(57)【要約】  【課題】  送信用高周波信号をスイッチングする過渡的な状態においてノイズを含む不要な中間周波信号が受信系に出力されるのを良好に遮断できるようにすること。  【解決手段】  高周波発振器１と切替えＲＦスイッチ８’および第２の切替えＲＦスイッチ８”と送受信アンテナ５とミキサー６と増幅器７とを設けた高周波送受信器において、増幅器７の電源路に接続された、開状態で増幅器７の電源を遮断し、送信用高周波信号RFtが非出力状態で安定したときに閉状態となって増幅器７の電源を投入するスイッチ７ａ，７ｂとを備えている高周波送受信器である。ミキサー６に混入した送信用高周波信号RFtによるノイズを含む中間周波信号がミキサー６の後段に漏れることがなく、所望の中間周波信号を出力させることができる。【選択図】  図１
2006242686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を切り替えて一方の出力端に送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端にローカル信号として出力する切替えスイッチと、入力端，出力端および入出力端を有し前記一方の出力端に前記入力端が接続された、前記入力端または前記出力端に前記入出力端を切り替えて接続する第２の切替えスイッチと、この第２の切替えスイッチの前記入出力端に接続された送受信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端と前記第２の切替えスイッチの前記出力端との間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーと、このミキサーの出力端に接続された増幅器と、この増幅器の電源路に接続された、開状態で前記増幅器の電源を遮断し、前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となって前記増幅器の電源を投入する開閉器とを具備することを特徴とする高周波送受信器。
【請求項２】
高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を切り替えて一方の出力端に送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端にローカル信号として出力する切替えスイッチと、前記一方の出力端に接続された送信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端と前記受信アンテナとの間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーと、このミキサーの出力端に接続された増幅器と、この増幅器の電源路に接続された、開状態で前記増幅器の電源を遮断し、前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となって前記増幅器の電源を投入する開閉器とを具備することを特徴とする高周波送受信器。
【請求項３】
前記切替えスイッチは、入力された高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端および前記他方の出力端のそれぞれに接続された第１および第２のＰＩＮダイオードとを具備しており、この第１および第２のＰＩＮダイオードの少なくともいずれか一方に順方向バイアス電圧を印加するバイアス回路が接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波送受信器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
請求項４記載のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするレーダ装置搭載車両。
【請求項６】
請求項４記載のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするレーダ装置搭載小型船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波レーダモジュールやミリ波無線通信機等に使用される高周波送受信器に関するものであり、送信用高周波信号の一部が受信側に漏洩しそれに対応するノイズとしての中間周波信号が受信系に出力されるのを遮断できる開閉器を有する高周波送受信器およびそれを具備するレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ミリ波レーダモジュールやミリ波無線通信機等への応用が期待される高周波送受信器の方式として、例えば、特許文献１に開示されているようなパルス変調方式が提案されている。
【０００３】
しかしながら、パルス変調方式では、パルス変調された送信用のミリ波信号の一部が高周波送受信器の内部の反射等により受信系に不要な信号として出力され、これが受信性能に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００４】
本発明者は既にこの問題点に対する解決策を提案している（特許文献２を参照。）。その構成の例を、図７および図８にそれぞれ平面図で示す。なお、これらの構成の例において用いられる非放射性誘電体線路の基本的な構成は図６に部分破断斜視図で示すようなものであり、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔ａで配置された平行平板導体41，42間に誘電体線路43が挟まれた構成である。
【０００５】
