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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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Publication number
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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Japan
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waveguide
signal
frequency mixer
circulator
frequency
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Inventor
Hiroyuki Ishizaka
宏幸 石坂
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Hino Motors Ltd
日野自動車工業株式会社
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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。 The present invention relates is utilized as transmitting and receiving devices of the millimeter wave region. 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。 The present invention is proximity warning apparatus installed on a vehicle, the collision preventing device, but have been developed in order to utilize the radar system of other electromagnetic waves, it can be utilized for other devices. 本発明は非放射性誘電線路(NRDガイド、Non Radiative Dielectric Guide) The present invention is non-radioactive dielectric line (NRD guide, Non Radiative Dielectric Guide)
を用いた高周波回路に関する。 It relates to a high frequency circuit using a.

【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。 2. Description of the Prior Art very high frequency radar apparatus utilizing the electromagnetic waves, the preceding vehicle and the proximity warning device, a collision prevention device to alert approaching objects, it has been attempted to be equipped with other on an automobile. 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。 Recently it has been planned that the electric wave allocation of 60GHz band is performed as a radar apparatus 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 [0003] Techniques for oscillator or integrated circuit of the frequency band, for example, "Yoneyama: nonradiative dielectric line (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-CI No3 pp87-94 1990年3 Millimeter-wave integrated circuit using the RD guide), Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Journal CI, Vol J73-CI No3 pp87-94 1990 year 3
月」に開示がある。 There is a disclosure to the moon. " 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。 In this document, the oscillator of the frequency band, the guide, the power distributor, there is a description of such an antenna. 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 Furthermore the present applicant has filed a patent application for the transmission device and a modulation device for the frequency band (Japanese Patent Application No. 5-52
607号、本願出願時において未公開)。 607 No., unpublished at the time of the present 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。 Electromagnetic wave of 60GHz band [SUMMARY OF THE INVENTION] is about 5mm that wavelength in free space, it is impossible to achieve a practical transceiver be simply miniaturized conventional three-dimensional circuit or a semiconductor integrated circuit . 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。 The equipment of the frequency band to a radar device mounted in an automobile, than using a conventional horn antenna not be obtained a practical device shape becomes too small. 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。 Moreover, a simple configuration as a transceiver, it is necessary stable device against vibrations.

【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。 [0005] The present invention was made in such a background, and an object thereof is to provide a shape and size of the millimeter wave transmitting and receiving device suitable for mounting on a vehicle a simple circuit configuration. 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 aims at providing a front end of an automotive radar system in 60GHz band (receiving end).

【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、 The first aspect of the present invention, in order to solve the problem] is a millimeter wave transceiver, and has as its features, a millimeter-wave oscillator, constituted by nonradiative dielectric line leading to the output of the oscillator a first waveguide, the the first waveguide to the inserted angle modulator, a circulator whose first terminal is coupled to the output end of the first waveguide, the second terminal of the circulator and combined transmitting and receiving antenna,
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 frequency mixer coupled to the third terminal of the circulator, and a said first waveguide partially separated signals traveling from the oscillator in the direction of the circulator directional coupler for coupling to a carrier input of the frequency mixer in the place it was.

【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。 [0007] Here, an angle modulator is a frequency modulator or 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、 Further, the millimeter-wave oscillator, a first waveguide constituted by nonradiative dielectric line leading to the output of the oscillator, a frequency modulator which is inserted into the first waveguide, the first the output end of the waveguide and the circulator first terminal is coupled, and a second waveguide constituted by nonradiative dielectric lines are coupled to the second terminal of the circulator, the other end of the second waveguide an antenna connected to,
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 A third waveguide configured by being coupled to the third terminal of the circulator nonradiative dielectric line, a first frequency mixer which is coupled to the output end of the third waveguide, the first electrically a first directional coupler for separating a part of the signal traveling the waveguide from the oscillator in the direction of the circulator, a fourth conductive constituted by nonradiative dielectric lines to guide the separated signals in the first directional coupler a waveguide, a second frequency mixer coupled to an output end of the fourth waveguide, the fourth waveguide from the first directional coupler in the direction of the second frequency mixer proceeds signal and a second directional coupler for coupling to each other and the third waveguide a signal traveling in a direction toward to the first frequency mixer, said first frequency mixer and a second set as the frequency mixer to a balanced mixer with one another れる構成とすることもできる。 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、 [0009] The second aspect of the present invention is a millimeter wave receiving device, and has as its features, a waveguide constituted by nonradiative dielectric lines received signal is supplied, a non-radioactive carrier is provided a waveguide constituted by a dielectric line,
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。 Comprising a directional coupler for coupling the received signal and carrier travels the two waveguides each to each other, and two frequency mixer coupled to the output terminal of the two waveguides, the two frequencies mixer is in place that is set to a balanced mixer with one another.

