(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の波長の１/２以下の間隔で配置した平行平板導体間に前記高周波信号が伝送される誘電体線路を介装してなる非放射性誘電体線路において、前記平行平板導体の一方は、その内面側で前記誘電体線路と接着され、他方は、その内面側で弾性を有した接着材層を介して、前記誘電体線路に接触される金属箔に接着されていることを特徴とする非放射性誘電体線路。
【請求項２】
前記金属箔の厚みが１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１記載の非放射性誘電体線路。
【請求項３】
ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平行平板導体間に、高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝搬させる第１の誘電体線路と、バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号として出力する可変容量ダイオードと、前記第１の誘電体線路に、一端側が電磁結合するように近接配置されるかまたは一端が接合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬させる第２の誘電体線路と、前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部，第２の接続部および第３の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された前記ミリ波信号を前記フェライト板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキュレータであって、前記第１の誘電体線路の前記ミリ波信号の出力端に前記第１の接続部が接合されるサーキュレータと、該サーキュレータの前記第２の接続部に接合され、前記ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテナを有する第３の誘電体線路と、前記送受信アンテナで受信され前記第３の誘電体線路を伝搬して前記サーキュレータの前記第３の接続部より出力した受信波をミキサー側へ伝搬させる第４の誘電体線路と、前記第２の誘電体線路の中途と前記第４の誘電体線路の中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させて成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ波送受信器において、前記平行平板導体が請求項１または請求項２記載の非放射性誘電体線路を構成していることを特徴とするミリ波送受信器。
【請求項４】
ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平行平板導体間に、高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝搬させる第１の誘電体線路と、バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号として出力する可変容量ダイオードと、前記第１の誘電体線路に、一端側が電磁結合するように近接配置されるかまたは一端が接合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬させる第２の誘電体線路と、前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部，第２の接続部および第３の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された前記ミリ波信号を前記フェライト板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキュレータであって、前記第１の誘電体線路の前記ミリ波信号の出力端に前記第１の接続部が接続されるサーキュレータと、該サーキュレータの前記第２の接続部に接続され、前記ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナを有する第３の誘電体線路と、先端部に受信アンテナ、他端部にミキサーが各々設けられた第４の誘電体線路と、前記サーキュレータの前記第３の接続部に接続され、前記送信アンテナで受信混入したミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に設けられた無反射終端部で前記ミリ波信号を減衰させる第５の誘電体線路と、前記第２の誘電体線路の中途と前記第４の誘電体線路の中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させて成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサー部と、を設けたミリ波送受信器において、前記平行平板導体が請求項１または請求項２記載の非放射性誘電体線路を構成していることを特徴とするミリ波送受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばミリ波等の高周波帯域で用いられ、ミリ波集積回路等に好適に使用される非放射性誘電体線路に関するものであり、また非放射性誘電体線路型のミリ波集積回路，ミリ波レーダーモジュール等のミリ波送受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非放射性誘電体線路（Nonradiative  Dielectric  Waveguideで、以下、ＮＲＤガイドという）Ｓ１の構成を図７に示す。図７のＮＲＤガイドＳ１は、使用周波数において空気中を伝搬する電磁波（高周波信号）の波長λに対して、間隔ｄがλ／２以下である一対の平行平板導体１，３の間に誘電体線路２を介装することにより、その誘電体線路２に沿って電磁波が伝搬でき、放射波は平行平板導体１，３の遮断効果によって抑制されるという動作原理に基づいている。
【０００３】
