JP2922741B2

JP2922741B2 - レーダーモジュール

Info

Publication number: JP2922741B2
Application number: JP4351968A
Authority: JP
Inventors: 米山　　務; 成貴加藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JPH06174824A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用ミリ波帯レーダ
ー装置などに利用されるレーダーモジュールに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】乗用車などの車両に搭載され追突や衝突
防止用警報装置などに利用される車載レーダー装置は、
数十ｃｍ程度の至近距離をも検出範囲とする必要上高分
解能が要求され、この高分解能の点でパルスレーダーの
形態よりもＦＭレーダーの形態が適している。また、先
行車両や対向車両などの標的までの最遠測距範囲は数百
ｍ程度の比較的短距離で足りるため、放射電波が必要以
上に遠方まで伝播したり、既存のマイクロ波帯の通信設
備に干渉したりすることを回避するうえで、６０Ｇｈｚ
程度の伝播減衰量の大きなミリ波帯の電波が適してい
る。このミリ波帯の利用は、アンテナとその前後段のＦ
Ｍ信号発生器やミキサーなどを含めたレーダーモジュー
ルの小型化を図る上からも好適である。

【０００３】従来、上記ミリ波帯のレーダーモジュール
は、マイクロストリップ線路の形式で構成されている。
このため、線路からの放射電力が大きくなり損失が増大
すると共に、複数系統のレーダーモジュール相互間で干
渉が生じやすくなり測定精度が低下するという問題があ
る。また、レーダーモジュールの一層の小型化、部品点
数の節減及びこれによる低廉化も必要とされている。

【０００４】上記問題点を解決するための新たな線路形
式として、電子情報通信学会論文誌Vol.J 73 C ー1 No.
3 pp.87ー94 (1990年 3月) に掲載された「非放射性誘
電体線路を用いたミリ波集積回路」と題する米山らの論
文に開示されたような非放射性誘電体線路（Non-Radiat
ive Dielectric waveguide :ＮＲＤ）が適している。こ
の非放射性誘電体線路は、半波長よりわずかに小さな間
隔を保って対向する２枚の導体板の間に棒状の誘電体を
挿入することによりこの棒状体に沿う伝播のみを可能と
したものである。この非放射性誘電体線路では、線路の
上下は導体板によって完全に遮蔽されると共に、線路の
側方に漏洩しようとする電波の伝播は導体の間隔が半波
長未満であるため完全に遮断される。このため、線路か
らの電力放射は極めて小さく、モジュール内部の放射損
失とモジュール相互の干渉が有効に回避される。

【０００５】また、非放射性誘電体線路では、線路相互
を接近させたりフェライトなどを付加することによって
方向性結合器やアイソレータなどの各種部品が容易に作
成できることから、各部品を別個に用意したのち相互間
を線路で接続するという従来のマイクロストリップ形式
に比較してモジュール全体の小型化が実現される。

【０００６】上記米山らの論文には、非放射性誘電体線
路を用いたミリ波帯の送信器と受信器が開示されてい
る。本発明者は、マイクロストリップ線路を用いた従来
のＦＭレーダーモジュールについては送信側のＦＭ信号
発生器と受信側の局部発振器とを共用する手法が一般的
であるという点を加味し、図６に示すような構成の非放
射性誘電体線路を用いたミリ波帯のＦＭレーダーモジュ
ールを試作した。このレーダーモジュールは、上部導体
板３０とこれと同一形状の下部導体板との間に挿入され
た直線状あるいは曲線状の棒状の誘電体から構成される
非放射性誘電体線路を基本として、ガンダイオードとバ
ラクタダイオードによるＦＭ信号発生器３１、アイソレ
ータ３２、方向性結合器３３，３６、送信アンテナ３
４、受信アンテナ３５及び平衡型のミキサー３７から構
成されている。