【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 two frequency mixer, comprising a structure that binds via and nonradioactive dielectric line piece (half-wavelength corresponding example signal) each provided with a gap therebetween, thereby it is possible to improve the signal-to-noise ratio.

【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。 [0011] A third aspect of the present invention is a non-radioactive dielectric line millimeter wave transmitting and receiving antenna shape with the configured emitting surface formed at an angle to the signal traveling direction by.

【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。 [Action] oscillation output generated from the Gunn diode is, 50~70GHz resonates the metal strip resonator, and more particularly, to a desired stable oscillation frequency within 59~65GHz. 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。 The oscillator output reaches the modulator propagates through the nonradiative dielectric line. 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。 Modulator is for those mounted a variable capacitance diode in a nonradiative dielectric is inserted orthogonally to the nonradiative dielectric line. 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。 The variable capacitance diode is an element whose capacitance changes with respect to voltage.
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。 Non part of radiative dielectric line propagation output signal is reflected by the change, the signal returns to the oscillator side varies with the capacitance of the variable capacitance diode. 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。 Accordingly, the oscillation frequency of the output of the oscillator is modulated by changes.

【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。 [0013] In this way, the modulated signal is radiated as radio waves from the antenna. 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。 Further, same signal as emitted from the antenna is input as the local oscillation signal to be branched frequency mixer by the directional coupler. 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。 If there is no obstacle in the radiation direction of the radio wave, the local oscillation signal inputted to the frequency mixer is output without being affected by other signals. 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。 However, if there is an obstacle, a radio wave reflected by the obstacle is returned to the antenna. その戻った信号を周波数混合器に入力する。 And inputs the return signal to the frequency mixer. 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。 Local oscillation signal of the frequency mixer is affected by the back signal. 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。 Thus, deformation as compared with the case where the signal waveform which returns the output signal of the frequency mixer is not present. 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。 By observing the deformation status of the output signal can detect the relative speed between the position and their obstacle in the radiation direction of the radio wave.

【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。 [0014] Thus, suitable to mount on a vehicle a simple circuit structure shape and size of the millimeter-wave transmission and reception device can be realized. 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。 The millimeter wave transmitting and receiving device can be applied to a front end of an automotive radar system of 60GHz band.

【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。 The configuration of the embodiment of the present invention embodiment will be described with reference to FIG. 図1は本発明実施例装置のブロック構成図である。 Figure 1 is a block diagram of the present invention embodiment apparatus.

【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 [0016] The present invention is a millimeter wave transceiver, and has as its features, a millimeter-wave oscillator 1, the first waveguide 11 constituted by nonradiative dielectric line leading to the output of the millimeter wave oscillator 1 , a frequency modulator 4 inserted into the first waveguide 11, a circulator 6 in which the first terminal is coupled to the output end of the first waveguide 11, coupled to the second terminal of the circulator 6 transmitting and receiving antenna 7, which is
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 When a frequency mixer 9 is coupled to the third terminal of the circulator 6, the first waveguide 11 millimeter wave oscillator 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。 Partially separated signal goes in the direction of the circulator 6 is in place and a directional coupler 5 and 8 to be coupled to the carrier input of the frequency mixer 9.

