JP5289445B2 - 整合回路、配線基板、整合回路を備える送信器、受信器、送受信器およびレーダ装置 - Google Patents

整合回路、配線基板、整合回路を備える送信器、受信器、送受信器およびレーダ装置 Download PDF

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Description

本発明は、ミリ波およびマイクロ波などの高周波回路において用いられるインピーダンス不整合を補償する整合回路、配線基板、整合回路を備える送信器、受信器、送受信器およびレーダ装置に関する。
近年の高度情報化社会では、大容量のデータを高速で伝達するために、１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域までの高周波数の電磁波を利用した情報通信装置などの応用システムが提案されるようになってきている。たとえば車間距離を計測するためのレーダ装置のようなミリ波を用いたシステムが提案されている。
このような高周波数の電磁波を利用したシステムでは、高周波用の回路が用いられる。高周波回路の技術分野では、用いられる信号の周波数が高いことに起因して、高周波部品の接続部においてインピーダンスの不整合が生じ、高周波信号の反射が大きくなるという問題がある。たとえば、半導体素子とパケージ、配線基板とを電気的に接続するボンディングワイヤは、伝送する高周波信号の周波数が高くなるほどインダクタンス成分に起因してリアクタンスが大きくなるので、ＭＭＩＣ（Microwave Monolithic Integrated
Circuit）などの高周波部品と、５０Ωに設計された伝送線路とをボンディングワイヤによって接続する場合、接続部分でインピーダンスに不整合が生じ、高周波信号の反射が大きくなるという問題がある。
このような接続部分での反射の低減を図るための技術として、たとえば特許文献１記載の半導体パッケージでは、半導体パッケージの端部と回路基板の端部との隙間部である空気中にインピーダンス整合をとるためのスタブを設けている。
また特許文献２記載の高周波回路では、細線部と拡幅部とを有するコプレーナ線路を形成し、これにボンディングワイヤを接続してフィルタを形成している。細線部の線路と拡幅部の線路パラメータを、伝送行列を用いてフィルタの入力端と出力端とで接続する線路とインピーダンス整合するように設計している。
特許文献１，２に示すように、伝送線路のパターン形状や寸法などを規定してインピーダンス整合回路を設けたとしても、整合回路を含む伝送線路の形成工程において、整合回路を構成する線路パターンの寸法ばらつきが発生し、製造した回路の各寸法が設計値から外れ、その結果インピーダンスの不整合が生じるという問題がある。
特開２００３−６９３１３号公報 特開２００１−１０２８２０号公報
本発明の目的は、パターンの寸法ばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路、配線基板、整合回路を備えることで安定した特性が得られる送信器、受信器、送受信器およびレーダ装置を提供することである。
本発明の第１の態様の整合回路は、第１端と第２端とを有し、前記第１端に負荷が接続されて用いられる第１伝送線路と、
前記第１端に接続される負荷による伝送信号の反射源であって、前記第２端に接続される反射源と、
前記反射源に接続される第２伝送線路と、を有する整合回路であって、
前記第１伝送線路および前記反射源は、誘電体層と、前記誘電体層の主面に設けられる信号線と、前記信号線に前記誘電体層を介して結合する接地導体層とを含んで構成され、
前記接地導体層は、前記誘電体層の主面とは反対側の面である背面に設けられた背面導体層と、前記誘電体層の内部に設けられるとともに前記背面導体層に貫通導体を介して接続された内部導体層とを含み、
前記信号線のうち前記第１伝送線路を構成する部分は、前記背面導体層に結合される第１部分および前記内部導体層に結合される第２部分を有することにより前記第１端と前記第２端との間に特性インピーダンスの変化した変化領域を有し、
前記信号線のうち前記反射源を構成する部分は、前記信号線のうち前記第１伝送線路を構成する部分と幅が異なっている。
また本発明の第２の態様の配線基板は、上記の整合回路を備える。
また本発明の第３の態様の送信器は、高周波発振器と、送信信号伝送線路と、前記整合回路と、アンテナとを含む。前記高周波発振器は、高周波信号を発生する。前記送信信号伝送線路は、前記高周波発振器に接続され、前記高周波発振器からの高周波信号を伝送する。前記整合回路は、前記高周波発振器からの高周波信号が通過するように、前記送信信号伝送線路に挿入される。前記アンテナは、前記送信信号伝送線路に接続され、高周波信号を放射する。
また本発明の第４の態様の受信器は、アンテナと、受信信号伝送線路と、前記整合回路と、高周波検波器とを含む。前記アンテナは、高周波信号を捕捉する。前記受信信号伝送線路は、前記アンテナに接続され、前記アンテナによって捕捉される高周波信号を伝送する。前記整合回路は、前記アンテナによって捕捉される高周波信号が通過するように、前記受信信号伝送線路に挿入される。前記高周波検波器は、前記受信信号伝送線路に接続され、前記受信信号伝送線路に伝送される高周波信号を検波する。
また本発明の第５の態様の送受信器は、高周波発振器と、第３伝送線路と、分岐器と、第４伝送線路と、分波器と、第５伝送線路と、アンテナと、第６伝送線路と、第７伝送線路と、ミキサと、前記整合回路とを含む。前記高周波発振器は、高周波信号を発生する。前記第３伝送線路は、前記高周波発振器に接続され、高周波信号を伝送する。前記分岐器は、第１、第２および第３端子を有し、前記第１端子が前記第３伝送線路に接続され、前記第１端子に与えられる高周波信号を前記第２端子または前記第３端子に選択的に出力する。前記第４伝送線路は、前記第２端子に接続され、前記第２端子から与えられる高周波信号を伝送する。前記分波器は、第４、第５および第６端子を有し、前記第４伝送線路を介して前記第４端子に与えられる高周波信号を前記第５端子に出力し、かつ前記第５端子に与えられる高周波信号を前記第６端子に出力する。
前記第５伝送線路は、前記第５端子に接続され、前記第５端子から出力される高周波信号を伝送し、前記第５端子に高周波信号を伝送する。前記アンテナは、前記第５伝送線路に接続され、高周波信号を放射および捕捉する。前記第６伝送線路は、前記第３端子に接続され、前記第３端子から出力される高周波信号を伝送する。前記第７伝送線路は、前記第６端子に接続され、前記第６端子から出力される高周波信号を伝送する。前記ミキサは、前記第６および第７伝送線路に接続され、前記第６および第７伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力する。前記整合回路は、前記高周波発振器からの高周波信号、前記分岐器からの高周波信号、前記アンテナによって捕捉される高周波信号、前記分波器からの高周波信号のいずれかの高周波信号が通過するように、前記第３〜第７伝送線路のうち少なくともいずれか１つに挿入される。
また本発明の第６の態様の送受信器は、高周波発振器と、第３伝送線路と、分岐器と、第４伝送線路と、送信用アンテナと、受信用アンテナと、第５伝送線路と、第６伝送線路と、ミキサと、前記整合回路とを含む。前記高周波発振器は、高周波信号を発生する。前記第３伝送線路は、前記高周波発振器に接続され、高周波信号を伝送する。前記分岐器は、第１、第２および第３端子を有し、前記第１端子が前記第３伝送線路に接続され、前記第１端子に与えられる高周波信号を前記第２端子または前記第３端子に選択的に出力する。前記第４伝送線路は、前記第２端子に接続され、前記第２端子から与えられる高周波信号を伝送する。前記送信用アンテナは、前記第４伝送線路に接続され、高周波信号を放射する。前記受信用アンテナは、高周波信号を捕捉する。前記第５伝送線路は、前記受信用アンテナに接続され、捕捉した高周波信号を伝送する。前記第６伝送線路は、前記第３端子に接続され、前記第３端子から出力される高周波信号を伝送する。前記ミキサは、前記第５および第６伝送線路に接続され、前記第５および第６伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力する。前記整合回路は、前記高周波発振器からの高周波信号、前記分岐器からの高周波信号、前記受信用アンテナによって捕捉される高周波信号のいずれかの高周波信号が通過するように、前記第３〜第６伝送線路のうち少なくともいずれか１つに挿入される。
