JPH06177650A - Ｆｍレーダーモジュールのｆｍ信号発生器及び高周波 信号発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕周波数の制御を容易・確実に行うことができ、
しかも簡易・小型な非放射性誘電体線路形式のＦＭレー
ダーモジュール用のミリ波帯のＦＭ信号発生器を提供す
る。 〔構成〕接地電位に保持される金属製のダイオードマウ
ント（ＤＭ）と、中央部分の両側にマイクロストリップ
線路形式の第１，第２のバイアス供給線路（Ｂ１，Ｂ
２）を形成すると共にダイオードマウント（ＤＭ）の側
面に固定されるプリント配線板（ＰＢ）と、ダイオード
マウントに螺着されこのダイオードマウントから一方の
第２の端子に接地電位を受ける受けると共に上記第１の
バイアス供給線路（Ｂ１）を介して他方の端子にバイア
ス電圧を受けるガンダイオード（ＧＤ）と、上記第１，
第２のバイアス供給線路（Ｂ１，Ｂ２）の間に装着され
るビームリード型のバラクタダイオード（ＶＤ）から構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車載用ミリ波帯レーダ
ー装置などに利用されるＦＭレーダーモジュールのＦＭ
信号発生器と高周波信号発生器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ー装置は、
数十ｃｍ程度の至近距離をも検出範囲とする必要上高分
解能が要求され、この高分解能の点でパルスレーダーの
形態よりもＦＭレーダーの形態が適している。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百
ｍ程度の比較的短距離で足りるため、放射電波が必要以
上に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うえで、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。このミリ波帯の利用は、アンテナとその前後段のＦ
Ｍ信号発生器やミキサーなどを含めたレーダーモジュー
ルの小型化を図る上からも好適である。

【０００３】従来、上記ミリ波帯のＦＭレーダーモジュ
ールは、マイクロストリップ線路や導波管の形式で構成
されているが、前者の場合、線路からの放射電力が大き
くなり損失が増大すると共に、複数系統のモジュール相
互間で干渉が生じやすくなり測定精度が低下するという
問題がある。また、後者の場合、回路が大型・高価にな
るという問題がある。

【０００４】上記問題点を解決するための新たな線路形
式として、電子情報通信学会論文誌Vol.J 73 C ー1 No.
3 pp.87ー94 (1990年 3月) に掲載された「非放射性誘
電体線路を用いたミリ波集積回路」と題する米山らの論
文に開示されたような非放射性誘電体線路（Non-Radiat
ive Dielectric waveguide :ＮＲＤ）が適している。こ
の非放射性誘電体線路は、半波長よりわずかに小さな間
隔を保って対向する２枚の導体板の間に棒状の誘電体を
挿入することによりこの棒状体に沿う伝播のみを可能と
したものである。この非放射性誘電体線路では、線路の
上下は導体板によって完全に遮蔽されると共に、線路の
側方に漏洩しようとする電波の伝播は導体の間隔が半波
長未満であるため完全に遮断される。このため、線路か
らの電力放射は極めて小さく、モジュール内部の放射損
失とモジュール相互の干渉が有効に回避される。

【０００５】また、非放射性誘電体線路では、線路相互
を接近させたりフェライトなどを付加することによって
方向性結合器やアイソレータなどの各種部品が容易に作
成できることから、各部品を別個に用意したのち相互間
を線路で接続するという従来のマイクロストリップ形式
に比較してモジュール全体の小型化が実現される。上記
論文には、非放射性誘電体線路を用いた小型・高性能の
ミリ波帯の送信器と受信器の構造が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記論文にはガンダイ
オードを用いた高周波信号発生器の構造が開示されてい
るが、ＦＭレーダーモジュールを構成するＦＭ信号発生
器を簡易・小型な構造のもとでどのようにして実現する
かについては未検討の段階にある。また、ＦＭ信号等の
高周波信号の周波数をどのようにして調整するかについ
ても未検討の段階にある。従って、本発明の一つの目的
は、簡易・小型な非放射性誘電体線路形式のＦＭレーダ
ーモジュールのＦＭ信号発生器を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＦＭ信号等の高周波信号の周波数
の制御を容易・確実に行うことができる非放射性誘電体
線路形式の高周波信号発生器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるＦＭレー
ダーモジュールのＦＭ信号発生器は、接地電位に保持さ
れる金属製のダイオードマウントと、中央部分の両側に
マイクロストリップ形式の第１，第２のバイアス供給線
路を形成すると共にこのダイオードマウントの側面に固
定されるプリント配線板と、上記ダイオードマウントに
螺着されこのダイオードマウントから一方の端子に接地
電位を受けると共に前記プリント配線板上に形成された
第１のバイアス供給線路を通して他方の電極にバイアス
電圧を受けるガンダイオードと、上記プリント配線板上
に形成された第１，第２のバイアス供給線路の間に装着
されるビームリード型のバラクタダイオードとから構成
されている。