【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。 Next, with reference to FIGS. 2 and 3 illustrating the configuration of the present invention embodiment apparatus. 図2は本発明実施例装置の平面図である。 Figure 2 is a plan view of the present invention embodiment apparatus. 図3は本発明実施例装置の斜視図である。 Figure 3 is a perspective view of the present invention embodiment apparatus. 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、 Millimeter wave transmitting and receiving device is the invention embodiment apparatus, the millimeter wave oscillator 1, the first waveguide 11 constituted by nonradiative dielectric line leading to the output of the millimeter-wave oscillator 1, the first waveguide a frequency modulator 4 inserted into 11, a circulator 6 in which the first terminal is coupled to the output end of the first waveguide 11 is coupled to the second terminal of the circulator is of a non-radioactive dielectric line the second waveguide 12, the second antenna 7 connected to the other end of the waveguide, the third waveguide 13 constituted by nonradiative dielectric lines are coupled to the third terminal of the circulator 6 When,
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。 A first frequency mixer 91 coupled to an output terminal of the third waveguide 13, first direction for separating some signal traveling in the direction of the first waveguide 11 circulator 6 from the millimeter wave oscillator 1 and sex coupler 5, and the fourth waveguide 14 constituted by nonradiative dielectric lines to guide the separated signals in the first directional coupler 5, coupled to the output of the fourth waveguide 14 a second frequency mixer 92, the signal and the third waveguide 13 traveling in the fourth waveguide 14 from the first directional coupler 5 in the direction of the second frequency mixer 92 and a second directional coupler 8 for combining the signals traveling in the direction to the first frequency mixer 91 with each other, a first frequency mixer 91 and a second frequency mixer 92 parallel to each other It is configured to configure the mixer. 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。 Invention Example apparatus is the 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。 [0018] Next, the operation of the present invention embodiment apparatus. 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。 Gunn diode 30 of the millimeter wave oscillator 1 resonates to the metal strip resonator 2 for oscillating a radio wave 60 GHz.
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 Oscillated wave about the details of the first high dielectric constant interposed waveguide 11 through the seat 3 and the frequency modulator 4 is modulated in a triangular wave (frequency modulator, Hei 5-0
52607、本願出願時において未公開、を参照されたい)。 52607, see unpublished at the time of the present application). この変調された電波は方向性結合器5によって2 The modulated radio wave directional coupler 5 by 2
方向に分配される。 It is distributed in the direction. 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。 In the present invention embodiment apparatus, the gap between the first optical waveguide 11 and the directional coupler 5 was 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。 [0019] One of the distributed electric wave is supplied to the second waveguide 12 via the circulator 6 and is further supplied to the antenna 7. 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。 The other is used as the second mixer local signal of the frequency mixer 92 via the fourth waveguide 14. アンテナ7に供給された電波は、空間に放射される。 Telecommunications supplied to the antenna 7 is radiated into space. 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。 If the obstacle exists, radio waves are supplied to the third waveguide 13 through the antenna 7 and the circulator 6 again is reflected, is used as a mixer local signal of a first frequency mixer 91. また、第三の導波路1 The third waveguide 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 Some of the signal supplied to the 3, by a second directional coupler 8 is led to the fourth waveguide 14, a second frequency mixer 9
2にも供給される。 It is also supplied to the 2. 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。 In the present invention embodiment apparatus, the gap between the third waveguide 13 and the directional coupler 8 was 0.2 mm.
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。 Thus, a first frequency mixer 91 and the second frequency mixer 92 constitute a balanced mixer, IF (intermediate frequency) signal is outputted as reflection information. 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。 Further, the first and second frequency mixers 91 and 92, coupled between the third and fourth waveguides 13 and 14 takes place via the gap. 本発明実施例装置では、この間隙を2.2mm In the present invention embodiment apparatus, 2.2 mm the gap
とした。 And the. 平衡混合器を用いることにより、偶数次(2 By using the balanced mixer, even order (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。 Next, the signal-to-noise ratio is improved as a whole are canceled noise nonlinearity of fourth order). 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。 Further, the upper and lower metal plates harmonics even order since it is less half wavelength does not occur. 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。 In this example configuration, it has a simple configuration because the diodes constituting the balanced mixer does not supply a bias voltage.

