(57)【要約】【課題】  ワイヤボンディングの数を低減して組立工数を削減し、基板上の信号線との接触や、電界及び磁界との結合を無くして、高周波回路への影響を防ぐことができる送受信基板を備えたＦＭＣＷセンサモジュールを提供する。【解決手段】  Ｉ信号用ミキサ（３７又は３８）が送受信基板１０の一辺側に形成され、Ｑ信号用ミキサ（３８又は３７）が基板の当該一辺に対向する他辺側に形成され、Ｉ信号を出力する電極パターン（４７又は４４）とＱ信号を出力する電極パターン（４４又は４７）とが、基板の当該一辺又は他辺に沿って配置されると共に、電極パターン４７と電極パターン４４のいずれか一方が、送受信基板１０の外周部に沿って略コの字型に形成された線路パターン４１によって対応するミキサに接続された送受信基板を備えたＦＭＣＷセンサモジュールとしている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信基板を有するＦＭＣＷセンサモジュールであって、
前記送受信基板が、
Ｉ信号のＩＦ信号を生成するＩ信号用ミキサと、
Ｑ信号のＩＦ信号を生成するＱ信号用ミキサと、
前記Ｉ信号用ミキサに接続されたＩ信号出力電極と、
前記Ｑ信号用ミキサに接続されたＱ信号出力電極とを備え、
前記Ｉ信号用ミキサが前記送受信基板の一辺側に形成され、
前記Ｑ信号用ミキサが前記送受信基板の前記一辺に対向する他辺側に形成され、
前記Ｉ信号出力電極と前記Ｑ信号出力電極とが、前記送受信基板において、前記一辺又は前記他辺に沿って配置されると共に、前記Ｉ信号出力電極と前記Ｑ信号出力電極のいずれか一方が、前記送受信基板の外周部に沿って略コの字型に形成された線路パターンによって対応するミキサに接続されたことを特徴とするＦＭＣＷセンサモジュール。
【請求項２】
Ｉ信号用ミキサと、Ｑ信号用ミキサとが、送受信基板において、線路パターンが形成されていない側の外周部に沿って略コの字型に形成されたバイアス信号パターンによって接続されたことを特徴とする請求項１記載のＦＭＣＷセンサモジュール。
【請求項３】
Ｉ信号用ミキサのグランド電極と、Ｑ信号用ミキサのグランド電極が、送受信基板表面においてバイアス信号線より前記送受信基板の中央側に形成されたグランドパターンに接続され、
前記グランドパターンは、ビアホールを介して前記送受信基板裏面のグランド端子に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のＦＭＣＷセンサモジュール。
【請求項４】
７６GHz帯ミリ波の周波数信号を生成するガンダイオードを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のＦＭＣＷセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave；周波数変調連続波）センサモジュールに係り、特に組立工数を削減すると共に、高周波回路への影響を低減することができる送受信基板を備えたＦＭＣＷセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図３］
ＦＭＣＷセンサモジュールは、各種のセンサやレーダー等に用いられ、物体の距離や方向、速度を検出するものである。
ＦＭＣＷセンサの概略構成について図３を用いて説明する。図３は、ＦＭＣＷセンサの概略構成図である。
図３に示すように、ＦＭＣＷセンサは、基本的に、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator；電圧制御発振器）１と、カプラ２と、送信アンテナ３と、受信アンテナ４と、ミキサ５とを備えている。
ミリ波を用いたＦＭＣＷセンサには、ＶＣＯ１にガンダイオードを用いたものがある。
【０００３】
ＶＣＯ１で生成された所定のチャープ信号は送信アンテナ３から出力され、目標物で反射して受信アンテナ４で受信される。受信信号の周波数は目標物が停止している場合には送信周波数と同じである。
そして、受信信号は、カプラ２で分岐された（受信時の）送信信号と混合されて、周波数差としてＩＦ（Intermediate Frequency；中間周波数）信号が出力される。
このＩＦ信号に基づいて送信から受信までの時間が算出され、目標物までの距離が求められるものである。
尚、ＦＭＣＷセンサには、ＩＦ信号をＩ（In-Phase；同相）信号とＱ（Quadrature；直交）信号で出力するものもあった。
【０００４】
［従来の送受信基板：図４］
ＦＭＣＷセンサモジュールには、送受信基板の一辺に沿って外部接続端子が集中的に配置される場合があり、その場合には、出力線路等の配線をワイヤボンディングによって当該一辺の側に出す必要があった。
