JPH06300834A - ミリ波帯ｆｍレーダ装置 - Google Patents

ミリ波帯ｆｍレーダ装置

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Abstract

(57)【要約】 〔目的〕ミリ波帯ＦＭレーダの小型化と低廉化と高性能
化とを実現する。 〔構成〕まず、従来送受共用としていたアンテナを送信
専用と受信専用として別個に設置することにより送受信
信号の分離のための導波管形式のサーキュレータを不要
とし、次に、従来立体回路で構成していたアンテナを平
面アレイアンテナ（１１，１２）で構成し、更に、これ
らの平面アレイアンテナを送受信系の周波数逓倍器（１
２，２２）及び受信系の混合器（２３）と共に共通の誘
電体基板上に一体として形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の追突防止用警報
装置などに利用されるミリ波帯ＦＭレーダ装置に関する
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装置は、数
１０ｃｍ程度の至近距離をも検出範囲とする必要上高い
分解能が要求され、この分解能の点でパルスレーダの形
式よりもＦＭレーダの形式が適している。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１００
ｍ程度で足りるため、放射電波が必要以上遠方まで伝播
したり、既存のマイクロ波帯の通信設備に干渉したりす
ることを回避する上で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。
【０００３】本出願人が先に出願した「ＦＭレーダ」と
題する特願平３ー４２９７９号には、図４のブロック図
に示す構成のミリ波帯ＦＭレーダ装置が開示されてい
る。掃引回路１２１からはタイミング制御回路１２０の
制御のもとに三角波が出力され、これを受ける可変周波
数発振器１１０からマイクロ波帯のＦＭ信号が出力され
る。このマイクロ波帯のＦＭ信号は、パワーデバイダ１
１１で２分割され、アップコンバータ１１２と１１３に
よって２０ＧＨｚ程度のマイクロ波帯のＦＭ信号に変換
され、タイミング制御回路１２０の制御のもとに切替え
られるスイッチ１２２と１２３を経てそれぞれの後段に
配置された３逓倍器１１４ａ〜１１４ｄの一つと３逓倍
器１１５ａ〜１１５ｄの一つに時分割的に供給される。
【０００４】３逓倍器１１４ａ〜１１４ｄから出力され
る６０ＧＨｚ程度のミリ波帯のＦＭ信号は、サーキュレ
ータ１１６ａ〜１１６ｄを経てアンテナ１１８ａ〜１１
８ｄから放射され、３逓倍器１１５ａ〜１１５ｄから出
力されるミリ波帯のＦＭ信号は混合器１１７ａ〜１１７
ｄの一方の入力端子に供給される。標的で反射されアン
テナ１１８ａ〜１１８ｄで受信されたミリ波帯のＦＭ信
号はサーキュレータ１１６ａ〜１１６ｄを経て混合器１
１７ａ〜１１７ｄの他方の入力端子に供給される。混合
器１１７ａ〜１１７ｄから出力されたマイクロ波帯のビ
ート信号はスイッチ２４を経て検出回路１１９に供給さ
れる。混合器１１７ａ〜１１７ｄから出力されるビート
信号の周波数を１／ｆ雑音に妨害されない高域にシフト
するために、アップコンバータ１１２と１１３の局部発
振周波数が異なる値に設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来のミ
リ波帯ＦＭレーダ装置ではミリ波帯のサーキュレータ１
１６に導波管形式のものを使用しているため、回路全体
が大型かつ高価になるという問題がある。この導波管形
式のサーキュレータをマイクロストリップライン形式の
ものに変更すれば回路の小型化は図られるが、このマイ
クロストリップライン形式のサーキュレータが高価なた
め、低廉化は図れないという問題がある。また、このマ
イクロストリップライン形式のサーキュレータには、ア
イソレーションが不十分で送受系の回り込みが大きく、
