(57)【要約】  【課題】  アイソレーション特性が改善されたサーキュレータ型のアイソレータを提供すること。  【解決手段】  第１のサーキュレータの伝送線路が第２のサーキュレータの伝送線路を兼ねることによって接続されて設けられ、それぞれに一端が接続された伝送線路の他端に無反射終端器が接続されてなるアイソレータであって、第１のサーキュレータの伝送線路間の高周波信号のアイソレーション特性の周波数依存性と、第２のサーキュレータの伝送線路間の高周波信号のアイソレーション特性の周波数依存性とが異なるようにしているので、特定の周波数のみに偏ることなくアイソレーションをとることができる。【選択図】  図３
2008259221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を伝送する第１、第２および第３の伝送線路が磁性体の周縁部に放射状にそれぞれ第１、第２および第３の接続部で接続され、一つの前記接続部から入力された前記高周波信号を隣接する他の前記接続部の一方より出力する第１および第２のサーキュレータが、前記第１のサーキュレータの前記第２の伝送線路が前記第２のサーキュレータの前記第１の伝送線路を兼ねることによって接続されて設けられているとともに、それぞれの前記第３の接続部に一端が接続された前記第３の伝送線路の他端に無反射終端器が接続されてなるアイソレータであって、前記第１のサーキュレータの前記第１の伝送線路から前記第２の伝送線路へ透過する前記高周波信号と前記第２の伝送線路から前記前記第１の伝送線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性と、前記第２のサーキュレータの前記第１の伝送線路から前記第２の伝送線路へ透過する前記高周波信号と前記第２の伝送線路から前記第１の伝送線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なるアイソレータ。
【請求項２】
前記第１および第２のサーキュレータは、それぞれ前記第３の伝送線路の線路長を、前記第３の伝送線路を通って前記無反射終端器で反射して戻って前記第１の伝送線路に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、前記第２の伝送線路から前記サーキュレータを介して前記第１の伝送線路に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定した請求項１記載のアイソレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアイソレータと、
前記アイソレータの入力端に接続され、高周波信号を発生させる電圧制御発振器と、を具備する高周波発振器。
【請求項４】
請求項３記載の高周波発振器と、
前記高周波発振器の出力端側に接続され、前記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、
前記一方の出力端に接続され、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、
磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの前記端子から入力された高周波信号を隣接する次の前記端子より出力する、前記変調器の出力が前記第１の端子に入力されるサーキュレータと、
前記サーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、
前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続され、前記他方の出力端に分岐された高周波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、を具備する高周波送受信器。
【請求項５】
請求項３記載の高周波発振器と、
前記高周波発振器の出力端側に接続され、前記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、
前記一方の出力端に接続され、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、
前記変調器の出力端に一端が接続され、前記一端側から他端側へ前記送信用高周波信号を透過させるアイソレータと、
前記アイソレータに接続された送信アンテナと、
前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、
前記分岐器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、前記他方の出力端に分岐された高周波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、を具備する高周波送受信器。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の高周波送受信器と、
前記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、を具備するレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波集積回路やミリ波レーダモジュール等に用いられる高周波信号用のアイソレータに関するものであり、詳細には、サーキュレータの入出力用の伝送線路の１つに無反射終端器が接続されているサーキュレータ型のアイソレータにおいて、アイソレーション特性を改善することができるアイソレータ、それを用いた高周波発振器および高周波送受信器に関するものである。
【０００２】
また本発明は、非放射性誘電体線路型のミリ波集積回路，ミリ波レーダモジュール等に組み込まれ、高周波ダイオードを用いてミリ波信号を発生させる高周波発振器、およびそれを用いた非放射性誘電体線路型の高周波送受信器に関するものである。
【０００３】
また本発明は、上記高周波送受信器を具備するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
従来から、ミリ波集積回路やミリ波レーダモジュール等に組み込まれて使用される高周波信号用のアイソレータとして、サーキュレータの入出力用の伝送線路の一つに無反射終端器が接続されているサーキュレータ型のアイソレータが知られており、このようなサーキュレータ型のアイソレータの従来例は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているアイソレータは、例えば、図12にその例を模式的な平面図で示すように、高周波信号を伝送する第１、第２および第３の伝送線路14，15，16が磁性体17の周縁部に放射状に接続され、一つの接続部から入力された高周波信号を隣接する他の接続部の一方より出力するサーキュレータの一つの接続部に一端が接続された第３の伝送線路16の他端に無反射終端器18が接続されているアイソレータにおいて、この第３の伝送線路16の線路長を、（２ｎ＋１）／４・λｇ（ｎは整数，λｇは高周波信号の第３の伝送線路16内での波長）とする構成である。
【０００６】
このような従来のアイソレータによれば、第１の伝送線路14から入力した高周波信号を第２の伝送線路15から出力させる一方、第２の伝送線路15の出力端側で反射した高周波信号の一部を第３の伝送線路16に入力し、この高周波信号の一部を無反射終端器18で終端し、この第２の伝送線路15の出力端側で反射した高周波信号の一部が第１の伝送線路14の入力端側に漏洩しないように動作する際に、無反射終端器18で終端しきれずに反射して第３の伝送線路16から第１の伝送線路14に漏洩する高周波信号と、第２の伝送線路15の出力端側で反射して第２の伝送線路15から第１の伝送線路14に漏洩する一部の高周波信号とを干渉させることにより、第２の伝送線路15の出力端側で反射して第１の伝送線路14の入力端側に漏洩する高周波信号をより大きく減衰させることができ、アイソレーション特性を良好にすることができるというものである。
