JP5537830B2

JP5537830B2 - High frequency module

Info

Publication number: JP5537830B2
Application number: JP2009094348A
Authority: JP
Inventors: 浩一松尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: JP2010243412A

Description

この発明は、マイクロ波帯またはミリ波帯などの高周波帯のレーダ装置などに用いられる高周波モジュールに関するものである。 The present invention relates to a high frequency module used for a radar device in a high frequency band such as a microwave band or a millimeter wave band.

一般的に、高周波帯を用いたレーダ装置は、天候や粉塵の影響を受けにくく送受信アンテナを小型化できなどのメリットが得られる。例えば、車載ミリ波レーダ装置は、ミリ波帯を使用して、前方の車両との距離や相対速度を検知することによって、衝突不可避時のドライバーへの被害を軽減させることができる。このようなレーダ装置は、ミリ波発振器などが搭載された高周波モジュール、当該高周波モジュールに制御信号などを供給する制御基板、および送信信号を送受信する導波管プレートなどを備えて構成されているのが一般的である。従来の高周波モジュールは、送信信号より低い周波数の発振器の信号を増幅、逓倍し、送信信号を得ていたため、構成が複雑になり、コスト、寸法の増大につながっていた。そのため、より簡略化された構成の高周波モジュールが求められていた。 In general, a radar apparatus using a high frequency band is less susceptible to the influence of weather and dust, and has the advantage that the transmission / reception antenna can be reduced in size. For example, an in-vehicle millimeter wave radar device can reduce damage to a driver when a collision is unavoidable by detecting the distance and relative speed with a vehicle ahead using the millimeter wave band. Such a radar apparatus includes a high-frequency module on which a millimeter wave oscillator or the like is mounted, a control board that supplies a control signal to the high-frequency module, a waveguide plate that transmits and receives a transmission signal, and the like. Is common. Conventional high-frequency modules amplify and multiply an oscillator signal having a frequency lower than that of a transmission signal to obtain a transmission signal, resulting in a complicated configuration and an increase in cost and size. Therefore, a high-frequency module having a more simplified configuration has been demanded.

下記特許文献１の従来技術では、送信信号の1/4の周波数の発振器出力を増幅、2逓倍、更に増幅、2逓倍、増幅して、高周波モジュールを実現している。 In the prior art of Patent Document 1 below, an oscillator output having a frequency of 1/4 of a transmission signal is amplified, multiplied by 2, further amplified, multiplied by 2 and amplified to realize a high frequency module.

特開２００７−１２４３４０号公報JP 2007-124340 A

しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術では、ハーモニックミキサの局発電力を供給する一の増幅器の出力を、逓倍器によって逓倍し、さらに逓倍器の出力を他の増幅器によって増幅して送信信号とする構成であったので、高周波モジュールの構成が複雑になり、更なるコストの低減や小型化に課題があった。 However, in the conventional technique represented by the above-mentioned Patent Document 1, the output of one amplifier that supplies local power of the harmonic mixer is multiplied by a multiplier, and the output of the multiplier is amplified by another amplifier and transmitted. Since the configuration is a signal, the configuration of the high-frequency module is complicated, and there are problems in further cost reduction and downsizing.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なる低コスト化、小型化を実現することができる高周波モジュールを得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the high frequency module which can implement | achieve further cost reduction and size reduction.

上記目的を達成するため、この発明は、レーダ装置に適用され、発振器から出力された送信信号を目標に向けて照射する送信部と目標から反射した受信信号を受信する受信部とを備えた高周波モジュールにおいて、前記送信部は、前記送信部に含まれる増幅器を飽和動作させることによって、逓倍した高周波信号を前記送信信号として外部に送出すること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is applied to a radar device, and includes a transmission unit that irradiates a transmission signal output from an oscillator toward a target and a reception unit that receives a reception signal reflected from the target. In the module, the transmission unit sends out a multiplied high-frequency signal to the outside as the transmission signal by performing a saturation operation of an amplifier included in the transmission unit.

本発明によれば、レーダ装置に搭載された高周波モジュールが、逓倍器を使用せず、送信部に含まれる増幅器を飽和動作させることによって、逓倍した高周波信号を出力するようにしたので、更なる低コスト化、小型化を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the high-frequency module mounted on the radar device outputs a multiplied high-frequency signal by performing a saturation operation of the amplifier included in the transmission unit without using a multiplier. There is an effect that cost reduction and size reduction can be realized.

図１は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency module according to an embodiment of the present invention. 図２は、従来のミリ波レーダ装置に用いられる高周波モジュールの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a high frequency module used in a conventional millimeter wave radar apparatus.