【0020】次に、図4を参照して障害物の有無とIF Next, the presence or absence of an obstacle with reference to FIG. 4 and IF
信号との関係を説明する。 For explaining the relationship between the signal. 図4は障害物の有無とIF信号との関係を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing the relationship between the presence or absence of an obstacle and the IF signal. 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。 Figure 4 is a horizontal axis indicates the IF signal frequency, indicating the IF signal level on the vertical axis. 図4(a) FIGS. 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。 Shows the IF signal when the obstacle in the radiation direction of the radio wave is not present. 約1MHz〜5MHzにわたりほとんど平坦な波形になっている。 It has become almost flat waveform for about 1MHz~5MHz. 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。 FIG. 4 (b) shows the IF signal in the case where there is an obstacle 20m ahead of the radio wave radiation directions. 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。 A high-level waveform has appeared in the place where slightly beyond the 2MHz. 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 FIG. 4 (c), IF when 30m and 47m forward obstacle radiation direction of the radio is present
信号を示している。 It shows the signal. 3MHzを少し越えたところと4M It was a little beyond the 3MHz and 4M
Hzと5MHzとの間にレベルの高い波形が現れている。 High-level waveform appearing between Hz and 5 MHz. 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。 When the millimeter wave transmitting and receiving apparatus of the present invention embodiment apparatus used as a front-end of the radar device that detects the relative speed and the distance and their these obstacles in the radial direction of the radio wave by the situation of the waveform 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。 [0021] Next, the characteristics of the present invention embodiment apparatus with reference to FIGS. 5 to 14. 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。 5, metal strip resonator length, the oscillation frequency is a diagram showing the relationship between transmission power. 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。 Take metal strip resonator length (mm) on the horizontal axis, taking the oscillation frequency (GHz) and transmit the output to the vertical axis (mW). 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。 Transmission output from where the metal strip resonator length exceeds 2.25mm takes the maximum value, of about 160 mW. このときの発振周波数は約59GHz〜61GHz Oscillation frequency at this time is about 59GHz~61GHz
である。 It is. 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。 In the present invention embodiment apparatus, 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。 [0022] FIG. 6 is a graph showing the frequency modulation characteristic of the frequency modulator 4. 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。 The horizontal axis represents the varactor diode bias voltage, taking the frequency modulation width and the output on the vertical axis. 200 200
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。 Substantially linear modulation characteristics over the output 50mW over MHz was obtained.

【0023】図7は方向性結合器特性を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a directional coupler characteristic.
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。 The horizontal axis represents the frequency of the input signal, taking the output signal level of the directional coupler on the vertical axis. 図8は方向性結合器特性の測定配置を示す図である。 Figure 8 is a view showing the measurement arrangement of the directional coupler characteristics. 図8に示す入力信号S11に対する出力信号S21を測定した。 It was measured output signal S21 to the input signal S11 shown in FIG. 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。 The gap between the waveguide 31 and the directional coupler 32 was measured as 1.0 mm. 60GH 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。 Output signal S21 which is -3.25dB attenuation is obtained for the input signal S11 in 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。 FIG. 9 is a diagram showing the insertion loss characteristics of the circulator 6. 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。 Figure 10 is a diagram illustrating isolation characteristics of the circulator 6. 図11はサーキュレータ6 Figure 11 is a circulator 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。 In is a diagram illustrating a measurement arrangement of the insertion loss characteristics and isolation characteristics. 図9は横軸に入力信号の周波数(GH Figure 9 is the input signal to the horizontal axis the frequency (GH
z)をとり、縦軸に挿入損失レベル(dB)をとる。 Take z), taking the vertical axis the insertion loss level (dB). この測定結果は、図11に示す測定配置により測定した。 The measurement results were determined by measuring arrangement shown in FIG. 11.
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。 The three respective terminals of the circulator 6 mode suppressor is connected, and further to the one terminal is connected to free termination, connection respectively tetrafluoroethylene resin pieces A and B to the other two terminals . 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。 Supplying the input signal S11 shown by the solid line from tetrafluoroethylene resin piece A shown in FIG. 11, to measure the output signal S21 shown by the solid line in tetrafluoroethylene resin piece B. 60.25GHzにおいて−0.5dBの挿入損失が測定された。 Insertion loss of -0.5dB is measured at 60.25GHz.

