JPH0777576A - Millimetric wave transmitter/receiver, millimetric wave receiver and millimetric wave transmitting/receiving antenna - Google Patents

Millimetric wave transmitter/receiver, millimetric wave receiver and millimetric wave transmitting/receiving antenna

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JPH0777576A
JPH0777576A JP5223614A JP22361493A JPH0777576A JP H0777576 A JPH0777576 A JP H0777576A JP 5223614 A JP5223614 A JP 5223614A JP 22361493 A JP22361493 A JP 22361493A JP H0777576 A JPH0777576 A JP H0777576A
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waveguide
frequency
circulator
signal
coupled
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Hiroyuki Ishizaka
宏幸 石坂
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Abstract

PURPOSE:To realize a millimetric wave transmitter/receiver having a simple circuitry. CONSTITUTION:A Gunn diode and a metal strip resonator generate an oscillation frequency in the range of 50-70GHz. Output from an oscillator is modulated and radiated as a radio wave from an antenna 7 and a signal identical to that radiated from the antenna 7 is also fed to a frequency mixer 9. The radio wave is reflected on an obstacle, if any, and returned back to the antenna 7 then fed to the frequency mixer 9. A signal previously inputted to the frequency mixer 9 is affected by the signal thus returned. Consequently, the position and relative speed of an obstacle present in the radiating direction of radio wave can be detected by observing the deformation of output signal from the mixer 9. This transmitter/receiver can be applied to the front end of a 60GHz mobile radar.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ミリ波領域の送受信装
置として利用する。本発明は自動車に装備される接近警
報装置、衝突防止装置、その他電磁波によるレーダ装置
に利用するために開発されたものであるが、その他の装
置にも利用することができる。本発明は非放射性誘電線
路(NRDガイド、Non Radiative Dielectric Guide)
を用いた高周波回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is used as a transmission / reception device in the millimeter wave region. The present invention was developed for use in a proximity warning device, a collision prevention device, and other radar devices that use electromagnetic waves, which are installed in automobiles, but can also be used in other devices. The present invention is a non-radiative dielectric line (NRD guide, Non Radiative Dielectric Guide).
The present invention relates to a high frequency circuit using.

【0002】[0002]

【従来の技術】きわめて高い周波数の電磁波を利用した
レーダ装置により、先行車両との接近警報装置、接近す
る物体を警報する衝突防止装置、その他を自動車に装備
することが試みられている。近年、自動車用のレーダ装
置としては60GHz帯の電波割当が行われることが計
画されている。
2. Description of the Related Art It has been attempted to equip a vehicle with a proximity warning device for a preceding vehicle, a collision prevention device for warning an approaching object, and the like by a radar device utilizing an electromagnetic wave having an extremely high frequency. In recent years, it has been planned to allocate radio waves in the 60 GHz band to radar devices for automobiles.

【0003】この周波数帯の発振器あるいは集積回路に
ついての技術は、例えば「米山:非放射性誘電線路(N
RDガイド)を用いたミリ波集積回路、電子情報通信学
会論文誌C−I,Vol J73-C-I No3 pp87-94 1990年3
月」に開示がある。この文献には、この周波数帯の発振
器、ガイド、電力分配器、アンテナなどについての記載
がある。さらに本願出願人は、この周波数帯の送信装置
および変調装置について特許出願した(特願平5−52
607号、本願出願時において未公開)。
A technique for an oscillator or an integrated circuit in this frequency band is disclosed in, for example, "Yoneyama: Non-radiative Dielectric Line (N
Millimeter-wave integrated circuit using RD guide, IEICE Transactions CI, Vol J73-CI No3 pp87-94 1990 3
There is disclosure in "Month". This document describes an oscillator, a guide, a power distributor, an antenna, etc. in this frequency band. Further, the applicant of the present application has applied for a patent for a transmitter and a modulator of this frequency band (Japanese Patent Application No. 5-52).
No. 607, unpublished at the time of filing this application).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】60GHz帯の電磁波
はその波長が自由空間で約5mmであり、従来の立体回
路や半導体集積回路を単に小型化しても実用的な送受信
装置を実現することはできない。この周波数帯の装置を
自動車に搭載するレーダ装置とするには、従来型のホー
ンアンテナを利用したのでは形状が小さくなり過ぎて実
用的な装置が得られない。さらに、送受信装置として単
純な構成であり、振動に対しても安定な装置が必要であ
る。
The electromagnetic waves in the 60 GHz band have a wavelength of about 5 mm in free space, and even if the conventional three-dimensional circuit or semiconductor integrated circuit is simply downsized, a practical transmitting / receiving device cannot be realized. . If a conventional horn antenna is used for a radar device mounted on a vehicle, a device in this frequency band cannot be obtained as a practical device because the shape is too small. Further, a transmitter / receiver having a simple structure and stable against vibration is required.