【０００７】
一方、従来、マイクロ波やミリ波の高周波信号を伝送させるためには金属導波管が多く用いられてきたが、近年の高周波モジュールの小型化の要求により、誘電体線路を高周波信号の導波路として用いた高周波モジュールが開発されている。中でも、高周波信号の伝送損失の少ない非放射性誘電体線路（NonRadiativeDielectric Waveguideで、以下、Ｎ
ＲＤガイドともいう。）が注目されている。
【０００８】
このＮＲＤガイドの基本構成を図11に部分破断斜視図で示す。同図に示すように、所定
の間隔ａをもって平行配置された平行平板導体11，12の間に、断面形状が長方形等の矩形状の誘電体線路13を配置した構成であり、この間隔ａが高周波信号の波長λに対してａ≦λ／２であれば、外部から誘電体線路13へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路13中で高周波信号を効率良く伝搬させることができる。なお、高周波信号の波長λは使用周波数における空気中（自由空間）での波長である。
【０００９】
このようなＮＲＤガイドに組み込まれる、高周波発振器の従来例を図13，図14に斜視図で示す。図13は高周波発振器の従来例を示す斜視図、図14は高周波発振器用の可変容量ダイオード（バラクタダイオード）を設けた配線基板の斜視図である。なお、図13，図14において、平行平板導体は図示していない。この高周波発振器は、ガンダイオードとバラクタダイオードとを組み合わせて使用することにより、周波数変調された高周波信号を発振するものであり、このような高周波発振器を用いた高周波送受信器やミリ波レーダモジュール等が開発されている。図15に、従来の高周波発振器をミリ波信号発振部102として組み込んで構成したミリ波レーダモジュールの例を平面図で示す。
【００１０】
図13に示す高周波発振器は電圧制御発振器ＶとサーキュレータＥとから構成される。まず、図13に示す高周波発振器の構成要素である電圧制御発振器Ｖは、次に説明する構成である。図13，図14において、82はガンダイオード83を設置（マウント）するための略直方体の金属ブロック等の金属部材、83は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、84は金属部材82の一側面に設置され、ガンダイオード83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84ａを形成した配線基板、85はチョーク型バイアス供給線路84ａとガンダイオード83の上部導体とを接続する金属箔リボン等の帯状導体、86は誘電体基体に共振用の金属ストリップ線路86ａを設けた金属ストリップ共振器、87は金属ストリップ共振器86により共振した高周波信号をミリ波信号発振部外へ導く誘電体線路である。
【００１１】
さらに、誘電体線路87の中途には、周波数変調用ダイオードであって可変容量ダイオードの１種であるバラクタダイオード80を実装した配線基板88を設置している。このバラクタダイオード80のバイアス電圧印加方向は、誘電体線路87での高周波信号の伝搬方向に垂直かつ平行平板導体の主面に平行な方向（電界方向）とされている。また、バラクタダイオード80のバイアス電圧印加方向は、誘電体線路87中を伝搬するＬＳＭ０１モードの高周波信号の電界方向と合致しており、これにより高周波信号とバラクタダイオード80とを電磁結合させ、バイアス電圧を制御することによりバラクタダイオード80の静電容量を変化させることで、高周波信号の周波数を制御できる。また、89はバラクタダイオード80と誘電体線路87とのインピーダンス整合をとるための高比誘電率の誘電体板である。
【００１２】
また、図14に示すように、配線基板88の一主面には第２のチョーク型バイアス供給線路90が形成され、第２のチョーク型バイアス供給線路90の中途にバラクタダイオード80が配置される。第２のチョーク型バイアス供給線路90のバラクタダイオード80との接続部には、接続用の電極81が形成されている。
【００１３】
そして、ガンダイオード83から発振された高周波信号は、金属ストリップ共振器86を通して誘電体線路87に導出される。次に、高周波信号の一部はバラクタダイオード80部で反射されてガンダイオード83側へ戻る。この反射信号がバラクタダイオード80の静電容量の変化に伴って変化し、発振周波数が変化する。
【００１４】
次に、図13に示す高周波変調器の構成要素であるサーキュレータＥは、平行平板導体に平行に配設された２枚のフェライト板91ａ，91ｂ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92ａと第２の接続部92ｂと第３の接続部92ｃとを有し、第１の接続部92ａに誘電体線路87の一端が、第２の接続部92ｂに誘電体線路93の一端が、第３の接続部92ｃに誘電体線路94の一端がそれぞれ接続され、誘電体線路87の他端から入力されたミリ波信号がフェライト板91ａ，91ｂの面内で反時計回りに隣接する誘電体線路93の他端である出力端93ａより出力され、この出力の一部が反射されて戻って出力端93ａから入力され、フェライト板91ａ，91ｂの面内で反時計回りに隣接する誘電体線路94の一端に入力されて他端より出力される構成である。
【００１５】
そして、図13に示す高周波変調器は電圧制御発振器ＶとサーキュレータＥとが誘電体線路87で接続され、誘電体線路94の他端に無反射終端器95が接続されて構成されている。電圧制御発振器Ｖによって発生されたミリ波信号はサーキュレータＥの第１の接続部92ａから第２の接続部92ｂへ伝送され、出力端93ａからミリ波発振出力として取り出される。この構成において、サーキュレータＥおよび無反射終端器95がアイソレータとして動作して、電圧制御発振器Ｖのミリ波発振出力が電圧制御発振器Ｖに戻らないように、電圧制御発振器Ｖと出力端93ａとをアイソレートし、電圧制御発振器Ｖが安定に発振するように動作する。このような高周波発振器に関する技術は、例えば特許文献２〜５に開示されている。
【００１６】
また、図15に示すミリ波レーダモジュールはＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Waves）方式のものであり、その動作原理は以下のようなものである。図13に示すような高周波発振器からなるミリ波信号発振部102の変調信号入力用の端子に、電圧振幅の時間変化が三角波，正弦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、ミリ波信号発振部102の出力周波数偏移を三角波，正弦波等になるように偏移させる。そして、送受信アンテナ106より出力信号（送信波）を放射した場合、送受信用アンテナ106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伴って、ターゲットから反射波（受信波）が戻ってくる。このとき、ミキサー110の出力側の中間周波出力端子には、送信波と受信波との周波数差に対応した中間周波信号が出力される。
【００１７】
この中間周波出力端子の出力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：中間周波数）出力周波数であり、Ｒ：距離，ｆｍ：変調周波数，Δｆ：周波数偏移幅，ｃ：光速である。）という関係式からターゲットまでの距離を求めることができる。
