JPH0378679A - ドップラレーダモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ドツプラ効果を利用したレーダモジュールに
関し、特に２組のブランチライン回路を備えることによ
って発振電力および受信電力が効率良く利用され、また
アンテナがアレイ化されることによってｔ階間性および
利得が任意に設定可能とされるドツプラレーダモジュー
ルに適用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ 一般に、ドツプラ効果を利用したレーダモジュールとし
ては、発振周波数と受信周波数との相対的な周波数変動
によって対象物の有無または速度などの検出手段として
広く用いられ、たとえば前者の使用例としてはドアセン
サおよび防犯装置などに使用され、一方後者の場合にお
いては、車速計およびスピードガンなどに広く使用され
ている。

また、このようなレーダモジュールにおいては、アンテ
ナの指向性および利得などの各特性要件が使用する際に
大きな選択要因とされ、レーダモジュールが設置される
周囲環境および距離などの設置条件、または使用される
用途などに応じて適宜選択され、最適な検出条件におい
て使用されている。

そして、従来のレーダモジニールとしては、たとえば各
種のアンテナと、空胴共振器とが組み合わされた立体形
レーダモジュールなどが使用され、アンテナの指向性お
よび利得が用途に応じて選択され、特に設置スペースが
制限されない場所へ設置される場合に用いられている。

また、現在のように小形化の要求に対応されるレーダモ
ジュールとしては、たとえば（Ｊ、　Ｐｈｙｓ、　Ｅ：
Ｓｃｉ　１ｎｓｔｒｕｍ、、Ｖｏｌ、１７，１９８４．
Ｐ２Ｓ５〜Ｐ３６２．　Ｐｒ１ｎｔｅｄ　ｉｎ　Ｇｒｅ
ａｔ　Ｂｒ１ｔａｉｎ）に記載されるように平面形のレ
ーダモジュールが提案されてふり、発振用アンテナおよ
び発振回路などを備えた発振部と、受信用アンテナおよ
び受信回路などを備えた受信部と、発振部の発振信号お
よび受信部の受信信号が混合調整される混合部となどか
ら構成され、これらのアンテナおよび各回路が１枚の基
板上に搭載され、レーダモジュールが平面化されて形成
されている。

そして、たとえば発振回路で発振された発振信号が発振
用アンテナを通じて対象物に放射され、その反射された
受信信号が受信用アンテナを通じて受信回路で受信され
、発振信号および受信信号が混合部を通じて混合調整さ
れることによって、ドツプラ信号として外部に出力され
るように構成されている。

従って、このレーダモジュールにおいては、ローカル源
として使用される発振および受信電力が、発振用アンテ
ナおよび受信用アンテナの両者の電磁結合によって確保
され、方向性結合による発振信号および受信信号の相互
間における微小な周波数差によってドツプラ信号が得ら
れるものである。

［発明が解決しようとする課題〕 ところが、前記のような平面形のレーダモジュールにお
いては、方向性結合によって発振電力および受信電力の
一部がカップリングされ、はとんどが終端抵抗によって
消費されるために、発振および受信電力が有効に利用さ
れていないという欠点がある。

また、発振用アンテナおよび受信用アンテナの形状が、
これらの相互間における電磁結合によって決定されるた
めに、アンテナの指向性および利得を任意に設定するこ
とができないという不具合がある。

さらに、発振用アンテナおよび受信用アンテナが互いに
分離されて形成されるために、基板面積の有効利用が図
られていないという欠点がある。

従って、前記の平面形のレーダモジュールにおいては、
立体形のレーダモジュールに比べて平面化されることに
よって小形化が図れるものの、電力の有効利用、アンテ
ナの特性制御および基板面積の有効利用などについて配
慮がなされておらず、実用化の面において問題がある。

そこで、本発明の目的は、アンテナ、発振部、受信部、
混合部および出力部が１枚の基板上に搭載され、アンテ
ナが発振および受信の際において共用される平面アンテ
ナに形成されることによって、完全平面において小形化
が可能とされるドツプラレーダモジュールを提供するこ
とにある。

また、本発明の他の目的は、受信部が２組のブランチラ
イン回路を備えることによって、発振信号および受信信
号が絶縁され、発振電力および受信電力を効率良く利用
することができると同時に、安定した動作において高精
度な検出が可能とされるドツプラレーダモジュールを提
供することにある−ト さらに、本発明の他の目的は、アンテナがアレイ化され
ることによって形状、指向性および利得が任意に設定さ
れ、最適な特性条件における検出が可能とされ、高性能
化が可能とされるドツプラレーダモジュールを提供する
ことにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明のドツプラレーダモジュールは、ドツ
プラ効果による周波数変動を利用したレーダモジュール
であって、誘電体材料で形成された基板上に、アンテナ
、発振部、受信部、混合部および出力部が搭載され、前
記アンテナが発振および受信の際において共用され、前
記発振部で発振された電波を前記アンテナを通じて対象
物に放射し、その反射された電波を再び同一の前記アン
テナを通じて前記受信部で受信し、発振および受信され
た電波を前記混合部を通じて混合調整した後に、ドツプ
ラ信号として前記出力部から外部に出力するものである
。