図４は、従来のＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板の部分説明図である。
図４の例では、従来のＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板において、基板の上側に設けられた端子に接続するために、複数のワイヤボンディングが形成されており、その一部は、基板上を縦方向に横切って張られている。
【０００５】
具体的には、Ｑ信号ミキサからのＱ信号を、Ｑ信号出力端子５５に出力するためのワイヤボンディング５１と、Ｉ信号ミキサ及びＱ信号ミキサにバイアス電圧を供給するためのワイヤボンディング５２が、基板上に形成された信号線の上部空間に設けられた空中配線となっている。
【０００６】
ワイヤボンディング５１は、Ｑ信号ミキサに接続する電極パターン５３と、基板の上側に配置された電極パターン５４とを接続している。電極パターン５４は、更に基板外のＱ信号出力端子５５にワイヤボンディングによって接続されているが、このワイヤボンディングは他の信号線を横切ってはいない。
ワイヤボンディング５２は、基板外のバイアス信号端子５８に接続する電極パターン５７と、各ミキサに接続する電極パターン５６とを接続している。
【０００７】
また、従来の送受信基板では、Ｉ信号ミキサに接続するグランドパターン５９は、基板の上側の長辺に沿って形成され、当該長辺の外側に設けられたグランド端子にワイヤボンディングによって接続されている。
同様に、Ｑ信号ミキサに接続するグランドパターン６０は、基板の下側の長辺に沿って形成され、当該長辺の外側に設けられたグランド端子にワイヤボンディングで接続されている。
【０００８】
［関連技術］
尚、ガンダイオードを用いた従来技術としては、特開２００４−２８１４９６号公報「ガンダイオード発振器」（特許文献１）がある。
特許文献１には、ガンダイオード発振器において、ガンダイオードやストリップ線路を密閉構造とすることにより、水蒸気等の侵入を防止し、信頼性を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２８１４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来のＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板は、ワイヤボンディングの数が多く、組立工数が多くなってしまうという問題点があった。
また、従来のＦＭＣＷセンサモジュールでは、基板上を横切ってワイヤボンディングが設けられているので、衝撃などでワイヤが信号線に触れてしまう恐れがあり、更に、基板上に形成されたマイクロストリップ線路によって空間に生じる電界や磁界と結合して、高周波回路全体に影響を及ぼす恐れがあるという問題点があった。
【００１１】
尚、特許文献１には、ワイヤボンディングで接続した場合に、ワイヤが基板上を横切ってしまうパターン同士を、基板上の外周部分に引き回して形成された配線パターンによって接続することは記載されていない。
【００１２】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、ワイヤボンディングの数を低減して組立工数を削減し、基板上の信号線との接触や、電界及び磁界との結合を無くして、高周波回路への影響を防ぐことができる送受信基板を備えたＦＭＣＷセンサモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、送受信基板を有するＦＭＣＷセンサモジュールであって、送受信基板が、Ｉ信号のＩＦ信号を生成するＩ信号用ミキサと、Ｑ信号のＩＦ信号を生成するＱ信号用ミキサと、Ｉ信号用ミキサに接続されたＩ信号出力電極と、Ｑ信号用ミキサに接続されたＱ信号出力電極とを備え、Ｉ信号用ミキサが送受信基板の一辺側に形成され、Ｑ信号用ミキサが送受信基板の当該一辺に対向する他辺側に形成され、Ｉ信号出力電極とＱ信号出力電極とが、送受信基板において、当該一辺又は他辺に沿って配置されると共に、Ｉ信号出力電極とＱ信号出力電極のいずれか一方が、送受信基板の外周部に沿って略コの字型に形成された線路パターンによって対応するミキサに接続されたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記ＦＭＣＷセンサモジュールにおいて、Ｉ信号用ミキサと、Ｑ信号用ミキサとが、送受信基板において、線路パターンが形成されていない側の外