られて、その断ち切られた部分に電界を生じさせる。このようにしてスロットアンテナは、ミリ波の信号を電磁波に変換する。
スロットアンテナは、パッチアンテナの作製方法と同様に信号処理基板４０１及び後述の第２の信号処理基板５０１の伝送線路１０３，２０３及び図示しない回路パターンをエッチングして作製する際、同時に作製される。
このスロットアンテナをミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃ内に使用することにより、当該スロットアンテナはパッチアンテナより指向性が狭いので、粘弾性部材１０７内を伝播する電磁波の外部への漏れが低減でき、外部からのノイズの影響も低減できる。
第２の信号処理基板（以下、信号処理基板５０１と称す）は、信号生成部２０２、伝送線路２０３、絶縁体層２０５、グランド配線パターン２０６及びスロット２１０で構成されている。
絶縁体層２０５の下面側には、信号生成部２０２及び伝送線路２０３がそれぞれ配設されている。絶縁体層２０５の上面側には、グランド配線パターン２０６が全面に形成されている。また、伝送線路２０３と対面側にあるグランド配線パターン２０６の所定箇所に、スロット２１０が設けられている。このスロット２１０もスロット１１０と同様にスロットアンテナの役割を果たす。スロット２１０のサイズは、スロット１１０と同じサイズである。
上述のように構成された信号処理基板４０１と信号処理基板５０１の間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材１０７が設けられる。その際、粘弾性部材１０７の所定の面と所定の面と反対側の面に接着剤３０をそれぞれ塗布する。
粘弾性部材１０７及び接着剤３０は、所定の粘度を有しているため、空気等で空隙ができないように当該信号処理基板間に挿入させることができ、スロット１１０，２１０内に当該接着剤３０が入り込むことがない。
このように、第３の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃによれば、スロット１１０，２１０はスロットアンテナの役割を果たし、コネクタやケーブルを使わないで信号処理基板４０１から信号処理基板５０１へ粘弾性部材１０７を介在し、しかも、振動環境下でミリ波の信号を高速に伝送させることができる。これにより、スロットアンテナを用いたミリ波の信号の高速伝送が可能な信頼性の高いミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃを提供することができる。
本発明は、自動車の衝突防止レーダシステム等に用いられるミリ波誘電体内伝送装置に適用して極めて有効である。
本発明に係るミリ波誘電体内伝送装置１００の構成例を示す斜視図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００の構成例を示す断面図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００の構成例を示すブロック図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００の組立例（その１）を示す分解斜視図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００の組立例（その２）を示す分解斜視図である。 シミュレーションによるミリ波誘電体内伝送装置１００の特性例を示すグラフである。 第１の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ａの構成例を示す斜視図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００Ａの構成例を示す断面図である。 第２の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂの構成例を示す斜視図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００Ｂの構成例を示す断面図である。 第３の実施例に係るミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃの構成例を示す斜視図である。 ミリ波誘電体内伝送装置１００Ｃの構成例を示す断面図である。
符号の説明
２０・・・筐体、３０・・・接着剤、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ・・・ミリ波誘電体内伝送装置、１０１，４０１・・・第１の信号処理基板、１０２・・・第１の信号生成部、１０３・・・第１の伝送線路、１０４・・・第１のアンテナ部、１０５・・・第１の絶縁体層、１０６・・・第１のグランド配線パターン、１０７，２０７・・・粘弾性部材、１１０・・・第１のスロット、１１１・・・変調回路、１１２・・・第１の周波数変換回路、１１３，２１３・・・増幅器、２０１，５０１・・・第２の信号処理基板、２０２・・・第２の信号生成部、２０３・・・第２の伝送線路、２０４・・・第２のアンテナ部、２０５・・・第２の絶縁体層、２０６・・・第２のグランド配線パターン、２１０・・・第２のスロット、２１１・・・復調回路、２１２・・・第２の周波数変換回路

Claims (16)

  1. ミリ波の信号を処理する第１の信号処理基板と、
    前記第１の信号処理基板に対して信号結合され、前記ミリ波の信号を受信して信号処理する第２の信号処理基板と、
    前記第１の信号処理基板と前記第２の信号処理基板との間に設けられた所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材とを備え、
    前記粘弾性部材が誘電体伝送路を構成するミリ波誘電体内伝送装置。
  2. 前記第１の信号処理基板は、
    入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成する第１の信号生成部と、
    前記第１の信号生成部によって生成された前記ミリ波の信号を電磁波に変換し、前記誘電体伝送路を構成する前記粘弾性部材の一部位に当該電磁波を伝送する第１のアンテナ部とを有し、
    前記誘電体伝送路を構成する前記粘弾性部材を介在して設けられる前記第２の信号処理基板は、
    前記誘電体伝送路を構成する前記粘弾性部材の他部位に伝送された前記電磁波を受信し、当該電磁波を前記ミリ波の信号に変換する第２のアンテナ部と、