このＮＲＤガイドＳ１の電磁波伝搬モードとしては、ＬＳＭモード，ＬＳＥモードの２種類があるが、損失の小さいＬＳＭモードが一般的に使用されている。また、ＮＲＤガイドの他のタイプとして、図８のような曲線状の誘電体線路１４を設けたＮＲＤガイドＳ２もあり、これにより電磁波を容易に曲線的に伝搬させることができ、ミリ波集積回路の小型化や自由度の高い回路設計ができるという利点を持っている。
【０００４】
なお、図７，図８において、上側の平行平板導体３，１３は内部を透視するように一部を切り欠くか、破線で示した。また、１，１１は下側の平行平板導体である。
【０００５】
また、従来、ＮＲＤガイドＳ１，Ｓ２の誘電体線路２，１４の材料としては、手軽に加工できるという簡便さと低損失という点で、テフロン（デュポン社商標名；ポリテトラフルオロエチレン），ポリスチレン等の比誘電率２〜４の樹脂が使われてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＩＴＳ（Intelligent Transfer System）の発展と共に、自動車の車間距離の検知を行う走行安全装置へのミリ波レーダーの利用が期待されており、ミリ波レーダーの低コスト化および小型化の要求が高まっている。しかしながら、従来、平行平板導体の間隔や平行度および誘電体線路の寸法等に極めて厳しい精度が必要とされ、そのため精密加工を施す必要があり、低コスト化の障害となっていた。
【０００７】
特に平行平板導体については、誘電体線路に対向する部分において、ミクロンオーダーでの精密な間隔や平行度を要求されるが、車載用のレーダーモジュールとして製作する場合には単純な平板ではなく、制御回路等の様々な部品を組み付ける必要から凹凸のある複雑な形状にせざるを得ない。精度確保のため、平行平板導体を精密に機械加工して製作すれば極めてコストが高くなり、商品として成り立たない。低価格で車載実績の豊富なアルミダイキャストやインジェクション樹脂などで作製した場合、特に高精度を要求される平行平板導体の誘電体線路に対向する部分で十分な寸法精度を確保できないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の非放射性誘電体線路は、高周波信号の波長の１/２以下の間隔で配置した平行平板導体間に前記高周波信号が伝送される誘電体線路を介装してなる非放射性誘電体線路において、前記平行平板導体の一方は、その内面側で前記誘電体線路と接着され、他方は、その内面側で弾性を有した接着材層を介して、前記誘電体線路に接触される金属箔に接着されていることを特徴とする。
【０００９】
また、従来用いられてきたテフロン等の樹脂からなる誘電体線路２，１４でＮＲＤガイドを構成すると、誘電体線路２，１４と平行平板導体１，３，１１，１３の接着が難しく、振動や熱膨張差によって誘電体線路２，１４が位置ずれを起こし、正常に機能しなくなるという問題があった。
【００１０】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、量産性を備え、低コストに製造でき、高い信頼性を有し、小型化が可能で高周波信号の損失が小さい高性能なＮＲＤガイドを提供することである。また、このようなＮＲＤガイドを用いることにより、特に車載用途に好適な、高周波信号の伝送損失が小さく、小型化されたミリ波送受信器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の非放射性誘電体線路は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された一対の平行平板導体間に前記高周波信号が伝送される誘電体線路を介装して成る非放射性誘電体線路において、前記平行平板導体は、少なくとも一方が平行平板の内面に接着材層と金属箔とを順次積層して成ることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記の構成により、誘電体線路が平行平板導体の内面に接着材層と金属箔とを順次積層して成る積層体を介して接するため、接着材層の弾性により、車載時の振動、衝撃や温度変化によって誘電体線路にかかる応力を緩和し高い信頼性が得られる。また、誘電体線路の平行平板導体の内面に対向する面は、下層側に接着材層が設けられた変形が可能な金属箔に接しているため、誘電体線路と金属箔との間にほとんど隙間が生じないこととなり、従って誘電体線路を伝送する高周波信号の伝送損失を小さく抑えることができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、前記金属箔の厚みが１〜５００μｍであることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記の構成により、金属箔が柔軟性を有しており、平行平板導体と誘電体線路との間の隙間に沿うようになじみ、金属箔が誘電体線路に隙間なく接触することができ、高周波信号（電磁波）の伝搬ロスを小さくすることができる。
【００１５】
本発明のミリ波送受信器は、
ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平行平板導体間に、
高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝搬させる第１の誘電体線路と、
バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号として出力する可変容量ダイオードと、
前記第１の誘電体線路に、一端側が電磁結合するように近接配置されるかまたは一端が接合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬させる第２の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部，第２の接続部および第３の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された前記ミリ波信号を前記フェライト板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキュレータであって、前記第１の誘電体線路の前記ミリ波信号の出力端に前記第１の接続部が接合されるサーキュレータと、
該サーキュレータの前記第２の接続部に接合され、前記ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテナを有する第３の誘電体線路と、