【0025】図10は横軸に入力信号の周波数(GH [0025] Figure 10 is the input signal to the horizontal axis the frequency (GH
z)をとり、縦軸にアイソレーションレベルをとる。 Take z), taking the isolation level on the vertical axis. この測定結果は、図11に示す測定配置により測定した。 The measurement results were determined by measuring arrangement shown in FIG. 11.
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 Supplying the input signal S22 indicated by a broken line from tetrafluoroethylene resin piece B shown in FIG. 11, a tetrafluoroethylene resin piece A
で破線で示した出力信号S12を測定した。 In was measured output signal S12 indicated by a broken line. 60.5G 60.5G
Hzにおいて−29.94dBのアイソレーションが得られた。 Isolation -29.94dB is obtained in Hz. また、60.5GHzを中心にして約3.5G In addition, about around the 60.5GHz 3.5G
Hzの帯域でアイソレーションが得られた。 Isolation is obtained by band Hz.

【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。 [0026] FIG. 12 is a diagram illustrating a horizontal radiation pattern of the antenna 7. 横軸に水平方向放射角度をとり、 Taking the horizontal radiation angle in the horizontal axis,
縦軸に放射レベルをとる。 On the vertical axis takes a radiation level. 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。 Thus 90 ° direction, i.e. was measured to have a wide directivity beamwidth 22 ° forward. 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。 This is a sufficient angle to detect vehicles and other running ahead installed in an automobile.

【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。 [0027] FIG. 13 is a diagram illustrating the vertical radiation pattern of the antenna 7. 横軸に垂直方向放射角度をとり、 It takes a vertical emission angle in the horizontal axis,
縦軸に放射レベルをとる。 On the vertical axis takes a radiation level. 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。 Thus 90 ° direction, i.e. was measured to have a wide directivity beamwidth 26.5 ° forward. 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。 This is also a sufficient angle to detect vehicles and other running ahead.

【0028】図14は平衡混合器の変換損失特性を示す図である。 [0028] FIG. 14 is a diagram showing a conversion loss characteristic of the balanced mixer. 横軸にIF周波数をとり、縦軸に変換損失レベルをとる。 The horizontal axis represents the IF frequency, taking the conversion loss levels on the vertical axis. 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。 According IF frequency becomes higher, the greater the conversion loss level. 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。 Its range is from about -7.5dB to -14 dB, less than 5MHz is about -8 dB, a practically sufficient value. 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。 Conversion loss by taking IF matching is further improved.

【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。 [0029] In the present invention embodiments have been described as configured for modulating the frequency modulation method, which can likewise be realized a structure for modulating the phase modulation system. 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。 I chose a triangular wave in the above embodiment as a modulation signal, which may be a general pulse modulation. 本発明の装置は、 Apparatus of the present invention,
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。 It is possible to use the communication as a PCM modulation if necessary.

【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。 As described above, according to the present invention, the millimeter-wave transceiver of a suitable shape and size to be mounted on an automobile with a simple circuit structure according to the present invention can be realized. 本発明は、60 The present invention, 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。 It can be applied to the front end of an automotive radar system in the GHz band.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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

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

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

【図4】障害物の有無とIF信号との関係を示す図。 Figure 4 is a graph showing a relation between the presence or absence of an obstacle and the 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。 [5] the metal strip resonator length, the oscillation frequency, shows the relationship between the transmission output.