以下に、本発明にかかる高周波モジュールの実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a high-frequency module according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールの構成を示す図である。図１に示す高周波モジュール２０は、送信部３０および受信部４０を有して構成されている。 Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency module according to an embodiment of the present invention. The high frequency module 20 illustrated in FIG. 1 includes a transmission unit 30 and a reception unit 40.

（送信部）
送信部３０は、周波数変調された高周波信号である局部発振信号ｆ０を出力する発振器２１、増幅器２２、および分波器２３を有して構成されている。 (Transmitter)
The transmission unit 30 includes an oscillator 21, an amplifier 22, and a duplexer 23 that output a local oscillation signal f0 that is a frequency-modulated high-frequency signal.

増幅器２２は、内蔵されるトランジスタを飽和領域で動作させ、トランジスタの非線形性により、基本波以外の高調波成分を発生させる。増幅器２２は、局部発振信号ｆ０を取り込み、逓倍した高周波信号である第２高調波２ｆ０を発生させ、局部発振信号ｆ０と第２高調波２ｆ０とを増幅して分波器２３に出力する。なお、逓倍した高周波信号は、第２高調波２ｆ０に限定されるものではなく、例えば、第３高調波であってもよい。 The amplifier 22 operates a built-in transistor in a saturation region, and generates harmonic components other than the fundamental wave due to the nonlinearity of the transistor. The amplifier 22 takes in the local oscillation signal f0, generates a second harmonic 2f0 that is a multiplied high frequency signal, amplifies the local oscillation signal f0 and the second harmonic 2f0, and outputs the amplified signal to the duplexer 23. Note that the multiplied high frequency signal is not limited to the second harmonic 2f0, and may be, for example, a third harmonic.

分波器２３は、増幅器２２の出力端に接続され、増幅器２２の出力に含まれる第２高調波２ｆ０を、例えば、図示しない導波管などの導波路を介してアンテナ基板１０に形成された送信アンテナＴＸに送出し、増幅器２２からの局部発振信号ｆ０をｎ分配器２４に送出する。なお、本実施の形態にかかる高周波モジュール２０は、ｎ分配器２４を用いて構成されているが、これに限定されるものではなく、分波器２３からの局部発振信号ｆ０を直接ミキサ２５に送出する構成であってもよい。 The duplexer 23 is connected to the output terminal of the amplifier 22, and the second harmonic 2 f 0 included in the output of the amplifier 22 is formed on the antenna substrate 10 via a waveguide such as a waveguide (not shown). The signal is transmitted to the transmission antenna TX, and the local oscillation signal f 0 from the amplifier 22 is transmitted to the n distributor 24. The high-frequency module 20 according to the present embodiment is configured using the n distributor 24, but is not limited to this, and the local oscillation signal f 0 from the demultiplexer 23 is directly input to the mixer 25. The structure which sends out may be sufficient.

（受信部）
一方、受信部４０は、ｎ分配器２４およびミキサ２５を有して構成され、ｎ分配器２４は、分波器２３から出力された局部発振信号ｆ０を、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸｎの数量ｎ個に対応した各ミキサ２５に送出する。 (Receiver)
On the other hand, the receiving unit 40 includes an n distributor 24 and a mixer 25, and the n distributor 24 receives the local oscillation signal f0 output from the demultiplexer 23 in a quantity of n reception antennas RX1 to RXn. To each mixer 25 corresponding to

ミキサ２５は、例えば、逆極性のダイオードを並列接続したアンチパラレルダイオードペア（図示せず）を内蔵し、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸｎから入力される第２高調波２ｆ０を、ｎ分配器２４から入力される局部発振信号ｆ０に基づいて中間周波数信号にダウンコンバートする。そして、ミキサ２５から出力された中間周波数信号は、図示しない信号処理基板に送られ、目標物との距離及び相対速度などが演算に使用される。 The mixer 25 includes, for example, an anti-parallel diode pair (not shown) in which diodes of reverse polarity are connected in parallel, and the second harmonic 2f0 input from the receiving antennas RX1 to RXn is input from the n distributor 24. Down-converted to an intermediate frequency signal based on the local oscillation signal f0. The intermediate frequency signal output from the mixer 25 is sent to a signal processing board (not shown), and the distance from the target and the relative speed are used for the calculation.