【0005】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、簡単な回路構成で自動車に搭載するに適する形
状および大きさのミリ波送受信装置を提供することを目
的とする。本発明は、60GHz帯の自動車用レーダ装
置のフロントエンド(送受信端)を提供することを目的
とする。
The present invention has been made against such a background, and an object thereof is to provide a millimeter wave transmitting / receiving apparatus having a simple circuit configuration and having a shape and a size suitable for mounting on an automobile. An object of the present invention is to provide a front end (transmission / reception end) of a 60 GHz band automotive radar device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点はミ
リ波送受信装置であり、その特徴とするところは、ミリ
波発振器と、この発振器の出力を導く非放射性誘電線路
により構成された第一の導波路と、この第一の導波路に
挿入された角度変調器と、この第一の導波路の出力端に
その第一端子が結合されたサーキュレータと、このサー
キュレータの第二端子に結合された送受信アンテナと、
このサーキュレータの第三端子に結合された周波数混合
器と、前記第一の導波路を発振器からサーキュレータの
方向に進む信号を一部分離しこの周波数混合器の搬送波
入力に結合させる方向性結合器とを備えたところにあ
る。
A first aspect of the present invention is a millimeter wave transmitter / receiver, which is characterized by a millimeter wave oscillator and a non-radiative dielectric line for guiding the output of the oscillator. A first waveguide, an angle modulator inserted in the first waveguide, a circulator whose first terminal is coupled to the output end of the first waveguide, and a second terminal of the circulator. A combined transmit and receive antenna,
A frequency mixer coupled to the third terminal of the circulator; and a directional coupler for partially separating the signal traveling from the oscillator in the direction of the circulator through the first waveguide and coupling it to the carrier input of the frequency mixer. It's right there.

【0007】ここで角度変調器は、周波数変調器または
位相変調器である。
Here, the angle modulator is a frequency modulator or a phase modulator.

【0008】また、ミリ波発振器と、この発振器の出力
を導く非放射性誘電線路により構成された第一の導波路
と、この第一の導波路に挿入された周波数変調器と、こ
の第一の導波路の出力端にその第一端子が結合されたサ
ーキュレータと、このサーキュレータの第二端子に結合
され非放射性誘電線路により構成された第二の導波路
と、この第二の導波路の他端に接続されたアンテナと、
このサーキュレータの第三端子に結合され非放射性誘電
線路により構成された第三の導波路と、この第三の導波
路の出力端に結合された第一の周波数混合器と、前記第
一の導波路を発振器からサーキュレータの方向に進む信
号を一部分離する第一の方向性結合器と、この第一の方
向性結合器で分離された信号を導く非放射性誘電線路に
より構成された第四の導波路と、この第四の導波路の出
力端に結合された第二の周波数混合器と、この第四の導
波路をこの第一の方向性結合器からこの第二の周波数混
合器の方向に進む信号と前記第三の導波路をこの第一の
周波数混合器に向かう方向に進む信号とを相互に結合さ
せる第二の方向性結合器とを備え、前記第一の周波数混
合器および第二の周波数混合器は互いに平衡混合器を構
成するように設定される構成とすることもできる。
Further, a millimeter wave oscillator, a first waveguide composed of a non-radiative dielectric line for guiding the output of the oscillator, a frequency modulator inserted in the first waveguide, and the first waveguide. A circulator whose first terminal is coupled to the output end of the waveguide, a second waveguide which is coupled to the second terminal of this circulator and is constituted by a non-radiative dielectric line, and the other end of this second waveguide. An antenna connected to
A third waveguide coupled to the third terminal of the circulator and configured by a non-radiative dielectric line, a first frequency mixer coupled to the output end of the third waveguide, and the first conductor. A fourth directional coupler composed of a first directional coupler that partially separates a signal traveling from the oscillator to the circulator in the waveguide and a non-radiative dielectric line that guides the signal separated by the first directional coupler. A waveguide, a second frequency mixer coupled to the output of the fourth waveguide, and the fourth waveguide from the first directional coupler in the direction of the second frequency mixer. A second directional coupler for mutually coupling a traveling signal and a signal traveling through the third waveguide in the direction toward the first frequency mixer, the first frequency mixer and the second frequency coupler Frequency mixers set to form a balanced mixer with each other It can also be configured to be.

【0009】本発明の第二の観点はミリ波受信装置であ
り、その特徴とするところは、受信信号が供給される非
放射性誘電線路により構成された導波路と、搬送波が供
給される非放射性誘電線路により構成された導波路と、
この二つの導波路をそれぞれ進行する受信信号および搬
送波を相互に結合させる方向性結合器と、この二つの導
波路の出力端にそれぞれ結合された二つの周波数混合器
とを備え、この二つの周波数混合器は互いに平衡混合器
を構成するように設定されたところにある。
A second aspect of the present invention is a millimeter wave receiving apparatus, which is characterized by a waveguide constituted by a non-radiative dielectric line to which a received signal is supplied and a non-radiative wave from which a carrier wave is supplied. A waveguide constituted by an inductive line,
The two waveguides are provided with a directional coupler that couples the received signal and the carrier wave traveling in the two waveguides to each other, and two frequency mixers that are coupled to the output ends of the two waveguides. The mixers are set up to form an equilibrium mixer with each other.

【0010】また、二つの導波路と二つの周波数混合器
とは、その間にそれぞれ設けられた間隙(例えば信号の
半波長相応)および非放射性誘電線路片を介して結合す
る構造を備え、これにより信号雑音比を改善することが
できる。
Further, the two waveguides and the two frequency mixers are provided with a structure in which they are coupled through a gap (for example, corresponding to a half wavelength of a signal) and a non-radiative dielectric line piece provided respectively between them. The signal to noise ratio can be improved.