周部に沿って略コの字型に形成されたバイアス信号パターンによって接続されたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記ＦＭＣＷセンサモジュールにおいて、Ｉ信号用ミキサのグランド電極と、Ｑ信号用ミキサのグランド電極が、送受信基板表面においてバイアス信号線より送受信基板の中央側に形成されたグランドパターンに接続され、グランドパターンは、ビアホールを介して送受信基板裏面のグランド端子に接続されることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記ＦＭＣＷセンサモジュールにおいて、７６GHz帯ミリ波の周波数信号を生成するガンダイオードを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、送受信基板を有するＦＭＣＷセンサモジュールであって、送受信基板が、Ｉ信号のＩＦ信号を生成するＩ信号用ミキサと、Ｑ信号のＩＦ信号を生成するＱ信号用ミキサと、Ｉ信号用ミキサに接続されたＩ信号出力電極と、Ｑ信号用ミキサに接続されたＱ信号出力電極とを備え、Ｉ信号用ミキサが送受信基板の一辺側に形成され、Ｑ信号用ミキサが送受信基板の当該一辺に対向する他辺側に形成され、Ｉ信号出力電極とＱ信号出力電極とが、送受信基板において、当該一辺又は他辺に沿って配置されると共に、Ｉ信号出力電極とＱ信号出力電極のいずれか一方が、送受信基板の外周部に沿って略コの字型に形成された線路パターンによって対応するミキサに接続されたＦＭＣＷセンサモジュールとしているので、出力電極が設けられた辺に対向する辺の側に設けられたミキサと、対応する出力電極とを基板上を跨ぐ空中配線となるワイヤボンディングを形成する必要がなくなり、ワイヤボンディングの工程数を低減でき、ワイヤと基板上の信号線との接触や、電界及び磁界との結合を防ぐことができる効果がある。
【００１８】
また、本発明によれば、Ｉ信号用ミキサと、Ｑ信号用ミキサとが、送受信基板において、線路パターンが形成されていない側の外周部に沿って略コの字型に形成されたバイアス信号パターンによって接続された上記ＦＭＣＷセンサモジュールとしているので、空中配線となっていたワイヤボンディングを無くし、ワイヤボンディングの工程数を更に低減でき、ワイヤと基板上の信号線との接触や、電界及び磁界との結合を防いで、信頼性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＦＭＣＷセンサモジュールの回路構成を示すブロック図である。
【図２】本ＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板の回路パターンを示す平面図である。
【図３】ＦＭＣＷセンサの概略構成図である。
【図４】従来のＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板の部分説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係るＦＭＣＷセンサモジュール（本センサモジュール）は、ワイヤボンディングで接続した場合にワイヤが基板上の信号線を横切るように配置される２つの電極パターンを、基板の外周部分に引き回して形成された配線パターンによって接続した送受信基板を備えたものであり、ワイヤボンディングの工数を削減してコストを低減すると共に、ワイヤボンディングと基板上の信号線との接触や、マイクロストリップラインによる電界や磁界との結合による高周波回路への影響を防ぎ、信頼性を向上させることができるものである。
【００２１】
［本ＦＭＣＷセンサの回路構成：図１］
本センサモジュールで用いられるＦＭＣＷセンサの回路構成について図１を用いて説明する。図１は、ＦＭＣＷセンサモジュールの回路構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本センサモジュールのＦＭＣＷセンサは、ＩＦ信号をＩ信号とＱ信号で出力するものであり、ＶＣＣ端子（VCC）１１と、ＶＣ端子（VC）１２と、ガンＶＣＯ（Gunn VCO）１３と、カプラ（Coupler）１４と、送信アンテナ（TX ANTENNA）１５と、受信アンテナ（RX ANTENNA）１６と、ブランチラインカプラ１７と、Ｉ信号用ミキサ（Mixer）１８と、Ｑ信号用ミキサ１９と、Ｉ信号出力端子（IF(I) Output）２０と、Ｑ信号出力端子（IF(Q) Output）２１と、バイアス電圧端子（Vmix-bias）２２とを備えている。
【００２２】
ＶＣＣ端子１１には、電源電圧ＶＣＣが印加される。