【０００８】

【作用】まず、ガンダイオードの一方の端子はこのガン
ダイオードを保持するダイオードマウントを介して接地
されると共に、他方の端子はこのダイオードマウントの
側面に固定されるプリント配線板上に形成された第１の
バイアス供給線路からバイアス電圧を受ける。さらに、
第１，第２のバイアス供給線路の間にビームリード型の
バラクタダイオードが装着される。従って、第１のバイ
アス供給線路を通して供給するバイアス電圧によってガ
ンダイオードのバイアス電圧が調整されると共に、第
１，第２のバイアス供給線路の間に加えるバイアス電圧
の差によってバラクタダイオードのバイアス電圧が調整
される。

【０００９】

【実施例】図１は、上記実施例のＦＭ信号発生器１０と
その周辺部分の構成を非放射性誘電体線路を構成する上
下の導体板１，２の一部を除去して示す斜視図であり、
ＤＭは接地電位に保持される金属製のダイオードマウン
ト、ＰＢはダイオードマウントＤＭの側面に固定される
プリント配線板、Ｂ１，Ｂ２はプリント配線板ＰＢの中
央部分の両側形成されたマイクロストリップ形式の第
１，第２のバイアス供給線路、ＧＤはガンダイオード、
ＶＤはビームリード型のバラクタダイオード、ＭＰはプ
リント配線板ＰＢのバイアス供給線路Ｂ１，Ｂ２間に形
成された矩形状の金属パターン、Ｌ１，Ｌ２はバイアス
供給線路Ｂ１，Ｂ２に連なるリード線である。

【００１０】図２はプリント配線板ＰＢの構成を示す平
面図、図３はこのプリント配線板上のガンダイオードＧ
ＤとバラクタダイオードＶＤの実装状態を示す平面図、
図４はプリント配線板ＰＢとダイオードマウントＤＭへ
のガンダイオードの実装状態を示す断面図である。

【００１１】金属製のダイオードマウントＤＭの側面の
中央部には螺子穴が形成されておりこの螺子穴に、放熱
スタッドを螺合させることによりこの放熱スタッドに保
持されたパッケージ内に収容されているガンダイオード
ＧＤがダイオードマウントＤＭの側面の中央部に固定さ
れる。このガンダイオードＧＤは、パッケージ内に動作
層を下向きにしたアップサイドダウンの形式で収容され
ており、その発熱側の一方の端子は上記放熱スタッドを
介してダイオードマウントＤＭに接続され、このダイオ
ードマウントＤＭに供給される接地電位を受ける。

【００１２】ガンダイオードＧＤの他方の電極が接続さ
れるパッケージの先端部は、ダイオードマウントＤＭの
側面に接着材等によって固定されるプリント配線板ＰＢ
に形成された貫通穴Ｈを通して、プリント配線板ＰＢの
表面側に現れ、このプリント配線板ＰＢの表面に形成さ
れた第１のバイアス供給線路Ｂ１と金属パターンＰとの
間に熱圧着によって張りわたされる金箔ＧＬに同じく熱
圧着によって電気的に接続される。

【００１３】プリント配線板ＰＢ上に形成された金属パ
ターンＭＰと第２のバイアス供給線路Ｂ２との間には、
ビームリード型のバラクタダイオードＶＤが熱圧着によ
って装着される。従って、第１のバイアス供給線路に加
えるバイアス電圧によってガンダイオードのバイアス電
圧が調整されると共に、第１，第２のバイアス供給線路
の間に加えるバイアス電圧の差によってバラクタダイオ
ードのバイアス電圧が調整される。

【００１４】第１，第２のバイアス供給線路Ｂ１，Ｂ２
のそれぞれは、線路幅の広狭が一定周期で反復される５
段のローパスフィルタを形成しており、この一定周期は
本実施例のＦＭ信号発生器に発生させようとするミリ波
帯のＦＭ信号の波長の１／４に設定される。この実施例
によれば、このＦＭ信号の周波数は６０ＧＨｚ程度に設
定され、従って、ローパスフィルタの線路幅の広狭は約
1.25 ｍｍの周期で反復される。この場合、非放射性誘
電体線路を形成する導体板１，２の間隔、従ってダイオ
ードマウントＤＭの側面の高さはＦＭ信号の半波長より
も多少小さな値、すなわち 2.5ｍｍ程度の値に設定され
る。

