JP4712083B2 - 高周波送受信器およびレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミリ波集積回路やミリ波レーダモジュール等に用いられ、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を可変制御することができる方向性結合器型分岐器を具備する高周波送受信器およびこの高周波送受信器を具備するレーダ装置に関するものである。

従来の方向性結合器型分岐器は、例えば、中途を電磁結合するように近接もしくは接合させた、高周波信号を伝送する第１および第２の高周波用伝送線路を備えている方向性結合器と、この方向性結合器の第２の高周波用伝送線路の中途から見て第１の高周波用伝送線路の入力端側の一端に設けた無反射終端器とを備えたようなものが広く知られている。

また、このような方向性結合器型分岐器を構成する高周波用伝送線路としては、マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，導波管，誘電体導波管または非放射性誘電体線路等があることも広く知られている。中でも非放射性誘電体線路（NonRadiative Dielectric Waveguideで、以下、ＮＲＤガイドともいう。）は、導波管のようにミリ波帯の高周波信号を低損失で伝送することができる上にマイクロストリップ線路やコプレーナ線路等と同様に平面回路を構成するのに適しているといった特長を有しているため、ミリ波集積回路等によく用いられている。

この非放射性誘電体線路の基本的な構成は、図９に部分破断斜視図で示すように、所定の間隔ａをもって平行配置された平行平板導体51，52の間に、断面形状が長方形等の矩形状の誘電体線路53を配置した構成であり、この間隔ａが高周波信号の波長λに対してａ≦λ／２であれば、外部から誘電体線路53へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路53中で高周波信号を効率良く伝搬させることができる。なお、高周波信号の波長λは使用周波数における空気中（自由空間）での波長である。

また、上記従来の方向性結合器型分岐器を構成する方向性結合器の例としては、例えば特許文献１に開示されているように、方向性結合器の副線路の反射ポートに、任意のインピーダンスに調整できる負荷を取り付けたようなものが知られている。

また、その他にも例えば特許文献２〜特許文献４に開示されているような方向性結合器も知られている。

また、このような方向性結合器型分岐器が分岐器として組み込まれて使用され、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としては、例えば、特許文献５に開示されているものがある。この特許文献５に開示されている高周波送受信器は、パルス変調方式の高周波送受信器として知られているものである。

このようなパルス変調方式の従来の高周波送受信器は、図10に模式的なブロック回路図で示すように、例えば、高周波信号を発生させる高周波発振器61と、この高周波発振器61の出力端側に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端62ｂと他方の出力端62ｃとに出力する分岐器62と、分岐器62の一方の出力端62ｂ側に接続された、その高周波信号の一部を変調し、送信用高周波信号として出力する変調器63と、第１，第２および第３の端子64ａ，64ｂ，64ｃを有し、変調器63の出力端63ａに第１の端子64ａが接続された、第１の端子64ａから入力された高周波信号を第２の端子64ｂに出力し、第２の端子64ｂから入力された高周波信号を第３の端子64ｃに出力するサーキュレータ64と、サーキュレータ64の第２の端子64ｂに接続された送受信アンテナ65と、分岐器62の他方の出力端62ｃとサーキュレータ64の第３の端子64ｃとの間に接続された、分岐器62の他方の出力端62ｃに出力されたローカル信号LOとしての高周波信号と送受信アンテナ65で受信した高周波信号RFとを混合して中間周波信号を出力するミキサー66とから構成されていた。

また、このような高周波送受信器を具備する従来のレーダ装置およびそれを搭載したレーダ装置搭載車両の例は、例えば、特許文献６に開示されている。
特開平１−274502号公報 特開平２−108303号公報 特開2000−22411号公報 特開2003−198222号公報 特開2000−258525号公報 特開2003−35768号公報

しかしながら、上記従来の方向性結合器型分岐器に対して特許文献１〜特許文献４に開示されているような方向性結合器を用いたとしても、分岐された２つの高周波信号の位相差を可変制御することが困難であるという問題点があった。

また、特許文献５に開示されている高周波送受信器では、図10にその構成を模式的なブロック回路図で示すように、送信用高周波信号の一部がサーキュレータ64の第１の端子64ａから第３の端子64ｃに不要な高周波信号として漏洩してしまって、ミキサーからその不要な高周波信号に対応するノイズとしての信号がミキサーから出力（ミキサー出力）されるために受信性能が低下するという問題点があった。また、ローカル信号LOの一部が、ミキサー66で反射した後、サーキュレータ64の第３の端子64ｃから第１の端子64ａに漏洩し、さらにこの漏洩した高周波信号がオフ状態にある変調器63で全反射して不要な高周波信号として送受信アンテナ65から送信されてしまい、これにより、変調器63がオン状態にある時とオフ状態にある時とに送受信アンテナ65から送信されるそれぞれの送信用高周波信号の強度の比であるオン／オフ比が低下してしまい、送受信性能が低下するという問題点があった。すなわち、このような不要な高周波信号が送信されると、本来受信すべき高周波信号RFに、不要な高周波信号が混入してしまって、受信すべき高周波信号RFの一部が正しく受信できなくなるという問題点もあった。