また、前記受信部が、一辺が１／４波長の４角形ライン
に形成される２組のブランチライン回路を備え、該ブラ
ンチライン回路の第１ブランチライン回路と第２ブラン
チライン回路との結合点において、発振および受信の際
における漏洩電力が零とされることによって発振信号お
よび受信信号を絶縁し、かつ発振電力および受信電力を
相互に干渉することなく分離することができるようにし
たものである。

さらに、前記アンテナが、発振および受信の際に共用さ
れるアレイ化された平面アンテナとされ、該アンテナの
形状、指向性および利得を任意に設定することができる
ようにしたものである。

［作用］ 前記したドツプラレーダモジュールによれば、誘電体材
料で形成された基板上に、アンテナ、発振部、受信部、
混合部および出力部が搭載され、アンテナが発振および
受信の際において共用されることにより、発振部で発振
された電波がアンテナを通じて対象物に放射され、その
反射された電波が再び同一のアンテナを通じて受信部で
受信され、発振および受信された電波が混合部を通じて
混合調整された後に、ドツプラ信号として出力部から外
部に出力することができる。

これにより、１枚の基板上に、電波の発振源からドツプ
ラ信号の出力までを搭載し、かつ同一のアンテナを発振
および受信の際において共用することによって、ドツプ
ラレーダモジュールを平面化し、形状的に小形化するこ
とができる。

また、前記受信部が、一辺が１／４波長の４角形ライン
に形成される２組のブランチライン回路を備える場合に
おいては、このブランチライン回路の第１ブランチライ
ン回路と第２ブランチライン回路との結合点において、
発振および受信の際における漏洩電力が零とされること
によって発振信号および受信信号が絶縁され、かつ発振
電力および受信電力が相互に干渉することなく分離され
ることにより、発振電力および受信電力を効率良く利用
することができる。

さらに、前記アンテナが、発振および受信の際に共用さ
れるアレイ化された平面アンテナとされることにより、
このアンテナの形状、指向性および利得を任意に設定す
ることができる。

口実雄側コ 第１図は本発明の一実施例であるドツプラレーダモジュ
ールを示す平面図、第２図は本実施例のドツプラレーダ
モジュールを構成する混合部の変形例を示す部分平面図
である。

まず、第１図により本実施例のドツプラレーダモジュー
ルの構成を説明する。

本実施例のドツプラレーダモジニールは、たとえばドツ
プラ効果による周波数変動を利用したレーダモジュール
とされ、ｍ電体材料で形成された基板１の表面に、アン
テナ２、発振部３、受信部４、混合部５右よび出力部６
が搭載され、発振部３からの発振信号がアンテナ２を通
じて図示しない対象物に放射され、その反射された信号
が再び同一のアンテナ２を通じて受信部４で受信され、
発振信号および受信信号が混合部５を通じて混合調整さ
れた後に、ドツプラ信号として出力部６から４部に出力
されるように構成されている。

基板１は、たとえばガラスエポキシ、セラミックなどの
誘電体材料によって形成されている。

アンテナ２は、４個の角形パッチアンテナが組み合わさ
れた平面アンテナアレイとされ、同一のアンテナ２が発
振部よび受信の際に共有して使用されている。そして、
アンテナ２の形状、指向性および利得が任意に設定され
る構造とされている。

発振部３は、発振源であるＭＥＳＦＥＴ？、共振器８お
よび直流ブロック９から構成され、ＭＥＳＦＥＴ７に高
周波バイアスおよび高周波アースが接続される構造とさ
れている。そして、ＭＥＳＦＥＴ７からの発振電力が、
直流ブロック９によって高周波成分のみが分離されて伝
送されている。

受信部４は、一辺が１／４波長の４角形ラインに形成さ
れた第１ブランチライン１０および第２ブランチライン
１１から構成され、発振部３と方向性の結合線路１２に
よって結合されている。そして、第１および第２ブラン
チライン１０．１１と結合線路１２とによって発振信号
および受信信号が相互に絶縁され、かつ発振電力および
受信電力が相互に干渉することなく分離される構造とさ
れている。

混合部５は、パワーコンバイナ１３および、ＧａＡｓま
たはＳｉなどのショットキーダイオード１４から構成さ
れ、受信部４の出力がパワーコンバイナ１３によって統
括され、ショットキーダイオード１４に伝送されている
。