【0011】本発明の第三の観点は、非放射性誘電線路
により構成されその信号進行方向に角度をもって形成さ
れた放射面を有する形状のミリ波送受信用アンテナであ
る。
A third aspect of the present invention is a millimeter-wave transmitting / receiving antenna having a radiation surface which is formed of a non-radiative dielectric line and has a radiation surface formed at an angle in the signal traveling direction.

【0012】[0012]

【作用】ガンダイオードから発生した発振出力は、金属
ストリップ共振器に共振して50〜70GHz、さらに
詳しくは、59〜65GHz内の所望の安定な発振周波
数となる。この発振器出力は、非放射性誘電体線路中を
伝搬して変調器に到達する。変調器は、可変容量ダイオ
ードを非放射性誘電体にマウントしたものを非放射性誘
電体線路に直交に挿入したものである。可変容量ダイオ
ードは、電圧に対して静電容量が変化する素子である。
その変化によって非放射性誘電体線路に伝搬された出力
信号の一部が反射し、発振器側に戻る信号が可変容量ダ
イオードの容量と共に変化する。これにより、発振器の
出力の発振周波数が変化して変調される。
The oscillation output generated from the Gunn diode resonates with the metal strip resonator to a desired stable oscillation frequency within 50 to 70 GHz, more specifically 59 to 65 GHz. The oscillator output propagates through the non-radiative dielectric line and reaches the modulator. The modulator is one in which a variable capacitance diode is mounted on a non-radiative dielectric and is orthogonally inserted into a non-radiative dielectric line. The variable capacitance diode is an element whose capacitance changes with voltage.
Due to the change, a part of the output signal propagated to the non-radiative dielectric line is reflected, and the signal returning to the oscillator side changes with the capacitance of the variable capacitance diode. As a result, the oscillation frequency of the output of the oscillator changes and is modulated.

【0013】このようにして変調された信号がアンテナ
から電波として放射される。また、アンテナから放射さ
れたものと同じ信号が方向性結合器により分岐されて周
波数混合器に局部発振信号として入力される。電波の放
射方向に障害物が存在しなければ、周波数混合器に入力
された局部発振信号は他の信号の影響を受けずに出力さ
れる。ところが、障害物が存在すれば、その障害物によ
り反射された電波はアンテナに戻る。その戻った信号を
周波数混合器に入力する。周波数混合器の局部発振信号
は、この戻った信号の影響を受ける。したがって、周波
数混合器の出力信号の波形は戻った信号が存在しない場
合に比較して変形する。この出力信号の変形状況を観測
することにより電波の放射方向に存在する障害物の位置
および自分との相対速度を検出することができる。
The signal thus modulated is radiated as a radio wave from the antenna. Further, the same signal as that radiated from the antenna is branched by the directional coupler and input to the frequency mixer as a local oscillation signal. If there is no obstacle in the radiation direction of the radio wave, the local oscillation signal input to the frequency mixer is output without being affected by other signals. However, if there is an obstacle, the radio wave reflected by the obstacle returns to the antenna. The returned signal is input to the frequency mixer. The local oscillator signal of the frequency mixer is affected by this returned signal. Therefore, the waveform of the output signal of the frequency mixer is deformed as compared with the case where the returned signal does not exist. By observing the deformation state of the output signal, the position of the obstacle existing in the radiation direction of the radio wave and the relative speed to the obstacle can be detected.

【0014】これにより、簡単な回路構成で自動車に搭
載するに適する形状および大きさのミリ波送受信装置が
実現できる。このミリ波送受信装置は、60GHz帯の
自動車用レーダ装置のフロントエンドに適用できる。
As a result, it is possible to realize a millimeter wave transmitter / receiver having a shape and size suitable for mounting on an automobile with a simple circuit configuration. This millimeter wave transmission / reception device can be applied to the front end of a 60 GHz band automotive radar device.

【0015】[0015]

【実施例】本発明実施例の構成を図1を参照して説明す
る。図1は本発明実施例装置のブロック構成図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0016】本発明はミリ波送受信装置であり、その特
徴とするところは、ミリ波発振器1と、このミリ波発振
器1の出力を導く非放射性誘電線路により構成された第
一の導波路11と、この第一の導波路11に挿入された
周波数変調器4と、この第一の導波路11の出力端にそ
の第一端子が結合されたサーキュレータ6と、このサー
キュレータ6の第二端子に結合された送受信アンテナ7
と、このサーキュレータ6の第三端子に結合された周波
数混合器9と、前記第一の導波路11をミリ波発振器1
からサーキュレータ6の方向に進む信号を一部分離しこ
の周波数混合器9の搬送波入力に結合させる方向性結合
器5、8とを備えたところにある。
The present invention is a millimeter wave transmission / reception device, which is characterized by a millimeter wave oscillator 1 and a first waveguide 11 composed of a non-radiative dielectric line for guiding the output of the millimeter wave oscillator 1. , A frequency modulator 4 inserted in the first waveguide 11, a circulator 6 having a first terminal coupled to an output end of the first waveguide 11, and a second terminal of the circulator 6. Transmitted and received antenna 7
The frequency mixer 9 coupled to the third terminal of the circulator 6 and the first waveguide 11 are connected to the millimeter wave oscillator 1
To a circulator 6 from which a part of the signal traveling is separated and coupled to the carrier input of the frequency mixer 9 with directional couplers 5 and 8.