【０００７】ＦＭ信号発生器３１で発生したミリ波帯の
ＦＭ信号は、アイソレータ３２を通過したのち、半分の
電力が方向性結合器３３を介して送信アンテナ３４に供
給され、残り半分の電力はローカル信号として平衡型ミ
キサー３７に供給される。送信アンテナ３４に供給され
たＦＭ信号は、その先端部から外部に放射される。物体
からの反射波は受信アンテナ３５に受信され、その半分
の電力は平衡型の一方のミキサーダイオードに直接供給
され、残りの半分は方向性結合器３６を介して他方のミ
キサーダイオードに供給される。また、平衡型ミキサー
３７に供給されるローカル信号のうち半分は直接上記他
方のミキサーダイオードに供給され、残り半分の電力は
上記一方のミキサーダイオードに供給される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した非放射性
誘電体線路を用いたＦＭレーダーモジュールによれば、
線路からの放射電力が極めて小さいため、線路の損失が
小さくモジュール相互の干渉も有効に回避されることが
確認された。しかしながら、図６のモジュールでは小型
化と部品点数の削減の点では、まだ十分とはいえない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のレーダーモジュ
ールによれば、シングルダイオードのミキサーが非放射
性誘電体線路を介してＦＭ信号発生器などの高周波信号
発生器に接続され、このミキサーと高周波信号発生器と
を接続する非放射性誘電体線路とこれに近接して配置さ
れた湾曲形状の非放射性誘電体線路とによって方向性結
合器が形成され、この湾曲形状の非放射性誘電体線路の
両端のそれぞれに前記非放射性誘電体線路のアンテナが
接続される。

【００１０】

【作用】本発明のレーダーモジュールでは、従来の平衡
型ミキサーの代りにシングルダイオード・ミキサーを採
用することにより、部品点数の削減と小型化を実現して
いる。すなわち、上述のように、非放射性誘電体線路は
ミリ波帯のＦＭ信号等の高周波信号の伝播をほぼ完全に
抑圧する高域阻止の濾波機能を本来的に備えているた
め、平衡型ミキサーの採用による高周波信号の抑圧機能
に頼るまでもなく、平行導体板間に延在されるリード線
を介して高周波信号を含まないビート信号を取り出すこ
とが可能である。なお、平衡型ミキサーを使用したとし
ても、ミリ波帯の高周波では特性の揃った２個のミキサ
ーダイオードと方向性結合器による電力の正確な２分割
を実現することは相当困難なため、高周波信号成分を十
分に抑圧できない。

【００１１】ＦＭ信号発生器等の高周波信号発生器から
出力される高周波信号は非放射性誘電体線路とを通りロ
ーカル信号としてシングルダイオード・ミキサーに供給
される。一方、この高周波信号発生器とシングルダイオ
ード・ミキサーとの間を接続する非放射性誘電体線路
と、これに近接して配置された湾曲形状の非放射性誘電
体線路とによって送受共用の方向性結合器が形成される
と共に、この湾曲形状の非放射性誘電体線路の両端のそ
れぞれに送信・受信アンテナが接続されている。高周波
信号発生器から供給される高周波信号の一部は送受共用
の方向性結合器を通って送信アンテナから放射され、受
信アンテナに受信される反射波も送受共用の方向性結合
器を通ってシングルダイオード・ミキサーに供給され、
ローカル信号との混合によりビート信号を発生する。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例のＦＭレーダーモ
ジュールの構成を示す平面図であり、１０は上部導体
板、１１はＦＭ信号発生器、１２はアイソレータ、１３
は方向性結合器、１４は送信アンテナ、１５は受信アン
テナ、１６はシングルダイオード・ミキサー、２１，２
２，２３は誘電体ロッドである。

【００１３】図１のＦＭ信号発生器１１の周辺部分の構
成を上部導体板１０と下部導体板１０’の一部を除去し
て図２の斜視図によって示す。バイアス用の低域通過フ
ィルターが形成されると共にガンダイオーＧＤと周波数
変調用のバラクタダイオードＶＤとが搭載された誘電体
基板が、ヒートシンクを兼ねた金属製の保持体の側面に
固定されている。ガンダイオードＧＤと非放射性誘電体
線路を構成する誘電体ロッド２１との間には、ＦＭ信号
を誘電体ロッド２１に導くための共振器を兼ねたメタル
ストリップＭＳが形成されている。ガンダイオードＧＤ
に対するバイアス電圧とバラクタダイオードに対する変
調信号は、リード線Ｌ１，Ｌ２と低域通過フィルタを介
して供給される。