【００１８】
このような高周波発振器を用いたミリ波レーダモジュールに関する技術は、例えば特許文献６〜８に開示されている。
【００１９】
また、従来のレーダ装置およびそれを搭載したレーダ装置搭載車両の例は、例えば、特許文献９に開示されている。
【特許文献１】特開平７−235808号公報
【特許文献２】特開平６−188633号公報
【特許文献３】特開平６−177650号公報
【特許文献４】特開平６−177649号公報
【特許文献５】特開平６−97735号公報
【特許文献６】特開平６−174824号公報
【特許文献７】特開平10−22864号公報
【特許文献８】特開平10−224257号公報
【特許文献９】特開2003−35768号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来のアイソレータでは、主に無反射終端器18で高周波信号が反射する際に、実際には、高周波信号の位相の進み方が変化するために、このような位相の変化がないという前提のもとで第３の伝送線路16の線路長をアイソレーション特性が良好となるように上記の設定としたのでは、第１の伝送線路14に漏洩する上記２つの高周波信号が逆位相からずれて合波されることとなるので、第２の伝送線路15の出力端側で反射して第１の伝送線路14の入力端側に漏洩する高周波信号を十分に減衰させることができないという問題点があった。
【００２１】
本発明は従来の技術における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、サーキュレータの入出力用の伝送線路の１つに無反射終端器が接続されているサーキュレータ型のアイソレータにおいて、アイソレーション特性が改善されたアイソレータを提供することにある。
【００２２】
また、図13に示すような従来の高周波発振器は、図７に高周波変調器の構成要素であるサーキュレータ１段のアイソレーション特性をグラフで示すように、アイソレーションが高くとれる周波数帯域幅が狭く、アイソレーションを例えば30ｄＢ以上といった所定値以上に大きくとれる領域で高周波発振器を安定に発振させるためには、発振する周波数帯域が限られる（例えば、図７の例では１ＧＨｚ未満である。）という問題点があった。
【００２３】
また、従来の高周波発振器をミリ波レーダモジュール等に組み込んで使用する場合には、ミリ波レーダモジュールは温度変化が激しい自動車のエンジンルーム等に搭載されることとなるが、高周波発振器の発振周波数は温度に依存するため、環境温度によりサーキュレータのアイソレーションがとれない周波数で高周波発振器がミリ波発振出力してレーダ探知性能が劣化することがあるという問題点があった。
【００２４】
また、従来のミリ波レーダモジュールにおいて、ミリ波発振出力をさらにパルス変調して、ノイズの少ないミリ波送受信を行ないたいという場合には、従来の高周波発振器では、パルス変調器からパルス状のミリ波信号が高周波発振器に戻ることによって、さらに強い発振不安定要因が電圧制御発振器に加わることとなり、サーキュレータのアイソレーションが不足するという問題点もあった。
【００２５】
また、これらの問題点に対して、本出願人が特開2003−218609号公報において提案したような２段構成のサーキュレータを用いて同様の高周波発振器を構成する解決手段が考えられるが、この技術においても、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅をさらに広いものとしたいという、さらに改善が望まれている点があった。
【００２６】
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、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を広くとることができて、安定に発振する周波数帯域幅を広くすることができ、また、高周波発振器の周波数特性が使用環境温度に左右されても安定に動作させることができる高周波発振器およびそれを用いた高周波送受信器を提供することにある。
【００２７】
また、本発明の他の目的は、そのような高性能な高周波送受信器を具備するレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第１のアイソレータは、高周波信号を伝送する第１、第２および第３の伝送線路が磁性体の周縁部に放射状にそれぞれ第１、第２および第３の接続部で接続され、一つの前記接続部から入力された前記高周波信号を隣接する他の前記接続部の一方より出力するサーキュレータに、前記第３の接続部に一端が接続された前記第３の伝送線路の他端に無反射終端器が接続されてなるアイソレータにおいて、前記第３の伝送線路の線路長を、前記第３の伝送線路を通って前記無反射終端器で反射して戻って前記第１の伝送線路に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、前記第２の伝送線路から前記サーキュレータを介して前記第１の伝送線路に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定したことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第２のアイソレータは、高周波信号を伝送する第１、第２および第３の伝送線路が磁性体の周縁部に放射状にそれぞれ第１、第２および第３の接続部で接続され、一つの前記接続部から入力された前記高周波信号を隣接する他の前記接続部の一方より出力する第１および第２のサーキュレータが、前記第１のサーキュレータの前記第２の伝送線路が前記第２のサーキュレータの前記第１の伝送線路を兼ねることによって接続されて設けられているとともに、それぞれの前記第３の接続部に一端が接続された前記第３の伝送線路の他端に無反射終端器が接続されてなるアイソレータにおいて、前記第１のサーキュレータの前記第１の伝送線路から前記第２の伝送線路へ透過する前記高周波信号と前記第２の伝送線路から前記前記第１の伝送線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性と、前記第２のサーキュレータの前記第１の伝送線路から前記第２の伝送線路へ透過する前記高周波信号と前記第２の伝送線路から前記第１の伝送線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明の第２のアイソレータは、上記構成において、前記第１および第２のサーキュレータは、それぞれ前記第３の伝送線路の線路長を、前記第３の伝送線路を通って前記無反射終端器で反射して戻って前記第１の伝送線路に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、前記第２の伝送線路から前記サーキュレータを介して前記第１の伝送線路に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定したことを特徴とするものである。
【００３１】