また本発明の第７の態様のレーダ装置は、前記送受信器と、距離検出器とを含む。前記距離検出器は、前記送受信器からの中間周波信号に基づいて、前記送受信器から探知対象物までの距離を検出する。
本発明の第１の態様の整合回路によれば、第１伝送線路は、負荷が接続されて用いられる第１端と、第２端との間に特性インピーダンスの変化した変化領域を含む。
本発明の第２の態様の配線基板によれば、前記第１伝送線路および反射源が、信号線とこの信号線に結合する接地導体層とで構成されるような場合、第１伝送線路の特性インピーダンス変化は、前記信号線と、前記接地導体層との距離の変化で実現される。
これにより、第１伝送線路における反射係数を小さくすることができ、パターンの寸法ばらつきが生じて伝送信号に位相ずれが生じたとしても、反射係数を小さくすることで、インピーダンス不整合が生じにくい整合回路を実現することができる。
本発明の第３の態様の送信器によれば、高周波発振器からの高周波信号は、送信信号伝送線路に伝送されてアンテナから放射される。本態様の送信器では、送信信号伝送線路には、前記高周波発振器からの高周波信号が通過するように整合回路が挿入されるので、たとえばパターンの寸法ばらつきが生じてもインピーダンス不整合が生じにくいので、反射を抑えることができ、安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送信器を実現することができる。
本発明の第４の態様の受信器によれば、アンテナによって捕捉した高周波信号は、受信信号伝送線路に伝送されて高周波検波器によって検波される。本態様の受信器では、受信信号伝送線路には、前記アンテナによって捕捉される高周波信号が通過するように整合回路が挿入されるので、たとえばパターンの寸法ばらつきが生じてもインピーダンス不整合が生じにくいので、反射を抑えることができ、安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ受信器を実現することができる。
本発明の第５の態様の送受信器によれば、高周波発振器が発生した高周波信号は、第３伝送線路に伝送されて分岐器の第１端子に与えられ、分岐器の第２端子から第４伝送線路に与えられ、分波器の第４端子に与えられて、分波器の第５端子から第５伝送線路に与えられて、アンテナから放射される。またアンテナによって受信した高周波信号は、第５伝送線路に与えられて、分波器の第５端子に与えられ、分波器の第６端子から第７伝送線路に与えられて、ミキサに与えられる。またミキサには、分岐器の第３端子から第６伝送線路を介して、高周波発振器が発生した高周波信号がローカル信号として与えられる。ミキサは、高周波発振器が発生した高周波信号とアンテナによって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ことによって、受信した高周波信号に含まれる情報が得られる。
前記高周波発振器からの高周波信号、前記分岐器からの高周波信号、前記アンテナによって捕捉される高周波信号、前記分波器からの高周波信号のいずれかの高周波信号が通過するように、第３〜第７伝送線路のうち少なくともいずれかの１つに、整合回路が挿入されることによって、たとえばパターンの寸法ばらつきが生じてもインピーダンス不整合が生じにくいので、反射を抑えることができ、安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器を実現することができ受信した高周波信号の信頼性を向上させることができ、また、たとえばミキサによって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。
本発明の第６の態様の送受信器によれば、高周波発振器が発生した高周波信号は、第３伝送線路に伝送されて分岐器の第１端子に与えられ、分岐器の第２端子から第４伝送線路に与えられ送信用アンテナから放射される。また受信用アンテナによって受信した高周波信号は、第５伝送線路に与えられて、ミキサに与えられる。またミキサには、分岐器の第３端子から第６伝送線路を介して、高周波発振器が発生した高周波信号がローカル信号として与えられる。ミキサは、高周波発振器が発生した高周波信号と受信用アンテナによって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ことによって、受信した高周波信号に含まれる情報が得られる。
前記高周波発振器からの高周波信号、前記分岐器からの高周波信号、前記受信用アンテナによって捕捉される高周波信号のいずれかの高周波信号が通過するように、第３〜第６伝送線路のうち少なくともいずれかの１つに、整合回路が挿入されることによって、たとえばパターンの寸法ばらつきが生じてもインピーダンス不整合が生じにくいので、反射を抑えることができ、安定な発振特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器を実現することができ受信した高周波信号の信頼性を向上させることができ、また、たとえばミキサによって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。
本発明の第７の態様のレーダ装置によれば、送受信器からの中間周波信号に基づいて、距離検出器が送受信器から探知対象物までの距離を検出するので、検知対象物までの距離を正確に検出することができるレーダ装置となる。
本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本発明の第１の実施形態である整合回路を示す斜視図である。 整合回路を示す断面図である。 整合回路のモデル図である。 整合回路のモデル図である。 整合回路の反射係数の計算値をプロットしたスミス図である。 実施例１のモデル図を示す。 Ｌｐの設計値からのずれ量ΔＬｐに対して反射係数｜Γ｜をプロットした図である。 第２の実施形態である整合回路を示す斜視図である。 実施例２のモデル図を示す。 Ｌｐの設計値からのずれ量ΔＬｐに対して反射係数｜Γ｜をプロットした図である。 実施例３のモデル図を示す。 実施例３の結果をＬｈの設計値からのずれ量ΔＬｈに対して反射係数｜Ｓ１１｜をプロットした図である。 本発明の第３の実施形態である送信器の構成を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態である受信器の構成を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態である送受信器を備えるレーダ装置の構成を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態の送受信器を備えるレーダ装置の構成を示す模式図である。
以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である整合回路１を示す斜視図である。図２は、整合回路１を示す断面図である。
整合回路１は、ボンディングワイヤ３を介して電子部品４と電気的に接続される。電子部品４は、たとえばＭＭＩＣによって実現される高周波発振器、ミキサ、および増幅器などである。
整合回路１は、ボンディングワイヤ３を介して電子部品４から入力される電磁波、およびボンディングワイヤ３を介して電子部品４へと出力される電磁波（以下、高周波信号という）が、ボンディングワイヤ３との接続部位での反射を補償するようにインピーダンス整合設計される。ボンディングワイヤ３の長さは、３００μｍ〜７００μｍ程度に設計され、直径が２５μｍ程度である。