また挿入損失も大きいという特性上の問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のミリ波帯ＦＭレ
ーダ装置は、第１の入力端子、この第１の入力端子に供
給されるマイクロ波帯のＦＭ信号をミリ波帯のＦＭ信号
に周波数逓倍する周波数逓倍器及びこの周波数逓倍され
たミリ波帯のＦＭ信号を放射する送信用平面アレイアン
テナを含む送信系と、ミリ波帯の信号を受信する受信用
平面アレイアンテナ、第２の入力端子、この第２の入力
端子に供給されるマイクロ波帯のＦＭ信号をミリ波帯の
ＦＭ信号に周波数逓倍する周波数逓倍器、この周波数逓
倍されたミリ波帯のＦＭ信号と前記受信されたミリ波帯
の信号とを混合してマイクロ波帯のビート信号を出力す
る混合器及びこのビート信号を出力する出力端子を含む
受信系とが共通の誘電体基板上に形成されている。
【０００７】すなわち、本発明のミリ波帯ＦＭレーダ装
置では、送信専用のアンテナと受信専用のアンテナとを
別個に設置することにより、アンテナを送受共用とする
場合に必要となるサーキュレータを除去している。更
に、アンテナを送信用と受信用の２系統設置することに
伴う回路規模の増大を回避するために、これを平面アレ
イアンテナで構成し、かつ周波数逓倍器や混合器と共に
共通の誘電体基板上に一体として形成している。以下、
本発明の作用については以下の実施例と共に詳細に説明
する。
【０００８】
【実施例】図１と図２は、本発明の一実施例のミリ波帯
ＦＭレーダ装置の送受信部の構成を示す平面図と斜視図
である。この実施例の送受信部は、共通の誘電体基板１
上にマイクロストリップラインの形式で形成された送信
系１０と受信系２０とから構成されている。共通の誘電
体基板１は、送信用平面アレイアンテナからの電波の放
射の容易さを考慮した２程度の低い比誘電率を有する適
宜な高分子材料から成ると共に、金属製の筐体２に保持
される。共通の誘電体基板１上に形成される送信系１０
と受信系２０は、金属製の仕切り板３で仕切られること
により送信系から受信系への電磁干渉が防止される。
【０００９】送信系１０は、平面アレイ形式の送信用ア
ンテナ１１、３逓倍器１２、同軸コネクタによるマイク
ロ波帯のＦＭ信号の入力端子１２及びバイアス入力端子
１４並びにこれら各素子間を接続する伝送線路から構成
されている。３逓倍器１２は、３逓倍素子１２α，ミリ
波帯の信号を阻止するためのローパスフィルタ１２β，
ミリ波帯の高調波の信号とマイクロ波帯の信号を阻止す
るためのバンドパスフィルタ１２γ，バイアス用の高域
阻止フィルタ１２δ及びインピーダンス整合用のマッチ
ングパターンから構成されている。
【００１０】受信系２０は、平面アレイ形式の受信用ア
ンテナ２１、３逓倍器２２、シングルバランスド形式の
混合器２３、ビート信号の低雑音増幅器２４、バイアス
用の高域阻止フィルタ２５、同軸コネクタによるビート
信号の出力端子２６、マイクロ波帯のＦＭ信号の入力端
子２７、バイアス入力端子２８及び２９並びにこれら各
素子間を接続する伝送線路から構成されている。３逓倍
器２２は、３逓倍素子２２α，ミリ波帯の信号を阻止す
るためのローパスフィルタ２２β，ミリ波帯の高調波の
信号とマイクロ波帯の信号を阻止するためのバンドパス
フィルタ２２γ，バイアス用の高域阻止フィルタ２２δ
及びインピーダンス整合用のマッチングパターンから構
成されている。
【００１１】送信系１０において、同軸ケーブルから入
力端子１６に供給される２０ＧＨｚのマイクロ波帯のＦ
Ｍ信号は、３逓倍器１２で６０ＧＨｚのミリ波帯のＦＭ
信号に変換され、平面アレイアンテナ１１から放射され
る。なお、３逓倍素子１２αの前後にはインピーダンス
整合用の適宜なマッチングパターンが形成されると共
に、この３逓倍阻止１２αにはバイアス入力端子１４か
ら高域阻止フィルタ１２δを介してバイアス電圧が供給
される。
【００１２】受信系２０において、受信用平面アレイア
ンテナ２１に受信されたミリ波の信号は、シングルバラ