【００１５】図５は、図１のＦＭ信号発生器１１とその
周辺部分の等価回路図である。ＦＭ信号発生器１１と誘
電体ロッド１１の間には薄い誘電体板上に形成された矩
形状の金属薄共振器ＭＳの共振器が介在されており、こ
の金属箔共振器ＭＳの寸法を調整することにより、ＦＭ
信号を調整することができる。また、このＦＭ信号はプ
リント配線板ＰＢ上に形成された矩形状の金属パターン
の寸法によっても調整することができる。

【００１６】すなわち、この実施例のＦＭ信号発生器の
発振周波数は、矩形状の金属パターンＭＰの図３中に表
示した寸法ａ，ｂによって粗調整可能であると共に、図
１の金属箔共振器１１によって微調整可能であることが
確認された。この一例を以下に示す。

【００１７】一方の寸法ｂを 0.3 mm に固定し、他方の
寸法ａを変化させた場合に、図１の非放射性誘電体線路
への組込み前後の発振周波数は、以下の表１のように変
化した。

【００１８】一方の寸法ａを 0.8 mm に固定し、他方の
寸法ｂを変化させた場合に、図１の非放射性誘電体線路
への組込み前後の発振周波数は、以下の表２のように変
化した。

【００１９】図６は、上記実施例のＦＭ信号発生器を含
むＦＭレーダーモジュールの構成を示す平面図であり、
１は上側導体板、１０はＦＭ信号発生器、１１は金属箔
共振器、１２はアイソレータ、１３は方向性結合器、１
４は送信アンテナ、１５は受信アンテナ、１６はシング
ルダイオード・ミキサー、２１，２２，２３は上下の導
体板と共に非放射性誘電体線路を形成する誘電ロッドで
ある。

【００２０】図６を参照すれば、本実施例のＦＭ信号発
生器１１で発生されたＦＭ信号は、誘電体ロッド２１に
沿って伝播してアイソレータ１２の入力端子に供給さ
れ、このアイソレータ１２の出力端子から直線状の誘電
体ロッド２２に出力される。この直線状の誘電体ロッド
１３とこれに近接して配置された半円形状の誘電体ロッ
ド２３とによって方向性結合器１３が形成されており、
アイソレータ１２から出力されたＦＭ信号の一部は誘電
体ロッド２３に移行し、その一方の先端部に形成された
送信アンテナ１４から外部に放射される。アイソレータ
１２から出力されたＦＭ出力の残りの部分は直線状の誘
電体ロッド２２に沿ってその先端部分まで伝播し、そこ
に形成されているシングル・ダイオードミキサー１６に
ローカル信号として供給される。

【００２１】物体からの反射波のうち受信アンテナ１５
に受信されたものは、方向性結合器２３を介して一部が
直線状の誘電体ロッド２２に移行してシングル・ダイオ
ードミキサー１６に供給され、残りの一部が送信アンテ
ナ１４から再放射される。シングル・ダイオードミキサ
ー１６は、アイソレータ１２の出力端子から誘電体ロッ
ド２２を介して供給されるローカル信号と、受信アンテ
ナ１５から方向性結合器１３を介して供給される反射波
とを受け、両者を混合することによりビート信号を発生
し、上下導体板間を通して引き出される同軸線路Ｌ３に
出力する。

【００２２】一方、送信アンテナ１４にも物体からの反
射波が受信され、これは半円形状の誘電体ロッド２３に
沿って受信アンテナ１５に伝播しここから再放射され
る。また送信アンテナ１４に受信された反射波の一部は
方向性結合器１３と誘電体ロッド２２を通ってアイソレ
ータ１２に供給され、その無反射終端２４に吸収され
る。このように、図６のレーダーモジュールでは、送受
アンテナ１４，１５が方向性結合器１３を共用している
ため、各アンテナからの再放射、再々放射が生じ、これ
に伴って受信される反射波の一部がシングル・ダイオー
ドミキサー１３に本来必要な反射波よりも遅れて再入力
する不要波となる。しかしながら、この不要波はアンテ
ナと反射物体間を２回以上往復したＦＭ信号によって生
じるため、比較的低い送受のアンテナ利得と大きな空間
伝播損失を考慮すれば、本来必要な反射波に比べて十分
低いレベルとなり、レーダー機能に及ぼす影響は無視で
きる。