整合回路１は、本実施形態では伝送線路部５と、スタブ部６と、接続部７とを含み、配線基板２の表層に、これらが連続的に設けられて構成される信号線２５を有する。
配線基板２は、たとえば誘電体層８、表面導体層９および内部導体層１０が積層されて構成される。
整合回路１において、信号線２５は、誘電体層８を介して表面導体層９および内部導体層１０と結合し、マイクロストリップ構造の伝送線路が構成される。表面導体層９および内部導体層１０は、接地導体層として機能する。ここで、接続部７と表面導体層９および内部導体層１０とが誘電体層８を介して結合することによって、第１伝送線路２２が構成され、スタブ部６と内部導体層１０とが誘電体層８を介して結合することによって、反射源２１が構成され、伝送線路部５と内部導体層１０とが誘電体層８を介して結合することによって、第２伝送線路２３が構成される。第１伝送線路２２は、第１端２２ａと第２端２２ｂとを有し、第１端２２ａに負荷が接続されて用いられる。反射源２１は、第１端２２ａに接続される負荷による伝送信号の反射源であり、第２端２２ｂに接続され、第１伝送線路２２と形状が異なっている。第２伝送線路２３は、反射源２１に接続される。
また、本実施形態では、電子部品４は、配線基板２の凹部（キャビティ）１１に配置される。キャビティ１１以外の周縁部分１２は、キャビティ１１を構成する基板部分に比べて厚みが厚く形成される。
キャビティ１１が設けられ電子部品４が配置される誘電体層８の面とは反対側の面、すなわち背面には、表面導体層９である背面導体層９ａが設けられ、キャビティ１１以外の周縁部分１２を構成する誘電体層８内には、内部導体層１０が設けられる。
背面導体層９ａと内部導体層１０、および背面導体層９ａとキャビティ１１内に設けられた表面導体層９であるキャビティ導体層９ｂとは、誘電体層８を厚み方向に貫通する貫通導体１３によって電気的に接続される。背面導体層９ａ、キャビティ導体層９ｂ、内部導体層１０は接地され、いわゆるグランド層（接地導体層）として機能する。
マイクロストリップ構造の伝送線路のインピーダンスは、線路の形状（寸法）、グランド層までの距離（誘電体層の厚み）、誘電体層の比誘電率などによって決定される。従来の技術において、スタブなどを用いて整合回路を実現しているが、この場合ボンディングワイヤとの接続部からスタブを介して伝送線路まで全ての配線が同じグランド層である内部導体層１０と結合して、すなわち全ての配線とグランド層との距離が一定となるように構成される。
これに対して本実施形態の整合回路では、接続部７とグランド層との距離が途中で異なるように構成されている。接続部７と結合するグランド層は、接続部７の途中までは背面導体層９ａであるが、接続部７の途中からは内部導体層１０となり、伝送線路部５およびスタブ部６と結合するグランド層は、内部導体層１０である。
これにより、接続部７が背面導体層９ａと結合して構成される第１伝送線路２２の部分のインピーダンスＺａ、接続部７が内部導体層１０と結合して構成される第１伝送線路２２の部分のインピーダンスＺｂ、スタブ部６が内部導体層１０と結合して構成される反射源２１のインピーダンスＺｃ、伝送線路部５が内部導体層１０と結合して構成される第２伝送線路２３のインピーダンスＺｄおよびボンディングワイヤのインピーダンスＺｅがそれぞれ異なるように構成される。すなわち、第１伝送線路２２は、第１端２２ａと第２端２２ｂとの間に特性インピーダンスの変化した変化領域を有する。
このような構成とすることで、本発明はパターンの寸法ばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路を実現することができる。
ここでは、特性インピーダンスの変化した変化領域を、接続部７とグランド層との距離が途中で異なる構成で実現しているが、特性インピーダンスの変化する構造であればどのような構造でもよい。例えば、接続部７とグランド層の間の誘電体の誘電率を途中で変えたり、誘電率の異なる膜を挿入したりすることでも実現できる。また図１の例では、接続部７とグランド層との距離が変化する境界が伝送方向に垂直に一様にあるが、この境界を伝送方向に対して斜めにしたり、テーパ状にすることで特性インピーダンスを緩やかに変えることもできる。特に負荷の反射に対して、境界が伝送方向に垂直なときに反射が大き過ぎるような場合には、このようにして特性インピーダンスの変化を緩やかにすることで反射の大きさを調整して、所望の整合を得ることができる。
また、接続部７に切り欠きを複数設けることで多重スタブと同様の効果を得ることも可能である。
なお、負荷からスタブまでの距離は、負荷に接続される外部の電子部品側から入力された電磁波が負荷で反射されて帰ってくる電磁波の位相と、同じく電子部品側から入力された電磁波が負荷を通過し、スタブで反射されて帰ってくる電磁波の位相が逆位相であるように設定されるのが好ましい。
図３Ａおよび図３Ｂは、整合回路のモデル図である。図４は、整合回路の反射係数の計算値をプロットしたスミス図である。
前述のように、伝送線路の特性インピーダンスと異なる負荷インピーダンスに対するインピーダンス整合は、負荷２０に接続された伝送線路２２，２３の途中にスタブなどの反射源２１を設けることによって行われる（図３Ａ参照）。この反射源２１によるインピーダンス整合は次のような機構によるものである。
負荷２０の反射係数をΓL、反射源２１と負荷２０との間の伝送線路の透過係数の大きさを１、位相をθとし、簡単のため、反射源２１による反射係数がΓR、透過係数が１−ΓRで表されるとすると、全体の反射係数Γは、以下の式（１）で表わされる。
Figure 0005289445
ここで、全体の反射係数Γ＝０とすることを考えると、式（１）の右辺が０になるようにΓR、θを決めることになる。
なお、式（１）の右辺の第２項が図３Ｂに示される「第２項」に相当する。
したがって、整合回路は、式（１）の右辺が０になるようなΓR、θを実現するように、例えば伝送線路のパターンを形成するのであるが、パターン寸法が設計値からずれることにより、所望のΓR、θからずれてΓが大きくなるという問題がある。
θは反射源２１と負荷２０との間の伝送線路の位相であり、伝送線路の幅や長さといったパターン寸法で決まるものであり、ここでは位相θのずれによるΓの大きさに着目して考える。
以下に示す式（２）を用いて、式（１）を書き換えることで式（３）が得られる。
Figure 0005289445
Figure 0005289445
Γ＝０として式（３）を変形すると式（４）が得られる。
Figure 0005289445
式（４）の両辺の絶対値を取り、｜２ΓR−１｜＝１を仮定すると、｜ΓR｜＝｜ΓL｜となり、｜ΓL｜が大きいほど｜ΓR｜を大きくしなければならないことがわかる。すなわち、負荷２０の反射係数ΓLが大きいほど反射源２１による反射係数ΓRを大きくしなければならない。
図４に示すように、式（１）をスミス図上で示すと、Γ＝０となるのは、第１項のΓRに対して、第２項の大きさが、ΓRと同じでかつ向きが第１項のΓRと逆になっている場合である。
位相θが設計値からずれた場合、第２項が回転し、Γが大きくなる。ここで、θのずれが同じであっても、｜ΓR｜（＝｜ΓL｜）が小さいほどΓは小さくなる。
図４において、チャート３０とチャート３１と、チャート３２とチャート３３とは、それぞれθが３°ずれた場合を示している。チャート３０およびチャート３２は、いずれもΓ＝０となる場合を示している。
チャート３０とチャート３１は、｜ΓR｜が小さい場合を示し、チャート３２とチャート３２は、｜ΓR｜が大きい場合を示す。｜ΓR｜が小さい場合、位相θが３°ずれたチャート３１でもΓの変化は小さく抑えられているのに対して、｜ΓR｜が大きい場合、位相θが３°ずれたチャート３３でもΓの変化が大きくなりインピーダンスの不整合による反射が顕著となっている。