前記送受信アンテナで受信され前記第３の誘電体線路を伝搬して前記サーキュレータの前記第３の接続部より出力した受信波をミキサー側へ伝搬させる第４の誘電体線路と、
前記第２の誘電体線路の中途と前記第４の誘電体線路の中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させて成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサー部と、
を設けたミリ波送受信器において、
前記平行平板導体が本発明の非放射性誘電体線路を構成していることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記の構成により、信頼性が高く、高性能かつ小型のミリ波送受信器とすることができる。
【００１７】
また、本発明のミリ波送受信器は、
ミリ波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置された平行平板導体間に、
高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、前記高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号を伝搬させる第１の誘電体線路と、
バイアス電圧印加方向が前記ミリ波信号の電界方向に合致するように配置され、前記バイアス電圧を周期的に制御することによって前記ミリ波信号を周波数変調した送信用のミリ波信号として出力する可変容量ダイオードと、
前記第１の誘電体線路に、一端側が電磁結合するように近接配置されるかまたは一端が接合されて、前記ミリ波信号の一部をミキサー側へ伝搬させる第２の誘電体線路と、
前記平行平板導体に平行に配設されたフェライト板の周縁部に所定間隔で配置されかつそれぞれ前記ミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部，第２の接続部および第３の接続部を有し、一つの前記接続部から入力された前記ミリ波信号を前記フェライト板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるサーキュレータであって、前記第１の誘電体線路の前記ミリ波信号の出力端に前記第１の接続部が接続されるサーキュレータと、
該サーキュレータの前記第２の接続部に接続され、前記ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナを有する第３の誘電体線路と、
先端部に受信アンテナ、他端部にミキサーが各々設けられた第４の誘電体線路と、
前記サーキュレータの前記第３の接続部に接続され、前記送信アンテナで受信混入したミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に設けられた無反射終端部で前記ミリ波信号を減衰させる第５の誘電体線路と、
前記第２の誘電体線路の中途と前記第４の誘電体線路の中途とを近接させて電磁結合させるかまたは接合させて成り、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサー部と、
を設けたミリ波送受信器において、
前記平行平板導体が本発明の非放射性誘電体線路を構成していることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、上記の構成により、信頼性が高く、高性能かつ小型のミリ波送受信器とすることができる。また、送信用のミリ波信号がサーキュレータを介してミキサーへ混入することがなく、その結果受信信号のノイズが低減し、ミリ波レーダー等に適用した際に探知距離が増大し、ミリ波信号の伝送特性に優れたものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のＮＲＤガイドについて以下に詳細に説明する。本発明のＮＲＤガイドの基本的な構成を図１に基づいて説明する。１，３は高周波信号の波長λの２分の１以下の間隔で配置した下側，上側の平行平板導体、２は、平行平板導体１，３間に介装、挟持された誘電体線路２である。この誘電体線路２は、例えば複数の誘電体線路部分の端面同士を所定間隔で対向配置させて構成されていてもよい。なお、上記波長λは、使用周波数における高周波信号の空気中での波長に相当する。
【００２０】
本発明のＮＲＤガイドＳ３用の平行平板導体１，３は、高い電気伝導度を有するＣｕ，Ａｌ，Ｆｅ，ＳＵＳ（ステンレススチール），Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等からなり、全体として筐体を構成する必要から、鍛造法、鋳造法、ダイカスト法、研削法等で加工された金属板、あるいはセラミックス，樹脂等から成る絶縁板の表面に上記金属や合金の導体層を形成したものでもよい。内面に金属箔が設けられた平行平板導体１は、金属箔が電磁波の漏洩を防ぐ機能を有することから、導体板に限らず、セラミックス，樹脂等から成る絶縁板であってもよい。
【００２１】
本発明のＮＲＤガイドは、平行平板導体１，３は、少なくとも一方が平行平板の内面にその内面側より接着材層と金属箔とを順次積層して成る積層体を設けた構成である。本発明のＮＲＤガイドについて実施の形態の例を図２（ａ）〜（ｃ）の断面図に示す。これらの図は、いずれも図１のＡ−Ａ線における断面図であり、誘電体線路２の高周波信号の伝送方向に垂直な断面でみた断面図である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、誘電体線路２は、金属箔５のない平行平板導体３の内面には接着材層４により接着されている。金属箔５が設けられた平行平板導体１の内面には、その内面に金属箔５が接着材層６を介して接着されており、金属箔５の表面が誘電体線路２に接触している。
【００２３】
金属箔５は、使用環境下において極端な酸化や腐蝕の発生がなく導電性が安定した金属であればよく、具体的にはＡｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ等の金属、またはＳＵＳ（ステンレススチール），上記金属を含む合金がよい。また金属箔５は、柔軟性があるのがよいことから、Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉがより好ましく、さらに低コストの点でＡｌ，Ｃｕ，Ａｇが好適である。