【図6】周波数変調器の周波数変調特性を示す図。 6 shows the frequency modulation characteristic of the frequency modulator.

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

【図8】方向性結合器特性の測定配置を示す図。 8 shows a measuring arrangement of the directional coupler characteristics.

【図9】サーキュレータの挿入損失特性を示す図。 9 is a diagram showing the insertion loss characteristics of the 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。 10 is a view showing an isolation characteristic of the 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。 11 is a diagram showing the measurement arrangement of the insertion loss characteristics and isolation characteristics of the circulator.

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

【図13】アンテナの垂直方向の放射パターンの示す図。 13 is a graph showing the vertical radiation pattern 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 a conversion loss characteristic of the balanced mixer.

【符号の説明】 DESCRIPTION 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 the second waveguide 13 third of the waveguide 14 a fourth waveguide 20 aluminum plate 30 Gunn diode 31 waveguide 91 first frequency mixer 92 second frequency mixer a, B tetrafluoroethylene resin piece

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【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. A millimeter-wave oscillator (1), a first waveguide constituted by nonradiative dielectric line leading to the output of the oscillator (11), the angle modulator which is inserted into the first waveguide and (4), this first waveguide (11) thereof circulator first terminal is coupled to the output (6), and the combined transmitting and receiving antenna to the second terminal of the circulator (7), this circulator (6) third combined frequency mixer to the terminals of the (9), said first waveguide (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。 Millimeter waves characterized by comprising 1) the oscillator (1) from the circulator (6) a directional coupler for coupling the partially separated carrier input of the frequency mixer signal goes in the direction of a (5,8) transmitting and receiving device.
  2. 【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 2. A millimeter-wave oscillator (1), a first waveguide constituted by nonradiative dielectric line leading to the output of the oscillator (11), inserted frequency modulator to the first waveguide and (4), this first waveguide (11) thereof circulator first terminal is coupled to the output (6), first constructed by being coupled to the second terminal of the circulator nonradiative dielectric line a second waveguide (12), and the second waveguide and the other end connected to the antenna (7), first constructed by being coupled to the third terminal of the circulator (6) non-radiative dielectric line three guiding the waveguide (13), a first frequency mixer which is coupled to the output end of the third waveguide (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 1), said first waveguide (11) an oscillator (1) from a first directional coupler for separating a part of the signal traveling in the direction of the circulator (6) and (5), the first directional and in coupler directs the separated signal a fourth waveguide constituted by nonradiative dielectric line (14), a second frequency mixer coupled to an output end of the fourth waveguide (92) and , the fourth waveguide (14) the first directional coupler from said (5) and the signal traveling in the direction of the second frequency mixer (92) a third waveguide (13) the first with one second directional coupler for coupling a signal to each other traveling in the direction toward the frequency mixer (91) and (8), the first frequency mixer (91) and a second frequency mixer (92) is a millimeter-wave transmission and reception, characterized in that it is configured to a balanced mixer with one another 装置。 apparatus.
  3. 【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) Wherein the structure waveguides by nonradiative dielectric lines received signal is supplied (13), configured waveguide by nonradiative dielectric line carrier is supplied (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 When each coupling the two waveguides (13, 14) the received signal traveling respectively and a directional coupler for coupling to each other carrier (8), the output end of the two waveguides (13, 14) It has been two frequency mixer (91,9
    2)とを備え、この二つの周波数混合器(91、92) 2) and provided with, the two frequency mixer (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。 Millimeter wave receiving apparatus characterized by being configured to constitute a balanced mixer with one another.
  4. 【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 two waveguides (13, 14) and two frequency mixers and (91, 92) is a millimeter of claim 3, further comprising a structure that binds with a gap provided respectively between them wave receiving device.
  5. 【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 non-radiative dielectric line is formed by the millimeter-wave transmitting and receiving antenna shape with 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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JP2004504746A (en) * 2000-07-13 2004-02-12 エンアルディ テクノロジー コーポレイション Nonradiative dielectric circuit having a multilayer spacer
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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