図７に示す例の高周波送受信器は、送信アンテナと受信アンテナとが一体化されたものの例であり、高周波信号である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51間（一方は図示していない）に、第１の誘電体線路53に付設され、高周波ダイオードから出力された高周波信号を周波数変調するとともにミリ波信号として第１の誘電体線路53を伝搬させるミリ波信号発振部52と、第１の誘電体線路53の途中に介在し、ミリ波信号をパルス化して送信用のミリ波信号として第１の誘電体線路53から出力させるパルス変調器（図示せず）と、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るかまたは第１の誘電体線路53に一端が接合されて、送信用の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58と、平行平板導体51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、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部54ａと第２の接続部54ｂと第３の接続部54ｃとを有し、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するサーキュレータ54であって、第１の誘電体線路53のミリ波信号の出力端に第１の接続部54ａが接続されるサーキュレータ54と、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55と、サーキュレータ54の第３の接続部54ｃに接続され、送受信アンテナ56で受信されて第３の誘電体線路55を伝搬し第２の接続部54ｂを通って第３の接続部54ｃから出力された受信波をミキサー59へ伝搬させる第４の誘電体線路57と、第２の誘電体線路58の中途と第４の誘電体線路57の中途とを電磁結合するように近接させるかまたは接合させて成り、送信用のミリ波信号の一部と受信波とを混合して中間周波信号を発生するミキサー59と、を設けた高周波送受信器である。そして、この例において、ミキサー59の出力端に、パルス変調された送信用のミリ波信号がパルス変調器から出力されたときに出力端を開状態とするスイッチング制御部（図示せず）を設けることにより、パルス変調器のパルス化動作を開始するためのパルス化信号がパルス変調器に入力されるのとほとんど同時に、不要信号がミキサー59よりも後段の受信系に出力されるのを防ぐことができる。
【０００６】
図８に示す例の高周波送受信器は、送信アンテナと受信アンテナとを独立させたものの例であり、高周波信号である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61間（一方は図示していない）に、第１の誘電体線路63に付設され、高周波ダイオードから出力された高周波信号を周波数変調するとともにミリ波信号として第１の誘電体線路63を伝搬させるミリ波信号発振部62と、第１の誘電体線路63の途中に介在し、ミリ波信号をパルス化して送信用のミリ波信号として第１の誘電体線路63から出力させるパルス変調器（図示せず）と、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るかまたは第１の誘電体線路63に一端が接合されて、送信用の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68と、平行平板導体61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、かつそれぞれミリ波信号の入出力端とされた第１の接続部64ａと第２の接続部64ｂと第３の接続部64ｃとを有し、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するサーキュレータ64であって、第１の誘電体線路63のミリ波信号の出力端に第１の接続部64ａが接続されるサーキュレータ64と、サーキュレータ64の第２の接続部64ｂに接続され、送信用の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65と、先端部に受信アンテナ70、他端部にミキサー71が設けられた、受信アンテナ70で受信された受信波を伝搬させる第４の誘電体線路69と、サーキュレータ64の第３の接続部64ｃに接続され、送信アンテナ66で受信混入した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67と、第２の誘電体線路68の中途と第４の誘電体線路69の中途とを電磁結合するように近接させるかまたは接合させて成り、、受信アンテナ70で受信された受信波を伝搬させる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71と、を設けた高周波送受信器である。そして、この例において、ミキサー71の出力端に、パルス変調された送信用のミリ波信号がパルス変調器から出力されたときに出力端を開状態とするスイッチング制御部（図示せず）を設けることにより、パルス変調器のパルス化動作を開始するためのパルス化信号がパルス変調器に入力されるのとほとんど同時に、送信アンテナ66から受信アンテナ70へ直接混入した不要信号がミキサー71よりも後段の受信系に出力されるのを防ぐことができる。
【０００７】
次に、図９は図７に示す高周波送受信器をミリ波レーダとして用いたときの各部の構成をブロック回路図で示したものである。
【０００８】
図９において、111は、ガンダイオードおよびバラクターダイオードを具備したＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）であり、その変調信号入力用のＩＮ−２端子に信号が入力されて動作する。このＶＣＯ111の出力信号を、ＩＮ−１端子に入力されたパルス化信号をパルス変調器112に入力することにより、パルス変調器112によってパルス変調させる。このパルス変調器112は、図７においては、第１の誘電体線路53の途中に介在するものであり、図10にその構成を斜視図で示すようなスイッチ（ＲＦスイッチ）である。
【０００９】
図10に示すパルス変調器の構成は、配線基板88の一主面にチョーク型バイアス供給線路90を形成して、その中途に形成された接続用の電極81，81間に、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80を設けたスイッチである。このようなスイッチが、ＰＩＮダイオードやショットキーバリアダイオード80が第１の誘電体線路53の途中の端面間に、そのバイアス印加電圧方向が横方向になるように設置されて、パルス変調器112として使用される。
【００１０】
113は、送信時にはミリ波信号をアンテナ114側へ伝送させ、受信時には受信波をミキサー115側へ伝送させるサーキュレータ、114はミリ波信号の送受信用のアンテナであり、アンテナ114は、サーキュレータ113とは金属導波管または金属導波管に誘電体を充填した誘電体導波管等を介して接続された、例えばホーンアンテナ等である。また、115は、ＶＣＯ111から出力されたミリ波信号とアンテナ114で受信した受信信号とを混合することにより、目標物までの距離等を検出するための中間周波信号を出力するミキサーである。