図１には、高周波モジュール２０の外部に、送信アンテナＴＸおよび受信アンテナＲＸ１〜ＲＸｎを搭載したアンテナ基板１０が示されている。送信アンテナＴＸは、分波器２３からの第２高調波２ｆ０を送信信号として空間に放射する。空間に放射された送信信号は、目標に照射され、受信アンテナＲＸ１〜ＲＸｎは、目標から反射した受信信号をミキサ２５に送出する。 FIG. 1 shows an antenna substrate 10 on which a transmission antenna TX and reception antennas RX1 to RXn are mounted outside the high-frequency module 20. The transmission antenna TX radiates the second harmonic 2f0 from the duplexer 23 to the space as a transmission signal. The transmission signal radiated to the space is irradiated to the target, and the reception antennas RX1 to RXn send the reception signal reflected from the target to the mixer 25.

以下、本実施の形態にかかる高周波モジュール２０が従来の高周波モジュール５０と異なる点について説明する。図２は、従来のミリ波レーダ装置に用いられる高周波モジュールの構成を示す図である。図１と同様の部分については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図２に示す高周波モジュール５０は、送信部３１および受信部４１を有して構成されている。 Hereinafter, the difference between the high-frequency module 20 according to the present embodiment and the conventional high-frequency module 50 will be described. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a high frequency module used in a conventional millimeter wave radar apparatus. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The high frequency module 50 shown in FIG. 2 includes a transmission unit 31 and a reception unit 41.

増幅器２６は、発振器２１から出力された局部発振信号ｆ０を、トランジスタの線形領域で増幅して出力し、２分配器２７は、逓倍器２９と増幅器２８に対して、増幅器２６からの局部発振信号ｆ０をそれぞれ分配して出力する。 The amplifier 26 amplifies the local oscillation signal f0 output from the oscillator 21 in the linear region of the transistor and outputs the amplified signal. The two distributor 27 outputs the local oscillation signal from the amplifier 26 to the multiplier 29 and the amplifier 28. f0 is distributed and output.

逓倍器２９は、２分配器２７からの一方の出力である局部発振信号ｆ０を、例えば、２逓倍して出力する。増幅器６０は、逓倍器２９の出力を電力増幅し、送信アンテナＴＸに送出する。一方、増幅器２８は、２分配器２７の他方の出力である局部発振信号ｆ０を電力増幅し、ｎ分配器２４に送出する。 The multiplier 29 multiplies the local oscillation signal f0, which is one output from the 2-distributor 27, by, for example, 2 and outputs it. The amplifier 60 amplifies the output of the multiplier 29 and sends it to the transmission antenna TX. On the other hand, the amplifier 28 amplifies the power of the local oscillation signal f 0 that is the other output of the two distributor 27 and sends it to the n distributor 24.

ここで、２分配器２７から出力された各局部発振信号ｆ０のレベルは、２分配器２７への入力レベルに対して大きく減衰しているため、増幅器２８および増幅器６０は、これらの減衰した局部発振信号ｆ０のレベルを増幅するために使用されている。しかしながら、本実施の形態にかかる高周波モジュール２０は、これらの増幅器２８、６０を必要としない。 Here, since the level of each local oscillation signal f0 output from the two distributors 27 is greatly attenuated with respect to the input level to the two distributors 27, the amplifier 28 and the amplifier 60 have their attenuated local parts. Used to amplify the level of the oscillation signal f0. However, the high-frequency module 20 according to the present embodiment does not require these amplifiers 28 and 60.

また、従来の高周波モジュール５０は、逓倍器２９を用いて局部発振信号ｆ０を得ているが、本実施の形態にかかる高周波モジュール２０は、上述したように、増幅器２６が第２高調波２ｆ０を出力する。そのため、本実施の形態にかかる高周波モジュール２０は、従来の逓倍器２９を使用しなくとも、第２高調波２ｆ０を得ることができる。 The conventional high frequency module 50 obtains the local oscillation signal f0 using the multiplier 29. However, as described above, in the high frequency module 20 according to the present embodiment, the amplifier 26 generates the second harmonic 2f0. Output. Therefore, the high frequency module 20 according to the present embodiment can obtain the second harmonic 2f0 without using the conventional multiplier 29.