【００２４】
接着材層４は、セラミックス等から成る誘電体線路２が金属等から成る平行平板導体３に接着されて固定できるものであればよく、例えばポリビニールアルコール系、エポキシ樹脂系、シリコーンゴム系などの接着材、または金属ロウ材等であってもよいが、導電性を有するものを１〜１００μｍ程度と薄く形成することが好ましい。
【００２５】
また、接着材層６は、金属箔５を金属、セラミックスまたは樹脂等から成る平行平板導体１の平行平板１ａに接着して固定できるものであればよく、例えばポリビニールアルコール系、エポキシ樹脂系、シリコンゴム系などでよく、接着性、耐久性に優れたものであれば導電性は特に必要ないが、接着後に弾性を有するものが好ましい。また、金属箔５は、誘電体線路２に対向し、伝送損失に影響を与えない範囲で設置されていれば良く、平行平板導体１の平行平板１ａの内面全面に設置していなくてもよい。
【００２６】
図２（ｂ）は、誘電体線路２と平行平板１ａとの間隔が大きい場合の例であり、金属箔５と平行平板１ａの間に、平行平板１ａの内面側から接着材層６、弾性体層７、接着材層６を積層したものである。弾性体層７は、ゴムや樹脂のシートなどの接着可能で耐久性に優れた弾性体であればよく、例えば、シリコーンゴム、バイトン、ネオプレンゴム等から成る。この弾性体層７により、衝撃や振動を吸収するとともに、誘電体線路２を金属箔５に隙間なく接触させることができるため、弾性体層７があることが好ましい。
【００２７】
図２（ｃ）は、平行平板導体１の平行平板１ａの内面に設けた凹部に、金属箔５を嵌め込み接着材層６により接着した例である。金属箔５の存在する範囲は、金属箔５が誘電体線路２の周囲に誘電体線路２の幅および長さに対して高周波信号の波長の２分の１分以上広い幅で存在すればよく、その場合電磁波の漏洩防止の効果がある。
【００２８】
接着材層６の厚さは１〜３００μｍがよく、１μｍ未満では、十分な接着力が得られず、金属箔５が剥がれ易くなり、また高周波信号の伝送損失が大きくなる。３００μｍを超えると、接着材層６の乾燥硬化が安定せず接着力が低下し易くなる。弾性体層７の厚さは１０〜５００μｍがよく、１０μｍ未満では、誘電体線路２と平行平板導体１との隙間の凹凸を十分に埋めることができなくなる。５００μｍを超えると、上側の平行平板導体１の内面に貼り付けられた場合に自重により剥がれ易くなる。
【００２９】
本発明において、誘電体線路２は、曲線部を有する複雑形状のものでもよく、また複数の誘電体線路部分を端面同士が対向するように配置して一連の誘電体線路として構成したものであってもよい。この場合、伝送損失が少なく、安価で高い形状精度の誘電体線路２を用いたＮＲＤガイドを作製できる。
【００３０】
本発明の金属箔５は、その厚みが１〜５００μｍであることが好ましい。この場合、金属箔５自体に柔軟性があり、平行平板導体１と誘電体線路２との間の隙間に沿うようになじみ、金属箔５が誘電体線路２に隙間なく接することができ、電磁波の伝搬損失を小さくすることができる。１μｍ未満では、電磁波の遮断効果が十分に得られず損失が大きくなる。５００μｍを超えると、金属箔５自体の柔軟性が損なわれ、平行平板導体１と誘電体線路２との隙間を十分に埋めることができない為、電磁波の遮断効果が十分に得られず損失が大きくなる。より好ましくは１０〜１００μｍがよい。
【００３１】
また、誘電体線路２と金属箔５とを均一に接触させるためには、平行平板導体１と誘電体線路２との隙間の程度に応じて、即ち平行平板１ａの内面の粗さや平行度に応じて、金属箔５と平行平板１ａとの間に介在させる弾性体層７や接着材層６の厚みや弾性率を調整することができる。
【００３２】
このように、誘電体線路２の平行平板導体１に対向する面と金属箔５とを均一に接触させることにより、ＬＳＭモードの上下非対称性が小さくなり、ＴＥ02モードと結合しにくくなるため、ＬＳＭモードがＴＥ02モードに変換される割合を抑えることができる。そのため、ＬＳＭモードの損失を抑えることができる。
【００３３】
本発明では、一対の平行平板導体の両方を金属箔５を設けた平行平板導体１とすることもできる。
【００３４】
本発明の誘電体線路２は、使用周波数６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上である、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉの複合酸化物を主成分としたセラミックスを用いるのがよい。上記セラミックスは比誘電率が４．５〜８程度である。比誘電率が４．５未満の場合、上記したようにＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換が大きくなる。比誘電率が８を超えると、５０ＧＨｚ以上の周波数で使用する際、誘電体線路２の幅を非常に細くしなければならず、加工が困難になって形状精度が劣化し、強度の点でも問題が生じる。また、使用周波数６０ＧＨｚでのＱ値が１０００以上である、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉの複合酸化物を主成分としたセラミックスの場合、これは、近年におけるマイクロ波帯域，ミリ波帯に含まれる６０ＧＨｚで使用される誘電体線路として、十分な低損失性を実現するものである。
【００３５】
本発明の誘電体線路２用のセラミックス（誘電体磁器組成物）は、以下のようにして製造する。原料粉末として、例えばＭｇＣＯ3粉末，Ａｌ2Ｏ3粉末，ＳｉＯ2粉末を用い、これらを所定割合で秤量し、湿式混合した後乾燥し、この混合物を大気中で１１００〜１３００℃で仮焼した後、粉砕し粉末状とする。得られた粉末に適量の樹脂バインダを加えて成形し、この成形体を大気中１３００〜１４５０℃で焼成することにより得られる。原料粉末中に含まれるＭｇ，Ａｌ，Ｓｉの元素から成る原料粉末は、それぞれ酸化物，炭酸塩，酢酸塩等の無機化合物、または有機金属等の有機化合物のいずれであってもよく、焼成により酸化物となるものであれば良い。
【００３６】