【００１１】
116は、ミキサー115から出力された中間周波信号を遮断したり通過させたりする開閉器としてのスイッチである。また、119はスイッチ116の開閉（オン−オフ）のタイミングを制御する制御部である。これらスイッチ116および制御部119からスイッチング制御部が構成される。
【００１２】
制御部119は、パルス変調器112と連動するようにＩＮ−１端子のパルス化信号が入力されて、パルス変調器112でパルス変調された送信用のミリ波信号が、ＮＲＤガイドと誘電体導波管との接続部で反射されたりサーキュレータ113から漏れてミキサー115を介して不要信号となって出力されたりして増幅器118に入力される前に、スイッチ116により遮断するようにその開閉のタイミングを制御する。
【００１３】
なお、117はスイッチ116と増幅器118とを交流結合するためのコンデンサである。
【００１４】
以上の構成により、パルス変調された送信用のミリ波信号がミキサー115に混入して後段の受信系に漏れないように遮断できるため、ミリ波レーダシステムの探知精度を高めることが可能となる。
【特許文献１】特開2000−258525号公報
【特許文献２】特開2002−328161号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献２において提案した構成においても、本発明者らがさらに高周波送受信器の性能を高めるべく鋭意検討を重ねた結果、次に述べるようなさらに改善が望まれる問題点を見いだした。
【００１６】
一般に、高周波ダイオードを用いたパルス変調器112は、ゼロバイアス容量等の高周波ダイオードに固有の特性を有しているため、駆動用に理想的なパルス信号を入力したとしても、変調電流にリンギングノイズ等の歪みが大なり小なり生じることがある。また、駆動用のパルス信号自身にも大なり小なり同様の歪みが存在することがある。これらのため、パルス変調器112から出力されるミリ波信号の出力強度が信号の１周期内において定常状態に安定するまでに、ある一定時間が必要である。その結果、ＩＮ−１端子の信号を開（オフ）状態にして、ミリ波信号の出力を開（オフ）状態にした後、ミリ波信号の出力強度の変動が残っていて、これが不要な信号（ノイズ）としてミキサー115に出力されてしまい、本来検出すべき信号と混信して、レーダ探知性能を悪化させる場合があるという問題点があった。
【００１７】
本発明は以上のような改善が望まれる問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、送信用高周波信号の一部が受信側に漏洩し、その送信用高周波信号のスイッチング等に起因するノイズとしての中間周波信号が受信系に出力されるのを遮断できる開閉器を有した高周波送受信器において、送信用高周波信号をスイッチングする過渡的な状態においてもそのようなノイズとしての中間周波信号を確実に遮断することができる高周波送受信器を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、上記本発明の高周波送受信器を用いた高性能なレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１の高周波送受信器は、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を切り替えて一方の出力端に送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端にローカル信号として出力する切替えスイッチと、入力端，出力端および入出力端を有し前記一方の出力端に前記入力端が接続された、前記入力端または前記出力端に前記入出力端を切り替えて接続する第２の切替えスイッチと、この第２の切替えスイッチの前記入出力端に接続された送受信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端と前記第２の切替えスイッチの前記出力端との間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーと、このミキサーの出力端に接続された増幅器と、この増幅器の電源路に接続された、開状態で前記増幅器の電源を遮断し、前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となって前記増幅器の電源を投入する開閉器とを具備することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第２の高周波送受信器は、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を切り替えて一方の出力端に送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端にローカル信号として出力する切替えスイッチと、前記一方の出力端に接続された送信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端と前記受信アンテナとの間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーと、このミキサーの出力端に接続された増幅器と、この増幅器の電源路に接続された、開状態で前記増幅器の電源を遮断し、前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となって前記増幅器の電源を投入する開閉器とを具備することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の第１または第２の高周波送受信器は、上記各構成において、前記切替えスイッチは、入力された高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端および前記他方の出力端のそれぞれに接続された第１および第２のＰＩＮダイオードとを具備しており、この第１および第２のＰＩＮダイオードの少なくともいずれか一方に順方向バイアス電圧を印加するバイアス回路が接続されていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明のレーダ装置は、