【0017】次に、図2および図3を参照して本発明実
施例装置の構成を説明する。図2は本発明実施例装置の
平面図である。図3は本発明実施例装置の斜視図であ
る。本発明実施例装置であるミリ波送受信装置は、ミリ
波発振器1と、このミリ波発振器1の出力を導く非放射
性誘電線路により構成された第一の導波路11と、この
第一の導波路11に挿入された周波数変調器4と、この
第一の導波路11の出力端にその第一端子が結合された
サーキュレータ6と、このサーキュレータの第二端子に
結合され非放射性誘電線路により構成された第二の導波
路12と、この第二の導波路の他端に接続されたアンテ
ナ7と、このサーキュレータ6の第三端子に結合され非
放射性誘電線路により構成された第三の導波路13と、
この第三の導波路13の出力端に結合された第一の周波
数混合器91と、第一の導波路11をミリ波発振器1か
らサーキュレータ6の方向に進む信号を一部分離する第
一の方向性結合器5と、この第一の方向性結合器5で分
離された信号を導く非放射性誘電線路により構成された
第四の導波路14と、この第四の導波路14の出力端に
結合された第二の周波数混合器92と、この第四の導波
路14をこの第一の方向性結合器5からこの第二の周波
数混合器92の方向に進む信号と第三の導波路13をこ
の第一の周波数混合器91に向かう方向に進む信号とを
相互に結合させる第二の方向性結合器8とを備え、第一
の周波数混合器91および第二の周波数混合器92は互
いに平衡混合器を構成するように設定されている。本発
明実施例装置は、自動車に搭載するレーダ装置のフロン
トエンドとして用いるために試作したものである。
Next, the structure of the apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a plan view of the apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of the apparatus according to the present invention. A millimeter wave transmitter / receiver which is an embodiment of the present invention comprises a millimeter wave oscillator 1, a first waveguide 11 constituted by a non-radiative dielectric line for guiding the output of the millimeter wave oscillator 1, and the first waveguide. 11 is composed of a frequency modulator 4 inserted in 11, a circulator 6 having a first terminal coupled to the output end of the first waveguide 11, and a non-radiative dielectric line coupled to a second terminal of the circulator. The second waveguide 12, the antenna 7 connected to the other end of the second waveguide, and the third waveguide 13 which is coupled to the third terminal of the circulator 6 and is constituted by a non-radiative dielectric line. When,
A first frequency mixer 91 coupled to the output end of the third waveguide 13 and a first direction for partially separating a signal traveling through the first waveguide 11 from the millimeter wave oscillator 1 toward the circulator 6. To the output end of the fourth waveguide 14 and a fourth waveguide 14 constituted by a non-radiative dielectric line for guiding the signal separated by the first directional coupler 5 The second frequency mixer 92, the fourth waveguide 14, and the signal traveling from the first directional coupler 5 in the direction of the second frequency mixer 92 and the third waveguide 13. A second directional coupler 8 for mutually coupling a signal traveling in the direction toward the first frequency mixer 91, and the first frequency mixer 91 and the second frequency mixer 92 are balanced with each other. It is set up to form a mixer. The device according to the embodiment of the present invention is manufactured as a prototype for use as a front end of a radar device mounted on an automobile.

【0018】次に、本発明実施例装置の動作を説明す
る。ミリ波発振器1のガンダイオード30が金属ストリ
ップ共振器2に共振して60GHzの電波を発振する。
発振した電波は第一の導波路11に介挿された高誘電率
シート3および周波数変調器4を介して三角形波に変調
される(周波数変調器の詳細については、特願平5−0
52607、本願出願時において未公開、を参照された
い)。この変調された電波は方向性結合器5によって2
方向に分配される。本発明実施例装置では、第一の導波
路11と方向性結合器5との間隙は0.1mmとした。
Next, the operation of the apparatus of the present invention will be described. The Gunn diode 30 of the millimeter wave oscillator 1 resonates with the metal strip resonator 2 and oscillates a radio wave of 60 GHz.
The oscillated radio wave is modulated into a triangular wave through the high dielectric constant sheet 3 and the frequency modulator 4 inserted in the first waveguide 11 (for details of the frequency modulator, see Japanese Patent Application No. 5-0.
52607, unpublished at the time of filing this application). This modulated radio wave is
Distributed in the direction. In the device of the present embodiment, the gap between the first waveguide 11 and the directional coupler 5 is 0.1 mm.