位相θは、伝送線路の幅や長さといったパターン寸法で決まるものであるから、パターンの寸法ばらつきが生じて位相θにずれが生じたとしても、｜ΓR｜（＝｜ΓL｜）が小さければ、インピーダンス不整合が生じにくい整合回路を実現することができる。
ここで、図１および図２に示した整合回路１について見てみると、負荷は、電子部品４と接続部７とを接続するボンディングワイヤ３を含む。ここでグランド層との距離が変化する部分（内部導体層１０の端部の位置）を適切に設定することにより、負荷の反射の大きさ｜ΓL｜を、グランド層との距離が一定の場合に比べて小さくすることができる。その結果、パターンの寸法のばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路を実現することができる。さらに、接続部７とグランド層である背面導体層９ａとの距離が、伝送線路部５およびスタブ部６とグランド層である内部導体層１０との距離よりも大きく構成されることから、接続部７の特性インピーダンスＺａが大きくなり、ボンディングワイヤ３による反射を低減するように、すなわち｜ΓL｜を小さくすることができ、パターンの寸法のばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路を実現することができる。
第１の実施形態の効果について、電磁界解析シミュレータによる演算結果を用いて説明する。
図１および図２に示した整合回路１をモデル化したものを実施例１とする。図５は、実施例１のモデル図を示す。整合回路を構成する伝送線路部５、スタブ部６、接続部７および配線基板２、ボンディングワイヤ３、電子部品４の各寸法は、図５に示す通りである。なお、伝送線路部５、スタブ部６、接続部７、ボンディングワイヤ３、背面導体層９ａ、キャビティ導体層９ｂ、内部導体層１０および貫通導体１３は、それぞれ完全導体とした。また、誘電体層８の比誘電率εｒは、９．７５とした。
接続部７と背面導体層９ａとの距離を０．３０ｍｍとし、伝送線路部５およびスタブ部６と内部導体層１０との距離を０．１５ｍｍとした。
また、比較例１は、内部導体層１０とキャビティ導体層９ｂとを接続し、接続部７と結合するグランド層を内部導体層１０としたこと以外は、実施例１と同じ構成とした。すなわち、接続部７とグランド層との距離、および伝送線路部５およびスタブ部６とグランド層との距離がいずれも内部導体層１０との距離０．１５ｍｍである。
接続部７の信号伝送方向長さをＬｐとしたとき、長さＬｐを変化させることでパターンの寸法ずれの影響を検討した。具体的には、設計値である長さＬｐ（＝０．４３３ｍｍ）に対する変化長さをΔＬｐとし、ΔＬｐが±０．０１ｍｍの場合、±０．０２ｍｍの場合について、それぞれ実施例１、比較例１の反射係数｜Γ｜を求めた。
なお、実施例１、比較例１ともに負荷は、出力インピーダンス５０Ωの電子部品（半導体チップ）に接続されたボンディングワイヤ３である。
図６は、Ｌｐの設計値からのずれ量ΔＬｐに対して反射係数｜Γ｜をプロットした図である。横軸はΔＬｐを示し、縦軸は｜Γ｜を示す。折れ線４０は、実施例１の反射係数を示し、折れ線４１は、比較例１の反射係数を示す。
比較例１において、ボンディングワイヤ３に接続された接続部７を含む第１伝送線路２２（特性インピーダンス５３Ω）から見た反射係数の計算値は｜ΓL｜＝−２．６ｄＢ（７７ＧＨｚ）であった。接続部７の端から距離Ｌｐの位置に反射源２１を構成するスタブ部６を設けてインピーダンス整合している。
比較例１では、図６に示すように、ΔＬｐが±０．０２ｍｍの場合で、７７ＧＨｚにおける反射係数は最大０．２８（−１１ｄＢ）となった。
実施例１では、ボンディングワイヤ３に接続された接続部７を含む第１伝送線路２２の特性インピーダンスは６２Ωと比較例１に比べて大きくなっており、接続部７を含む第１伝送線路２２から見た反射係数は｜ΓL｜＝−３．６ｄＢ（７７ＧＨｚ）である。
ボンディングワイヤ３とスタブ部６を含む反射源２１との間では、スタブ部６とグランド層との距離が小さくなっており、この距離を適切に選ぶことで反射係数を低減することができる。実施例１では、７７ＧＨｚにおいて｜ΓL｜＝−６．１ｄＢである。
したがって、接続部７を含む第１伝送線路２２に接続されたスタブ部６を含む反射源２１の反射係数の大きさは比較例１に比べて小さくてよい。
実施例１では、図６に示すように、ΔＬｐが±０．０２ｍｍの場合で、７７ＧＨｚにおける反射係数は最大０．１２（−１８ｄＢ）となった。
従来技術に比べて、パターン寸法のばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路となっていることがわかる。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、負荷がボンディングワイヤである場合について説明したが、負荷としては、ボンディングワイヤに限らず他の要素が適用可能である。例えば、チップ抵抗等のチップ部品、ダイオードまたはＩＣ等のフリップチップ実装部品、アンテナ等への接続部、あるいは分岐回路またはフィルタ等の回路要素など不要な反射が生じる部分に適用できる。
第２の実施形態における負荷は、伝送線路の途中に設けられたステップ形状部（スタブ部）が後述の内部導体層６０と結合して構成される部分６７である。
図７は、第２の実施形態である整合回路５１を示す斜視図である。
整合回路５１は、ステップ形状部５３を介して他の伝送線路部５４と電気的に接続される。整合回路５１は、本実施形態では伝送線路部５５と、スタブ部５６と、接続部５７とを含み、配線基板５２の表層に、これらが連続的に設けられて構成される信号線６８を有する。
配線基板５２は、たとえば誘電体層５８、表面導体層５９および内部導体層６０が積層されて構成される。
整合回路５１において、信号線６８は、誘電体層８を介して表面導体層５９および内部導体層６０と結合し、マイクロストリップ構造の伝送線路が構成される。表面導体層５９および内部導体層６０は、接地導体層として機能する。ここで、接続部５７と表面導体層５９および内部導体層６０とが誘電体層５８を介して結合することによって、第１伝送線路６４が構成され、スタブ部５６と表面導体層５９とが誘電体層５８を介して結合することによって、反射源６５が構成され、伝送線路部５５と表面導体層５９とが誘電体層５８を介して結合することによって、第２伝送線路６６が構成される。第１伝送線路６４は、第１端６４ａと第２端６４ｂとを有し、第１端６４ａに負荷が接続されて用いられる。反射源６５は、第１端６４ａに接続される負荷による伝送信号の反射源であり、第２端６４ｂに接続され、第１伝送線路６４と形状が異なっている。第２伝送線路６６は、反射源６５に接続される。
また、本実施形態では、伝送線路部５４は、信号線６８と同様に配線基板２表層に設けられる。
信号線６８および伝送線路部５４が設けられる誘電体層５８の面とは反対側の面、すなわち背面には、表面導体層５９である背面導体層５９ａが設けられ、さらにステップ形状部５３および伝送線路部５４が設けられる側の誘電体層５８内には内部導体層６０が設けられる。
背面導体層５９ａと内部導体層６０とは、誘電体層５８を厚み方向に貫通する貫通導体６３によって電気的に接続される。背面導体層５９ａ、内部導体層６０は接地され、グランド層（接地導体層）として機能する。
従来の技術おいて、スタブなどを用いて整合回路を実現する場合、整合回路５１、ステップ形状部５３および他の伝送線路部５４まで全ての配線が同じグランド層である背面導体層と結合して、すなわち全ての配線とグランド層との距離が一定となるように構成される。
これに対して本実施形態の整合回路５１では、接続部５７のスタブ部５６側の一方線路部５７ａ、伝送線路部５５およびスタブ部５６とグランド層との距離と、接続部５７のステップ形状部５３側の他方線路部５７ｂ、ステップ形状部５３および他の伝送線路部５４とグランド層との距離とが異なるように構成されている。接続部５７のスタブ部５６側の一方線路部５７ａ、伝送線路部５５およびスタブ部５６と結合するグランド層は、背面導体層５９ａであり、接続部５７のステップ形状部５３側の他方線路部５７ｂ、ステップ形状部５３および他の伝送線路部５４と結合するグランド層は、内部導体層６０である。