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される前記中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明のレーダ装置搭載車両は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明のレーダ装置搭載船舶は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の高周波送受信器によれば、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を切り替えて一方の出力端に送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端にローカル信号として出力する切替えスイッチと、入力端，出力端および入出力端を有し前記一方の出力端に前記入力端が接続された、前記入力端または前記出力端に前記入出力端を切り替えて接続する第２の切替えスイッチと、この第２の切替えスイッチの前記入出力端に接続された送受信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端と前記第２の切替えスイッチの前記出力端との間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記送受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーと、このミキサーの出力端に接続された増幅器と、この増幅器の電源路に接続された、開状態で前記増幅器の電源を遮断し、前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となって前記増幅器の電源を投入する開閉器とを具備することから、送信用高周波信号を間欠的に送信する際に、この送信用高周波信号の強度が不安定な時に、増幅器の電源路に接続された開閉器が増幅器の電源を遮断するように開（オフ）状態となって増幅器から中間周波信号が出力されないように動作するため、切替えスイッチに入力される開閉信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用高周波信号に混入し、さらにこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部がミキサー側に漏洩したとしても、増幅器および開閉器が、このようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができる高周波送受信器となる。
【００２６】
また、本発明の第２の高周波送受信器によれば、高周波信号を発生する高周波発振器と、この高周波発振器に接続された、前記高周波信号を切り替えて一方の出力端に送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端にローカル信号として出力する切替えスイッチと、前記一方の出力端に接続された送信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記切替えスイッチの前記他方の出力端と前記受信アンテナとの間に接続された、前記他方の出力端に出力されたローカル信号と前記受信アンテナで受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサーと、このミキサーの出力端に接続された増幅器と、この増幅器の電源路に接続された、開状態で前記増幅器の電源を遮断し、前記送信用高周波信号が非出力状態で安定したときに閉状態となって前記増幅器の電源を投入する開閉器とを具備することから、送受別体のアンテナを用いた高周波送受信器においても、送信用高周波信号を間欠的に送信する際に、この送信用高周波信号の強度が不安定な時に、増幅器の電源路に接続された開閉器が増幅器の電源を遮断するように開（オフ）状態となって増幅器から中間周波信号が出力されないように動作するため、切替えスイッチに入力される開閉信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用高周波信号に混入し、さらにこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部がミキサー側に漏洩したとしても、増幅器および開閉器が、このようなノイズを含んだ送信用高周波信号の一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができる高周波送受信器となる。
【００２７】
また、本発明の第１または第２の高周波送受信器によれば、前記切替えスイッチは、入力された高周波信号を分岐して一方の出力端と他方の出力端とに出力する分岐器と、前記一方の出力端および前記他方の出力端のそれぞれに接続された第１および第２のＰＩＮダイオードとを具備しており、この第１および第２のＰＩＮダイオードの少なくとも一方に順方向バイアス電圧を印加するバイアス回路が接続されているときには、第１および第２のＰＩＮダイオードの少なくとも一方が低インピーダンスとなるため、第１および第２のＰＩＮダイオードをスイッチングしても高周波信号の入力側から見たインピーダンスを常に低くかつ安定にすることができるので、高周波発振器の負荷変動を抑制し、高周波信号の発振周波数を安定にすることができるとともに、このような構成であるために送信用高周波信号が送信されると同時にローカル信号がミキサーに入力されてノイズとしての中間周波信号を発生させてしまうことがあってもノイズとしての中間周波信号は開閉器により遮断されるので、全体として送信周波数を安定にすることができてかつ受信のＳ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができる高性能な高周波送受信器となる。
【００２８】
また、本発明のレーダ装置によれば、上記本発明の第１および第２のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを具備することから、高周波送受信器の受信性能が高いため、早く確実に探知対象物を探知することができるとともに至近距離や遠方の探知対象物をも探知することができるレーダ装置となる。
【００２９】