【0019】分配された電波の一方は、サーキュレータ
6を介して第二の導波路12に供給され、さらにアンテ
ナ7に供給される。他方は、第四の導波路14を介して
第二の周波数混合器92のミキサローカル信号として用
いられる。アンテナ7に供給された電波は、空間に放射
される。障害物が存在する場合には、電波は反射され再
びアンテナ7およびサーキュレータ6を介して第三の導
波路13に供給され、第一の周波数混合器91のミキサ
ローカル信号として用いられる。また、第三の導波路1
3に供給された信号の一部は、第二の方向性結合器8に
より第四の導波路14に導かれ、第二の周波数混合器9
2にも供給される。本発明実施例装置では、第三の導波
路13と方向性結合器8との間隙は0.2mmとした。
これにより、第一の周波数混合器91と第二の周波数混
合器92とは平衡混合器を構成しており、IF(中間周
波数)信号が反射情報として出力される。また、第一お
よび第二の周波数混合器91および92と、第三および
第四の導波路13および14との結合は間隙を介して行
われる。本発明実施例装置では、この間隙を2.2mm
とした。平衡混合器を用いることにより、偶数次(2
次、4次)の非直線性の雑音が打ち消され全体として信
号対雑音比が改善される。また、上下金属板間が半波長
以下であるから偶数次の高調波が生じない。この実施例
構成では、平衡混合器を構成するダイオードにバイアス
電圧を供給していないから構成が単純である。
One of the distributed radio waves is supplied to the second waveguide 12 via the circulator 6, and further supplied to the antenna 7. The other is used as a mixer local signal of the second frequency mixer 92 via the fourth waveguide 14. The radio wave supplied to the antenna 7 is radiated into space. When an obstacle is present, the radio wave is reflected, supplied again to the third waveguide 13 via the antenna 7 and the circulator 6, and used as a mixer local signal of the first frequency mixer 91. Also, the third waveguide 1
A part of the signal supplied to 3 is guided to the fourth waveguide 14 by the second directional coupler 8, and the second frequency mixer 9
2 is also supplied. In the device of the present embodiment, the gap between the third waveguide 13 and the directional coupler 8 is 0.2 mm.
As a result, the first frequency mixer 91 and the second frequency mixer 92 form a balanced mixer, and an IF (intermediate frequency) signal is output as reflection information. Further, the coupling between the first and second frequency mixers 91 and 92 and the third and fourth waveguides 13 and 14 is performed via a gap. In the device of the present invention, this gap is set to 2.2 mm.
And By using a balanced mixer, even-order (2
The non-linear noise of the (4th, 4th) order is canceled and the signal-to-noise ratio is improved as a whole. Further, since the distance between the upper and lower metal plates is half a wavelength or less, even harmonics do not occur. The structure of this embodiment is simple because no bias voltage is supplied to the diodes forming the balanced mixer.

【0020】次に、図4を参照して障害物の有無とIF
信号との関係を説明する。図4は障害物の有無とIF信
号との関係を示す図である。図4は横軸にIF信号周波
数を示し、縦軸にIF信号レベルを示す。図4(a)
は、電波の放射方向に障害物が存在しない場合のIF信
号を示している。約1MHz〜5MHzにわたりほとん
ど平坦な波形になっている。図4(b)は、電波の放射
方向の20m前方に障害物が存在する場合のIF信号を
示している。2MHzを少し越えたところにレベルの高
い波形が現れている。図4(c)は、電波の放射方向の
30mおよび47m前方に障害物が存在する場合のIF
信号を示している。3MHzを少し越えたところと4M
Hzと5MHzとの間にレベルの高い波形が現れてい
る。本発明実施例装置のミリ波送受信装置をレーダ装置
のフロントエンドとして用いた場合には、これらの波形
の状況により電波の放射方向にある障害物の距離および
自分との相対速度を検出することができる。
Next, referring to FIG. 4, the presence / absence of an obstacle and the IF
The relationship with signals will be described. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the presence or absence of an obstacle and the IF signal. In FIG. 4, the horizontal axis represents the IF signal frequency, and the vertical axis represents the IF signal level. Figure 4 (a)
Shows the IF signal when there is no obstacle in the radiation direction of the radio wave. The waveform is almost flat over about 1 MHz to 5 MHz. FIG. 4B shows an IF signal when an obstacle exists 20 m ahead of the radio wave radiation direction. A high level waveform appears just above 2 MHz. FIG. 4C shows the IF when an obstacle exists 30 m and 47 m ahead of the radio wave radiation direction.
Shows the signal. A little over 3MHz and 4M
A high level waveform appears between Hz and 5 MHz. When the millimeter wave transmitting / receiving device of the device of the embodiment of the present invention is used as the front end of the radar device, it is possible to detect the distance of the obstacle in the radiation direction of the radio wave and the relative speed to itself by the situation of these waveforms. it can.

【0021】次に、本発明実施例装置の諸特性を図5な
いし図14を参照して説明する。図5は、金属ストリッ
プ共振器長、発振周波数、送信出力の関係を示す図であ
る。横軸に金属ストリップ共振器長(mm)をとり、縦
軸に発振周波数(GHz)および送信出力(mW)をと
る。金属ストリップ共振器長が2.25mmを越えたと
ころから送信出力は最大値をとり、約160mWとな
る。このときの発振周波数は約59GHz〜61GHz
である。本発明実施例装置では、金属ストリップ共振器
長は2.25mmに設定した。
Next, various characteristics of the apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the relationship among the metal strip resonator length, the oscillation frequency, and the transmission output. The horizontal axis represents the length of the metal strip resonator (mm), and the vertical axis represents the oscillation frequency (GHz) and the transmission output (mW). The transmission output takes a maximum value when the length of the metal strip resonator exceeds 2.25 mm, which is about 160 mW. The oscillation frequency at this time is about 59 GHz to 61 GHz.
Is. In the device of the present invention, the metal strip resonator length was set to 2.25 mm.

【0022】図6は周波数変調器4の周波数変調特性を
示す図である。横軸にバラクタダイオードバイアス電圧
をとり、縦軸に周波数変調幅および出力をとる。200
MHzにわたり出力50mW以上のほぼ線形な変調特性
が得られた。
FIG. 6 is a diagram showing frequency modulation characteristics of the frequency modulator 4. The horizontal axis represents the varactor diode bias voltage, and the vertical axis represents the frequency modulation width and output. 200
A nearly linear modulation characteristic with an output of 50 mW or more was obtained over MHz.