    前記第２のアンテナ部によって変換された前記ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成する第２の信号生成部とを有する請求項１に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  3. 前記第１の信号処理基板は、
    前記第１の信号生成部と前記第１のアンテナ部との間に電気的に接続されてミリ波の信号を伝送する第１の伝送線路を有し、
    前記第２の信号処理基板は、
    前記第２の信号生成部と前記第２のアンテナ部との間に電気的に接続されてミリ波の信号を伝送する第２の伝送線路を有する請求項２に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  4. 前記粘弾性部材には、
    少なくとも、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系及びポリイミド系からなる誘電体素材が使用される請求項２に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  5. 前記第１の伝送線路及び前記第２の伝送線路には、
    少なくとも、ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレーナライン及びスロットラインのうちいずれか１つが使用される請求項３に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  6. 前記第１のアンテナ部及び前記第２のアンテナ部には、
    少なくとも、パッチアンテナ又はスロットアンテナが使用される請求項３に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  7. 前記粘弾性部材が、
    前記第１の信号処理基板又は前記第２の信号処理基板と筐体との間に設けられる請求項２に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  8. 前記第１の信号処理基板及び前記第２の信号処理基板と前記粘弾性部材との接着、及び前記筐体と前記粘弾性部材との接着に接着剤を用いて接着させる請求項７に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  9. 前記接着剤には、
    少なくとも、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、シリコーン系及びポリイミド系からなる誘電体素材が使用される請求項８に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  10. 前記第１の信号生成部には、
    入力信号を変調する変調回路と、
    前記変調回路によって変調された入力信号を周波数変換してミリ波の信号を生成する第１の周波数変換回路とが実装され、
    前記第２の信号生成部には、
    前記ミリ波の信号を周波数変換して出力信号を出力する第２の周波数変換回路と、
    前記第２の周波数変換回路から出力される前記出力信号を復調する復調回路とが実装される請求項３に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  11. 前記第１の信号生成部及び前記第２の信号生成部には、
    前記ミリ波の信号を増幅する増幅器が各々実装される請求項１０に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  12. 前記第１の信号処理基板と前記第２の信号処理基板との間に設けられた第１の粘弾性部材とは異なる誘電体伝送路を与え、所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する第２の粘弾性部材を介して、前記第１の信号処理基板の外側及び／又は前記第２の信号処理基板の外側に１枚以上の第３の信号処理基板が設けられ、前記第２の粘弾性部材が誘電体伝送路を構成する請求項１に記載のミリ波誘電体内伝送装置。
  13. ミリ波の信号を処理する第１の信号処理基板を形成する工程と、
    前記第１の信号処理基板から前記ミリ波の信号を受信して信号を処理する第２の信号処理基板を形成する工程と、
    前記第１の信号処理基板と前記第２の信号処理基板との間に所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有した粘弾性部材を設け、当該粘弾性部材で誘電体伝送路を形成する工程とを有するミリ波誘電体内伝送装置の製造方法。
  14. 前記第１の信号処理基板を形成する際に、
    入力信号を処理してミリ波の信号を生成する第１の信号生成部と、前記第１の信号生成部によって生成された前記ミリ波の信号を電磁波に変換し、前記誘電体伝送路を構成する前記粘弾性部材の一部位に当該電磁波を伝送する第１のアンテナ部とを基板の所定の面に配置し、
    前記第２の信号処理基板を形成する際に、
    前記誘電体伝送路を構成する前記粘弾性部材の他部位に伝送された前記電磁波を受信し、当該電磁波を前記ミリ波の信号に変換する第２のアンテナ部と、前記第２のアンテナ部によって変換された前記ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成する第２の信号生成部とを基板の所定の面に配置する請求項１３に記載のミリ波誘電体内伝送装置の製造方法。
  15. 前記粘弾性部材の一面及び他面に接着剤を塗布し、当該接着剤が塗布された前記粘弾性部材を、前記第１の信号処理基板と前記第２の信号処理基板との間に設ける請求項１４に記載のミリ波誘電体内伝送装置の製造方法。
  16. ミリ波誘電体内伝送装置が、
    入力信号を信号処理してミリ波の信号を生成するステップと、
    生成された前記ミリ波の信号を電磁波に変換するステップと、
    変換された前記電磁波を誘電体伝送路を構成する所定の比誘電率及び所定の誘電正接を有する粘弾性部材の一部位に当該電磁波を伝送するステップと、
    前記誘電体伝送路を構成する前記粘弾性部材の他部位に伝送された前記電磁波を受信するステップと、
    受信された前記電磁波を前記ミリ波の信号に変換するステップと、
    変換された前記ミリ波の信号を信号処理して出力信号を生成するステップとを有するミリ波誘電体内伝送方法。
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