なお、本発明の誘電体磁器組成物の主成分は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉの複合酸化物を主成分とし、６０ＧＨｚでのＱ値を１０００以上であるという特性を損なわない範囲で、上記元素以外に、粉砕ボールや原料粉末の不純物が混入したり、焼結温度範囲の制御、機械的特性向上を目的に他の成分を含有させても良い。例えば、希土類元素化合物、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｔｉ等の酸化物、ならびに窒化ケイ素等の窒化物などの非酸化物である。これらは単独または複数種が含まれていても良い。
【００３７】
本発明でいう高周波帯域は、数１０〜数１００ＧＨｚ帯域のマイクロ波帯域およびミリ波帯域に相当し、例えば３０ＧＨｚ以上、特に５０ＧＨｚ以上、更には７０ＧＨｚ以上の高周波帯域が好適である。
【００３８】
さらに、誘電体線路２のその他の材料として、テフロン，ポリスチレン，ガラスエポキシ樹脂等の樹脂系のもの、アルミナセラミックス，ガラスセラミックス，フォルステライトセラミックス等のものでもよいが、誘電特性、加工性、強度、小型化、信頼性等の点でコーディエライトセラミックスが好ましい。
【００３９】
本発明のＮＲＤガイドは、無線ＬＡＮ，自動車のミリ波レーダ等に使用されるものであり、例えば自動車の周囲の障害物および他の自動車に対しミリ波を照射し、反射波を元のミリ波と合成して中間周波信号を得、この中間周波信号を分析することにより障害物および他の自動車までの距離、それらの移動速度等が測定できる。
【００４０】
かくして、本発明は、誘電体線路が平行平板導体に隙間なく接するため、長期にわたり強固な接着性を維持でき、また高周波信号の伝送特性に優れたものとなる。従って、信頼性が高く、高性能で小型なＮＲＤガイドを構成することができる。また、従来のアルミナセラミックス等よりも低比誘電率のコーディエライトセラミックス等からなる誘電体線路を用いることにより、ＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換を少なくでき、高周波信号の損失が抑えられる。
【００４１】
本発明のＮＲＤガイドを用いたミリ波送受信器について以下に説明する。図３，図４は本発明のミリ波送受信器としてのミリ波レーダーを示し、図３は送信アンテナと受信アンテナが一体化されたものの平面図、図４は送信アンテナと受信アンテナが独立したものの平面図である。
【００４２】
図３において、５１は本発明の一方の平行平板導体（他方は省略する）、５２は第１の誘電体線路５３の一端部に設けられた、高周波ダイオード発振器を有する電圧制御型のミリ波信号発振部（電圧制御発振部）であり、バイアス電圧印加方向が高周波信号の電界方向に合致するように、第１の誘電体線路５３の高周波ダイオード近傍に配置された可変容量ダイオードのバイアス電圧を周期的に制御して、三角波，正弦波等とすることにより、周波数変調した送信用のミリ波信号として出力する。
【００４３】
５３は、高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号が変調された送信用のミリ波信号を伝搬させる第１の誘電体線路、５４は、第１，第３，第４の誘電体線路５３，５５，５７にそれぞれ接続される第１，第２，第３の接続部５４ａ，５４ｂ，５４ｃを有する、フェライト円板等から成るサーキュレータ、５５は、サーキュレータ５４の第２の接続部５４ｂに接続され、ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送受信アンテナ５６を有する第３の誘電体線路、５６は第３の誘電体線路５５の先端をテーパー状等とすることにより構成された送受信アンテナである。
【００４４】
この送受信アンテナ５６は、平行平板導体５１に形成された貫通孔を通して高周波信号を入出力させ、平行平板導体５１の外面に貫通孔に接続された金属導波管を介して設置されたホーンアンテナ等であってもよい。
【００４５】
また５７は、送受信アンテナ５６で受信され第３の誘電体線路５５を伝搬してサーキュレータ５４の第３の接続部５４ｃより出力した受信波をミキサー５９側へ伝搬させる第４の誘電体線路、５８は、第１の誘電体線路５３に一端側が電磁結合するように近接配置されて、ミリ波信号の一部をミキサー５９側へ伝搬させる第２の誘電体線路、５８ａは、第２の誘電体線路５８のミキサー５９と反対側の一端部に設けられた無反射終端部（ターミネータ）である。また、図中Ｍ１は、第２の誘電体線路５８の中途と第４の誘電体線路５７の中途とを近接させて電磁結合させることにより、ミリ波信号の一部と受信波を混合させて中間周波信号を発生させるミキサー部である。
【００４６】
本発明のサーキュレータ５４は、平行平板導体５１，５１間に平行に配設された一対のフェライト円板の周縁部に所定間隔、例えばフェライト円板の中心点に関して角度で１２０°間隔で配置され、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部５４ａ，第２の接続部５４ｂおよび第３の接続部５４ｃを有し、一つの接続部から入力されたミリ波信号をフェライト円板の面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の接続部より出力させるものである。また、平行平板導体５１の外側主面のフェライト円板に相当する部位には、フェライト円板を伝搬する電磁波の波面を回転させるための磁石が、磁力線がフェライト円板の主面に対し略垂直方向（略上下方向）に通過するように設けられる。なお、本発明のフェライト板は円板状のもの限らず、多角形状等のものでもよい。
【００４７】
また、本発明のミリ波送受信器について実施の形態の他の例として、送信アンテナと受信アンテナを独立させた図４のタイプがある。同図において、６１は一方の平行平板導体（他方は省略する）、６２は第１の誘電体線路６３の一端部に設けられた、高周波ダイオード発振器を有する電圧制御型のミリ波信号発振部であり、バイアス電圧印加方向が高周波信号の電界方向に合致するように第１の誘電体線路６３の高周波ダイオード近傍に配置された可変容量ダイオードのバイアス電圧を周期的に制御して、三角波，正弦波等とすることにより、周波数変調した送信用のミリ波信号として出力する。
【００４８】