【0023】図7は方向性結合器特性を示す図である。
横軸に入力信号の周波数をとり、縦軸に方向性結合器の
出力信号レベルをとる。図8は方向性結合器特性の測定
配置を示す図である。図8に示す入力信号S11に対す
る出力信号S21を測定した。導波路31と方向性結合
器32との間隙は1.0mmとして測定した。60GH
zで入力信号S11に対して−3.25dB減衰した出
力信号S21が得られた。
FIG. 7 is a diagram showing the characteristics of the directional coupler.
The horizontal axis represents the frequency of the input signal, and the vertical axis represents the output signal level of the directional coupler. FIG. 8 is a diagram showing a measurement arrangement of directional coupler characteristics. The output signal S21 with respect to the input signal S11 shown in FIG. 8 was measured. The gap between the waveguide 31 and the directional coupler 32 was measured as 1.0 mm. 60GH
An output signal S21 was obtained in which the input signal S11 was attenuated by −3.25 dB at z.

【0024】図9はサーキュレータ6の挿入損失特性を
示す図である。図10はサーキュレータ6のアイソレー
ション特性を示す図である。図11はサーキュレータ6
の挿入損失特性およびアイソレーション特性の測定配置
を示す図である。図9は横軸に入力信号の周波数(GH
z)をとり、縦軸に挿入損失レベル(dB)をとる。こ
の測定結果は、図11に示す測定配置により測定した。
サーキュレータ6の三つの各端子にはモードサプレッサ
が接続され、さらに一つの端子には無反射終端が接続さ
れ、他の二つの端子にはそれぞれ四フッ化エチレン樹脂
片AおよびBが接続されている。図11に示す四フッ化
エチレン樹脂片Aから実線で示した入力信号S11を供
給し、四フッ化エチレン樹脂片Bにおいて実線で示した
出力信号S21を測定した。60.25GHzにおいて
−0.5dBの挿入損失が測定された。
FIG. 9 is a diagram showing insertion loss characteristics of the circulator 6. FIG. 10 is a diagram showing the isolation characteristic of the circulator 6. FIG. 11 shows a circulator 6
FIG. 6 is a diagram showing a measurement arrangement of insertion loss characteristics and isolation characteristics of FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents the frequency of the input signal (GH
z) and the insertion loss level (dB) on the vertical axis. This measurement result was measured by the measurement arrangement shown in FIG.
A mode suppressor is connected to each of the three terminals of the circulator 6, a non-reflection terminal is connected to one of the terminals, and tetrafluoroethylene resin pieces A and B are connected to the other two terminals, respectively. . The input signal S11 shown by the solid line was supplied from the tetrafluoroethylene resin piece A shown in FIG. 11, and the output signal S21 shown by the solid line was measured in the tetrafluoroethylene resin piece B. An insertion loss of -0.5 dB at 60.25 GHz was measured.

【0025】図10は横軸に入力信号の周波数(GH
z)をとり、縦軸にアイソレーションレベルをとる。こ
の測定結果は、図11に示す測定配置により測定した。
図11に示す四フッ化エチレン樹脂片Bから破線で示し
た入力信号S22を供給し、四フッ化エチレン樹脂片A
で破線で示した出力信号S12を測定した。60.5G
Hzにおいて−29.94dBのアイソレーションが得
られた。また、60.5GHzを中心にして約3.5G
Hzの帯域でアイソレーションが得られた。
In FIG. 10, the horizontal axis represents the frequency of the input signal (GH
z), and the vertical axis shows the isolation level. This measurement result was measured by the measurement arrangement shown in FIG.
The input signal S22 indicated by the broken line is supplied from the tetrafluoroethylene resin piece B shown in FIG.
The output signal S12 indicated by the broken line was measured. 60.5G
An isolation of -29.94 dB at Hz was obtained. Also, about 3.5G centered on 60.5GHz
Isolation was obtained in the Hz band.

【0026】図12はアンテナ7の水平方向の放射パタ
ーンを示す図である。横軸に水平方向放射角度をとり、
縦軸に放射レベルをとる。これにより90°方向、すな
わち前方にビーム幅22°の広い指向性を有することが
測定された。これは自動車に設置して前方を走行する車
両その他を検出するに十分な角度である。
FIG. 12 is a diagram showing a horizontal radiation pattern of the antenna 7. The horizontal axis shows the horizontal radiation angle,
Radiation level is plotted on the vertical axis. As a result, it was measured to have a wide directivity with a beam width of 22 ° in the 90 ° direction, that is, forward. This is an angle sufficient to detect a vehicle or the like that is installed in an automobile and traveling ahead.

【0027】図13はアンテナ7の垂直方向の放射パタ
ーンの示す図である。横軸に垂直方向放射角度をとり、
縦軸に放射レベルをとる。これにより90°方向、すな
わち前方にビーム幅26.5°の広い指向性を有するこ
とが測定された。これも前方を走行する車両その他を検
出するに十分な角度である。
FIG. 13 is a diagram showing a radiation pattern of the antenna 7 in the vertical direction. Taking the vertical radiation angle on the horizontal axis,
Radiation level is plotted on the vertical axis. As a result, it was measured to have a wide directivity with a beam width of 26.5 ° in the 90 ° direction, that is, in the forward direction. This is also an angle sufficient to detect a vehicle traveling ahead and the like.