また、このような高周波送受信器を用いたレーダ装置では、遠くの探知対象物で反射した強度の弱い高周波信号が、変調器63がオフ状態にある時に送信された、ノイズである高周波信号に埋もれてしまうことにより、探知できる範囲が狭かったり、誤探知が起こりやすいために探知対象物の探知が遅れたりすることがあるという問題点があった。

また、このようなレーダ装置を搭載した車両や小型船舶では、探知対象物をレーダ装置で探知することによってその情報に基づいて回避や制動等の適切な挙動をとることが行なわれているが、探知対象物の探知が遅れるために、その探知の後にそれら車両や小型船舶に急激な挙動を起こさせてしまうことがあるという問題点があった。

本発明は以上のような従来の技術における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、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を可変制御することができる方向性結合器型分岐器を具備することにより、簡単な構成で送受信性能を高くすることができる高性能な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、そのような高性能な高周波送受信器を具備するレーダ装置を提供することにある。

本発明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、前記高周波発振器に接続され、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方向性結合器型分岐器であって、中途を電磁結合するように近接もしくは接合させた、高周波信号を伝送する第１および第２の高周波用伝送線路と、前記第２の高周波用伝送線路の前記中途から見て前記第１の高周波用伝送線路の出力端と同じ側の一端に設けた、入射する前記高周波信号をその位相を変化させて反射する可変位相反射器と、を具備する方向性結合器型分岐器と、前記一方の出力端に接続され、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、前記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、前記方向性結合器型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、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、を具備する。前記可変位相反射器は、前記第２の高周波用伝送線路の前記一端を含む近傍に前記第２の高周波用伝送線路に対向させて配置された導電性部材、または、前記第２の高周波用伝送線路の前記一端が挿入されるか、もしくは前記一端に挿入された導電性部材である。

特に、方向性結合器型分岐器の前記可変位相反射器が反射する高周波信号の位相を、オフ状態にある前記変調器を透過する高周波信号をＷａ_２、前記方向性結合器型分岐器の前記他方の出力端から前記ミキサーおよび前記サーキュレータを通って前記変調器の前記出力端に透過し、前記変調器の前記出力端で反射する高周波信号をＷｂ_２とし、前記Ｗａ_２と前記Ｗｂ_２との中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定されていることが望ましい。

本発明のレーダ装置は、本発明の高周波送受信器と、前記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。

本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器において、可変位相反射器が、入射された高周波信号を反射するときにその高周波信号の位相を制御して変化させる働きをするため、第１および第２の高周波用伝送線路の各出力端から出力される高周波信号の位相差を制御して変化させることができるので、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を可変制御することができる。

したがって、本発明の高周波送受信器では、上記構成を備えた方向性結合器型分岐器が、一方の出力端に出力する高周波信号と他方の出力端に出力する高周波信号との位相差を適切なものに調整（チューニング）して、サーキュレータの第１の端子から第３の端子に漏洩してミキサーの一方の入力端に入力される不要な高周波信号とミキサーの他方の入力端に入力される高周波信号とが弱め合って混合されるように働くため、その不要な高周波信号に対応するノイズとしてのミキサー出力を抑制することができるので受信性能を向上させることができる高性能な高周波送受信器となる。

特に、前記方向性結合器型分岐器の前記可変位相反射器が反射する高周波信号の位相を、オフ状態にある前記変調器を透過する高周波信号をＷａ_２、前記方向性結合器型分岐器の前記他方の出力端から前記ミキサーおよび前記サーキュレータを通って前記変調器の前記出力端に透過し、前記変調器の前記出力端で反射する高周波信号をＷｂ_２とし、前記Ｗａ_２と前記Ｗｂ_２との中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定したときには、変調器の出力端とサーキュレータとの間においてこれらＷａ_２とＷｂ_２とが逆位相で合波され、互いに打ち消し合って効果的に減衰するので、変調器がオフ状態にある時に送信用高周波信号の一部が不要な信号として送信されることを効果的に抑制して送受信性能を高くすることができる。

また、本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器において、前記可変位相反射器は、可変インピーダンス素子を具備するときには、可変インピーダンス素子は、第１および第２の高周波用伝送線路がマイクロストリップ線路等のＴＥＭモード導波型の線路に対して回路部品としての可変インピーダンス素子を端部に接続するのみといった簡単な構成とすることできる。