以上に説明したように、本実施の形態にかかる高周波モジュールは、分波器２３が増幅器２２と送信アンテナＴＸとの間に接続され、増幅器２２から出力された局部発振信号ｆ０および第２高調波２ｆ０を分波する分波器を備え、発振器２１と分波器２３との間に接続された増幅器２２の飽和動作によって、第２高調波２ｆ０を出力するようにしたので、従来の高周波モジュール５０に比して、送信系の構成が単純になり、その結果、高周波モジュール５０の更なる小型化と低コスト化とを実現可能である。また、部品点数を低減できるため、従来技術に比して信頼性を向上させることが可能である。また、増幅器６０や逓倍器２９が不要となるため、増幅器６０や逓倍器２９の工程における化学薬品や排水処理に伴う環境負荷が低減される。また、増幅器６０や逓倍器２９が不要となるため、製品の処分や燃焼時に発生する塩素ガスおよびダイオキシン等の有害物質の発生量が低減され、環境保全性を向上させることが可能である。また、増幅器６０および逓倍器２９によるエネルギー損失がなくなるため、高周波モジュール全体としてのエネルギー消費量を削減可能である。 As described above, in the high frequency module according to the present embodiment, the branching filter 23 is connected between the amplifier 22 and the transmission antenna TX, and the local oscillation signal f0 and the second harmonic output from the amplifier 22 are used. Since the second harmonic 2f0 is output by the saturation operation of the amplifier 22 connected between the oscillator 21 and the duplexer 23, the second harmonic 2f0 is output. As a result, the configuration of the transmission system is simplified, and as a result, the high-frequency module 50 can be further reduced in size and cost. In addition, since the number of parts can be reduced, the reliability can be improved as compared with the prior art. Moreover, since the amplifier 60 and the multiplier 29 become unnecessary, the environmental load accompanying the chemicals and waste water treatment in the process of the amplifier 60 and the multiplier 29 is reduced. Further, since the amplifier 60 and the multiplier 29 are not required, the generation amount of harmful substances such as chlorine gas and dioxin generated at the time of product disposal or combustion can be reduced, and environmental conservation can be improved. In addition, since energy loss due to the amplifier 60 and the multiplier 29 is eliminated, it is possible to reduce the energy consumption of the entire high-frequency module.

また、本実施の形態に示した高周波モジュール２０の構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。 Further, the configuration of the high-frequency module 20 shown in the present embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and departs from the gist of the present invention. Of course, it is possible to change and configure such as omitting a part within the range.

以上のように、本発明に係る高周波モジュールは、ミリ波帯、マイクロ波帯の高周波信号を入出力する無線通信装置やレーダに適用可能であり、特に、更なる小型化と低コスト化を実現することが可能な発明として有用である。 As described above, the high-frequency module according to the present invention can be applied to radio communication devices and radars that input and output millimeter-wave band and microwave band high-frequency signals, and in particular, further miniaturization and cost reduction are realized. It is useful as an invention that can be made.

１０アンテナ基板
２０，５０高周波モジュール
２１発振器
２２，２６，２８，６０増幅器
２３分波器
２４ｎ分配器
２５ミキサ
２７２分配器
２９逓倍器
３０，３１送信部
４０，４１受信部
ｆ０局部発振信号（高周波信号）
２ｆ０第２高調波（逓倍した高周波信号）
ＴＸ送信アンテナ
ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸｎ受信アンテナ 10 Antenna board 20, 50 High frequency module 21 Oscillator 22, 26, 28, 60 Amplifier 23 Divider 24 n Divider 25 Mixer 27 2 Divider 29 Multiplier 30, 31 Transmitter 40, 41 Receiver f0 Local oscillation signal ( High frequency signal)
2f0 2nd harmonic (multiplied high frequency signal)
TX transmitting antenna RX1, RX2, RXn receiving antenna

Claims

Is applied to a radar apparatus, the high frequency module that includes a receiving unit that receives a reception signal reflected from the transmitting unit and the target for irradiating a transmit signal to a target,
The transmitter is
An oscillator that outputs a local oscillation signal;
An amplifier that amplifies and outputs a local oscillation signal from the oscillator, and amplifies and outputs a high-frequency signal obtained by multiplying the local oscillation signal by performing a saturation operation;
A duplexer for transmitting the high-frequency signal included in the output of the amplifier to the outside as the transmission signal ;
Having
High frequency module characterized by

The high-frequency module according to claim 1, wherein the amplifier outputs the high-frequency signal as a second harmonic signal.

Is applied to a radar apparatus, the high frequency module that includes a receiving unit that receives a reception signal reflected from the transmitting unit and the target for irradiating a transmit signal to a target,
The transmitter is
An oscillator that outputs a local oscillation signal;
An amplifier that amplifies and outputs a local oscillation signal from the oscillator, and amplifies and outputs a high-frequency signal obtained by multiplying the local oscillation signal by performing a saturation operation ;
A demultiplexer for transmitting a local oscillation signal included in the output of the amplifier to the receiving unit, and transmitting the high-frequency signal included in the output of the amplifier to the outside as the transmission signal ;
Have
The receiver is
Having a mixer for extracting an intermediate frequency based on the local oscillation signal and the received signal from the duplexer;
High frequency module characterized by