JP2981068B2 - Fmレーダーモジュールのfm信号発生器及び高周波信号発生器 - Google Patents

Fmレーダーモジュールのfm信号発生器及び高周波信号発生器

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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FMレーダーモジュールのFM
信号発生器と高周波信号発生器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FMレーダーモジュ
ールは、マイクロストリップ線路や導波管の形式で構成
されているが、前者の場合、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、後者の場合、回路が大型・高価にな
るという問題がある。
【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。上記
論文には、非放射性誘電体線路を用いた小型・高性能の
ミリ波帯の送信器と受信器の構造が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記論文にはガンダイ
オードを用いた高周波信号発生器の構造が開示されてい
るが、FMレーダーモジュールを構成するFM信号発生
器を簡易・小型な構造のもとでどのようにして実現する
かについては未検討の段階にある。また、FM信号等の
高周波信号の周波数をどのようにして調整するかについ
ても未検討の段階にある。従って、本発明の一つの目的
は、簡易・小型な非放射性誘電体線路形式のFMレーダ
ーモジュールのFM信号発生器を提供することにある。
本発明の他の目的は、FM信号等の高周波信号の周波数
の制御を容易・確実に行うことができる非放射性誘電体
線路形式の高周波信号発生器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるFMレー
ダーモジュールのFM信号発生器は、接地電位に保持さ
れる金属製のダイオードマウントと、中央部分の両側に
マイクロストリップ形式の第1,第2のバイアス供給線
路を形成すると共にこのダイオードマウントの側面に固
定されるプリント配線板と、上記ダイオードマウントに
螺着されこのダイオードマウントから一方の端子に接地
電位を受けると共に前記プリント配線板上に形成された
第1のバイアス供給線路を通して他方の電極にバイアス
電圧を受けるガンダイオードと、上記プリント配線板上
に形成された第1,第2のバイアス供給線路の間に装着
されるビームリード型のバラクタダイオードとから構成
されている。
【0008】
【作用】まず、ガンダイオードの一方の端子はこのガン
ダイオードを保持するダイオードマウントを介して接地
されると共に、他方の端子はこのダイオードマウントの
側面に固定されるプリント配線板上に形成された第1の
バイアス供給線路からバイアス電圧を受ける。さらに、
第1,第2のバイアス供給線路の間にビームリード型の
バラクタダイオードが装着される。従って、第1のバイ
アス供給線路を通して供給するバイアス電圧によってガ
ンダイオードのバイアス電圧が調整されると共に、第
1,第2のバイアス供給線路の間に加えるバイアス電圧
の差によってバラクタダイオードのバイアス電圧が調整
される。
【0009】
【実施例】図1は、上記実施例のFM信号発生器10と
その周辺部分の構成を非放射性誘電体線路を構成する上
下の導体板1,2の一部を除去して示す斜視図であり、
DMは接地電位に保持される金属製のダイオードマウン
ト、PBはダイオードマウントDMの側面に固定される
プリント配線板、B1,B2はプリント配線板PBの中
央部分の両側形成されたマイクロストリップ形式の第
1,第2のバイアス供給線路、GDはガンダイオード、
VDはビームリード型のバラクタダイオード、MPはプ
リント配線板PBのバイアス供給線路B1,B2間に形
成された矩形状の金属パターン、L1,L2はバイアス
供給線路B1,B2に連なるリード線である。
【0010】図2はプリント配線板PBの構成を示す平
面図、図3はこのプリント配線板上のガンダイオードG
DとバラクタダイオードVDの実装状態を示す平面図、
図4はプリント配線板PBとダイオードマウントDMへ
のガンダイオードの実装状態を示す断面図である。
【0011】金属製のダイオードマウントDMの側面の
中央部には螺子穴が形成されておりこの螺子穴に、放熱
スタッドを螺合させることによりこの放熱スタッドに保
持されたパッケージ内に収容されているガンダイオード
GDがダイオードマウントDMの側面の中央部に固定さ
れる。このガンダイオードGDは、パッケージ内に動作
層を下向きにしたアップサイドダウンの形式で収容され
ており、その発熱側の一方の端子は上記放熱スタッドを
介してダイオードマウントDMに接続され、このダイオ
ードマウントDMに供給される接地電位を受ける。
【0012】ガンダイオードGDの他方の電極が接続さ
れるパッケージの先端部は、ダイオードマウントDMの
側面に接着材等によって固定されるプリント配線板PB