ンスド形式の混合器２３の一方の入力端子に供給され
る。この混合器２３の他方の入力端子には、同軸線路か
ら入力端子２７に供給される１９．５ＧＨｚのマイクロ
波帯のＦＭ信号が３逓倍器２２で３逓倍され、５８．５
ＧＨｚのミリ波帯のＦＭ信号となって供給される。混合
器２３から出力される１．５ＧＨｚのビート信号は、低
雑音増幅器２４で増幅され、ビート信号の出力端子２６
を経て同軸ケーブルに出力される。なお、バイアス入力
端子２８と２９に供給されるバイアス電圧が高域阻止用
のフィルタ２２δと２５のそれぞれを介して３逓倍器２
２と低雑音増幅器２４とに供給される。
【００１３】図３は、図１と図２のように構成される送
受信部を４系統備えた車載用のミリ波帯ＦＭレーダ装置
の全体構成を示すブロック図である。図４に示した先行
技術のレーダ装置との対比を容易にするため、図４と同
一の構成要素には図４と同一の参照符号が付されてお
り、これら共通の構成要素については重複する説明を省
略する。
【００１４】図３において、送，受信用アンテナの対，
３逓倍器の対，混合器及び低雑音増幅器の組合せ（Ｔ
ａ，Ｒａ，１１４ａ，１１５ａ，１１７ａ，ＡＰＭ
ａ），（Ｔｂ，Ｒｂ，１１４ｂ，１１５ｂ，１１７ｂ，
ＡＰＭｂ），（Ｔｃ，Ｒｃ，１１４ｃ，１１５ｃ，１１
７ｃ，ＡＰＭｃ），（Ｔｄ，Ｒｄ，１１４ｄ，１１５
ｄ，１１７ｄ，ＡＰＭｄ）から成る４系統の送受信部が
それぞれ図１に示した共通の誘電体基板上に形成された
マイクロストリップライン形式の送受信部に該当する。
ただし、図３の３逓倍器１１４と１１５のそれぞれは図
１に示す３逓倍器１２と２２とに該当し、また、混合器
１１７ａ〜１１７ｄは図１の混合器２３に該当する。
【００１５】図３の４系統の送受信部は、例えば、車両
の前後左右の４箇所に離散して設置される。一方、スイ
ッチ２２と２３の前段とスイッチ２４の後段に配置され
る共通部分は、４系統の送受信部ＴＲａ〜ＴＲｄの一つ
に付随して、あるいはこれらのいずれからも離れた別の
箇所に設置される。図４と比較すれば明らかなように、
図１の送受信部では送信用のアンテナと受信用のアンテ
ナとを別個に設置することにより、回路規模や製造価格
の点で問題になるサーキュレータが除去されている。
【００１６】図４に示した先行技術のレーダ装置ではビ
ート信号の低雑音増幅器をスイッチ１２４の後段の検出
回路１１９に内蔵することになるが、本実施例では、こ
の低雑音増幅器を受信系の構成要素２４（ＡＭＰａ〜Ａ
ＭＰｄ）として共通の誘電体基板１上に個別に設置して
いる。この結果、送受信部の数だけ低雑音増幅器が必要
になるが、そのような低周波数帯の低雑音増幅器は小型
・安価であるため、それほどの問題ではない。むしろ、
低雑音増幅器をスイッチ１２４の前段に配置することに
伴いスイッチ１２４における通過損失と熱雑音や切替え
雑音などに起因するＳＮの劣化が回避でき検出部１１９
の検出精度を向上できるという利点の方が大きい。
【００１７】タイミング制御部１２０の制御に基づきス
イッチ１２２，１２３，１２４が同期して切替えられる
ことにより４系統の送受信部がその配列順に起動され、
車両の周りの標的の走査が行われる。この平面アレイア
ンテナのアンテナ利得は従来のパラボラアンテナやホー
ンリフレクタアンテナなどの立体アンテナに比べて低い
ために放射電波の到達距離も短くなるが、低速走行中な
どに比較的近傍の標的を検出して衝突や追突の危険性を
警告する警報装置などへの応用に特に適している。
【００１８】以上、周波数逓倍器として３逓倍器を使用
する構成を例示したが、この周波数逓倍器としては２逓
倍器や４逓倍器など適宜な逓倍次数を有するものであっ
てもよい。
【００１９】また、低雑音増幅器を誘電体基板上に搭載
する構成を例示したが、これを誘電体基板の外に設置す
る構成としてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のミ
リ波帯ＦＭレーダ装置では、送信専用のアンテナと受信