本発明の第１の高周波発振器は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、この平行平板導体の内面に互いに対向させて配置された２枚のフェライト板と、この２枚のフェライト板に対して略放射状に配置された、高周波信号を入力する入力用誘電体線路、先端部に無反射終端器が設けられた終端用誘電体線路および前記入力用誘電体線路に入力された高周波信号を出力する出力用誘電体線路をそれぞれ具備した第１および第２のサーキュレータが接続されて設けられており、この第１および第２のサーキュレータは、前記第１のサーキュレータの前記出力用誘電体線路が前記第２のサーキュレータの前記入力用誘電体線路を兼ねることによって接続されているとともに前記第１のサーキュレータの前記入力用誘電体線路の前記高周波信号が入力される入力端に電圧制御発振器が接続されており、前記第１のサーキュレータの前記入力用誘電体線路から前記出力用誘電体線路へ透過する前記高周波信号と前記出力用誘電体線路から前記入力用誘電体線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性と、前記第２のサーキュレータの前記入力用誘電体線路から前記出力用誘電体線路へ透過する前記高周波信号と前記出力用誘電体線路から前記入力用誘電体線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明の第１の高周波発振器は、上記構成において、前記周波数依存性は、前記第１のサーキュレータと第２のサーキュレータとの前記２枚のフェライト板の間隔および寸法の少なくとも一方を異ならせることによって調整されていることを特徴とするものである。
【００３３】
本発明の第２の高周波発振器は、上記本発明の第１および第２のいずれかのアイソレー
タと、このアイソレータの入力端に接続された、高周波信号を発生させる電圧制御発振器とを具備することを特徴とするものである。
【００３４】
本発明の第１の高周波送受信器は、
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、
第１の誘電体線路に付設され、高周波発振器から出力されたミリ波信号を前記第１の誘電体線路に出力するミリ波信号発振部と、
前記第１の誘電体線路の途中に介在し、前記ミリ波信号をパルス化して送信用のミリ波信号として前記第１の誘電体線路から出力させるパルス変調器と、
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前記第１の誘電体線路に一端が接合されて、前記送信用の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の接続部と第２の接続部と第３の接続部とを有し、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前記接続部より出力す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、
このサーキュレータの前記第２の接続部に接続され、前記送信用の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、
前記サーキュレータの前記第３の接続部に接続され、前記送受信アンテナで受信されて前記第３の誘電体線路を伝搬し前記第３の接続部から出力された受信波をミキサーへ伝搬させる第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、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合して中間周波信号を発生させるミキサーと、
前記第２の誘電体線路の前記ミキサーと反対側の端部に接続された無反射終端器とを具備しており、
前記ミリ波信号発振部の前記高周波発振器が上記いずれかの構成の本発明の第１の高周波発振器であることを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明の第２の高周波送受信器は、
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、
第１の誘電体線路に付設され、高周波発振器から出力されたミリ波信号を前記第１の誘電体線路に出力するミリ波信号発振部と、
前記第１の誘電体線路の途中に介在し、前記ミリ波信号をパルス化して送信用のミリ波信号として前記第１の誘電体線路から出力させるパルス変調器と、
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前記第１の誘電体線路に一端が接合されて、前記送信用の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の接続部と第２の接続部と第３の接続部とを有し、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前記接続部より出力す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、
このサーキュレータの前記第２の接続部に接続され、前記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器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、前記送信用のミリ波信号の一部と前記受信波とを混合して中間周波信号を発生させるミキサーと、
前記第２の誘電体線路の前記ミキサーの反対側の端部に接続された無反射終端器とを具備しており、
前記ミリ波信号発振部の前記高周波発振器が上記いずれかの構成の本発明の第１の高周波発振器であることを特徴とするものである。
【００３６】
本発明の第３の高周波送受信器は、上記本発明の第２の高周波発振器と、この高周波発振器の出力端側に接続された、前記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、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの前記端子から入力された高周波信号を隣接する次の前記端子より出力する、前記変調器の出力が前記第１の端子に入力されるサーキュレータと、このサーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波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を具備することを特徴とするものである。
【００３７】
本発明の第４の高周波送受信器は、上記本発明の第２の高周波発振器と、この高周波発振器の出力端側に接続された、前記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、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、この変調器の出力端に一端が接続された、前記一端側から他端側へ前記送信用高周波信号を透過させるアイソレータと、このアイソレータに接続された送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記分岐器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分岐された高周波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を具備することを特徴とするものである。
【００３８】
本発明のレーダ装置は、上記各構成の本発明の第１乃至第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。
【００３９】
本発明のレーダ装置搭載車両は、上記構成の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。
【００４０】
本発明のレーダ装置搭載小型船舶は、上記構成の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】
【００４１】