また、本発明のレーダ装置搭載車両によれば、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることから、レーダ装置が早く確実に探知対象物である他の車両を探知するため、急激な挙動を車両に起こさせることなく、車両の適切な制御や運転者への適切な警告をすることができるレーダ装置搭載車両となる。
【００３０】
また、本発明のレーダ装置搭載船舶によれば、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いることから、レーダ装置が早く確実に探知対象物である他の小型船舶を探知するため、急激な挙動を小型船舶に起こさせることなく、小型船舶の適切な制御や操縦者への適切な警告をすることができるレーダ装置搭載小型船舶となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の第１および第２の高周波送受信器、それらを具備するレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶について、高周波信号としてミリ波信号を使用するものを例にとって以下に詳細に説明する。
【００３２】
図１は本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。また、図２は本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。また、図３は本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。また、図４は図３に示す高周波送受信器の例におけるミリ波帯の高周波信号を伝送するミリ波伝送部の例を模式的に示す平面図である。また、図５は図４に示すミリ波伝送部におけるＲＦスイッチの例を模式的に示す平面図である。
【００３３】
図１〜図５において、１は高周波発振器、２は分岐器、２ａ，２ｂ，２ｃは入力端，一方の出力端，他方の出力端、３，３’，３”はそれぞれスイッチ，第１のスイッチ，第２のスイッチとしてのＲＦスイッチ，第１のＲＦスイッチ，第２のＲＦスイッチ、５は送受信アンテナ、６はミキサー、７は増幅器、７ａ，７ｂは増幅器７の電源を入り切りする開閉器としてのスイッチ、８，８’８”は切替えスイッチ，切替えスイッチ，第２のスイッチとしての切替えＲＦスイッチ，切替えＲＦスイッチ，第２の切替えＲＦスイッチ、８ａ，８’ａは入力端，８ｂ，８’ｂは一方の出力端，８ｃ，８’ｃは他方の出力端、８”ａは入出力端，８”ｂは入力端，８”ｃは出力端、９は送信アンテナ、10は受信アンテナ、11は下側の平板導体（上側の平板導体は図示せず）である。
【００３４】
また、30はスイッチ３’，３”に用いる基板、31は基板30上に形成されたチョーク型バイアス供給線路、32は接続端子、33はＰＩＮダイオード、31ａは幅の広い線路、31ｂは幅の狭い線路、36は接続端子、37はミリ波検波用素子としてのダイオードである。
【００３５】
まず、本発明の第１および第２の高周波送受信器について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３６】
図１に示す本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例は、高周波信号を発生する高周波発振器１と、この高周波発振器１に接続された、高周波信号を切り替えて一方の出力端２ｂに送信用高周波信号RFtとして出力するかまたは他方の出力端２ｃにローカル信号LOとして出力する切替えＲＦスイッチ８’と、一方の出力端８’ｂに入力端８”ｂが接続された、入出力端８”ａを入力端８”ｂまたは出力端８”ｃに切り替えて接続する第２の切替えＲＦスイッチ８”と、この第２の切替えＲＦスイッチ８”の入出力端８”ａに接続された送受信アンテナ５と、切替えＲＦスイッチ８’の他方の出力端８’ｃと第２の切替えＲＦスイッチの出力端８”ｃとの間に接続された、他方の出力端８’ｃに出力されたローカル信号LOと送受信アンテナ５で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６と、このミキサー６の出力端に接続された増幅器７と、この増幅器７の電源路に接続された、開状態で増幅器７の電源を遮断し、送信用高周波信号RFtが非出力状態で安定したときに閉状態となって増幅器７の電源を投入するスイッチ７ａ，７ｂとを備えている構成である。
【００３７】
また、図２に示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例は、高周波信号を発生する高周波発振器１と、この高周波発振器１に接続された、高周波信号を切り替えて一方の出力端８ｂに送信用高周波信号として出力するかまたは他方の出力端８ｃにローカル信号LOとして出力する切替えＲＦスイッチ８と、一方の出力端８ｂに接続された、この一方の出力端８ｂに接続された送信アンテナ９と、切替えＲＦスイッチ８の他方の出力端８ｃ側に接続された受信アンテナ10と、切替えＲＦスイッチ８の他方の出力端８ｃと受信アンテナ10との間に接続された、他方の出力端８ｃに出力されたローカル信号LOと受信アンテナ10で受信した高周波信号とを混合して中間周波信号を出力するミキサー６と、このミキサー６の出力端に接続された増幅器７と、この増幅器７の電源路に接続された、開状態で増幅器７の電源を遮断し、送信用高周波信号RFtが非出力状態で安定したときに閉状態となって増幅器７の電源を投入するスイッチ７ａ，７ｂとを備えている構成である。
【００３８】
上記構成において、切替えＲＦスイッチ８，８’および第２の切替えＲＦスイッチ８”としては、例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）製電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）製ＰＩＮダイオード等の半導体素子から成るいわゆるＳＰＤＴ（Single Port Double Throw）を用いればよい。このような切替えＲＦスイッチ８，８’の入力端８ａ，８’ａを高周波発振器１に接続し、切替えＲＦスイッチ８，８’をスイッチングさせることにより高周波発振器１で発生した高周波信号を、一方の出力端８ｂ，８’ｂに送信用高周波信号RFtとして出力するかまたは他方の出力端８ｃ，８’ｃにローカル信号LOとして出力するようにすればよい。
【００３９】