第２の実施形態に対する従来技術では、全ての配線とグランド層との距離が一定ではあるが、この距離は、本実施形態では、内部導体層６０との距離に相当する。したがって、接続部５７のスタブ部５６側の一方線路部５７ａ、伝送線路部５５およびスタブ部５６とそれらに結合するグランド層との距離は、従来技術の２倍となっている。
これにより、接続部５７の一方線路部５７ａが背面導体層５９ａと結合して構成される第１伝送線路６４の部分のインピーダンスＺａ、接続部５７の他方線路部５７ｂが内部導体層６０と結合して構成される第１伝送線路６４の部分のインピーダンスＺｂ、スタブ部５６が背面導体層５９ａと結合して構成される反射源６５のインピーダンスＺｃ、伝送線路部５５が背面導体層５９ａと結合して構成される第２伝送線路６６のインピーダンスＺｄおよび負荷であるステップ形状部５３が内部導体層６０と結合して構成される部分６７のインピーダンスＺｅがそれぞれ異なるように構成される。すなわち、第１伝送線路６４は、第１端６４ａと第２端６４ｂとの間に特性インピーダンスの変化した変化領域を有する。
このような構成とすることで、本発明はパターンの寸法ばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路を実現することができる。
第２の実施形態の効果について、第１の実施形態と同様に、電磁界解析シミュレータによる演算結果を用いて説明する。
図７に示した整合回路５１をモデル化したものを実施例２とする。図８は、実施例２のモデル図を示す。整合回路５１を構成する伝送線路部５５、スタブ部５６、接続部５７および配線基板５２、ステップ形状部５３、他の伝送線路部５４の各寸法は、図８に示す通りである。なお、伝送線路部５５、スタブ部５６、接続部５７、ステップ形状部５３、他の伝送線路部５４、背面導体層５９ａ、内部導体層６０および貫通導体６３は、それぞれ完全導体とした。また、誘電体層５８の比誘電率εｒは、９．７５とした。
接続部５７のスタブ部５６側の一方線路部５７ａ、伝送線路部５５およびスタブ部５６と背面導体層５９ａとの距離を０．３０ｍｍとし、接続部５７のステップ形状部５３側の他方線路部５７ｂ、ステップ形状部５３および他の伝送線路部５４と内部導体層６０との距離を０．１５ｍｍとした。
また、比較例２は、整合回路５１、ステップ形状部５３および他の伝送線路部５４と結合するグランド層との距離を０．１５ｍｍで一定にしたこと以外は、実施例２と同じ構成とした。
接続部５７の信号伝送方向長さをＬｐとしたとき、長さＬｐを変化させることでパターンの寸法ずれの影響を検討した。具体的には、設計値である長さＬｐ（＝０．８５３ｍｍ）に対する変化長さをΔＬｐとし、ΔＬｐが±０．０２ｍｍの場合、±０．０３ｍｍの場合について、それぞれ実施例２、比較例２の反射係数｜Γ｜を求めた。
なお、実施例２、比較例２ともに負荷は、幅０．１ｍｍの伝送線路（特性インピーダンス４７Ω）の途中に設けられた幅０．１ｍｍ、長さ０．７ｍｍのステップ形状部５３が内部導体層６０と結合して構成される部分６７である。
図９は、Ｌｐの設計値からのずれ量ΔＬｐに対して反射係数｜Γ｜をプロットした図である。横軸はΔＬｐを示し、縦軸は｜Γ｜を示す。折れ線６１は、実施例２の反射係数を示し、折れ線６２は、比較例２の反射係数を示す。
比較例２において、接続部５７のステップ形状部５３を含む負荷６７から見た反射係数の計算値は｜ΓL｜＝−３．３ｄＢ（７６．５ＧＨｚ）であった。ステップ形状部５３から距離Ｌｐの位置に反射源６５を構成するスタブ部５６を設けてインピーダンス整合している。
比較例２では、図９に示すように、ΔＬｐが±０．０３ｍｍの場合で、７６．５ＧＨｚにおける反射係数は最大０．３２（−９．９ｄＢ）となった。
実施例２では、接続部５７の信号伝送方向途中において、グランド層との距離が変化している。一方線路部５７ａとグランド層である背面導体層５９ａとの距離が０．３ｍｍであるのに対して、他方線路部５７ｂとグランド層である内部導体層６０との距離は、０．１５ｍｍである。このグランド層との距離と、一方線路部５７ａおよび他方線路部５７ｂの長さを適切に選ぶことで反射係数を低減することができる。実施例２では、７６．５ＧＨｚにおいて｜ΓL｜＝−５．７ｄＢである。
したがって、接続部７に接続されたスタブ部６を含む反射源６５の反射係数の大きさは比較例１に比べて小さくてよい。
実施例２では、図９に示すように、ΔＬｐが±０．０３ｍｍの場合で、７６．５ＧＨｚにおける反射係数は最大０．２２（−１３ｄＢ）となった。
従来技術に比べて、パターン寸法のばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路となっていることがわかる。
次に、第１の実施形態の効果について、実験結果を用いて説明する。
図１０に示した整合回路１を実施例３とする。整合回路を構成する伝送線路部５、スタブ部６、接続部７および配線基板２、ボンディングワイヤ３、電子部品の代わりに評価用に用いるプローブ用パッド（図示せず）を設けたダミーチップ２４の各寸法は、図１０に示す通りである。なお、伝送線路部５、スタブ部６、接続部７、ボンディングワイヤ３、背面導体層９ａ、ダイアタッチ導体層９ｃ、内部導体層１０および貫通導体１３は、それぞれタングステンメタライズで構成した。また、誘電体層８はアルミナを用いた。
接続部７と背面導体層９ａとの距離を０．３０ｍｍとし、伝送線路部５およびスタブ部６と内部導体層１０との距離を０．１５ｍｍとした。
ダイアタッチ導体層９ｃの端から、内部導体層１０の切り欠きの端までの伝送方向長さをＬｈとしたとき、長さＬｈを変化させたパターンの反射係数を測定することで寸法ずれの影響を検討した。具体的には、設計値である長さＬｈ（＝０．５１ｍｍ）に対する変化長さをΔＬｈとしたとき、ΔＬｈが±０．０５ｍｍの場合について、反射係数を測定した。
反射係数は、ネットワークアナライザのポート１に接続されたプローブをダミーチップにプロービングし、伝送線路部５の延長線上に電波吸収体を載せることで終端して、Ｓ１１を測定することで、反射係数｜Ｓ１１｜を求めた。
なお、実施例３の負荷は、出力インピーダンス５０Ωのダミーチップに接続されたボンディングワイヤ３である。
図１１は、Ｌｈの設計値からのずれ量ΔＬｈに対して７７ＧＨｚにおける反射係数｜Ｓ１１｜をプロットした図である。横軸はΔＬｈを示し、縦軸は｜Ｓ１１｜を示す。折れ線４２が、実施例３の反射係数を示す。ΔＬｈが±０．０５ｍｍの場合で、７７ＧＨｚにおける反射係数は最大０．２２（−１３ｄＢ）となった。パターン寸法のばらつきが生じたとしてもインピーダンス不整合が生じにくい整合回路となっていることがわかる。
本発明の整合回路１，５１を形成する材質について説明する。
誘電体層８，５８は、電気絶縁性を有し、誘電体によって形成され、ガラス、単結晶、セラミックス、樹脂またはそれらの複合体によって形成される。ガラスとしては、石英ガラス、結晶化ガラスなどが用いられる。単結晶としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、水晶、サファイア、ＭｇＯまたはＬａＡｌＯ3などが用いられる。セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス、フォルステライトまたはコーディライトなどが用いられる。樹脂としては、エポキシ樹脂または含フッ素樹脂、液晶ポリマーなどが用いられる。誘電体層８，５８は、単層基板または多層基板によって実現され、多層基板の場合には、各層の厚み方向Ｚの厚みが、５０μｍ〜２５０μｍに選ばれる。
伝送線路部５，５５と、スタブ部６，５６、接続部７，５７、表面導体層９，５９、内部導体層１０，６０、貫通導体１３，６３などの導体は、おもにＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）およびＡｕ（金）などの導電性を有する金属によって形成される。