本発明の第１のアイソレータによれば、高周波信号を伝送する第１、第２および第３の伝送線路が磁性体の周縁部に放射状にそれぞれ第１、第２および第３の接続部で接続され、一つの前記接続部から入力された前記高周波信号を隣接する他の前記接続部の一方より出力するサーキュレータに、前記第３の接続部に一端が接続された前記第３の伝送線路の他端に無反射終端器が接続されてなるアイソレータにおいて、前記第３の伝送線路の線路長を、前記第３の伝送線路を通って前記無反射終端器で反射して戻って前記第１の伝送線
路に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、前記第２の伝送線路から前記サーキュレータを介して前記第１の伝送線路に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定したことから、ＷａとＷｂとの位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるため、無反射終端器で高周波信号が反射する際に高周波信号の位相の進み方が変化するのに対しても、第１の伝送線路に漏洩する上記２つの一部の高周波信号を確実に互いに丁度逆位相にして、効果的に互いが打ち消し合うようにすることができるので、アイソレーション特性を良好にすることができるものとなる。
【００４２】
本発明の第２のアイソレータによれば、高周波信号を伝送する第１、第２および第３の伝送線路が磁性体の周縁部に放射状にそれぞれ第１、第２および第３の接続部で接続され、一つの前記接続部から入力された前記高周波信号を隣接する他の前記接続部の一方より出力する第１および第２のサーキュレータが、前記第１のサーキュレータの前記第２の伝送線路が前記第２のサーキュレータの前記第１の伝送線路を兼ねることによって接続されて設けられているとともに、それぞれの前記第３の接続部に一端が接続された前記第３の伝送線路の他端に無反射終端器が接続されてなるアイソレータにおいて、前記第１のサーキュレータの前記第１の伝送線路から前記第２の伝送線路へ透過する前記高周波信号と前記第２の伝送線路から前記前記第１の伝送線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性と、前記第２のサーキュレータの前記第１の伝送線路から前記第２の伝送線路へ透過する前記高周波信号と前記第２の伝送線路から前記第１の伝送線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なることから、特定の周波数のみに偏ることなくアイソレーションをとることができるため、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数をそれぞれ異なる値に設定して、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて広くすることができるものとなる。
【００４３】
また、本発明の第２のアイソレータによれば、上記構成において、前記第１および第２のサーキュレータは、それぞれ前記第３の伝送線路の線路長を、前記第３の伝送線路を通って前記無反射終端器で反射して戻って前記第１の伝送線路に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、前記第２の伝送線路から前記サーキュレータを介して前記第１の伝送線路に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定したときには、ＷａとＷｂとの位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるため、無反射終端器で高周波信号が反射する際に高周波信号の位相の進み方が変化するのに対しても、第１の伝送線路に漏洩する上記２つの一部の高周波信号を確実に互いに丁度逆位相にして、効果的に互いが打ち消し合うようにすることができるので、アイソレーション特性を良好にすることができるものとなる。
【００４４】
本発明の第１の高周波発振器によれば、上記構成により、第１のサーキュレータの入力用誘電体線路から出力用誘電体線路へ透過する高周波信号と出力用誘電体線路から入力用誘電体線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性と、第２のサーキュレータの入力用誘電体線路から出力用誘電体線路へ透過する高周波信号と出力用誘電体線路から入力用誘電体線路へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なるものとされていることから、特定の周波数のみに偏ることなくアイソレーションをとることができるため、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数をそれぞれ異なる値に設定して、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて広くすることができるので、広い周波数範囲で高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号を十分に抑制することができ、安定に発振させることが
できるものとなる。また、動作周波数範囲を限定する場合には、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて、その動作周波数範囲において、特定の周波数のみに偏ることなくアイソレーションをとることができるので、確保すべきアイソレーションの所定値を高く設定することができ、高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号がパルス状である等の発振不安定要因が加わる場合にも、安定に発振させることができるものとなる。
【００４５】
また、本発明の第１の高周波発振器によれば、周波数依存性は、第１のサーキュレータと第２のサーキュレータとの２枚のフェライト板の間隔および寸法の少なくとも一方を異ならせることによって調整されているときには、例えば入力用誘電体線路あるいは出力用誘電体線路の寸法や伝送特性を調整する場合のように各サーキュレータの入力用誘電体線路から出力用誘電体線路への透過特性を悪化させることがなく、その透過特性を良好に維持しつつアイソレーションを調整できるため、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数をそれぞれ異なる値に容易かつ確実に設定して、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて広くすることができるので、高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号が広い周波数範囲で十分に抑制されて、さらに入力用誘電体線路から出力用誘電体線路への透過特性が良好であることによって、より安定に発振させることができるものとなる。また、動作周波数範囲を限定する場合には、その動作周波数範囲において、組立て時の位置ずれによる特性変動要因を排除しながら特定の周波数のみに偏ることなくアイソレーションを微調整できるので、確保すべきアイソレーションの所定値を高く設定することができ、高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号がパルス状である等の発振不安定要因が加わる場合にも、より安定に発振させることができるものとなる。
【００４６】
また、組立後にも、同様の方法で組立て上の特性変動要因を排除しながらフェライト板を別のものに容易に交換することができることから、組立後であってもフェライト板を交換することによってアイソレーション特性の変更や調整を容易に行なえるものとなる。