また、本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器において、前記可変位相反射器は、前記第２の高周波用伝送線路の前記一端を含む近傍に前記第２の高周波用伝送線路に対向させて配置された導電性部材であるときには、導電性部材が、第２の高周波用伝送線路の一端を含む近傍でインピーダンスの急峻な変化を起こさせて、その位置で第２の高周波用伝送線路を伝搬してきた高周波信号を反射するように働く際、導電性部材は、位置が変わることにより第２の高周波用伝送線路において高周波信号が反射する位置を変えてその高周波信号の位相を広い範囲にわたって変化させる働きをするため、第１および第２の高周波用伝送線路の各出力端から出力される高周波信号の位相差を制御して広い制御範囲で変化させることができるので、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を広い範囲で可変制御することができる。

また、本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器において、前記可変位相反射器は、前記第２の高周波用伝送線路の前記一端が挿入されるかまたは前記一端に挿入された導電性部材であるときには、上記導電性部材と同様の作用効果を有するのに加えて、導電性部材は、第２の高周波用伝送線路の一端が挿入されるかまたは前記一端に挿入されていることにより第２の高周波用伝送線路に沿って規制されながら位置を制御性良く変化させることができるため、第１および第２の高周波用伝送線路の各出力端から出力される高周波信号の位相差を制御して広い制御範囲で制御性良く変化させることができるので、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を広い範囲で制御性良く可変制御することができる。

本発明のレーダ装置によれば、上記構成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から、高周波送受信器が送信出力のオン／オフ比の高い良好な高周波信号を送信し、良好な受信感度で受信するため、速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確実に探知することができるレーダ装置となる。

まず、本発明の高周波送受信器およびこの高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器について、図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。

図１は本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第１の実施の形態の一例を示す模式的な平面図である。また、図２は本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の一例を示す模式的な図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’部の断面図である。また、図３は本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の他の例における可変位相反射器の様子を示す模式的な図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその断面図である。また、図４は本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の一例を示す模式的な図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ’部の断面図である。また、図５は本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の他の例における可変位相反射器の様子を示す模式的な図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその中央部のＣ−Ｃ’線断面図である。

また、図６および図７は、それぞれ本発明の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図および平面図である。また、図８は非放射性誘電体線路型の変調器に用いられるダイオードが実装された基板の一例を模式的に示す斜視図である。図９は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。

図１〜図５において、１は第１の高周波用伝送線路としてのマイクロストリップ線路、２は第２の高周波用伝送線路としてのマイクロストリップ線路、３は可変位相反射器としての可変インピーダンス素子であるチューナブルコンデンサ、４は可変位相反射器としての導電性部材、５は第１の高周波用伝送線路としての非放射性誘電体線路、６は第２の高周波用伝送線路としての非放射性誘電体線路、７は可変位相反射器としての導電性部材、８は第２の高周波用伝送線路としての導波管、９は可変位相反射器としての導電性部材である。また、１ａ，５ａは入力端である一端、２ａ，６ａ，８ａは一端、１ｂ，２ｂ，５ｂ，６ｂは出力端である他端、２ｃ，２’ｃは誘電体基板、２ｄ，２’ｄは接地導体、２ｅ，２’ｅは信号導体、６ｃ，６ｄは平板導体、６ｅは誘電体線路、４ａ，７ａ，９ａは導電性部材４，７，９の一端である。

また、図６〜図９において、11は高周波発振器、12は方向性結合器型分岐器、13は変調器、14はサーキュレータ、15は送受信アンテナ、16はミキサー、17はスイッチ、21は下側の平板導体、22は第１の誘電体線路、23は第２の誘電体線路、24は磁性体としてのフェライト板、25は第３の誘電体線路、26は第４の誘電体線路、27は第５の誘電体線路、28は可変位相反射器、40，44は基板、41はチョーク型バイアス供給線路、42は接続端子、43は高周波変調用素子、45は高周波検波用素子、51，52は平板導体、53は誘電体線路、12ａは入力端、12ｂは一方の出力端、12ｃは他方の出力端、13ａ，18ａは入力端、13ｂは出力端、14ａ，24ａは第１の端子、14ｂ，24ｂは第２の端子、14ｃ，24ｃは第３の端子である。

なお、図１，図２（ａ）において誘電体基板および接地導体は図示していない。また、図３（ａ）において、誘電体基板は図示していない。また、図４（ａ）において平板導体は図示していない。また、図７において、上側の平板導体は図示していない。

本発明の方向性結合器型分岐器の第１の実施の形態の一例は、図１に平面図で示すように、中途を電磁結合するように近接もしくは接合させた、高周波信号を伝送する第１および第２の高周波用伝送線路としてのマイクロストリップ線路１，２と、第２の高周波用伝送線路としてのマイクロストリップ線路２において、その中途から見てマイクロストリップ線路１の出力端１ｂと同じ側の一端２ａに設けた、入射する高周波信号の位相を変化させて反射することによって可変制御する可変位相反射器としての可変インピーダンス素子であるチューナブルコンデンサ３とを備えている構成である。