図１２は、本発明の第３の実施形態である送信器１６０の構成を示す模式図である。送信器１６０は、前述した図１に示す第１の実施形態の整合回路１と、高周波発振器１６１と、送信信号伝送線路である伝送線路１６２と、送信用アンテナ１６３とを含む。高周波発振器１６１は、ガンダイオードを利用したガン発振器、またはインパットダイオードを利用したインパット発振器またはＦＥＴ（Field Effect Transistor）などのトランジスタを利用したＭＭＩＣ（Microwave Monolithic Integrated Circuit）発振器などを含んで構成され高周波信号を発生する。伝送線路１６２は、マイクロストリップ線路またはストリップ線路、コプレーナ線路によって構成される。伝送線路１６２の高周波信号の伝送方向の第１端部１６２ａは高周波発振器１６１に接続され、伝送線路１６２の高周波信号の伝送方向の第２端部１６２ｂは送信用アンテナ１６３に接続される。送信用アンテナ１６３は、パッチアンテナまたはホーンアンテナによって実現される。高周波信号の伝送方向は、電磁波の伝播方向である。第１端部１６２ａは、マイクロストリップ線路またはストリップ線路、コプレーナ線路によって構成されるとしたけれども、高周波発振器１６１と整合回路１とを電気的に接続するボンディングワイヤ３によって構成されてもよい。
整合回路１は、高周波信号が通過するように、伝送線路１６２に挿入される。さらに具体的に述べると、伝送線路１６２は、ボンディングワイヤ３によって構成され、伝送線路部５が送信用アンテナ１６３に接続される。
高周波発振器１６１で発生した高周波信号は、伝送線路１６２および整合回路１を通過して送信用アンテナ１６３に与えられ、送信用アンテナ１６３から電波として放射される。
このように伝送線路１６２には、整合回路１が挿入されるので、パターンの形状ばらつきが生じてもインピーダンスを整合しやすく、反射を小さく抑えることができるので損失を小さくして高い送信出力を持つ送信器１６０を実現することができる。
送信器１６０では、整合回路１を用いているが、前述した第２実施形態の整合回路５１を用いてもよい。このように構成しても、同様の効果を達成することができる。また送信器１６０において、前記伝送線路１６２は、マイクロストリップ線路およびストリップ線路の他に、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路、スロット線路、導波管または誘電体導波管などによって実現されてもよい。
図１３は、本発明の第４の実施形態である受信器１７０の構成を示す模式図である。図１２に示す前述した送信器１６０と同様の構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。
受信器１７０は、前述した第１の実施形態の整合回路１と、高周波検波器１７１と、受信信号伝送線路である伝送線路１６２と、受信用アンテナ１７３とを含んで構成される。高周波検波器１７１は、たとえば、ショットキーバリアダイオード検波器、ビデオ検波器またはミキサＭＭＩＣなどによって実現される。
伝送線路１６２の高周波信号の伝送方向の第１端部１６２ａは、高周波検波器１７１に接続され、伝送線路１６２の高周波信号の伝送方向の第２端部１６２ｂは、受信用アンテナ１７３に接続される。受信用アンテナ１７３は、パッチアンテナなどの平面アンテナまたはホーンアンテナやロッドアンテナなどによって実現される。
整合回路１は、高周波信号が整合回路１を通過するように、伝送線路１６２に挿入される。
受信用アンテナ１７３によって外部から到来する電波を捕捉すると、受信用アンテナ１７３は電波に基づく高周波信号を伝送線路１６２に与え、整合回路１を通過して、高周波検波器１７１に受信した高周波信号が与えられる。高周波検波器１７１は、高周波信号を検波して、高周波信号に含まれる情報を検出する。
受信器１７０では、受信用アンテナ１７３によって捕捉した高周波信号は、伝送線路１６２に伝送されて高周波検波器１７１によって検波される。
このように伝送線路１６２には、整合回路１が挿入されるので、パターンの形状ばらつきが生じてもインピーダンスを整合しやすく、反射を小さく抑えることができるので損失を小さくして高い検波出力を持つ受信器１７０を実現することができる。
受信器１７０では、整合回路１を用いているが、前記整合回路１に変えて、前述した第２実施形態の整合回路５１を用いてもよい。このように構成しても、同様の効果を達成することができる。また受信器１７０において、前記伝送線路１６２は、マイクロストリップ線路およびストリップ線路の他に、コプレーナ線路、グランド付きコプレーナ線路、スロット線路、導波管または誘電体導波管などによって実現されてもよい。
図１４は、本発明の第５の実施形態である送受信器１８０を備えるレーダ装置１９０の構成を示す模式図である。レーダ装置１９０において、図１２および図１３に示す前述した実施形態の送信器１６０および受信器１７０と同様の構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。レーダ装置１９０は、送受信器１８０と、距離検出器１９１を含んで構成される。
送受信器１８０は、前述した第１の実施形態の整合回路１と、高周波発振器１６１と、第３〜第７伝送線路１８１，１８２，１８３，１８４，１８５と、分岐器１８６と、分波器１８７と、送受信用アンテナ１８８と、ミキサ１８９とを含んで構成される。送受信用アンテナ１８８は、パッチアンテナまたはホーンアンテナによって実現される。第３〜第７伝送線路１８１，１８２，１８３，１８４，１８５は、前述した伝送線路１６２と同様の構成を有する。
第３伝送線路１８１の高周波信号の伝送方向の第１端部１８１ａは、高周波発振器１６１に接続され、第３伝送線路１８１の高周波信号の伝送方向の第２端部１８１ｂは、分岐器１８６に接続される。整合回路１は、高周波信号が整合回路１を通過するように、第３伝送線路１８１に挿入される。
分岐器（切替器）１８６は、第１、第２および第３端子１８６ａ，１８６ｂ，１８６ｃを有し、第１端子１８６ａに与えられる高周波信号を、第２端子１８６ｂおよび第３端子１８６ｃに選択的に出力する。分岐器１８６は、たとえば高周波スイッチ素子によって実現される。分岐器１８６には、図示しない制御部から制御信号が与えられ、制御信号に基づいて第１端子１８６ａおよび第２端子１８６ｂ、または第１端子１８６ａおよび第３端子１８６ｃを選択的に接続する。レーダ装置１９０は、パルスレーダによって実現される。前記制御部は、第１端子１８６ａおよび第２端子１８６ｂを接続して、パルス状の高周波信号を第２端子１８６ｂから出力させた後、第１端子１８６ａおよび第３端子１８６ｃを接続して、高周波信号を第３端子１８６ｃから出力させる。第２端子１８６ｂには、第４伝送線路１８２の高周波信号の伝送方向の第１端部１８２ａが接続される。前記第３端子１８６ｃには、第４伝送線路１８４の高周波信号の伝送方向の第１端部１８４ａが接続される。レーダ装置１９０は発振器に電圧制御型発振器を用い、ＦＭ−ＣＷレーダによって実現してもよい。
分波器１８７は、第４、第５および第６端子１８７ａ，１８７ｂ，１８７ｃを有し、第４端子１８７ａに与えられる高周波信号を第５端子１８７ｂに出力し、第５端子１８７ｂに与えられる高周波信号を第６端子１８７ｃに出力する。第４伝送線路１８２の高周波信号の伝送方向の第２端部１８２ｂは、前記第４端子１８７ａに接続される。前記第５端子１８７ｂには、第５伝送線路１８３の高周波信号の伝送方向の第１端部１８３ａが接続される。伝送線路１８３の高周波信号の伝送方向の第２端部１８３ｂは、送受信用アンテナ１８８に接続される。
前記第６端子１８７ｃには、第７伝送線路１８５の高周波信号の伝送方向の第１端部１８５ａが接続される。第６伝送線路１８４の高周波信号の伝送方向の第２端部１８４ｂと、第７伝送線路１８５の高周波信号の伝送方向の第２端部１８５ｂとは、ミキサ１８９に接続される。分波器１８７は、ハイブリッド回路によって実現される。ハイブリッド回路は、方向性結合器、ブランチライン、マジックＴまたはラットレースなどによって実現される。