【0028】図14は平衡混合器の変換損失特性を示す
図である。横軸にIF周波数をとり、縦軸に変換損失レ
ベルをとる。IF周波数が高くなるにしたがい、変換損
失レベルも大きくなる。その範囲は約−7.5dBない
し−14dBであり、5MHz未満は−8dB程度であ
り、実用的に十分な値である。IFマッチングをとるこ
とにより変換損失はさらに改善される。
FIG. 14 is a diagram showing the conversion loss characteristic of the balanced mixer. The horizontal axis represents the IF frequency and the vertical axis represents the conversion loss level. The conversion loss level increases as the IF frequency increases. The range is about -7.5 dB to -14 dB, and below 5 MHz is about -8 dB, which is a practically sufficient value. The conversion loss is further improved by taking the IF matching.

【0029】本発明実施例では、周波数変調方式により
変調する構成として説明したが、これを位相変調方式に
より変調する構成を同様に実現することができる。変調
信号として上記実施例では三角波を選んだが、これは一
般にパルス変調とすることができる。本発明の装置は、
必要があればPCM変調として通信に利用することが可
能である。
Although the embodiment of the present invention has been described as a structure for performing modulation by a frequency modulation system, a structure for modulating this by a phase modulation system can be similarly realized. Although a triangular wave is selected as the modulation signal in the above embodiment, this can be generally pulse modulation. The device of the present invention is
If necessary, it can be used for communication as PCM modulation.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば簡
単な回路構成で自動車に搭載するに適する形状および大
きさのミリ波送受信装置が実現できる。本発明は、60
GHz帯の自動車用レーダ装置のフロントエンドに適用
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a millimeter wave transmitting / receiving apparatus having a simple circuit configuration and having a shape and size suitable for mounting on an automobile. The present invention is 60
It can be applied to the front end of a radar device for automobiles in the GHz band.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例装置の平面図。FIG. 2 is a plan view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明実施例装置の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】障害物の有無とIF信号との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the presence / absence of an obstacle and an IF signal.

【図5】金属ストリップ共振器長、発振周波数、送信出
力の関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship among a metal strip resonator length, an oscillation frequency, and a transmission output.

【図6】周波数変調器の周波数変調特性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing frequency modulation characteristics of a frequency modulator.

【図7】方向性結合器特性を示す図。FIG. 7 is a diagram showing directional coupler characteristics.

【図8】方向性結合器特性の測定配置を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a measurement arrangement of directional coupler characteristics.

【図9】サーキュレータの挿入損失特性を示す図。FIG. 9 is a diagram showing insertion loss characteristics of a circulator.

【図10】サーキュレータのアイソレーション特性を示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing isolation characteristics of a circulator.

【図11】サーキュレータの挿入損失特性およびアイソ
レーション特性の測定配置を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a measurement arrangement of insertion loss characteristics and isolation characteristics of a circulator.

【図12】アンテナの水平方向の放射パターンを示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a horizontal radiation pattern of an antenna.

【図13】アンテナの垂直方向の放射パターンの示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing a radiation pattern in the vertical direction of the antenna.

【図14】平衡混合器の変換損失特性を示す図。FIG. 14 is a diagram showing conversion loss characteristics of a balanced mixer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ミリ波発振器 2 金属ストリップ共振器 3 高誘電率シート 4 周波数変調器 5、8、32 方向性結合器 6 サーキュレータ 7 アンテナ 9 周波数混合器 11 第一の導波路 12 第二の導波路 13 第三の導波路 14 第四の導波路 20 アルミ板 30 ガンダイオード 31 導波路 91 第一の周波数混合器 92 第二の周波数混合器 A、B 四フッ化エチレン樹脂片 1 millimeter wave oscillator 2 metal strip resonator 3 high dielectric constant sheet 4 frequency modulator 5, 8, 32 directional coupler 6 circulator 7 antenna 9 frequency mixer 11 first waveguide 12 second waveguide 13 third Waveguide 14 Fourth Waveguide 20 Aluminum Plate 30 Gunn Diode 31 Waveguide 91 First Frequency Mixer 92 Second Frequency Mixer A, B Tetrafluoride Ethylene Resin Piece