この構成において、チューナブルコンデンサ３はマイクロストリップ線路２の一端２ａにおいてその信号導体と接地導体との間に接続されており、マイクロストリップ線路２の一端２ａにおける信号導体と接地導体との間のキャパシタンスを変化させることによりマイクロストリップ線路２を伝搬してきた高周波信号を反射する際にその位相を変化させるものである。この例では、チューナブルコンデンサ３がマイクロストリップ線路２の一端２ａにおいて集中定数的にインピーダンスを変化させることにより、そのような可変位相反射器としての動作をする。なお、そのように集中定数的にインピーダンスを変化させる可変インピーダンス素子としては、チューナブルコンデンサ３の他にもチューナブルインダクタ，ダイオードまたはトランジスタ等がある。また、それらを複数直並列に接続したものとしても構わない。

そして、図１に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第１の実施の形態の一例は、全体として次のように動作する。マイクロストリップ線路（第１の高周波用伝送線路）１の入力端１ａに入力された高周波信号の一部が、マイクロストリップ線路（第１の高周波用伝送線路）１の出力端１ｂから出力され、マイクロストリップ線路（第１の高周波用伝送線路）１の入力端１ａに入力された高周波信号の他の一部が、線路の途中でマイクロストリップ線路（第２の高周波用伝送線路）２に電磁結合して、マイクロストリップ線路（第２の高周波用伝送線路）２をマイクロストリップ線路（第１の高周波用伝送線路）１の出力端１ｂと同じ側に伝搬し、その延長上であるマイクロストリップ線路（第２の高周波用伝送線路）２の一端２ａに設けられた可変位相反射器としてのチューナブルコンデンサ（可変インピーダンス素子）３で反射されて、マイクロストリップ線路（第２の高周波用伝送線路）２の他端である出力端２ｂから出力されるといった分岐器としての動作をする。

従って、図１に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第１の実施の形態の一例は、上記のように分岐器としての動作をする際に、可変位相反射器としての可変インピーダンス素子であるチューナブルコンデンサ３が、高周波信号を反射するときにその高周波信号の位相を変化させて制御する働きをするため、マイクロストリップ線路（第１および第２の高周波用伝送線路）１，２の各出力端１ｂ，２ｂから出力される高周波信号の位相差を変化させて制御することができるので、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を可変制御することができる。そして、可変インピーダンス素子を用いていることにより、マイクロストリップ線路１，２等のＴＥＭモード導波型の高周波用伝送線路に対して回路部品としてのチューナブルコンデンサ３のような可変インピーダンス素子をその端部に接続するのみといった簡単な構成とすることができる利点がある。

次に、図２に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の一例は、図１に示した例に対して、可変位相反射器を、マイクロストリップ線路（第２の高周波用伝送線路）２の一端２ａを含む近傍にマイクロストリップ線路２に対向させて配置された導電性部材４としている構成である。さらに詳細には、マイクロストリップ線路２は裏面に接地導体２ｄが形成された誘電体基板２ｃの表面に信号導体２ｅが形成されているものであり、導電性部材４は、このマイクロストリップ線路２の信号導体２ｅ上に一定距離だけ隔てて信号導体２ｅおよび誘電体基板２ｃに対向するように配置されており、信号導体２ｅよりも幅の広い平板状とされている。

また、図３に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の他の例は、図１に示した例に対して第１および第２の高周波用伝送線路をマイクロストリップ線路１，２の代わりにコプレーナ線路１’，２’とし、可変位相反射器を、コプレーナ線路（第２の高周波用伝送線路）２’の一端２’ａを含む近傍にコプレーナ線路２’に対向させて配置された導電性部材４としている構成である。さらに詳細には、コプレーナ線路２’は誘電体基板２’ｃの表面に形成された２つの接地導体２’ｄに挟まれるように中央に一定距離だけ隔てて信号導体２’ｅが形成されているものであり、導電性部材４は、このコプレーナ線路２’の信号導体２’ｅおよび接地導体２’ｄ上にそれらと接触するように対向配置されている。

これらの構成において、導電性部材４は第２の高周波用伝送線路２，２’に対してその一端４ａでもってインピーダンスを急激に変化させて第２の高周波用伝送線路２，２’を伝搬してきた高周波信号を反射させる働きをするものである。導電性部材４にこのような働きをさせるには、一端４ａが第２の高周波用伝送線路２，２’の一端２ａ，２’ａ側にかかるようにして導電性部材４と第２の高周波用伝送線路２，２’の一端２ａ，２’ａ側の一部とが対向するかまたは接触するように導電性部材４を配置すればよい。このようにすれば、導電性部材４が第２の高周波用伝送線路２，２’に対向するときには、その一端４ａでもって容量性の大きなインピーダンス変化を起こさせることができ、導電性部材４が第２の高周波用伝送線路２，２’に接触するときには、その一端４ａでもって誘導性の大きなインピーダンス変化を起こさせることができる。