【００４７】
本発明の第２の高周波発振器によれば、上記第１および第２のいずれかのアイソレータと、このアイソレータの入力端に接続された、高周波信号を発生させる電圧制御発振器とを具備することから、アイソレータが良好なアイソレーション特性を有しているため、アイソレータが、電圧制御発振器に戻ってくる不安定な高周波信号を十分に減衰させるので、良好な発振出力で安定に高周波信号を発生させることができるものとなる。
【００４８】
そして、本発明の第１および第２の高周波送受信器によれば、ミリ波信号発振部の高周波発振器が以上のような本発明の第１の高周波発振器であることから、使用環境温度によって高周波発振器の発振周波数が変化したときにも、高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号が十分に抑制されて良好な発振状態が維持されるので、使用環境温度が変化しても安定に動作させることができる高性能のものとなる。また、ミリ波発振出力をさらにパルス変調等する場合にも安定に動作させることができ、ミリ波レーダ等に適用したときのレーダ探知精度や識別確度を高めることができる高性能のものとなる。
【００４９】
本発明の第３の高周波送受信器によれば、上記本発明の第２の高周波発振器と、この高周波発振器の出力端側に接続された、前記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、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、磁性体の周囲に第１の端子，第２の端子および第３の端子を有し、この順に一つの前記端子から入力された高周波信号を隣接する次の前記端子より出力する、前記変調器の出力が前記第１の端子に入力されるサーキュレータと、このサーキュレータの前記第２の端子に接続された送受信アン
テナと、前記分岐器の前記他方の出力端と前記サーキュレータの前記第３の端子との間に接続された、前記他方の出力端に分岐された高周波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を具備することから、高周波発振器が、各構成要素で反射して高周波発振器に戻ってくる、伝送距離が異なるために様々な位相や強度を有する高周波信号があっても、良好な発振出力で安定に高周波信号を出力するので、受信側で識別しやすい高周波信号を送信することができる高性能のものとなる。
【００５０】
本発明の第４の高周波送受信器によれば、上記本発明の第２の高周波発振器と、この高周波発振器の出力端側に接続された、前記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、前記一方の出力端に接続された、この一方の出力端に分岐された高周波信号を変調して送信用高周波信号を出力する変調器と、この変調器の出力端に一端が接続された、前記一端側から他端側へ前記送信用高周波信号を透過させるアイソレータと、このアイソレータに接続された送信アンテナと、前記分岐器の前記他方の出力端側に接続された受信アンテナと、前記分岐器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分岐された高周波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を具備することから、送受別体のアンテナを有する高周波送受信器においても、高周波発振器が、各構成要素で反射して高周波発振器に戻ってくる、伝送距離が異なるために様々な位相や強度を有する高周波信号があっても、良好な発振出力で安定に高周波信号を出力するので、受信側で識別しやすい高周波信号を送信することができる高性能のものとなる。
【００５１】
本発明のレーダ装置によれば、上記各構成の本発明の第１乃至第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から、高周波送受信器の性能が高く、また安定しているため、速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確実に探知することができるレーダ装置となる。
【００５２】
本発明のレーダ装置搭載車両によれば、上記構成の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、レーダ装置が速く確実に探知対象物である他の車両や障害物等を探知することができるため、例えばそれらを回避するための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。
【００５３】
本発明のレーダ装置搭載小型船舶によれば、上記構成の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、レーダ装置が速く確実に探知対象物である他の小型船舶障害物等を探知することができるため、例えばそれらを回避するための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】
【００５４】
初めに、本発明の第１のアイソレータについて、図面を参照しつつ、以下に詳細に説明する。
【００５５】
図１は本発明の第１のアイソレータの実施の形態の一例を示す模式的な平面図である。また、図11は非放射性誘電体線路の基本的な構成を示す模式的な部分破断斜視図である。また、図２は図１に示すアイソレータの例におけるアイソレーション特性の位相差δによる依存性を示す線図である。図１において、１，２および３は伝送線路としての誘電体線路であり、それぞれ第１、第２および第３の誘電体線路である。また、４は磁性体としてのフェライト板、５は無反射終端器、４ａ，４ｂおよび４ｃは、それぞれ第１、第２および第３の接続部である。また、ＷａおよびＷｂは、それぞれ第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号および第３の誘電体線路３から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号を示している。また、図11において、11，12は平行平板導体、13は誘電体線路である。
【００５６】
図１に示す例のアイソレータは、高周波信号を伝送する第１の誘電体線路１、第２の誘電体線路２および第３の誘電体線路３がフェライト板４の周縁部に放射状にそれぞれ第１の接続部４ａ、第２の接続部４ｂおよび第３の接続部４ｃで接続され、一つの接続部から入力された高周波信号を隣接する他の接続部の一方より出力するサーキュレータに、第３の接続部４ｃに一端が接続された第３の誘電体線路３の他端に無反射終端器５が接続されてなるアイソレータにおいて、この第３の誘電体線路３の線路長を、伝送される高周波信号のうち第３の誘電体線路３を通って無反射終端器５で反射して戻って、第３の接続部４ｃからサーキュレータ（フェライト板４）を介して、第１の接続部４ａから第１の誘電体線路１に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、第２の伝送線路２から、第２の接続部４ｂからサーキュレータ（フェライト板４）を介して、第１の接続部４ａから第１の誘電体線路１に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定した構成である。
【００５７】
この構成において、詳細には、第１の誘電体線路１、第２の誘電体線路２および第３の誘電体線路３は、図11に示す非放射性誘電体線路の構成要素である誘電体線路13に相当するものであり、これら第１、第２および第３の誘電体線路１，２，３は、それぞれ非放射性誘電体線路による第１、第２および第３の伝送線路として機能するものである。