に形成された貫通穴Hを通して、プリント配線板PBの
表面側に現れ、このプリント配線板PBの表面に形成さ
れた第1のバイアス供給線路B1と金属パターンPとの
間に熱圧着によって張りわたされる金箔GLに同じく熱
圧着によって電気的に接続される。
【0013】プリント配線板PB上に形成された金属パ
ターンMPと第2のバイアス供給線路B2との間には、
ビームリード型のバラクタダイオードVDが熱圧着によ
って装着される。従って、第1のバイアス供給線路に加
えるバイアス電圧によってガンダイオードのバイアス電
圧が調整されると共に、第1,第2のバイアス供給線路
の間に加えるバイアス電圧の差によってバラクタダイオ
ードのバイアス電圧が調整される。
【0014】第1,第2のバイアス供給線路B1,B2
のそれぞれは、線路幅の広狭が一定周期で反復される5
段のローパスフィルタを形成しており、この一定周期は
本実施例のFM信号発生器に発生させようとするミリ波
帯のFM信号の波長の1/4に設定される。この実施例
によれば、このFM信号の周波数は60GHz程度に設
定され、従って、ローパスフィルタの線路幅の広狭は約
1.25 mmの周期で反復される。この場合、非放射性誘
電体線路を形成する導体板1,2の間隔、従ってダイオ
ードマウントDMの側面の高さはFM信号の半波長より
も多少小さな値、すなわち 2.5mm程度の値に設定され
る。
【0015】図5は、図1のFM信号発生器11とその
周辺部分の等価回路図である。FM信号発生器11と誘
電体ロッド11の間には薄い誘電体板上に形成された矩
形状の金属薄共振器MSの共振器が介在されており、こ
の金属箔共振器MSの寸法を調整することにより、FM
信号を調整することができる。また、このFM信号はプ
リント配線板PB上に形成された矩形状の金属パターン
の寸法によっても調整することができる。
【0016】すなわち、この実施例のFM信号発生器の
発振周波数は、矩形状の金属パターンMPの図3中に表
示した寸法a,bによって粗調整可能であると共に、図
1の金属箔共振器11によって微調整可能であることが
確認された。この一例を以下に示す。
【0017】一方の寸法bを0.3mm に固定し、他
方の寸法aを変化させた場合に、図1の非放射性誘電体
線路への組込み前後の発振周波数は、以下の表1のよう
に変化した。
【0018】一方の寸法aを 0.8 mm に固定し、他方の
寸法bを変化させた場合に、図1の非放射性誘電体線路
への組込み前後の発振周波数は、以下の表2のように変
化した。
【0019】図6は、上記実施例のFM信号発生器を含
むFMレーダーモジュールの構成を示す平面図であり、
1は上側導体板、10はFM信号発生器、11は金属箔
共振器、12はアイソレータ、13は方向性結合器、1
4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、21,22,23は上下の導
体板と共に非放射性誘電体線路を形成する誘電ロッドで
ある。
【0020】図6を参照すれば、本実施例のFM信号発
生器11で発生された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。
【0021】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同軸線路L3に
出力する。
【0022】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6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。
【0023】以上、FMレーダーのFM信号発生器の場
合について本発明を説明したが、プリント配線板上に寸
法の調整によってガンダイオードの発振周波数を調整す
るための金属パターンを形成する点については、FM信
号発生器に限定されず、種々の高周波信号発生器に適用
できることは明らかである。
【0024】
【発明の効果】本発明に係わるFMレーダーモジュール
のFM信号発生器は、上述したような構成であるから、
非放射性誘電体線路形式のFMレーダーモジュール用の
ミリ波帯のFM信号発生器としてFM信号の周波数の制
御を容易・確実に行うことができ、しかも簡易・小型な
ものを実現できるという効果が奏される。
【0025】また、本発明の好適な実施例によれば、プ
リント配線板上に寸法の調整によってガンダイオードの
発振周波数を調整するための金属パターンを形成してい
るため、このプリント配線板を交換するだけでFM信号
発生器など高周波信号発生器の発振周波数の調整や変更
が容易に行えるという利点もある。
【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FM信号発生器をFMレーダーモジュールの関連
部分と共に示す斜視図である。
【図2】上記実施例のFM信号発生器を構成するプリン
ト配線板の構成を示す平面図である。
【図3】上記実施例のプリント配線板へのガンダイオー
ドとバラクタダイオードの実装の様子を示す平面図であ
る。
【図4】上記実施例のダイオードマウントとプリント配
線板へのガンダイオードとバラクタダイオードの実装状
態を示す断面図である。