このような切替えＲＦスイッチ８，８’は、送信用高周波信号RFtからローカル信号LOに出力が切り替わった瞬間に送信用高周波信号RFtを完全に遮断し、一方の出力端８ｂ，８’ｂ側にノイズを発生させないことが理想であるが、実際には切替えＲＦスイッチ８，８’に入力されるスイッチング制御信号が持つ歪みや切替えＲＦスイッチ８，８’自身が持つスイッチング特性のために、送信用高周波信号RFtからローカル信号LOに出力が切り替わった後に一方の出力端８ｂ，８’ｂにスイッチングの際にノイズが出力され、これが十分に減衰するまでに一定時間を要する。そして、このようなノイズがミキサー６に漏洩するとミキサー６からノイズとしての不要な中間周波信号が出力されることとなる。そこで、スイッチ７ａ，７ｂを用い、そのようなスイッチング際に出力されるノイズが十分に減衰するまで増幅器７の電源を遮断して増幅器７から不要な中間周波信号が出力されないようにする。
【００４０】
すなわち、上記構成において、スイッチ７ａ，７ｂは、送信用高周波信号RFtを間欠的に送信する前後で、その送信用高周波信号RFtの出力状態が不安定な時には開状態となって増幅器７の電源を遮断することにより中間周波信号を遮断し、その出力状態が安定してから閉状態となって増幅器７の電源を投入することにより中間周波信号を通過させるように動作する。このようにスイッチ７ａ，７ｂを動作させるためには、具体的には、スイッチ７ａ，７ｂの開閉を制御するスイッチング制御部（図示せず）に遅延線路もしくは遅延回路要素を設け、ＲＦスイッチ３の開閉信号から一定時間だけ遅延させたタイミングで、そのスイッチング制御部においてスイッチ７ａ，７ｂの開閉を制御する信号を発生させるようにすればよい。また、スイッチ７ａ，７ｂとしては、具体的には、ＣＭＯＳ，ＴＴＬ等の半導体論理素子、アナログＩＣ、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、メカニカルスイッチまたはＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ）スイッチ等を用いればよい。なお、このように増幅器７の電源を遮断するのは、ミキサー６の出力端にスイッチを接続してこのスイッチにより中間周波信号を直接遮断するのと比べてスイッチのスイッチングノイズが中間周波信号に混入しにくくなる点でよい。
【００４１】
本発明の第１または第２の高周波送受信器によれば、上記構成とすることから、高周波信号を送信用高周波信号RFtとローカル信号LOとに切替えＲＦスイッチ８’（切替えＲＦスイッチ８）により切り替えて送信用高周波信号RFtを間欠的に送信する際に、この送信用高周波信号RFtの強度が不安定な時に増幅器７の電源路に接続されたスイッチ７ａ，７ｂが増幅器７の電源を遮断するように開（オフ）状態となって増幅器７から中間周波信号が出力されないように動作するため、切替えＲＦスイッチ８，８’に入力される開閉信号にパルス波形歪み等のノイズが含まれていて、このノイズが送信用高周波信号RFtに混入し、さらにこのようなノイズを含んだ送信用高周波信号RFtの一部がミキサー６側に漏洩したとしても、増幅器７およびスイッチ７ａ，７ｂが、このようなノイズを含んだ送信用高周波信号RFtの一部に対応する中間周波信号を適切に遮断するように働くので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができ、受信性能を高くすることができるものとなる。
【００４２】
また、ＲＦスイッチ３は、主要な構成要素としてIII−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子を用いるときには、III−Ｖ族化合物半導体を含む材料から成る半導体素子は、キャリアの移動度が大きくてライフタイムが短いため、ＲＦスイッチ３において、この半導体素子にスイッチング電流を流す際、ＲＦスイッチ３のスイッチング電流を過渡状態から速やかに定常状態に収束させることができるので、このスイッチング電流に対応するパルス化された送信用高周波信号RFtも速やかに定常状態に収束させることができ、パルス化された送信用高周波信号RFtを出力した後、早いタイミングでスイッチ７ａ，７ｂを閉（オン）状態にしても、送信用高周波信号RFtにパルスの立ち上がり直後に発生する不要な信号が混入した中間周波信号がミキサー６の後段に出力されることがなくなり、中間周波信号が遮断されることにより送受信することができなくなる時間を短縮することができる。III−Ｖ族化合物半導体を含む材料としては、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）の他、インジウム・燐（ＩｎＰ）およびインジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）の他、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）にインジウム（Ｉｎ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）を含んだ砒化インジウム・ガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、砒化ガリウム・アルミニウム（ＧａＡｌＡｓ）、砒化インジウム・ガリウム・アルミニウム（ＩｎＧａＡｌＡｓ）もしくは砒化インジウム・アルミニウム・ガリウム（ＩｎＡｌＧａＡｓ）、またはこれら、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）および砒化インジウム・アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）の混晶もしくは多層超格子（ＭＱＷ）を用いればよい。また、これらのいずれかの材料から成る半導体素子としては、ダイオード、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いればよい。
【００４３】
次に、図３にブロック回路図で示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例は、図２に示す高周波送受信器に対して、切替えＲＦスイッチ８は、入力された高周波信号を分岐して一方の出力端２ｂと他方の出力端２ｃとに出力する分岐器２と、一方の出力端２ｂおよび他方の出力端２ｃのそれぞれに接続された第１および第２のＰＩＮダイオード３’，３”とを備えており、それら第１および第２のＰＩＮダイオード３’，３”の少なくとも一方に順方向バイアス電圧を印加するバイアス回路が接続されている構成である。