出力部６は、出力ラインとアースラインとの間に負荷抵
抗１５が挿入され、混合部５の出力が電圧に変換され、
外部にドツプラ信号として出力されるように構成されて
いる。

また、このように構成されるドツプラレーダモジュール
は、たとえば図示しないリードピンなどが基板１の裏面
に突出して垂設され、高周波バイアスが印加可能とされ
、またドツプラ信号がり−ドピンを通じて外部に取り出
せる構造とされている。

そして、たとえば対象物の有無の検出手段としてドアセ
ンサおよび防犯装置などに使用されたり、または対象物
の速度の検出手段として車速計およびスピードガンなど
に広く用いられている。

次に、本実施例の作用について説明する。

始めに、ＭＥＳＦＥＴ７に高周波バイアスが印加される
ことによって発振電力が発振され、この発振電力が直流
ブロック９によって高周波成分のみが分離されて結合線
路１２に伝送される。そして、結合線路１２に伝送され
た発振電力の一部がストリップラインを通じてアンテナ
２に伝送され、一方残りの発振電力は、第１ブランチラ
イン１０を経由して第２ブランチライン１１に伝送され
る。

この時、アンテナ２に伝送された発振電力の一部、すな
わち発振の際における漏洩電力が、一方はアンテナ２と
逆方向の第１ブランチライン１０のＡ点からＢ点に１／
４波長遅れて伝送され、他には第１ブランチライン１０
の０点および０点を経由して、Ｂ点に３／４波長遅れて
伝送される。

これによって、アンテナ２に伝送されずに漏洩された発
振電力が、第１ブランチライン１０のＢ点において統合
され、相対的に打ち消されて零とされることによって、
結合線路１２において得られたアンテナ２に伝送される
発振電力は、はとん−どがアンテナ２の方向へ伝送され
、第２ブランチライン１１の方向に伝送されることがな
い。

さらに、アンテナ２に伝送された発振電力はアンテナ２
を通じて空間に放射され、対象物（図示せず）に当接し
て反射され、対象物が移動することによってドツプラ効
果による周波数変動が発生される。

そして、変動された周波数が、再びアンテナ２によって
受信され、受信電力としてス）　ＩＪツブラインを通じ
て結合線路１２に伝送される。さらに、結合線路１２に
伝送された受信電力の一部が発振部３に伝送され、一方
残りの受信電力は、第１ブランチライン１０を経由して
第２ブランチライン１１に伝送される。

この時、発振部３に伝送された受信電力の一部、すなわ
ち受信の際における漏洩電力が、一方は発振部３と逆方
向の第１ブランチライン１０の０点を通じて、Ｄ点に２
／４波長遅れて伝送され、他方は第１ブランチライン１
０のＡ点およびＢ点を経由して、Ｄ点に２／４波長遅れ
て伝送される。

これによって、発振部３に伝送されずに漏洩された受信
電力が、第１ブランチライン１０のＤ点において統合さ
れ、相対的に打ち消されて零とされることによって、結
合線路１２において得られた発振部３に伝送される受信
電力は、はとんどが発振部３の方向へ伝送され、発振の
際と同様に第２ブランチライン１１の方向に伝送される
ことがない。

従って、発振部３からの発振信号と、アンテナ２からの
受信信号とが相互に干渉することなく絶縁された形にお
いて、第１ブランチライン１０および第２ブランチライ
ン１１を経由してパワーコンバイナ１３に伝送され、さ
らにパワーコンバイナ１３によって統括されてショット
キーダイオード１４に伝送される。

そして、パワーコンバイナ１３およびショットキーダイ
オード１４によって混合調整された出力信号は、負荷抵
抗１５を通じて電圧変換され、ドツプラ信号として外部
に出力される。

このように、本実施例のドツプラレーダモジュールにお
いては、アンテナ２が第１図に示すように平面形のバッ
チアンテナアレイとされることによって、従来のように
発振用アンテナと受信用アンテナとの相互間における電
磁結合機能を考慮する必要がないので、アンテナ２の形
状、指向性および利得を任意に設定することができる。

また、第１ブランチライン１０および第２ブランチライ
ン１１が形成されることによって、発振電力および受信
電力を相互に干渉することなく分離することができるの
で、発振および受信電力を有効に利用することができる
。

さらに、発振信号および受信信号を絶縁することができ
るので、安定した動作において精度の高い検出を行うこ
とができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例のドツプラレーダモジュールについ
ては、混合部５を第１図に示すようにシングルタイプと
した場合について説明したが、本発明は前記実施例に限
定されるものではなく、第２図のようにバランスドタイ
プとする場合についても適用可能とされ、この場合には
、第２ブランチライン１１の出力が３ｄＢ分配され、か
つ位相が９０度ずれているために極めて安定した動作に
おける検出が可能である。