高周波発振器１６１で発生した高周波信号は、第３伝送線路１８１および整合回路１を通過して、分岐器１８６、第４伝送線路１８２、分波器１８７ならびに第５伝送線路１８３を介して送受信用アンテナ１８８に与えられ、送受信用アンテナ１８８から電波として放射される。また、高周波発振器１６１で発生した高周波信号は、第３伝送線路１８１および整合回路１を通過して、分岐器１８６ならびに第６伝送線路１８４を介してミキサ１８９にローカル信号として与えられる。
送受信用アンテナ１８８によって外部から到来する電波を受信すると、送受信用アンテナ１８８は電波に基づく高周波信号を第５伝送線路１８３に与え、分波器１８７、第７伝送線路１８５を介してミキサ１８９に与えられる。
ミキサ１８９は、第６および第７伝送線路１８４，１８５から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力する。ミキサ１８９から出力される中間周波信号は、距離検出器１９１に与えられる。
距離検出器１９１は、前述した高周波検波器１７１を含んで構成され、送受信器１８０から放射され、測定対象物によって反射された電波（エコー）を受信して得られる前記中間周波信号に基づいて、測定対象物までの距離を算出する。距離検出器１９１は、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。
送受信器１８０では、高周波信号が整合回路１を通過するように、第３伝送線路１８１に、整合回路１が挿入されることによって、パターンの形状ばらつきが生じてもインピーダンスを整合しやすく、反射を小さく抑えることができ、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器１８０を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器１８０を実現することができ、また、たとえばミキサ１８９によって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。
レーダ装置１９０では、送受信器１８０からの中間周波信号に基づいて、距離検出器が送受信器１８０から探知対象物までの距離、たとえば送受信用アンテナ１８８と探知対象物までの距離を検出するので、検知対象物までの距離を正確に検出することができる。
分岐器１８６は、方向性結合器などのハイブリッド回路やパワーディバイダによって実現されてもよく、この場合第１端子１８６ａに与えられる高周波信号は、第２端子１８６ｂおよび第３端子１８６ｃに分岐して出力される。この場合には、前述した構成と比較して、送受信用アンテナ１８８から出力される電波の電力が低くなるが、分岐器１８６を制御する必要がないので装置の制御が簡単になる。
本実施形態では、第３伝送線路１８１に整合回路１が挿入されるが、本発明のさらに他の実施形態では、整合回路１は、第３〜第７伝送線路１８１〜１８５の少なくともいずれか１つに、高周波信号が整合回路１を通過するように挿入されてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができる。
また送受信器１８０では、整合回路１を用いているが、前述した第２の実施形態の整合回路５１を用いてもよい。このように構成しても、同様の効果を達成することができる。
また本発明のさらに他の実施形態では、前記分波器１８７は、サーキュレータや高周波スイッチ素子によって実現されてもよく、このような構成であっても、同様の効果を達成することができる。
図１５は、本発明の第６の実施形態の送受信器１９５を備えるレーダ装置１９６の構成を示す模式図である。レーダ装置１９６において、図１２および図１３に示す前述した実施形態の送信器１６０および受信器１７０と同様の構成には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。レーダ装置１９６は、送受信器１９５と、距離検出器１９１とを含んで構成される。
送受信器１９５は、前述した第１の実施形態の整合回路１と、高周波発振器１６１と、第３〜第６伝送線路１８１，１８２，１８３，１８４と、分岐器１８６と、送信用アンテナ１６３と、受信用アンテナ１７３と、ミキサ１８９とを含んで構成される。送信用アンテナ１６３および受信用アンテナ１７３は、パッチアンテナまたはホーンアンテナによって実現される。第３〜第６伝送線路１８１，１８２，１８３，１８４は、前述した伝送線路１６２と同様の構成を有する。
第３伝送線路１８１の高周波信号の伝送方向の第１端部１８１ａは、高周波発振器１６１に接続され、第３伝送線路１８１の高周波信号の伝送方向の第２端部１８１ｂは、分岐器１８６に接続される。整合回路１は、高周波信号が整合回路１を通過するように、第３伝送線路１８１に挿入される。
分岐器（切替器）１８６は、第１、第２および第３端子１８６ａ，１８６ｂ，１８６ｃを有し、第１端子１８６ａに与えられる高周波信号を、第２端子１８６ｂおよび第３端子１８６ｃに選択的に出力する。分岐器１８６は、たとえば高周波スイッチ素子によって実現される。分岐器１８６には、図示しない制御部から制御信号が与えられ、制御信号に基づいて第１端子１８６ａおよび第２端子１８６ｂ、または第１端子１８６ａおよび第３端子１８６ｃを選択的に接続する。レーダ装置１９６は、パルスレーダによって実現される。前記制御部は、第１端子１８６ａおよび第２端子１８６ｂを接続して、パルス状の高周波信号を第２端子１８６ｂから出力させた後、第１端子１８６ａおよび第３端子１８６ｃを接続して、高周波信号を第３端子１８６ｃから出力させる。第２端子１８６ｂには、第４伝送線路１８２の高周波信号の伝送方向の第１端部１８２ａが接続される。前記第３端子１８６ｃには、第６伝送線路１８４の高周波信号の伝送方向の第１端部１８４ａが接続される。レーダ装置１９６は発振器に電圧制御型発振器を用い、ＦＭ−ＣＷレーダによって実現してもよい。
第４伝送線路１８２の高周波信号の伝送方向の第２端部１８２ｂは、送信用アンテナ１６３に接続される。
受信用アンテナ１７３と、ミキサ１８９とは、第５伝送線路１８３によって接続される。また第６伝送線路１８４の高周波信号の伝送方向の第２端部１８４ｂは、ミキサ１８９に接続される。
高周波発振器１６１で発生した高周波信号は、第３伝送線路１８１および整合回路１を通過して、分岐器１８６、第４伝送線路１８２を介して送信用アンテナ１６３に与えられ、送信用アンテナ１６３から電波として放射される。また、高周波発振器１６１で発生した高周波信号は、第３伝送線路１８１および整合回路１を通過して、分岐器１８６ならびに第６伝送線路１８４を介してミキサ１８９にローカル信号として与えられる。
受信用アンテナ１７３によって外部から到来する電波を受信すると、受信用アンテナ１７３は電波に基づく高周波信号を、第５伝送線路１８３を介してミキサ１８９に与える。
ミキサ１８９は、第５および第６伝送線路１８３，１８４から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力する。ミキサ１８９から出力される中間周波信号は、距離検出器１９１に与えられる。
距離検出器１９１は、前述した高周波検波器１７１を含んで構成され、送受信器１９５から放射され、測定対象物によって反射された電波（エコー）を受信して得られる前記中間周波信号に基づいて、測定対象物までの距離を算出する。距離検出器１９１は、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。