また、導電性部材４は、第２の高周波用伝送線路２，２’上でその一端４ａの位置を変化させることにより、第２の高周波用伝送線路２，２’の電磁結合部から一端４ａ側をみたインピーダンスを分布定数的に変化させることができる。これにより、導電性部材４で反射する高周波信号の位相を変化させることができる。このインピーダンスを分布定数的に変化させる方法は、上記のように集中定数的にインピーダンスを変化させる方法と比べて位相を変化させる幅が広くなる点で格段に優れており、例えば高周波信号の１波長程度といった十分な大きさまでの位相調整が可能となる。このような位相調整をするには、導電性部材４を平板状として第２の高周波用伝送線路２，２’に沿って対向させて配置すると、その一端４ａの位置を変化させる際の一端４ａでのインピーダンスの変化が安定し、かつ導電性部材４を移動させても第２の高周波用伝送線路２，２’に対向する状態からはずれてしまったりすることがなくなるため位相調整の制御性が良くなるのでよい。

図２および図３に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の例は、図１に示す方向性結合器型分岐器と同様に動作するが、これらの例では、導電性部材４が、第２の高周波用伝送線路２，２’の一端２ａ，２’ａを含む近傍でインピーダンスの急峻な変化を起こさせて、その位置で第２の高周波用伝送線路２，２’を伝搬してきた高周波信号を反射するように働く際に、導電性部材４はその位置が変わることにより第２の高周波用伝送線路２，２’の一端２ａ，２’ａ側において高周波信号が反射する位置を変えてその高周波信号の位相を広い範囲にわたって変化させる働きをするため、第１および第２の高周波用伝送線路１（１’），２（２’）の各出力端１ｂ（１’の図示していない側の端部），２ｂ（２’の図示していない側の端部）から出力される高周波信号の位相差を変化させて広い制御範囲で制御することができるので、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を広い範囲で可変制御することができる利点がある。

次に、図４に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の一例は、図１に示した例に対して、第１および第２の高周波用伝送線路を非放射性誘電体線路５，６で構成しており、可変位相反射器を、非放射性誘電体線路６の誘電体線路（第２の高周波用伝送線路の構成要素）６ｅの一端６ａが挿入された導電性部材７としている構成である。さらに詳細には、高周波信号を伝送する第２の高周波用伝送線路としての非放射性誘電体線路６は、その高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で平行に配置された下側の平板導体６ｄおよび上側の平板導体６ｃ間に誘電体線路６ｅが配置されたものであり、導電性部材７は、その誘電体線路６ｅの一端６ａが挿入されている。

この例では、図４（ａ）に平面図で示すように導電性部材７はその端部７ａ側に誘電体線路６ｅが挿入される開口が設けられたコの字状の断面形状をしており、その開口の幅を誘電体線路６ｅの幅よりもやや大きくしている。このようにすることにより、誘電体線路６ｅにぴったりと沿ってその延長方向にスライドさせて端部７ａの位置が変えられるものとなり、導電性部材７は上記の導電性部材４と同様の作用効果を有するものとなる。ただし、導電性部材４と比べて導電性部材７では、誘電体線路６ｅを挿入することによりその動きを第２の高周波用伝送線路としての非放射性誘電体線路６の延長方向に規制して移動させる機構としているため、そのような移動のための機構を導電性部材７の他に新たに設ける必要がなく簡単に制御性良く導電性部材７を移動させることができる利点がある。

また、図５に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の他の例は、図４に示した例に対して、第１および第２の高周波用伝送線路として非放射性誘電体線路５，６の代わりに導波管８を用いており、第２の高周波用伝送線路としての導波管８の一端８ａに導電性部材９の一端９ａを挿入している。この例では導電性部材９の形状は直方体状としており、図５（ａ）に示すように、断面形状が矩形状であって中空である導波管８の内壁と相似形の断面形状とし、かつ幅を導波管８の内側の幅よりもやや小さめとしている。このようにすることにより、導電性部材９は導波管８の内壁にぴったりと沿って適度な摩擦で移動させることができるものとなり、上記の導電性部材７と同様の作用効果を有するものとなる。なお、導電性部材９は中空のものでも中空でないものでも構わない。また、導電性部材９の断面形状は導波管８の中空部分の断面形状と相似形にすれば、その表面が比較的均等に摩擦を受けるようになって移動が安定するのでよいが、特にそれに限られるものではない。また、導波管８の断面形状は矩形状でなくて円形状等のその他の形状であっても構わない。