【図5】上記実施例のFM信号発生器の等価回路図であ
る。
【図6】上記実施例のFM信号発生器を組込んだ非放射
性誘電体線路形式の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】
10 FM信号発生器 DM 金属製のダイオードマウント PB プリント配線板 B1 第1のバイアス供給線路 B2 第2のバイアス供給線路 GD ガンダイオード VD ビームリード型のバラクタダイオード L1,L2 バイアス供給線路B1,B2に連なるリード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−79681(JP,A) 特開 昭48−8175(JP,A) 特開 昭47−247472(JP,A) 実開 昭51−24863(JP,U) 特公 昭51−32256(JP,B2) 米山 務、“非放射性誘電体線路を用 いたミリ波集積回路”電子情報通信学会 論文誌 C−1,Vol.J73−C− 1,No.3 pp.87−94,1990年3 月 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03B 9/14 G01S 13/34 H01L 47/00 H01L 29/90

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】FM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
    アイソレータ及び方向性結合器を介して接続されたFM
    レーダーモジュールにおいて、 前記FM信号発生器は、 前記非放射性誘電体線路の上下導体板間に保持される金
    属製の金属マウントと、 中央部に開口が形成されこの
    開口の両側にマイクロストリップ形式のローパスフィル
    タを含む第1,第2のバイアス供給線路が直線状に形成
    されると共にこの金属マウントの側面に固定されるプリ
    ント配線板と、 前記金属マウントの側面に装着されこの金属マウントか
    ら一方の端子に接地電位を受けると共に前記プリント配
    線板上に形成された第1のバイアス供給線路から前記開
    口を通して他方の端子にバイアス電圧を受ける高周波信
    号発生素子と、 前記プリント配線板上に形成された前記第1,第2のバ
    イアス供給線路の間に装着されるビームリード型のバラ
    クタダイオードとから構成されたことを特徴とするFM
    レーダモジュールのFM信号発生器。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記第1,第2のバイアス供給線路の間のプリント配線
    板上に寸法の調整によって前記高周波信号発生素子の発
    振周波数を調整するための金属パターンが形成され、前
    記高周波信号発生素子の前記他方の端子はその両側に配
    置される前記第1のバイアス供給線路と前記金属パター
    ンの双方に接続され、前記バラクタダイオードはこの金
    属パターンと前記第2のバイアス供給線路の間に装着さ
    れたことを特徴とするFMレーダーモジュールのFM信
    号発生器。
  3. 【請求項3】FM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
    アイソレータ及び方向性結合器を介して接続されたFM
    レーダーモジュールにおいて、 前記FM信号発生器は、 接地電位に保持される金属製の金属マウントと、 中央部の両側にマイクロストリップ形式のローパスフィ
    ルタを含む第1,第2のバイアス供給線路を形成すると
    共にこの金属マウントの側面に固定されるプリント配線
    板と、 前記金属マウントの側面に装着されこの金属マウントか
    ら一方の端子に接地電位を受けると共に前記プリント配
    線板上に形成された第1のバイアス供給線路を通して他
    方の端子にバイアス電圧を受ける高周波信号発生素子
    と、 前記プリント配線板上に形成された前記第1,第2のバ
    イアス供給線路の間に装着されるバラクタダイオード
    と、 前記第1,第2のバイアス供給線路の間のプリント配線
    板上に形成され寸法の調整によって前記高周波信号発生
    素子の発振周波数を調整するための金属パターンとを備
    え、 前記高周波信号発生素子の前記他方の端子はその両側に
    配置される前記第1のバイアス供給線路と前記金属パタ
    ーンの双方に接続され、前記バラクタダイオードはこの
    金属パターンと前記第2のバイアス供給線路の間に装着
    されたことを特徴とするFMレーダーモジュールのFM
    信号発生器。
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米山 務、"非放射性誘電体線路を用いたミリ波集積回路"電子情報通信学会論文誌 C−1,Vol.J73−C−1,No.3 pp.87−94,1990年3月

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