【００４４】
また、このような高周波送受信器の高周波伝送部には、例えば図４に平面図で示すように、各構成要素間を接続する高周波用伝送線路としては非放射性誘電体線路を用い、その中途にＲＦスイッチ３’，３”として図５に示すようなＰＩＮダイオードを実装した基板を挿入すると、非放射性誘電体線路およびＲＦスイッチ３’，３”は高周波での透過損失が小さいため、例えば周波数が76ＧＨｚ程度のミリ波信号に対して高い送受信性能が得られる点で有利となる。なお、非放射性誘電体線路は図６に示すような構成と同様である。
【００４５】
図３にブロック回路図で示す本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例によれば、上記図１および図２に示す高周波送受信器と同様の作用効果を有する他に、第１および第２のＰＩＮダイオード３’，３”の少なくとも一方が低インピーダンスとなるため、第１および第２のＰＩＮダイオード３’，３”をスイッチングしても高周波信号の入力側（高周波発振器１側）から見たインピーダンスを常に低くかつ安定にすることができるのでアイソレータ等を用いなくても高周波発振器１の負荷変動を抑制し、高周波信号の発振周波数を安定にすることができる利点がある。
【００４６】
また、このような構成では、送信用高周波信号RFtが送信されると同時にローカル信号LOがミキサー６に入力される時間帯が存在するためにその時間帯において送信用高周波信号RFtの一部がミキサー６に漏洩することに起因するノイズとしての中間周波信号が発生してしまうことがあるが、そのようなノイズとしての中間周波信号は増幅器７およびスイッチ７ａ，７ｂにより遮断されるので、全体として送信周波数を安定にすることができてかつ受信のＳ／Ｎ（信号対ノイズ）比を高くすることができる。
【００４７】
次に、上記本発明の第１および第２の高周波送受信器において、各構成要素は、上記以外に詳細には、次のように構成すればよい。
【００４８】
非放射性誘電体線路の構成要素である誘電体線路の材質には、四フッ化エチレン，ポリスチレン等の樹脂、または低比誘電率のコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）セラミックス，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスが好ましく、これらはミリ波帯域において低損失である。また、誘電体線路の断面形状は基本的には矩形状であるが、矩形の角部をまるめた形状であってもよく、ミリ波信号の伝送に使用される種々の断面形状のものを使用することができる。
【００４９】
また、平板導体の材質には、高い電気伝導度および良好な加工性等の点で、Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，ＳＵＳ（ステンレススチール），真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等の導体板が好適である。あるいは、セラミックス，樹脂等から成る絶縁板の表面にこれらの導体層を形成したものでもよい。
【００５０】
また、基板30は、四フッ化エチレン，ポリスチレン，ガラスセラミックス，ガラスエポキシ樹脂，エポキシ樹脂等から成る板状の基体の一主面に、アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），銅（Ｃｕ）等から成るストリップ導体等によるチョーク型バイアス供給線路31を形成したものが使用される。
【００５１】
また、各回路要素間を接続し高周波信号を伝送する高周波用伝送線路としては、非放射性誘電体線路の他にも、導波管，誘電体導波管，誘電体導波管線路，ストリップ線路，マイクロストリップ線路，コプレーナ線路，スロット線路，同軸線路等の高周波用伝送線路を、使用する周波数帯域や用途に応じて選択して用いても構わない。また、使用する周波数帯域は、ミリ波帯以外に、マイクロ波帯またはそれ以下の周波数帯であっても有効である。
【００５２】
次に、本発明の高周波送受信器を用いたレーダ装置ならびにそれを搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶について説明する。
【００５３】
本発明のレーダ装置の実施の形態の一例は、上記本発明の第１〜第４のいずれかの高周波送受信器と、この高周波送受信器から出力される中間周波信号を処理して探知対象物までの距離情報を検出する距離情報検出器とを備えている構成である。
【００５４】
上記構成において、距離情報検出器は、検出した中間周波信号の信号処理をして、このレーダ装置から探知対象物までの距離および方向を含む距離情報を出力するためのものである。例えば、距離情報検出器は、中間周波信号を、位置情報として演算する微分回路，積分回路，二乗回路等を備えた演算回路と、この演算回路の出力を判別する判別回路と、これら演算回路および判別回路と高周波送受信器とを一連のシーケンスに従って動作させるコンピュータとを具備するようなものである。演算回路や判別回路には、演算増幅器（オペアンプ）やコンパレータ等を組み合わせた回路を用いればよい。また、必要に応じて、スイッチ，増幅器またはフィルタ等を用いればよい。また、それらの演算や判別の過程において、アナログ信号を一端ディジタル信号に変換し、ディジタル信号でそれらの演算や判別を処理し、必要に応じてディジタル信号をアナログ信号に変換する、Ａ−Ｄ変換器およびＤ−Ａ変換器を用いてもよい。その際、Ａ−Ｄ変換されたディジタル信号を演算する演算回路には、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等をするディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いればよい。
【００５５】
このような本発明のレーダ装置の実施の形態の一例によれば、構成要素である高周波送受信器に本発明の第１または第２の高周波送受信器を用いており、その受信性能が高いため、早く確実に探知対象物を探知することができるとともに至近距離や遠方の探知対象物をも探知することができる。なお、本発明の高周波送受信器は、レーダ装置の他にも、例えば、このような高周波送受信器を、例えば無線ＬＡＮで使用される無線装置の物理層（フィジカルレイヤー）である、いわゆるフィジカル・メディア・ディペンダント（ＰＭＤ）装置として用い、このＰＭＤ装置と、さらにその上位層の装置であるフィジカル・メディア・アタッチメント（ＰＭＡ）装置，メディア・アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）装置，その他の装置とからなる構成として無線装置に用いてもよい。