６３は、高周波ダイオード発振器が一端部に付設され、高周波ダイオード発振器から出力されたミリ波信号が変調された送信用のミリ波信号を伝搬させる第１の誘電体線路、６４は、第１，第３，第５の誘電体線路６３，６５，６７にそれぞれ接続される第１，第２，第３の接続部（図３と同様であり図示せず）を有する、フェライト円板等から成るサーキュレータ、６５は、サーキュレータ６４の第２の接続部に接続され、ミリ波信号を伝搬させるとともに先端部に送信アンテナ６６を有する第３の誘電体線路、６６は、第３の誘電体線路６５の先端をテーパー状等とすることにより構成された送信アンテナ、６７は、サーキュレータ６４の第３の接続部に接続され、送信用のミリ波信号を減衰させる無反射終端部６７ａが先端に設けられた第５の誘電体線路である。
【００４９】
また６８は、第１の誘電体線路６３に一端側が電磁結合するように近接配置されて、ミリ波信号の一部をミキサー７１側へ伝搬させる第２の誘電体線路、６８ａは、第２の誘電体線路６８のミキサー７１と反対側の一端部に設けられた無反射終端部、６９は、受信アンテナ７０で受信された受信波をミキサー７１側へ伝搬させる第４の誘電体線路である。また、図中Ｍ２は、第２の誘電体線路６８の中途と第４の誘電体線路６９の中途とを近接させて電磁結合させることにより、ミリ波信号の一部と受信波とを混合させて中間周波信号を発生させるミキサー部である。
【００５０】
なお、送信アンテナ６６および受信アンテナ７０は、平行平板導体６１に形成された貫通孔を通して高周波信号を入力または出力させ、平行平板導体６１の外面に貫通孔に接続された金属導波管を介して設置されたホーンアンテナ等であってもよい。
【００５１】
図３において、第１の誘電体線路５３に第２の誘電体線路５８の一端側を近接配置するかまたは一端部を接合するが、接合する場合、接合部において、第１の誘電体線路５３を直線状、第２の誘電体線路５８を円弧状となし、その円弧状部の曲率半径ｒを高周波信号の波長λ以上とするのがよい。これにより、高周波信号を損失を小さくして均等の出力で分岐させ得る。また、接合部において、第２の誘電体線路５８を直線状、第１の誘電体線路５３を円弧状となし、その円弧状部の曲率半径ｒを高周波信号の波長λ以上としてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００５２】
また、ミキサー５９部において、第２の誘電体線路５８と第４の誘電体線路５７とを接合することもでき、この場合、上記と同様に、これらの誘電体線路５８，５７のいずれか一方の接合部を円弧状となし、その円弧状部の曲率半径ｒを高周波信号の波長λ以上とするのがよい。また、第２の誘電体線路５８と第４の誘電体線路５７とを電磁結合するように近接配置する場合、その近接部において、第２の誘電体線路５８と第４の誘電体線路５７との近接部の少なくとも一方を円弧状とすることにより、近接配置の構成とすることができる。
【００５３】
また好ましくは、上記の接合部の曲率半径ｒは３λ以下が良く、３λを超えると接合構造が大きくなり小型化のメリットが得られない。接合部の曲率半径ｒを波長λより小さく設定すると、円弧状の接合部を有する誘電体線路への分岐強度は小さくなる。
【００５４】
このような第１の誘電体線路５３と第２の誘電体線路５８との接合構造、および第２の誘電体線路５８と第４の誘電体線路５７との接合構造、並びに第２の誘電体線路５８と第４の誘電体線路５７との近接配置の構成については、図４の場合も上記と同様である。
【００５５】
そして、これらの各種部品は、ミリ波信号の波長λの２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に設けられる。
【００５６】
図３のものにおいて、第１の誘電体線路５３の中途にスイッチを設け、それをオン−オフすることでパルス変調制御することもできる。例えば、図６に示すような、配線基板８８の一主面にチョーク型バイアス供給線路１１２を形成し、その中途に接続用の電極１１１に半田実装されたビームリードタイプのＰＩＮダイオードやショットキーバリアダイオードを設けたスイッチである。なお、図６においてＥは誘電体線路７７内を伝搬する高周波信号の電界方向を示す。
【００５７】
この配線基板８８を、第１の誘電体線路５３の第２の誘電体線路５８との信号分岐部とサーキュレータ５４との間に、ＰＩＮダイオードやショットキーバリアダイオードのパルス変調用ダイオードのバイアス電圧印加方向がＬＳＭモードの高周波信号の電界方向に合致するように配置し、第１の誘電体線路５３に介在させるものである。また、第１の誘電体線路５３にもう一つのサーキュレータを介在させ、その第１，第３の接続部に第１の誘電体線路５３を接続し、第２の接続部に他の誘電体線路を接続し、その誘電体線路の先端部の端面に、図６のような構成でショットキーバリアダイオードを設けたスイッチを設置してもよい。
【００５８】
図４のものにおいて、サーキュレータ６４をなくし、第１の誘電体線路６３の先端部に送信アンテナ６６を接続した構成とすることもできる。この場合、小型化されたものとなるが、受信波の一部が電圧制御発振部（ミリ波信号発振部）６２に混入しノイズ等の原因となり易いため、図４のタイプが好ましい。
【００５９】
また、図４のタイプにおいて、第２の誘電体線路６８は、第３の誘電体線路６５に一端側が電磁結合するように近接配置されるか第３の誘電体線路６５に一端が接合されて、ミリ波信号の一部をミキサー７１側へ伝搬させるように配置されていてもよい。この構成でも、図４のものと同様の機能、作用効果を有する。
【００６０】
この図４のものにおいて、第１の誘電体線路６３の中途に、図６に示したものと同様に構成したスイッチを設け、それをオン−オフすることでパルス変調制御することもできる。例えば、図６のような、配線基板８８の一主面にチョーク型バイアス供給線路１１２を形成し、その中途に半田実装されたビームリードタイプのＰＩＮダイオードやショットキーバリアダイオードを設けたスイッチである。この配線基板８８を、第１の誘電体線路６３の第２の誘電体線路６８との信号分岐部と、サーキュレータ６４との間に、ＰＩＮダイオードやショットキーバリアダイオードのバイアス電圧印加方向がＬＳＭモードの高周波信号の電界方向に合致するように配置し、第１の誘電体線路６３に介在させるものである。
【００６１】
また、第１の誘電体線路６３にもう一つのサーキュレータを介在させ、その第１，第３の接続部に第１の誘電体線路６３を接続し、第２の接続部に他の誘電体線路を接続し、その誘電体線路の先端部の端面に、図６のような構成のショットキーバリアダイオードを設けたスイッチを設置してもよい。