専用のアンテナとを別個に設置する構成であるから、ア
ンテナを送受共用とする場合に必要なサーキュレータが
除去できる。この結果、３逓倍器の周辺回路を従来の導
波管に代えてマイクロストリップラインで形成でき、小
型化・低廉化を実現できると共に、サーキュレータ内部
で生ずる送受の周り込みの問題も解消でき電気特性を向
上できるという効果が奏される。
【００２１】また、送信用と受信用のアンテナのそれぞ
れをマイクロストリップライン形式の平面アレイアンテ
ナで形成すると共にこれらを同じくマイクロストリップ
ライン形式の周波数逓倍器や混合器などと共に共通の誘
電体基板上に一体として形成する構成であるから、一層
の小型化・低廉化を実現できる。
【００２２】さらに、ビート信号の低雑音増幅器を共通
の誘電体基板上に設置する実施例によれば、この低雑音
増幅器と混合器との間の同軸伝送線路やスイッチなどで
生ずるＳＮの劣化が回避され、検出精度が向上するとい
う効果も奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のミリ波帯ＦＭレーダ装置の
送受信部の構成を示す平面図である。
【図２】上記本発明の一実施例のミリ波帯ＦＭレーダ装
置の送受信部の構成を示す斜視図である。
【図３】上記本発明の一実施例のミリ波帯ＦＭレーダ装
置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】本出願人の先願に係わる先行技術のミリ波帯Ｆ
Ｍレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 共通の誘電体基板 ２ 金属製の筐体 ３ 金属製の仕切り板 １０ 送信系 １１ 送信用平面アレイアンテナ １２ ３逓倍器 １４ マイクロ波帯のＦＭ信号の入力端子 ２０ 受信系 ２１ 受信用平面アレイアンテナ ２２ ３逓倍器 ２３ 混合器（ミキサ） ２４ ビート信号の低雑音増幅器 ２６ ビート信号の出力端子 ２７ マイクロ波帯のＦＭ信号の入力端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の入力端子、この第１の入力端子に供
    給されるマイクロ波帯のＦＭ信号をミリ波帯のＦＭ信号
    に周波数逓倍する周波数逓倍器及びこの周波数逓倍され
    たミリ波帯のＦＭ信号を放射する送信用平面アレイアン
    テナを含む送信系と、 ミリ波帯の信号を受信する受信用平面アレイアンテナ、
    第２の入力端子、この第２の入力端子に供給されるマイ
    クロ波帯のＦＭ信号をミリ波帯のＦＭ信号に周波数逓倍
    する周波数逓倍器、この周波数逓倍されたミリ波帯のＦ
    Ｍ信号と前記受信されたミリ波帯の信号とを混合してマ
    イクロ波帯のビート信号を出力する混合器及びこのビー
    ト信号を出力する出力端子を含む受信系とが共通の誘電
    体基板上に形成された送受信部を備えたことを特徴とす
    るミリ波帯ＦＭレーダ装置。
  2. 【請求項２】前記送受信部の第１，第２の入力端子と出
    力端子とは同軸線路に結合されることを特徴とする請求
    項１記載のミリ波帯ＦＭレーダ装置。
  3. 【請求項３】前記送受信部は複数設置されると共に、各
    送受信部の入出力端子は互いに同期して切替えられる入
    力側スイッチと出力側スイッチのそれぞれを介して共通
    のマイクロ波電源と検出回路とに時分割的に接続される
    ことを特徴とする請求項１記載のミリ波帯ＦＭレーダ装
    置。
  4. 【請求項４】前記複数の送受信部は、車両の周りに離散
    して設置されこの車両の周りの配列順に従って前記共通
    のマイクロ波電源と検出回路とに時分割的に接続される
    ことを特徴とする請求項３記載のミリ波ＦＭレーダ装
    置。
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