また、本実施例のドツプラレーダモジュールが構成され
るアンテナ２については、４個の角形バッチアンテナが
組み合わされた平面アンテナアレイとした場合について
説明したが、これに限定されるものではなく、たとえば
丸形など他の形状のバッチアンテナについても適用され
、またバッチアンテナに限定されるものではなく、たと
えばラインアンテナとすることも可能である。

さらに、本実施例のドツプラレーダモジュールが構成さ
れる発振部３については、発振源としてＭＥＳＦＥＴ７
を用いた場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、たとえばガンダイオードなどが発振源とし
て用いられる場合についても適用可能である。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

Ｃ１）、誘電体材料で形成された基板上に、アンテナ、
発振部、受信部、混合部および出力部が搭載され、アン
テナが発振および受信の際において共用され、発振部で
発振された電波がアンテナを通じて対象物に放射され、
その反射された電波が再び同一のアンテナを通じて受信
部で受信され、発振および受信された電波が混合部を通
じて混合調整された後に、ドツプラ信号として出力部か
ら外部に出力されることにより、１枚の基板上に、電波
の発振源からドツプラ信号の出力までを搭載し、かつ同
一のアンテナを発振および受信において共用することが
できるので、ドツプラレーダモジュールが平面化され、
形状的に小形化することが可能である。

（２）、前記（１）により、従来の立体形レーダモジュ
ールと同等の機構が１枚の基板上に搭載され、奥行きを
基板の厚さとほぼ同じ厚さに抑えることができるので、
極めて小形化が可能にされると同時に、材料＄よび製造
コストが低減されるので、低コスト化が可能とされるド
ツプラレーダモジュールを得ることができる。

（３）、ドツプラレーダモジュールが構成される受信部
が、一辺が１／４波長の４角形ラインに形成される２組
のブランチライン回路を備える場合においては、このブ
ランチライン回路の第１ブランチライン回路と第２ブラ
ンチライン回路との結合点において、発振および受信の
際における漏洩電力が零とされることによって発振信号
および受信信号を相互に絶縁することができるので、安
定した動作における検出が可能とされ、高精度な検出条
件において対象物の検出が可能である。

（４）、前記（３）により、発振電力および受信電力を
ブランチライン回路によって相互に干渉することなく分
離することができるので、発振電力および受信電力を効
率良く利用することが可能である。

（５）、前記（４）により、発振電力および受信電力の
電力損失を小さくすることができるので、高効率化が可
能とされるドツプラレーダモジニールを得ることができ
る。

（６）、ドツプラレーダモジニールが構成されるアンテ
ナが、発振および受信の際に共用され、アレイ化された
平面アンテナとすることができるので、このアンテナの
形状、指向性および利得を任意に設定することが可能で
ある。

（７）、前記（６）により、アンテナの各特性を広範囲
において制御することができるので、高性能化が可能と
されるドツプラレーダモジュールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるドツプラレーダモジュ
ールを示す平面図、 第２図は本実施例のドツプラレーダモジュールを構成す
る混合部の変形例を示す部分平面図である。 １・・・基板、２・・・アンテナ、３・・・発振部、４
・・・受信部、５・・・混合部、６・・・出力部、７・
・・ＭＥＳＦＥＴ、８・・・共振器、９・・・直流ブロ
ック、１０・・・第１ブランチライン、１１・・・第２
ブランチライン、１２・・・結合線路、１３・・・パワ
ーコンバイナ、１４・・・ンヨットキーダイオード、１
５・・・負荷抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ドップラ効果による周波数変動を利用したレーダモ
   ジュールであって、誘電体材料で形成された基板上に、
   アンテナ、発振部、受信部、混合部および出力部が搭載
   され、前記アンテナが発振および受信の際において共用
   され、前記発振部で発振された電波を前記アンテナを通
   じて対象物に放射し、その反射された電波を再び同一の
   前記アンテナを通じて前記受信部で受信し、発振および
   受信された電波を前記混合部を通じて混合調整した後に
   、ドップラ信号として前記出力部から外部に出力される
   ことを特徴とするドップラレーダモジュール。 ２、前記受信部が、一辺が１／４波長の４角形ラインに
   形成される２組のブランチライン回路を備え、該ブラン
   チライン回路の第１ブランチライン回路と第２ブランチ
   ライン回路との結合点において、発振および受信の際に
   おける漏洩電力が零とされることによって発振信号およ
   び受信信号が絶縁され、かつ発振電力および受信電力が
   相互に干渉することなく分離されることを特徴とする請
   求項１記載のドップラレーダモジュール。 ３、前記アンテナが、発振および受信の際に共用される
   アレイ化された平面アンテナとされ、該アンテナの形状
   、指向性および利得が任意に設定されることを特徴とす
   る請求項１記載のドップラレーダモジュール。