ＶＣ端子１２は、ガンＶＣＯ１３に供給する制御電圧（ＶＣ）を入力する。
ガンＶＣＯ１３は、ガンダイオードを用いたＶＣＯであり、所定の周波数信号を出力する。
カプラ１４は、ガンＶＣＯ１３からの出力を分岐する。
【００２３】
送信アンテナ１５は、分岐された一方の周波数信号を送信する。
受信アンテナ１６は、対象物で反射された信号を受信する。
ブランチラインカプラ１７は、カプラ１４で分岐された他方の周波数信号から、送信周波数信号の同相（Ｉ）成分と、位相を９０°ずらした直交（Ｑ）成分を生成する。
【００２４】
Ｉ信号用ミキサ１８は、受信信号と、送信周波数信号の同相成分とを混合してダウンコンバートし、同相のＩＦ信号（ＩＦ（Ｉ）信号）を生成する。
Ｑ信号用ミキサ１９は、受信信号と、送信周波数信号の直交成分とを混合してダウンコンバートし、直交のＩＦ信号（ＩＦ（Ｑ）信号）を生成する。
【００２５】
Ｉ信号出力端子２０は、ＩＦ（Ｉ）信号を出力し、Ｑ信号出力端子２１は、ＩＦ（Ｑ）信号を出力する。
バイアス電圧端子２２は、Ｉ信号用ミキサ１８とＱ信号用ミキサ１９に供給するバイアス電圧を入力する。
【００２６】
上記ＦＭＣＷセンサの動作を簡単に説明する。
ガンＶＣＯ１３が制御電圧ＶＣに応じて変化する周波数信号を出力し、カプラ１４で分岐された周波数信号の一方は送信アンテナ１５から送信される。
分岐された他方の信号は、ブランチラインカプラ１７でＩ成分とＱ成分とが生成され、それぞれＩ信号用ミキサ１８、Ｑ信号用ミキサ１９に入力される。
【００２７】
また、対象物で反射され、受信アンテナ１６で受信された受信信号は、Ｉ信号用ミキサ１８とＱ信号用ミキサ１９に入力され、Ｉ信号用ミキサ１８では、送信周波数のＩ成分と受信周波数信号とが混合されてＩＦ（Ｉ）信号が生成され、Ｉ信号出力端子２０から出力される。
同様に、Ｑ信号用ミキサ１９では、送信周波数のＱ成分と受信信号とが混合されてＩＦ（Ｑ）信号が生成され、Ｑ信号出力端子２１から出力される。
このようにして、本ＦＭＣＷセンサの動作が行われる。
【００２８】
［本ＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板：図２］
次に、本ＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板（本送受信基板）について図２を用いて説明する。図２は、本ＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板の回路パターンを示す平面図である。
図２に示すように、本ＦＭＣＷセンサモジュールの送受信基板は、図１に示した回路を実現する基板であり、基板１０上に、ガンＶＣＯ３１と、送信アンテナ３２と、受信アンテナ３３と、カプラ３４と、ブランチラインカプラ３６と、Ｉ信号用ミキサ３７と、Ｑ信号用ミキサ３８と、グランドパターン３９とを備えている。
また、図示は省略するが、図４に示した従来のＦＭＣＷセンサモジュールと同様に、外部に接続する外部端子は、基板１０の上側の長辺の外側（基板１０の外部）に設けられている。
【００２９】
そして、本送信基板の特徴として、基板１０の外周に沿って、Ｑ信号出力パターン４１と、バイアス信号パターン４２とが形成されている。
Ｑ信号出力パターン４１は、Ｑ信号用ミキサ３８に接続され、基板１０の下側の長辺に沿って形成された電極パターン４３と、上側の長辺付近に形成された電極パターン４４とを接続する線路パターンである。
【００３０】
具体的には、Ｑ信号出力パターン４１は、図２に示すように、電極パターン４３から基板１０の下側の長辺、右側の短辺、上側の長辺に沿うように略コの字型に形成され、電極パターン４４に接続されている。
更に、電極パターン４４は、ワイヤボンディングによって基板１０の上側の長辺の外側に形成されたＱ信号出力端子（図示せず）に接続される。尚、電極パターン４４は、請求項に記載したＱ信号出力電極に相当している。
【００３１】
電極パターン４３と電極パターン４４とは、対向する長辺に沿って形成されているので、ワイヤボンディングで接続すると、ワイヤが基板１０の上を横切って（跨いで）、基板１０上に形成された信号線やパターンの上に張られることになる。
つまり、本送受信基板では、ワイヤボンディングで接続すると、ワイヤが基板上を跨ぐ空中配線となるパターン同士を、基板外周部に形成された線路パターンで接続するようにしている。
【００３２】
同様に、バイアス信号パターン４２は、基板１０の上側の長辺の外側に形成されたバイアス信号端子（図示せず）に接続する電極パターン４５と、Ｑ信号用ミキサ３８に接続する電極パターン４６とを接続している。