図４および図５に示す本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の例は、図２および図３に示した例と同様に動作するが、この例では、導電性部材７および導電性部材９が上記の導電性部材４と同様の作用効果を有するのに加えて、導電性部材７および導電性部材９は、それぞれ第２の高周波用伝送線路としての非放射性誘電体線路６の一端６ａが挿入され、または導波管８の一端８ａに挿入されていることにより、非放射性誘電体線路６，導波管８に沿って規制されながらその位置を制御性良く変化させることができるため、非放射性誘電体線路５，６の各出力端５ｂ，６ｂ，導波管８および図示していない側の導波管の各出力端から出力される高周波信号の位相差を変化させて広い制御範囲で制御性良く制御することができるので、分岐する２つの高周波信号の間の位相差を広い範囲で制御性良く可変制御することができる利点がある。

なお、本発明の高周波送受信器に係る方向結合器型分岐器においては、高周波用伝送線路として、マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，導波管および非放射性誘電体線路の他にも、ストリップ線路，グランド付きコプレーナ線路，スロット線路，誘電体導波管等を用いてもよい。

次に、本発明の高周波送受信器の実施の形態の一例は、図６にブロック回路図で示すように、高周波信号を発生する高周波発振器11と、この高周波発振器11に接続された、高周波信号を分岐して一方の出力端12ｂと他方の出力端12ｃとに出力する上記各構成の本発明のいずれかの方向性結合器型分岐器12と、一方の出力端12ｂに接続された、この一方の出力端12ｂ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13と、磁性体の周囲に第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高周波信号を隣接する次の端子より出力する、変調器13の出力が第１の端子14ａに入力されるサーキュレータ14と、このサーキュレータ14の第２の端子14ｂに接続された送受信アンテナ15と、方向性結合器型分岐器12の他方の出力端12ｃとサーキュレータ14の第３の端子14ｃとの間に２つの入力端16ａ，16ｂのそれぞれが接続された、他方の出力端12ｃに分岐された高周波信号と送受信アンテナ15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16とを備えている構成である。

また、上記構成において、好ましい構成として、方向性結合器型分岐器12の可変位相反射器が反射する高周波信号の位相を、オフ状態にある変調器13を透過する高周波信号をＷａ_２、方向性結合器型分岐器12の他方の出力端12ｃからミキサー16およびサーキュレータ14を通って変調器13の出力端13ｂに透過し、変調器13の出力端13ｂで反射する高周波信号をＷｂ_２とし、Ｗａ_２とＷｂ_２との中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定している。位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるように設定するには、方向性結合器型分岐器12の一方の出力端12ｂに出力される高周波信号と他方の出力端12ｃに出力される高周波信号との位相差を前述のような構成により調整すればよい。このようにすれば、このような調整を容易かつ確実にすることができる。

また、図６に示す本発明の高周波送受信器は、上記各構成要素間を接続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11に部分破断斜視図で示すものと同様である。

すなわち、図６に示す本発明の高周波送受信器は、具体的には、図７に平面図で示すように、高周波信号の波長の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高周波信号を周波数変調するとともに高周波信号として第１の誘電体線路22を伝搬させて出力する高周波発振器11と、第１の誘電体線路22の他端に接続された、その高周波信号をパルス信号に応じて入力端13ａ側に反射するかまたは出力端13ｂ側に透過させる変調器13と、変調器13の出力端13ｂに一端が接続された第２の誘電体線路23と、平板導体21に平行に配設されたフェライト板24の周縁部に、それぞれ高周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高周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14と、サーキュレータ14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受信アンテナ15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を伝搬する高周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５の誘電体線路27の変調器13側の一端が挿入された導電性部材28（導電性部材７に相当するものである。）と、第４の誘電体線路26の他端と第５の誘電体線路27の他端との間に接続された、第５の誘電体線路27から入力される高周波信号と送受信アンテナ15で受信してサーキュレータ14から入力される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16とを備えている構成である。なお、第１の誘電体線路22および第５の誘電体線路27は、それらの中途の近接部もしくは接合部において電磁結合することによって方向性結合器型分岐器12を構成している。なお、図７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６における第１の端子14ａ，第２の端子14ｂ，第３の端子14ｃに対応している。

また、上記構成において、好ましい構成として、導電性部材28の位置を、オフ状態にある変調器13を透過する高周波信号をＷａ_２、方向性結合器型分岐器12の他方の出力端からミキサー16およびサーキュレータ14を通って変調器13の出力端13ｂに透過し、変調器13の出力端13ｂで反射する高周波信号をＷｂ_２とし、Ｗａ_２とＷｂ_２との中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定している。位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるように設定するには、方向性結合器型分岐器12の一方の出力端12ｂに出力される高周波信号と他方の出力端12ｃに出力される高周波信号との位相差を前述のような構成により調整すればよい。このようにすれば、このような調整を容易かつ確実にすることができる。