【００２３】以上、ＦＭレーダーのＦＭ信号発生器の場
合について本発明を説明したが、プリント配線板上に寸
法の調整によってガンダイオードの発振周波数を調整す
るための金属パターンを形成する点については、ＦＭ信
号発生器に限定されず、種々の高周波信号発生器に適用
できることは明らかである。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係わるＦＭレーダーモジュール
のＦＭ信号発生器は、上述したような構成であるから、
非放射性誘電体線路形式のＦＭレーダーモジュール用の
ミリ波帯のＦＭ信号発生器としてＦＭ信号の周波数の制
御を容易・確実に行うことができ、しかも簡易・小型な
ものを実現できるという効果が奏される。

【００２５】また、本発明の好適な実施例によれば、プ
リント配線板上に寸法の調整によってガンダイオードの
発振周波数を調整するための金属パターンを形成してい
るため、このプリント配線板を交換するだけでＦＭ信号
発生器など高周波信号発生器の発振周波数の調整や変更
が容易に行えるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるＦＭレーダーモジュ
ールのＦＭ信号発生器をＦＭレーダーモジュールの関連
部分と共に示す斜視図である。

【図２】上記実施例のＦＭ信号発生器を構成するプリン
ト配線板の構成を示す平面図である。

【図３】上記実施例のプリント配線板へのガンダイオー
ドとバラクタダイオードの実装の様子を示す平面図であ
る。

【図４】上記実施例のダイオードマウントとプリント配
線板へのガンダイオードとバラクタダイオードの実装状
態を示す断面図である。

【図５】上記実施例のＦＭ信号発生器の等価回路図であ
る。

【図６】上記実施例のＦＭ信号発生器を組込んだ非放射
性誘電体線路形式のＦＭレーダーモジュールの全体構成
を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ ＦＭ信号発生器 ＤＭ 金属製のダイオードマウント ＰＢ プリント配線板 Ｂ１ 第１のバイアス供給線路 Ｂ２ 第２のバイアス供給線路 ＧＤ ガンダイオード ＶＤ ビームリード型のバラクタダイオード L1,L2 バイアス供給線路Ｂ１，Ｂ２に連なるリード
線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＦＭ信号発生器、非放射性誘電体線路の送
   信・受信アンテナ及びミキサーが非放射性誘電体線路の
   アイソレータ及び方向性結合器を介して接続されたＦＭ
   レーダーモジュールにおいて、 前記ＦＭ信号発生器は、 接地電位に保持される金属製のダイオードマウントと、 中央部分の両側にマイクロストリップ形式の第１，第２
   のバイアス供給線路を形成すると共にこのダイオードマ
   ウントの側面に固定されるプリント配線板と、 前記ダイオードマウントに装着されこのダイオードマウ
   ントから一方の端子に接地電位を受けると共に前記プリ
   ント配線板上に形成された第１のバイアス供給線路を通
   して他方の端子にバイアス電圧を受けるガンダイオード
   と、 前記プリント配線板上に形成された第１，第２のバイア
   ス供給線路の間に装着されるビームリード型のバラクタ
   ダイオードとから構成されたことを特徴とするＦＭレー
   ダーモジュールのＦＭ信号発生器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記第１，第２のバイアス供給線路の間のプリント配線
   板上に寸法の調整によって前記ガンダイオードの発振周
   波数を調整するための矩形状の金属パターンが形成さ
   れ、前記ガンダイオードの前記他方の端子はその両側に
   配置される前記第１のバイアス供給線路と前記金属パタ
   ーンの双方に接続され、前記バラクタダイオードはこの
   金属パターンと前記第２のバイアス供給線路の間に装着
   されたことを特徴とするＦＭレーダーモジュール。
3. 【請求項３】上下の平行導体板及びこれらの間に保持さ
   れる誘電体ロッドから成る非放射性誘電体線路と、前記
   上下の平行導体板間に保持されると共に側面にガンダイ
   オードを保持する金属製のダイオードマウントと、この
   ダイオードマウントの前記側面に保持され前記ガンダイ
   オードにバイアス電圧を供給するマイクロストリップ形
   式のバイアス供給線路が形成されたプリント配線板と、
   前記ガンダイオードが発生した高周波信号を前記非放射
   性誘電体線路の誘電体ロッドに伝播させる金属箔共振器
   とを備えた高周波信号発生器において、 前記プリント配線板上に寸法の調整によって前記ガンダ
   イオードの発振周波数を調整するための矩形状の金属パ
   ターンが形成されたことを特徴とする高周波信号発生
   器。