具体的には、バイアス信号パターン４２は、電極パターン４５から、基板１０の上側の長辺、左側の短辺、下側の長辺に沿うように略コの字型に形成され、電極パターン４６に接続されている。
【００３３】
これにより、基板１０の上に他の信号線を横切る空中配線となるワイヤボンディングを設けることなく、Ｑ信号を出力し、バイアス電圧をＱ信号用ミキサ３８に供給することができ、ワイヤボンディングの数を減らして組立工数を削減すると共に、基板上のパターンとの接触や結合による影響を防ぐことができるものである。
【００３４】
［パターン配置］
ここで、本送受信基板と図４に示した従来の送受信基板のパターン配置を比較する。
従来は、グランドパターン５９，６０が基板の両長辺の近傍に設けられ、バイアス信号を供給する電極パターン５６が基板内部（中央寄り）の２つのミキサの間に設けられていたのに対し、本送受信基板では、グランドパターン３９が基板内部のＩ信号用ミキサ３７とＱ信号用ミキサ３８との間に配置され、Ｉ信号用ミキサ３７にバイアス電圧を供給する電極パターン４５が、基板１０の上側の長辺に沿って設けられ、Ｑ信号用ミキサ３８にバイアス電圧を供給する電極パターン４６が、基板１０の下側の長辺に沿って設けられている。そして、電極パターン４５と電極パターン４６が、基板１０の左側の短辺に沿って形成されたバイアス信号パターン４２で接続されている。
基板１０の中央寄りに設けられたグランドパターン３７は、ビアホール内部に形成されたビア電極を介して、基板裏面に形成されたグランド端子パターンに接続されている。
【００３５】
本送受信基板は、このようにグランドパターンとバイアス電圧の電極パターンとを配置したことにより、バイアス信号パターン４２を基板外周に沿って配置することを可能とし、空中配線となるワイヤボンディングを無くすことができたものである。
【００３６】
尚、Ｉ信号用ミキサ３７からの出力は、基板１０の上側の長辺に形成された電極パターン４７から、当該長辺の上側に形成されたＩ信号出力端子（図示せず）にワイヤボンディングによって接続されて取り出される。
電極パターン４７とＩ信号出力端子とは、互いに近い位置に配置されており、ワイヤボンディングで接続しても他の信号線の上を横切らないため、問題はない。
尚、電極パターン４７は、請求項に記載したＩ信号出力電極に相当している。
【００３７】
また、本ＦＭＣＷセンサモジュールでは、Ｑ信号を出力する信号線と、バイアス信号線とを基板１０の外周部に形成したが、基板１０上の電極パターン及び外部端子の配置に応じて、Ｉ信号を出力する信号線等、他の信号線を外周部に形成してもよい。
【００３８】
［実施の形態の効果］
本ＦＭＣＷセンサモジュールによれば、送受信基板において、ワイヤボンディングで接続した場合に、ワイヤが基板上の信号線の上部空間に設けられるパターン同士を、基板の外周部分に形成された線路パターン（Ｑ信号出力パターン４１、バイアス信号パターン４２）で接続しているので、ワイヤボンディングの数を低減でき、ワイヤが基板上の信号線に接触したり、マイクロストリップ線路による電界や磁界と結合するのを防ぐことができ、信頼性を向上させることができる効果がある。
【００３９】
本ＦＭＣＷセンサモジュールは、特に、基板の一辺に沿って外部端子が集中して配置された構成において効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、ワイヤボンディングの数を低減して組立工数を削減し、基板上の信号線との接触や、電界及び磁界との結合を無くして、高周波回路への影響を防ぐことができる送受信基板を備えたＦＭＣＷセンサモジュールに適している。
【符号の説明】
【００４１】
１…ＶＣＯ、  ２，１４，３４…カプラ、  ３，１５，３２…送信アンテナ、  ４，１６，３３…受信アンテナ、  ５…ミキサ、  １０…基板、  １１…ＶＣＣ端子、  １２…ＶＣ端子、  １３，３１…ガンＶＣＯ、  １７，３６…ブランチラインカプラ、  １８，３７…Ｉ信号用ミキサ、  １９，３８…Ｑ信号用ミキサ、  ２０…ＩＦ（Ｉ）出力端子、２１…ＩＦ（Ｑ）出力端子、  ２２…バイアス電圧端子、  ３９，５９，６０…グランドパターン、  ４１…Ｑ信号出力パターン、  ４２…バイアス信号パターン、  ４３，４４，４５，４６，４７，５６，５７…電極パターン、  ５８…バイアス信号端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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