上記構成において、変調器13は、図８に斜視図で示すように、基板40の表面に形成されたチョーク型バイアス供給線路41の途中の途切れた部位に形成された接続端子42に高周波変調用素子としてのダイオード43を接続した高周波変調部を、第１の誘電体線路22と第２の誘電体線路23との間に、第１の誘電体線路22から出力される高周波信号がダイオード43に入射するように挿入している。この構成において、高周波変調用素子としてのダイオード43には、ＰＩＮダイオードを用いればよい。また、ダイオード43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。

本発明の高周波送受信器における変調器13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。

以上のように構成された図６および図７に示す本発明の第１の高周波送受信器は、従来の高周波送受信器と同様に動作する。しかしながら、その際、方向性結合器型分岐器12が、一方の出力端12ｂに出力する高周波信号と他方の出力端12ｃに出力する高周波信号との位相差を適切なものに調整（チューニング）して、サーキュレータ14の第１の端子14ａから第３の端子14ｃに漏洩しミキサー16の一方の入力端16ｂに入力される不要な高周波信号とミキサー16の他方の入力端16ｂに入力される高周波信号とが弱め合って混合されるように働くため、その不要な高周波信号に対応するノイズとしてのミキサー16からの出力を抑制することができるので、受信性能を向上させることができる高性能な高周波送受信器となる。

また、図６および図７に示す本発明の第１の高周波送受信器は、方向性結合器型分岐器12の可変位相反射器が反射する高周波信号の位相を、オフ状態にある変調器13を透過する高周波信号をＷａ_２、方向性結合器型分岐器12の他方の出力端12ｃからミキサー16およびサーキュレータ14を通って変調器13の出力端13ｂに透過し、変調器13の出力端13ｂで反射する高周波信号をＷｂ_２とし、Ｗａ_２とＷｂ_２との中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定する（具体的には導電性部材28の位置をδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるように調整する）ことから、変調器13の出力端13ｂとサーキュレータ14との間においてこれらＷａ_２とＷｂ_２とが逆位相で合波され、互いに打ち消し合って効果的に減衰するので、変調器13がオフ状態にある時に送信用高周波信号の一部が不要な信号として送信されることを効果的に抑制して送受信性能を高くすることができるさらに高性能な高周波送受信器となる。

本発明の高周波送受信器において、第１〜第５の誘電体線路22，23，25〜27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の高周波信号において低損失である。

また、第１〜第５の誘電体線路22，23，25〜27の断面形状は基本的には矩形状であるが、矩形の角部を丸めた形状であってもよく、高周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、フェライト板24の材質には、フェライトの中でも、例えば高周波信号に対しては、亜鉛・ニッケル・鉄酸化物（Ｚｎ_ａＮｉ_ｂＦｅ_ｃＯ_ｘ）が好適である。

また、フェライト板24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21および図示していない他方の平板導体ならびに導電性部材４，７，９，28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部材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40，44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、いわゆる液晶ポリマー等の熱可塑性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41を形成したものが使用される。

なお、本発明の高周波送受信器においては、各回路要素間を接続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，またはこれらを変形した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、高周波信号として使用する周波数帯域は、ミリ波帯の他にも、マイクロ波帯またはそれ以下の周波数帯にも有効である。

また、高周波発振器，変調器およびミキサーには、ダイオードの代わりにバイポーラトランジスタ，電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）またはこれらを集積化した集積回路（ＣＭＯＳ，ＭＭＩＣ等）を用いても構わない。

次に、本発明の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。

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している構成である。

本発明のレーダ装置によれば、上記構成としたことから、本発明の高周波送受信器が良好な受信感度を安定して得られる高性能なものであり、また、送信出力のオン／オフ比の高い良好な高周波信号を送信するため、速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確実に探知することができるレーダ装置を提供することができる。

本発明のレーダ装置を搭載した車両は、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を搭載した小型船舶は、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。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。

なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例に限定されるものではなく、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、可変位相反射器として機能する導電性部材は、その材質を導電性にすることによりその一端でもって第２の高周波用伝送線路の一端におけるインピーダンスを急峻に変化させることができるものとなるが、同様の機能を発揮するものであれば、他の材質から成るものであっても同様の作用効果を有効に得ることができる場合はあり得る。