送受信器１９５では、高周波信号が整合回路１を通過するように、第３伝送線路１８１に、整合回路１が挿入されることによって、パターンの形状ばらつきが生じてもインピーダンスを整合しやすく、反射を小さく抑えることができ、挿入損失が小さく抑えられるために高い送信出力を持つ送受信器１９５を実現することができ、また、たとえば安定な検波特性を持つとともに、挿入損失が小さく抑えられるために高い検波出力を持つ送受信器１９５を実現することができ、また、たとえばミキサ１８９によって生成される中間周波数信号の信頼性を向上させることができる。
レーダ装置１９６では、前記送受信器１９５からの中間周波信号に基づいて、距離検出器が送受信器１９５から探知対象物までの距離、たとえば送信用アンテナ１６３および受信用アンテナ１７３と探知対象物までの距離を検出するので、検知対象物までの距離を正確に検出することができる。
分岐器１８６は、方向性結合器などのハイブリッド回路やパワーディバイダによって実現されてもよく、この場合第４伝送線路１８２に与えられる高周波信号は、第２端子１８６ｂおよび第３端子１８６ｃに分岐して出力される。この場合には、前述した構成と比較して、送信用アンテナ１６３から出力される電波の電力が低くなるが、分岐器１８６を制御する必要がないので装置の制御が簡単になる。
本実施形態では、第３伝送線路１８１に整合回路１が挿入されるが、本発明のさらに他の実施では、整合回路１は、第３〜第６伝送線路１８１〜１８４の少なくともいずれか１つに、高周波信号が整合回路１を通過するように挿入されてもよい。このような構成であっても、同様の効果を達成することができる。
また送受信器１９５では、整合回路１を用いているが、前述した第２の実施形態の整合回路５１を用いてもよい。このように構成しても、同様の効果を達成することができる。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
１，５１ 整合回路
２，５２ 配線基板
３ ボンディングワイヤ
４ 電子部品
５，５５ 伝送線路
６，５６ スタブ部
７，５７ 接続部
９，５９ 表面導体層
１０，６０ 内部導体層
２１，６５ 反射源
２２，６４ 第１伝送線路
２３，６６ 第２伝送線路
２４ ダミーチップ
２５，６８ 信号線

Claims (9)

  1. 第１端と第２端とを有し、前記第１端に負荷が接続されて用いられる第１伝送線路と、
    前記第１端に接続される負荷による伝送信号の反射源であって、前記第２端に接続される反射源と、
    前記反射源に接続される第２伝送線路と、を有する整合回路であって、
    前記第１伝送線路および前記反射源は、誘電体層と、前記誘電体層の主面に設けられる信号線と、前記信号線に前記誘電体層を介して結合する接地導体層とを含んで構成され、
    前記接地導体層は、前記誘電体層の主面とは反対側の面である背面に設けられた背面導体層と、前記誘電体層の内部に設けられるとともに前記背面導体層に貫通導体を介して接続された内部導体層とを含み、
    前記信号線のうち前記第１伝送線路を構成する部分は、前記背面導体層に結合される第１部分および前記内部導体層に結合される第２部分を有することにより前記第１端と前記第２端との間に特性インピーダンスの変化した変化領域を有し、
    前記信号線のうち前記反射源を構成する部分は、前記信号線のうち前記第１伝送線路を構成する部分と幅が異なっている整合回路。
  2. 前記信号線のうち前記反射源を構成する部分は、前記内部導体層に結合している請求項１記載の整合回路。
  3. 前記第１端に接続され、外部の電子部品と前記第１伝送線路とを電気的に接続する接続体である負荷を有し、
    前記信号線と前記接地導体層との距離は、前記負荷が接続される前記第１端における大きさのほうが、前記反射源における大きさよりも大きく構成されている請求項２記載の整合回路。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の整合回路を備える配線基板。
  5. 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、前記高周波発振器からの高周波信号を伝送する送信信号伝送線路と、
    前記高周波発振器からの高周波信号が通過するように、前記送信信号伝送線路に挿入される請求項１記載の整合回路と、
    前記送信信号伝送線路に接続され、高周波信号を放射するアンテナとを含む送信器。
  6. 高周波信号を捕捉するアンテナと、
    前記アンテナに接続され、前記アンテナによって捕捉される高周波信号を伝送する受信信号伝送線路と、
    前記アンテナによって捕捉される高周波信号が通過するように、前記受信信号伝送線路に挿入される請求項１記載の整合回路と、
    前記受信信号伝送線路に接続され、前記受信信号伝送線路に伝送される高周波信号を検波する高周波検波器とを含む受信器。
  7. 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、高周波信号を伝送する第３伝送線路と、
    第１、第２および第３端子を有し、前記第１端子が前記第３伝送線路に接続され、前記第１端子に与えられる高周波信号を前記第２端子または前記第３端子に選択的に出力する分岐器と、
    前記第２端子に接続され、前記第２端子から与えられる高周波信号を伝送する第４伝送線路と、
    第４、第５および第６端子を有し、前記第４伝送線路を介して前記第４端子に与えられる高周波信号を前記第５端子に出力し、かつ前記第５端子に与えられる高周波信号を前記第６端子に出力する分波器と、
    前記第５端子に接続され、前記第５端子から出力される高周波信号を伝送し、前記第５端子に高周波信号を伝送する第５伝送線路と、
    前記第５伝送線路に接続され、高周波信号を放射および捕捉するアンテナと、
    前記第３端子に接続され、前記第３端子から出力される高周波信号を伝送する第６伝送線路と、
    前記第６端子に接続され、前記第６端子から出力される高周波信号を伝送する第７伝送線路と、
    前記第６および第７伝送線路に接続され、前記第６および第７伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力するミキサと、
    前記高周波発振器からの高周波信号、前記分岐器からの高周波信号、前記アンテナによって捕捉される高周波信号、前記分波器からの高周波信号のいずれかの高周波信号が通過するように、前記第３〜第７伝送線路のうち少なくともいずれか１つに挿入される請求項１記載の整合回路とを含む送受信器。
  8. 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、高周波信号を伝送する第３伝送線路と、
    第１、第２および第３端子を有し、前記第１端子が前記第３伝送線路に接続され、前記第１端子に与えられる高周波信号を前記第２端子または前記第３端子に選択的に出力する分岐器と、
    前記第２端子に接続され、前記第２端子から与えられる高周波信号を伝送する第４伝送線路と、
    前記第４伝送線路に接続され、高周波信号を放射する送信用アンテナと、
    高周波信号を捕捉する受信用アンテナと、
    前記受信用アンテナに接続され、捕捉した高周波信号を伝送する第５伝送線路と、
    前記第３端子に接続され、前記第３端子から出力される高周波信号を伝送する第６伝送線路と、
    前記第５および第６伝送線路に接続され、前記第５および第６伝送線路から与えられる高周波信号を混合して中間周波信号を出力するミキサと、
    前記高周波発振器からの高周波信号、前記分岐器からの高周波信号、前記受信用アンテナによって捕捉される高周波信号のいずれかの高周波信号が通過するように、前記第３〜第６伝送線路のうち少なくともいずれか１つに挿入される請求項１記載の整合回路とを含む送受信器。
  9. 請求項７記載の送受信器と、
    前記送受信器からの中間周波信号に基づいて、前記送受信器から探知対象物までの距離を検出する距離検出器とを含むレーダ装置。
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