【００１４】上部導体板１０と下部導体板１０’とは、
ガンダイオードＧＤが発生するミリ波帯のＦＭ信号の半
波長よりもやや小さな間隔を保って平行に配置されてい
るため、このＦＭ信号は高誘電率の誘電体ロッド２１に
沿ってのみ伝播可能になる。主要な伝播モードとしては
ＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの２種類が存在する
が、これらのうち低損失性のＬＳＭ₀₁モードのみが利用
される。回路構造の対称性が損なわれる箇所で発生する
ＬＳＥ₀₁モードを抑制するために、モードサプレッサＭ
Ｓが誘電体ロッドの該当の箇所に埋め込まれている。

【００１５】図１のシングルダイオード・ミキサー１６
の周辺部分の構成を上部導体板１０を取外した状態で図
３の平面図に示す。インピーダンス整合のために、誘電
体ロッド２２の末端近傍に空隙ＧＰが形成されると共に
末端には高誘電率の誘電体板２３が配置され、この誘電
体板２３と保持体２４との間にミキサーダイオードを搭
載した誘電体板２５が保持されている。誘電体板２５に
は、図４に示すように低域通過フィルタが形成されると
共にミキサーダイオードＭＤが搭載されており、上下導
体板間を通して外部に引き出されるリード線Ｌ３を介し
てバイアス電圧が供給されると共に、このリード線Ｌ３
を通してビート信号が取出される。

【００１６】図１のアイソレータ１２の周辺部分の構成
を上部導体板１０を取外した状態で図５の斜視図に示
す。互いに１２０^oの角度を保って配置される３本の誘
電体ロッド２１，２２，２４の間に、フェライトの円盤
共振器２５，２６が上下導体板に密着して配置され、導
体板と垂直な方向に直流磁界が印加される。誘電体ロッ
ド２４は、無反射終端器を構成するためのものであり、
上下の中間位置に水平に３片の電波吸収材ＡＳが挿入さ
れている。

【００１７】図１を参照すれば、ＦＭ信号発生器１１で
発生されたミリ波帯のＦＭ信号は、誘電体ロッド２１に
沿って伝播してアイソレータ１２の入力端子に供給さ
れ、このアイソレータ１２の出力端子から直線状の誘電
体ロッド２２に出力される。この直線状の誘電体ロッド
１３とこれに近接して配置された半円形状の誘電体ロッ
ド２３とによって方向性結合器１３が形成されており、
アイソレータ１２から出力されたＦＭ信号の一部は誘電
体ロッド２３に移行し、その一方の先端部に形成された
送信アンテナ１４から外部に放射される。アイソレータ
１２から出力されたＦＭ出力の残りの部分は直線状の誘
電体ロッド２２に沿ってその先端部分まで伝播し、そこ
に形成されているシングル・ダイオードミキサー１６に
ローカル信号として供給される。

【００１８】物体からの反射波のうち受信アンテナ１５
に受信されたものは、方向性結合器２３を介して一部が
直線状の誘電体ロッド２２に移行してシングル・ダイオ
ードミキサー１６に供給され、残りの一部が送信アンテ
ナ１４から再放射される。シングル・ダイオードミキサ
ー１６は、アイソレータ１２の出力端子から誘電体ロッ
ド２２を介して供給されるローカル信号と、受信アンテ
ナ１５から方向性結合器１３を介して供給される反射波
とを受け、両者を混合することによりビート信号を発生
し、上下導体板間を通して引き出されるリード線Ｌ３に
出力する。