【００５８】
この非放射性誘電体線路の基本的な構成は、図11に部分破断斜視図で示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平行平板導体11，12間に、断面が矩形状の誘電体線路13を、間隔ａを高周波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路13へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路13中により高周波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）での高周波信号の波長である。
【００５９】
図１に平面図で示す本発明の第１のアイソレータの例は、第１、第２および第３の伝送線路として非放射性誘電体線路を用いた場合の例を示しており、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔の平行平板導体（図１においては図示していない。）間に、第１、第２および第３の誘電体線路１，２，３ならびにフェライト板４および無反射終端器５が挟まれているものである。
【００６０】
なお、本発明の第１のアイソレータにおいては、第１、第２および第３の伝送線路として、このような誘電体線路の他に、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，グランド付きコプレーナ線路，スロット線路，導波管，誘電体導波管等を用いてもよい。
【００６１】
図１に示す本発明の第１のアイソレータの例では、従来のアイソレータと同様に、第１の誘電体線路１に入力した高周波信号を第１の接続部４ａから入力し隣接する第２の接続部４ｂより出力して第２の誘電体線路２から出力させる一方、第２の誘電体線路２の出力端側で反射したその高周波信号の一部は、第２の誘電体線路２を戻って第２の接続部４ｂから入力され隣接する第３の接続部４ｃより出力して第３の誘電体線路３に入力され、第３の誘電体線路３の他端に接続された無反射終端器５で終端されることによって、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１には高周波信号が漏洩されないように動作する。し
かしながら、無反射終端器５が接続されている第３の誘電体線路３の線路長の設定が従来とは異なり、本発明の第１のアイソレータにおいては、この第３の誘電体線路３の線路長を上記のように、δ＝（２Ｎ＋１）・πとなるような設定としたことから、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号と、第３の誘電体線路３から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号とを、無反射終端器５で高周波信号が反射する際に高周波信号の位相の進み方が変化するのに対しても、確実に丁度逆位相にすることができ、効果的にこれらを弱め合うように干渉させて互いが打ち消し合うようにすることができるので、アイソレーション特性を良好にすることができる。
【００６２】
図２は、このアイソレーション特性の位相差δによる依存性を線図で示しており、横軸および縦軸はそれぞれ位相差（単位：ラジアン）およびアイソレーション（単位なし）であり、実線の特性曲線がアイソレーション特性の位相差δによる依存性を示している。ここで、アイソレーションとは、入力される高周波信号の強度（単位：ワット（Ｗ））に対する出力端側から入力端側に戻ってきた高周波信号の強度を比で表した量である。このアイソレーションが小さいほどアイソレーション特性としては良好である。
【００６３】
図１に示す本発明の第１のアイソレータの例のアイソレーション特性は、図２に線図で示すように、Ａ・ｃｏｓδ（Ａは比例係数であり、実数である。）に従ってアイソレーションが変化し、第２の誘電体線路２から第２の接続部４ｂ，フェライト板４および第３の接続部４ｃを介して第３の誘電体線路３に漏洩し、第３の誘電体線路３を通って無反射終端器５で反射して戻って第３の接続部４ｃ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩した高周波信号Ｗａと、第２の誘電体線路２の他端側である出力端側で反射して第２の誘電体線路２から第２の接続部４ｂ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩した高周波信号Ｗｂとの中心周波数における位相差δが、±π，±３π，・・・，（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）であるときに、アイソレーションが最も小さくなる特性である。
【００６４】
ここで、高周波信号が第２の接続部４ｂから第１の接続部４ａに漏洩する際の位相の変化と、高周波信号が第３の接続部４ｃから第１の接続部４ａに漏洩する際の位相の変化とが同じであり、さらに、高周波信号が無反射終端器５で反射するときにその高周波信号の位相が変化しないとすれば、第２の誘電体線路２から第３の誘電体線路３に漏洩し第３の誘電体線路３を通って無反射終端器５で反射して戻って第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号と、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号との位相差は、第３の誘電体線路３を往復する間の高周波信号の位相変化に等しくなり、このときには、第３の誘電体線路３の線路長が、（２ｎ＋１）／４・λｇ（ｎは整数，λｇは高周波信号の第３の誘電体線路３内での波長）であれば、第２の誘電体線路２から第３の誘電体線路３を経て第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号と、第２の誘電体線路２から第２の接続部４ｂ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号との位相差を丁度逆位相にすることができる。
【００６５】
ところが、実際には、ほとんどの場合に、高周波信号が無反射終端器５で反射するときにその高周波信号の位相は変化する。この理由は、無反射終端器５は、通常は、理想的な特性からずれており、反射係数のリアクタンス成分によって、高周波信号が反射するときにその高周波信号の位相を進めたりあるいは遅らせたりするからである。
【００６６】
また、実際には、高周波信号が第２の誘電体線路２から第２の接続部４ｂ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩する際の位相の変化と、高周波信号が第３の誘電体線路３から第３の接続部４ｃ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩する際の位相の変化とが異なるということも起こり得る。この理由は、それら位相の変化が、例えば、フェライト板４を中心に放射状
に配置されている第１の誘電体線路１、第２の誘電体線路２および第３の誘電体線路３のそれぞれのなす角度が、配置のずれ等により異なってしまうことがあるからである。
【００６７】
従って、実際にはこのように異なる２つの経路において第３の誘電体線路３の線路長以外の要因によって発生する高周波信号の位相差に対応する長さＬを、第３の誘電体線路３の線路長に対して補正すれば、それら異なる２つの経路である第２の誘電体線路２から第３の誘電体線路３に漏洩し第３の誘電体線路３を通って無反射終端器５で反射して戻って第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号と、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号との位相差を丁度逆位相にすることができる。これには、第３の誘電体線路３の線路長を、（２ｎ＋１）／４・λｇから補正した（２ｎ＋１）／４・λｇ＋Ｌに設定すればよい。