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ミリ波発振器(1)と、この発振器の出
力を導く非放射性誘電線路により構成された第一の導波
路(11)と、この第一の導波路に挿入された角度変調
器(4)と、この第一の導波路(11)の出力端にその
第一端子が結合されたサーキュレータ(6)と、このサ
ーキュレータの第二端子に結合された送受信アンテナ
(7)と、このサーキュレータ(6)の第三端子に結合
された周波数混合器(9)と、前記第一の導波路(1
1)を発振器(1)からサーキュレータ(6)の方向に
進む信号を一部分離しこの周波数混合器の搬送波入力に
結合させる方向性結合器(5、8)とを備えたことを特
徴とするミリ波送受信装置。
1. A millimeter wave oscillator (1), a first waveguide (11) composed of a non-radiative dielectric line for guiding the output of the oscillator, and an angle modulator inserted in the first waveguide. (4), a circulator (6) having its first terminal coupled to the output end of the first waveguide (11), a transmitting / receiving antenna (7) coupled to the second terminal of this circulator, and A frequency mixer (9) coupled to the third terminal of the circulator (6) and the first waveguide (1)
A millimeter wave characterized by comprising a directional coupler (5, 8) for partially separating the signal traveling from 1) from the oscillator (1) in the direction of the circulator (6) and coupling it to the carrier input of this frequency mixer. Transceiver.
【請求項2】 ミリ波発振器(1)と、この発振器の出
力を導く非放射性誘電線路により構成された第一の導波
路(11)と、この第一の導波路に挿入された周波数変
調器(4)と、この第一の導波路(11)の出力端にそ
の第一端子が結合されたサーキュレータ(6)と、この
サーキュレータの第二端子に結合され非放射性誘電線路
により構成された第二の導波路(12)と、この第二の
導波路の他端に接続されたアンテナ(7)と、このサー
キュレータ(6)の第三端子に結合され非放射性誘電線
路により構成された第三の導波路(13)と、この第三
の導波路の出力端に結合された第一の周波数混合器(9
1)と、前記第一の導波路(11)を発振器(1)から
サーキュレータ(6)の方向に進む信号を一部分離する
第一の方向性結合器(5)と、この第一の方向性結合器
で分離された信号を導く非放射性誘電線路により構成さ
れた第四の導波路(14)と、この第四の導波路の出力
端に結合された第二の周波数混合器(92)と、この第
四の導波路(14)をこの第一の方向性結合器(5)か
らこの第二の周波数混合器(92)の方向に進む信号と
前記第三の導波路(13)をこの第一の周波数混合器
(91)に向かう方向に進む信号とを相互に結合させる
第二の方向性結合器(8)とを備え、 前記第一の周波数混合器(91)および第二の周波数混
合器(92)は互いに平衡混合器を構成するように設定
されたことを特徴とするミリ波送受信装置。
2. A millimeter wave oscillator (1), a first waveguide (11) composed of a non-radiative dielectric line for guiding the output of the oscillator, and a frequency modulator inserted in the first waveguide. (4), a circulator (6) whose first terminal is coupled to the output end of the first waveguide (11), and a first radiator which is coupled to the second terminal of the circulator and comprises a non-radiative dielectric line. A second waveguide (12), an antenna (7) connected to the other end of the second waveguide, and a third non-radiative dielectric line coupled to the third terminal of the circulator (6). Waveguide (13) and a first frequency mixer (9) coupled to the output end of the third waveguide.
1), a first directional coupler (5) for partially separating a signal traveling through the first waveguide (11) from the oscillator (1) toward the circulator (6), and the first directional coupler. A fourth waveguide (14) composed of a non-radiative dielectric line for guiding the signals separated by the coupler, and a second frequency mixer (92) coupled to the output end of the fourth waveguide. , A signal traveling through the fourth waveguide (14) from the first directional coupler (5) toward the second frequency mixer (92) and the third waveguide (13) through the third waveguide (13). A second directional coupler (8) for mutually coupling a signal traveling in the direction toward the first frequency mixer (91), the first frequency mixer (91) and the second frequency Millimeter wave transmitter / receiver characterized in that the mixers (92) are set to form a balanced mixer with each other. apparatus.
【請求項3】 受信信号が供給される非放射性誘電線路
により構成された導波路(13)と、搬送波が供給され
る非放射性誘電線路により構成された導波路(14)
と、この二つの導波路(13、14)をそれぞれ進行す
る受信信号および搬送波を相互に結合させる方向性結合
器(8)と、この二つの導波路(13、14)の出力端
にそれぞれ結合された二つの周波数混合器(91、9
2)とを備え、この二つの周波数混合器(91、92)
は互いに平衡混合器を構成するように設定されたことを
特徴とするミリ波受信装置。
3. A waveguide (13) composed of a non-radiative dielectric line to which a received signal is supplied and a waveguide (14) composed of a non-radiative dielectric line to which a carrier wave is supplied.
And a directional coupler (8) for mutually coupling a received signal and a carrier wave propagating through the two waveguides (13, 14) and an output end of the two waveguides (13, 14), respectively. Two frequency mixers (91, 9
2) and two frequency mixers (91, 92)
Are set so as to form a balanced mixer with each other.
【請求項4】 二つの導波路(13、14)と二つの周
波数混合器(91、92)とは、その間にそれぞれ設け
られた間隙を介して結合する構造を備えた請求項3記載
のミリ波受信装置。
4. The millimeter according to claim 3, further comprising a structure in which the two waveguides (13, 14) and the two frequency mixers (91, 92) are coupled to each other through a gap provided therebetween. Wave receiver.
【請求項5】 非放射性誘電線路により構成されその信
号進行方向に角度をもって形成された放射面を有する形
状のミリ波送受信用アンテナ。
5. A millimeter-wave transmitting / receiving antenna having a radiation surface formed of a non-radiative dielectric line and having a radiation surface formed at an angle to the signal traveling direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030025071A (en) * 2001-09-19 2003-03-28 센싱테크 주식회사 Millimeter Wave Radar Using NRD Guide
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US7602333B2 (en) 2004-02-26 2009-10-13 Kyocera Corporation Transmitting/receiving antenna, isolator, high-frequency oscillator, and high-frequency transmitter-receiver using the same
US9808142B2 (en) * 2010-05-25 2017-11-07 Arc Medical Design Limited Covering for a medical scoping device

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