【００６２】
また、図３，図４のミリ波送受信器はＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Waves）方式であり、ＦＭＣＷ方式の動作原理は以下のようなものである。電圧制御発振部の変調信号入力用のＭＯＤＩＮ端子に、電圧振幅の時間変化が三角波等となる入力信号を入力し、その出力信号を周波数変調し、電圧制御発振部の出力周波数偏移を三角波等になるように偏移させる。そして、送受信アンテナ５６，送信アンテナ６６より出力信号（送信波）を放射した場合、送受信用アンテナ５６，送信アンテナ６６の前方にターゲットが存在すると、電波の伝搬速度の往復分の時間差をともなって、反射波（受信波）が戻ってくる。この時、ミキサー５９，７１の出力側のＩＦＯＵＴ端子には、送信波と受信波の周波数差が出力される。このＩＦＯＵＴ端子の出力周波数等の周波数成分を解析することで、Ｆif＝４Ｒ・ｆｍ・Δｆ／ｃ｛Fif：ＩＦ（Intermediate Frequency）出力周波数，Ｒ：距離，ｆｍ：変調周波数，Δｆ：周波数偏移幅，ｃ：光速｝という関係式から距離を求めることができる。
【００６３】
このように、自動車のミリ波レーダ等に適用した場合、自動車の周囲の障害物および他の自動車に対しミリ波を照射し、反射波を元のミリ波と合成して中間周波信号を得、この中間周波信号を分析することにより障害物および他の自動車までの距離、それらの移動速度等が測定できる。
【００６４】
本発明の高周波ダイオード発振器を用いた電圧制御発振部５２，６２について以下に説明する。図５，図６は本発明のＮＲＤガイド型の高周波ダイオード発振器を示し、これらの図において、７１は一対の平行平板導体、７２はガンダイオード７３を設置するための略直方体状の金属ブロック等の金属部材、７３はマイクロ波，ミリ波を発振する高周波ダイオードの１種であるガンダイオード、７４は金属部材７２の一側面に設置され、ガンダイオード７３にバイアス電圧を供給するとともに高周波信号の漏れを防ぐローパスフィルタとして機能するチョーク型バイアス供給線路７４ａを形成した配線基板、７５はチョーク型バイアス供給線路７４ａとガンダイオード７３の上部導体とを接続する金属箔リボン等の帯状導体、７７はガンダイオード７３の近傍に配置され高周波信号を受信し外部へ伝搬させる誘電体線路（第１の誘電体線路５３，６３に相当するもの）である。
【００６５】
なお、図５でＢは可変容量ダイオード１１０（図６）のバイアス電圧印加方向、Ｄは高周波信号の伝送方向であり、図６でＥはＬＳＭモードの電磁波の電界方向である。
【００６６】
また図５において、チョーク型バイアス供給線路７４ａは、幅の広い線路および幅の狭い線路の長さがそれぞれ略λ／４であり、また帯状導体７５の長さは略｛（３／４）＋ｍ｝λ（ｍは０以上の整数）であることが好ましい。この場合、帯状導体７５で高周波信号の共振が可能となり、誘電体板７６の主面に金属ストリップ７６ａを設けて成る金属ストリップ共振器が不要となり、小型化されたものとなる。帯状導体７５の長さは略３λ／４〜略｛（３／４）＋３｝λが良く、略｛（３／４）＋３｝λを超えると帯状導体７５が長くなり、撓み、捩じれ等が生じ易くなり、個々の高周波ダイオード発振器間で発振周波数等の特性のばらつきが大きくなり、また種々の共振モードが発生して、所望の発振周波数と異なる周波数の信号が発生するという問題が生じる。より好ましくは略３λ／４，略｛（３／４）＋１｝λがよい。
【００６７】
また、略｛（３／４）＋ｍ｝λとしたのは、｛（３／４）＋ｍ｝λから多少ずれていても共振は可能だからである。例えば、帯状導体５を｛（３／４）＋ｍ｝λよりも１０〜２０％程度長く形成しても良く、その場合、帯状導体７５の接するチョーク型バイアス供給線路７４ａの１パターン目の長さλ／４のうち一部が共振に寄与すると考えられるからである。従って、帯状導体５の長さは｛（３／４）＋ｍ｝λ±２０％程度の範囲内で変化させることができる。
【００６８】
これらチョーク型バイアス供給線路７４ａおよび帯状導体７５の材料は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｐｄ，Ｐｔ等から成り、特にＣｕ，Ａｇが、電気伝導度が良好であり、損失が小さく、発振出力が大きくなるといった点で好ましい。
【００６９】
また、帯状導体７５は金属部材７２の表面から所定間隔をあけて金属部材７２と電磁結合しており、チョーク型バイアス供給線路７４ａとガンダイオード７３間に架け渡されている。即ち、帯状導体７５の一端はチョーク型バイアス供給線路７４ａの一端に半田付け等により接続され、帯状導体７５の他端はガンダイオード７３の上部導体に半田付け等により接続されており、帯状導体７５の接続部を除く中途部分は宙に浮いた状態となっている。
【００７０】
そして、金属部材７２は、ガンダイオード７３の電気的な接地を兼ねているため金属導体であれば良く、その材料は金属（合金を含む）であれば特に限定するものではなく、真鍮（黄銅：Ｃｕ−Ｚｎ合金），Ａｌ，Ｃｕ，ＳＵＳ（ステンレススチール），Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等から成る。また金属部材７２は、全体が金属から成る金属ブロック、セラミックスやプラスチック等の絶縁基体の表面全体または部分的に金属メッキしたもの、絶縁基体の表面全体または部分的に導電性樹脂等をコートしたものであっても良い。
【００７１】
また、誘電体線路７７は、図３，図４の第1の誘電体線路５３，６３に相当するものであり、その材料は上記の通りコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）セラミックス（比誘電率４〜５）等が好ましく、これらは高周波帯域において低損失である。ガンダイオード７３と誘電体線路７７との間隔は１．０ｍｍ程度以下が好ましく、１．０ｍｍを超えると損失を小さくして電磁的結合が可能な最大離間幅を超える。
【００７２】
また、本発明の高周波ダイオードとしては、インパット（impatt：impact ionisation avalanche transit time）・ダイオード，トラパット（trapatt：trapped plasma avalanche triggered transit）・ダイオード，ガンダイオード等のマイクロ波ダイオードおよびミリ波ダイオードが好適に使用される。