【００５６】
また、本発明のレーダ装置搭載車両は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いる構成である。
【００５７】
本発明のレーダ装置搭載車両は、このような構成としたことから、従来のレーダ装置搭載車両と同様に、レーダ装置で検出された距離情報に基づいて車両の挙動を制御したり、運転者に例えば路上の障害物や他の車両等を探知したことを音，光もしくは振動で警告したりすることができるが、本発明のレーダ装置搭載車両においては、探知対象物である路上の障害物や他の車両等をレーダ装置が早く確実に探知するため、急激な挙動を車両に起こさせることなく、車両の適切な制御や運転者への適切な警告をすることができる。
【００５８】
なお、本発明のレーダ装置搭載車両は、具体的には、汽車，電車，自動車等旅客や貨物を輸送するための車はもちろんのこと、自転車，原動機付き自転車，遊園地の乗り物，ゴルフ場のカート等にも用いることができる。
【００５９】
また、本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、上記本発明のレーダ装置を備え、このレーダ装置を探知対象物の検出に用いる構成である。
【００６０】
本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、このような構成としたことから、従来のレーダ装置搭載車両と同様に、小型船舶において、レーダ装置で検出された距離情報に基づいて小型船舶の挙動を制御したり、操縦者に例えば暗礁等の障害物，他の船舶もしくは他の小型船舶等を探知したことを音，光もしくは振動で警告したりするように動作するが、本発明のレーダ装置搭載小型船舶においては、探知対象物である暗礁等の障害物，他の船舶もしくは他の小型船舶等をレーダ装置が早く確実に探知するため、急激な挙動を小型船舶に起こさせることなく、小型船舶の適切な制御や操縦者への適切な警告をすることができる。
【００６１】
なお、本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、具体的には、小型船舶の免許もしくは免許なしで操縦することができる船舶であって、総トン数20トン未満の船舶である手漕ぎボート，ディンギー，水上オートバイ，船外機搭載の小型バスボート，船外機搭載のインフレータブルボート（ゴムボート），漁船，遊漁船，作業船，屋形船，トーイングボート，スポーツボート，フィッシングボート，ヨット，外洋ヨット，クルーザーまたは総トン数20トン以上のプレジャーボートに用いることができる。
【００６２】
かくして、本発明によれば、送信用高周波信号の一部が受信側に漏洩し、その送信用高周波信号のスイッチング等に起因するノイズとしての中間周波信号が受信系に出力されるのを遮断できる開閉器を有した高周波送受信器において、送信用高周波信号をスイッチングする過渡的な状態においてもそのようなノイズとしての中間周波信号を確実に遮断することができる受信性能の高い高周波送受信器、およびそれを用いた、探知対象物を早く確実に探知することができる高性能なレーダ装置、ならびにその高性能なレーダ装置を搭載したレーダ装置搭載車両およびレーダ装置搭載小型船舶を提供することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、開閉器または増幅器はシールドが施された筐体内に設けてもよい。そのようなシールドが施された筐体としては、例えば、非放射性誘電体線路を構成する平板導体を２つの筐体のそれぞれの内面で構成して、それらを組み合わせた筐体の内側を金属壁で囲まれた中空としているようなものを用いればよい。このようにすれば、増幅する前の中間周波信号に外部からのノイズが混入しにくくなるため、より受信感度を良好にすることができる高周波送受信器となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。
【図２】本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例を模式的に示すブロック回路図である。
【図３】本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の他の例を模式的に示すブロック回路図である。
【図４】図３に示す高周波送受信器におけるミリ波帯の高周波信号を伝送するミリ波伝送部の例を模式的に示す平面図である。
【図５】図４に示すミリ波伝送部におけるＲＦスイッチの例を模式的に示す平面図である。
【図６】非放射性誘電体線路の基本的な構成を示す部分破断斜視図である。
【図７】送受信アンテナを有する高周波送受信器の平面図である。
【図８】送信アンテナおよび受信アンテナを有する高周波送受信器の平面図である。
【図９】従来の高周波送受信器をミリ波レーダとして用いたときの各部の構成を示すブロック回路図である。
【図１０】高周波送受信器の変調器の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：高周波発振器（ミリ波信号発振部）
２：分岐器
３，３’，３”：ＲＦスイッチ
５：送受信アンテナ
６：ミキサー
７：スイッチ（開閉器）
８，８’：切替えＲＦスイッチ（切替えスイッチ：単極２方向切り替え型）
８”：第２の切替えＲＦスイッチ（第２の切替えスイッチ：単極２方向切り替え型）
９：送信アンテナ
10：受信アンテナ
11：下側の平板導体（上側の平板導体は図示せず）
【図１】
2006242686.tif 000003
【図２】
2006242686.tif 000004
【図３】
2006242686.tif 000005
【図４】
2006242686.tif 000006
【図５】
2006242686.tif 000007
【図６】
2006242686.tif 000008
【図７】
2006242686.tif 000009
【図８】
2006242686.tif 000010
【図９】
2006242686.tif 000011
【図１０】
2006242686.tif 000012