【００１９】一方、送信アンテナ１４にも物体からの反
射波が受信され、これは半円形状の誘電体ロッド２３に
沿って受信アンテナ１５に伝播しここから再放射され
る。また送信アンテナ１４に受信された反射波の一部は
方向性結合器１３と誘電体ロッド２２を通ってアイソレ
ータ１２に供給され、その無反射終端２４に吸収され
る。このように、図１のレーダーモジュールでは、送受
アンテナ１４，１５が方向性結合器１３を共用している
ため、各アンテナからの再放射、再々放射が生じ、これ
に伴って受信される反射波の一部がシングル・ダイオー
ドミキサー１３に本来必要な反射波よりも遅れて再入力
する不要波となる。しかしながら、この不要波はアンテ
ナと反射物体間を２回以上往復したＦＭ信号によって生
じるため、比較的低い送受のアンテナ利得と大きな空間
伝播損失を考慮すれば、本来必要な反射波に比べて十分
低いレベルとなり、レーダー機能に及ぼす影響は無視で
きる。

【００２０】以上、ＦＭレーダーモジュールの場合を例
にとって本発明のレーダーモジュールを例示した。しか
しながら、ＦＭ信号発生器の代わりに固定周波数の高周
波信号発生器を用いることによりドップラーレーダーを
構成する場合にも本発明の構成を適用できることは明ら
かである。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のレ
ーダーモジュールは、シングルダイオード・ミキサーと
高周波信号発生器間を接続する非放射性誘電体線路とこ
れに近接して配置した湾曲形状の非放射性誘電体線路と
によって送受共用の方向性結合器を形成し、この湾曲形
状の非放射性誘電体線路の両端のそれぞれに送信アンテ
ナと受信アンテナを接続しているので、従来の図６の構
成に比較して、ミキサーダイオードと方向性結合器の部
品点数が半減し、小型・安価なモジュールが実現され
る。

【００２２】また、シングルダイオード・ミキサーと高
周波信号発生器間にアイソレータを設置し、このアイソ
レータの出力端子とシングルダイオード・ミキサーとの
間を接続する非放射性誘電体線路を直線状とすると共に
送信・受信アンテナに連なる非放射性誘電体線路を半円
形状とすることにより、不要モードの発生と製造の労力
とを低減できるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるＦＭレーダーモジュ
ールの全体構成を示す平面図である。

【図２】図１中のＦＭ信号発生器１１の構成を示す斜視
図である。

【図３】図１中のシングルダイオード・ミキサー１６と
その周辺部の構成を示す平面図である。

【図４】図１中のシングルダイオード・ミキサー１６の
構成を示す平面図である。

【図５】図１中のアイソレータ１２とその周辺部の構成
を示す斜視図である。

【図６】先行技術の適用により構成したＦＭレーダーモ
ジュールの全体構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１１ＦＭ信号発生器１２アイソレータ１３方向性結合器１４送信アンテナ１５受信アンテナ１６シングルダイオード・ミキサー２１〜２４誘電体ロッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−177650（ＪＰ，Ａ) 特開平６−188633（ＪＰ，Ａ) 特開平６−214008（ＪＰ，Ａ) 特開平６−216654（ＪＰ，Ａ) 特開平６−268445（ＪＰ，Ａ) 特開平６−268446（ＪＰ，Ａ) 特許2874122（ＪＰ，Ｂ２) 実用新案登録2592313（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 H03D 7/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波信号発生器、非放射性誘電体線路の
送信・受信アンテナ及びミキサーが非放射性誘電体線路
の方向性結合器を介して接続されたレーダーモジュール
において、前記ミキサーはシングルダイオード・ミキサーで構成さ
れると共に非放射性誘電体線路を介して前記高周波信号
発生器に接続され、前記ミキサーと前記高周波信号発生器間を接続する非放
射性誘電体線路とこれに近接して配置された湾曲形状の
非放射性誘電体線路とによって前記方向性結合器が形成
され、前記湾曲形状の非放射性誘電体線路の両端のそれぞれに
前記非放射性誘電体線路の送信・受信アンテナが接続さ
れたことを特徴とするレーダーモジュール。
【請求項２】請求項１において、前記ミキサーと前記高周波信号発生器との間にアイソレ
ータが設置されると共に、前記ミキサーと前記アイソレ
ータの出力端子間が直線状の非放射性誘電体線路を介し
て接続されたことを特徴とするレーダーモジュール。
【請求項３】請求項２において、前記方向性結合器を形成する湾曲形状の非放射性誘電体
線路はほぼ半円形状であることを特徴とするレーダーモ
ジュール。