【００７３】
【実施例】
本発明の実施例を以下に示す。
【００７４】
（実施例）
図８のＮＲＤガイドＳ２を以下のように構成した。誘電体線路１４の材料として、本発明のＭｇ，Ａｌ，Ｓｉの複合酸化物を主成分としたセラミックスであって、種々の組成比としたものを作製した。それらの比誘電率と周波数６０ＧＨｚにおけるＱ値を表１に示す。
【００７５】
【表１】
0003677475.tif 000002
【００７６】
一対の平行平板導体１１，１３として、アルミニウムから成り、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの金属板を１．８ｍｍの間隔で配置し、表１のＮＯ．２４のコーディエライトセラミックスからなる誘電体線路１４を介装した。この誘電体線路１４は、高さ１．７８±０．０２ｍｍ、幅０．８ｍｍ、半径３．２５ｍｍで９０°の曲線状の誘電体線路部分の両端に、高さ１．７８ｍｍ、幅０．８ｍｍ、長さ５ｍｍの直線状の誘電体線路部分をそれぞれ接続して、擬似的に１本となるように構成した。
【００７７】
平行平板導体１１，１３の内面の算術平均粗さＲａを触針式の表面粗さ測定器で測定したところ、０．３μｍであった。平行平板導体１１と誘電体線路１４は１液硬化型のエポキシ樹脂で接着した。顕微鏡を用いて誘電体線路１４の上面と近傍の平行平板導体１１の上面との差を測定することによって、接着後の誘電体線路１４の高さを６点測定した。
【００７８】
金属箔を内面に設けた平行平板導体１３と誘電体線路１４との間隔ｇは、下側の平行平板導体１１の内面から上側の平行平板導体１３の内面までの高さから、測定した誘電体線路１４の高さを差し引いた値とした。間隔ｇを１００μｍに調整したサンプルには金属箔として厚さ１０μｍのアルミ箔の一面に接着材層を１００μｍ程度塗布したアルミ箔テープを用い、間隔ｇを３００μｍに調整したサンプルには１００μｍのアルミ箔の一面に２５０μｍ程度の接着材層を塗布したアルミ箔テープを用い、間隔ｇを１０００μｍに調整したサンプルには５００μｍのアルミ箔の一面に５００μｍ程度のシリコンゴムシート（弾性体層）と１００μｍ程度の接着材層を設置させたアルミ箔テープを用いて、平行平板導体１３の平行平板の内面に貼り付けたものをそれぞれ準備した。
【００７９】
７６．５ＧＨｚの高周波信号の伝送損失をネットワークアナライザーで評価したところ、いずれのサンプルも０．４ｄＢ／ｃｍであり、実用上十分低損失であった。
【００８０】
（比較例）
アルミ箔テープを取り除いた以外は、実施例の間隔ｇを１００μｍに調整したサンプルと同様にして図８のＮＲＤガイドＳ２を構成した。７６．５ＧＨｚでの伝送損失は１．８ｄＢ／ｃｍと大きかった。
【００８１】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は、ＮＲＤガイドにおいて、平行平板導体は、少なくとも一方が平行平板の内面に接着材層と金属箔とを順次積層して成ることにより、誘電体線路が平行平板導体の内面に接着材層と金属箔とを順次積層して成る積層体を介して接するため、接着材層の弾性により、車載時の振動、衝撃や温度変化によって誘電体線路にかかる応力を緩和し高い信頼性が得られる。また、誘電体線路の平行平板導体の内面に対向する面は、下層側に接着材層が設けられた変形が可能な金属箔に接しているため、誘電体線路と金属箔との間にほとんど隙間が生じないこととなり、従って誘電体線路を伝送する高周波信号の伝送損失を小さく抑えることができる。
【００８３】
本発明は、好ましくは金属箔の厚みが１〜５００μｍであることにより、金属箔が柔軟性を有しており、平行平板導体と誘電体線路との間の隙間に沿うようになじみ、金属箔が誘電体線路に隙間なく接触することができ、高周波信号の伝搬損失を小さくすることができる。
【００８４】
本発明のミリ波送受信器は、送受信アンテナを備えたタイプ、および送信アンテナと受信アンテナとが独立したタイプにおいて、平行平板導体が上記本発明のＮＲＤガイドを構成していることにより、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードの電磁波のＬＳＥモードへの変換が少なく、従って誘電体線路に小さい曲率半径で使用周波数範囲が広い急峻な曲線部を作製することができ、その結果ミリ波送受信器を使用周波数範囲が広く、小型化でき、しかも加工が容易で作製の自由度の高いものとすることができる。さらに、送信アンテナと受信アンテナとが独立したタイプでは、送信用のミリ波信号がサーキュレータを介してミキサーへ混入することがなく、その結果受信信号のノイズが低減し探知距離が増大し、さらにミリ波信号の伝送特性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＮＲＤガイドについて実施の形態の例を示し、内部を透視した斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明のＮＲＤガイドについて実施の形態の各種例を示し、（ａ）〜（ｃ）は図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明のＮＲＤガイドを備えたミリ波レーダーについて実施の形態の例を示す平面図である。
【図４】本発明のＮＲＤガイドを備えたミリ波レーダーについて実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明のミリ波レーダーにおけるミリ波発振部を示す内部透視斜視図である。
【図６】図５のミリ波発振部に組み込まれる可変容量ダイオードを設けた配線基板の斜視図である。
【図７】従来のＮＲＤガイドの一例について内部を透視した斜視図である。
【図８】従来のＮＲＤガイドの他の例について内部を透視した斜視図である。
【符号の説明】
１：下側の平行平板導体
２：誘電体線路
３：上側の平行平板導体
５：金属箔
【図１】
0003677475.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003677475.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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