本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第１の実施の形態の一例を示す模式的な平面図である。 本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の一例を示す模式的な図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’部の断面図である。 本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第２の実施の形態の他の例における可変位相反射器の様子を示す模式的な図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその断面図である。 本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の一例を示す模式的な図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ’部の断面図である。 本発明の高周波送受信器に係る方向性結合器型分岐器の第３の実施の形態の他の例における可変位相反射器の様子を示す模式的な図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその中央部のＣ−Ｃ’線断面図である。 本発明の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。 図６に示す高周波送受信器の模式的な平面図である。 非放射性誘電体線路型の変調器に用いられるダイオードが実装された基板の一例を模式的に示す斜視図である。 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。 従来の高周波送受信器の例を示す模式的なブロック回路図である。

符号の説明

１：マイクロストリップ線路（第１の高周波用伝送線路）
１ａ：一端（入力端）
１ｂ：他端（出力端）
２：マイクロストリップ線路（第２の高周波用伝送線路）
２ａ：一端
２ｂ：他端（出力端）
２ｃ：誘電体基板
２ｄ：接地導体
２ｅ：信号導体
２’：コプレーナ線路（第２の高周波用伝送線路）
２’ａ：一端
２’ｃ：誘電体基板
２’ｄ：接地導体
２’ｅ：信号導体
３：チューナブルコンデンサ（可変位相反射器としての可変インピーダンス素子）
４：導電性部材（可変位相反射器）
４ａ：一端
５：非放射性誘電体線路（第１の高周波用伝送線路）
５ａ：一端（入力端）
５ｂ：他端（出力端）
６：非放射性誘電体線路（第２の高周波用伝送線路）
６ａ：一端
６ｂ：他端（出力端）
６ｃ：平板導体
６ｄ：平板導体
６ｅ：誘電体線路
７：導電性部材（可変位相反射器）
７ａ：一端
８：導波管（第２の高周波用伝送線路）
８ａ：一端
９：導電性部材（可変位相反射器）
９ａ：一端
11：高周波発振器
12：方向性結合器型分岐器
12ａ：入力端
12ｂ：一方の出力端
12ｃ：他方の出力端
13：変調器
13ａ，18ａ：入力端
13ｂ，18ｂ：出力端
14：サーキュレータ
14ａ，24ａ：第１の端子
14ｂ，24ｂ：第２の端子
14ｃ，24ｃ：第３の端子
15：送受信アンテナ
16：ミキサー
17：スイッチ
21：平板導体
22：第１の誘電体線路
23：第２の誘電体線路
24：フェライト板
25：第３の誘電体線路
26：第４の誘電体線路
27：第５の誘電体線路
28：導電性部材（可変位相反射器）
40，44：基板
41：チョーク型バイアス供給線路
42：接続端子
43：高周波変調用素子（ＰＩＮダイオード）
45：高周波検波用素子（ショットキーバリアダイオード）

Claims (5)

1. 高周波信号を発生する高周波発振器と、
   前記高周波発振器に接続され、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方向性結合器型分岐器であって、中途を電磁結合するように近接もしくは接合させた、高周波信号を伝送する第１および第２の高周波用伝送線路と、前記第２の高周波用伝送線路の前記中途から見て前記第１の高周波用伝送線路の出力端と同じ側の一端に設けた、入射する前記高周波信号をその位相を変化させて反射する可変位相反射器と、を具備する方向性結合器型分岐器と、
   前記一方の出力端に接続され、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、
   前記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、
   前記方向性結合器型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、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、
   前記可変位相反射器は、前記第２の高周波用伝送線路の前記一端を含む近傍に前記第２の高周波用伝送線路に対向させて配置された導電性部材である、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、
   前記高周波発振器に接続され、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方向性結合器型分岐器であって、中途を電磁結合するように近接もしくは接合させた、高周波信号を伝送する第１および第２の高周波用伝送線路と、前記第２の高周波用伝送線路の前記中途から見て前記第１の高周波用伝送線路の出力端と同じ側の一端に設けた、入射する前記高周波信号をその位相を変化させて反射する可変位相反射器と、を具備する方向性結合器型分岐器と、
   前記一方の出力端に接続され、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、
   前記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、
   前記方向性結合器型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、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、
   前記可変位相反射器は、前記第２の高周波用伝送線路の前記一端が挿入されるかまたは前記一端に挿入された導電性部材である、高周波送受信器。
3. 前記方向性結合器型分岐器の前記可変位相反射器が反射する高周波信号の位相を、オフ状態にある前記変調器を透過する高周波信号をＷａ_２、前記方向性結合器型分岐器の前記他方の出力端から前記ミキサーおよび前記サーキュレータを通って前記変調器の前記出力端に透過し、前記変調器の前記出力端で反射する高周波信号をＷｂ_２とし、前記Ｗａ_２と前記Ｗｂ_２との中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定されている、請求項１または請求項２に記載の高周波送受信器。
4. 前記可変位相反射器は、可変インピーダンス素子を具備する、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、
   前記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、レーダ装置。
   

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