【００６８】
本発明の第１のアイソレータにおいては、Ｌの内訳に対応するそれぞれの位相変化を個々に測定して、それらを合算してＬを求めた上で最終的に（２ｎ＋１）／４・λｇ＋Ｌを求める替わりに、より簡便な方法として、位相差δを測定し、この位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるように第３の誘電体線路３の線路長を設定する。具体的には、第３の誘電体線路３の線路長を設定するには、次のようにすればよい。
【００６９】
初めに、第３の誘電体線路３の線路長を、（２ｎ＋１）／４・λｇに設定し、第１の誘電体線路１の入力端（他端）と第２の誘電体線路２の出力端（他端）とにそれぞれネットワークアナライザの試験端子を接続し、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に透過する高周波信号の透過特性を測定する。次に、第３の誘電体線路３の線路長を初めに設定した長さから変化させた長さとし、その長さが異なっているいくつかについて、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に透過する高周波信号の透過特性を同じ方法で測定する。そして、縦軸をこの透過特性とし、横軸を第３の誘電体線路３の線路長として、図２に示すような線図上にこの透過特性の測定値をプロットし、このプロット上に重なるように、Ａ・ｃｏｓθの近似曲線を描き、この曲線の極小値から、位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなる第３の誘電体線路３の線路長（２ｎ＋１）／４・λｇ＋Ｌを読みとればよい。このようにすれば、第２の誘電体線路２から第３の誘電体線路３に漏洩し第３の誘電体線路３を通って無反射終端器５で反射して戻って第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号と、第２の誘電体線路２から第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号との位相差を、確実に、丁度逆位相とすることができる。これにより、アイソレーション特性を従来よりも良好とすることができる。
【００７０】
次に、本発明の第１のアイソレータの構成要素について詳細に説明する。本発明の第１のアイソレータにおいて、第１、第２および第３の誘電体線路１，２，３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。
【００７１】
また、第１、第２および第３の誘電体線路１，２，３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、高周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。
【００７２】
また、フェライト板４の材質には、フェライトの中でも、例えばミリ波信号に対しては、亜鉛・ニッケル・鉄酸化物（ＺｎａＮｉｂＦｅｃＯｘ）が好適である。
【００７３】
また、フェライト板４の形状は、通常は円板状とされるが、その他、平面形状が正多角形状であってもよい。その場合は、接続される誘電体線路の本数をｎ本（ｎは３以上の整数）とすると、その平面形状は正ｍ角形（ｍは３以上のｎより大きい整数）とするのがよい。
【００７４】
また、無反射終端器５は、第３の誘電体線路３の他端に対して、両側の側面（図示していない平行平板導体の内面と対向しない面）の上下端部に、膜状の抵抗体または電波吸収体を付着させて構成すればよい。その際、抵抗体の材質としては、ニッケルクロム合金またはカーボンが好適である。また、電波吸収体の材質としては、パーマロイまたはセンダストが好適である。これらの材質を用いれば、効率良く高周波信号を減衰させることができる。また、これら以外の材質で、高周波信号を減衰させることができるものを用いても構わない。
【００７５】
また、平行平板導体（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。
【００７６】
かくして、本発明の第１のアイソレータによれば、アイソレーション特性が改善された高周波信号用のサーキュレータ型のアイソレータを提供することができるものとなる。
【００７７】
なお、本発明は以上の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、第２の誘電体線路２から第２の接続部４ｂ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号の強度と、第３の誘電体線路３から第３の接続部４ｃ，フェライト板４および第１の接続部４ａを介して第１の誘電体線路１に漏洩する高周波信号の強度とが同程度となるように、無反射終端器５の抵抗値を第３の誘電体線路３の特性インピーダンスからずらしてもよい。この場合には、第１の誘電体線路１に漏洩する互いに逆位相である２つの高周波信号が互いに同じ強さとなり、より効果的に互いを打ち消し合うので、さらにアイソレーション特性が良好なものとなる。
【００７８】
次に、本発明の第２のアイソレータについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００７９】
図３は、本発明の第２のアイソレータの実施の形態の一例を示す模式的な平面図である。図３において、205，206は磁性体としてのフェライト板、207，208はそれぞれ第１の伝送線路としてのマイクロストリップ線路、209，210はそれぞれ第２の伝送線路としてのマイクロストリップ線路、211，212はそれぞれ第３の伝送線路としてのマイクロストリップ線路、213，214は接地導体、215，216はそれぞれ無反射終端器としての終端抵抗である。
【００８０】
本発明の第２のアイソレータの実施の形態の一例は、図３に平面図で示すように、高周波信号を伝送する第１の伝送線路としてのマイクロストリップ線路207，208、第２の伝送線路としてのマイクロストリップ線路209，210および第３の伝送線路としてのマイクロストリップ線路211，212が、磁性体としてのフェライト板205，206の周縁部に放射状にそれぞれ第１の接続部205ａ，206ａ、第２の接続部205ｂ，206ｂおよび第３の接続部205ｃ，206ｃで接続され、一つの接続部から入力された高周波信号を隣接する他の接続部の一方より出力する第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２が、第１のサーキュレータＣ１の第２のマイクロストリップ線路209が第２のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路208を兼ねることによって接続されて設けられているとともに、第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２のそれぞれの第３の接続部205ｃ，206ｃに一端が接続された第３のマイクロストリップ線路211，212の他端に無反射終端器としての終端抵抗215，216が接続されてなるアイソレータにおいて、第１のサーキュレータＣ１の第１のマイクロストリップ線路207から第２のマイクロストリップ線路209へ透過する高周波信号と第２のマイクロストリップ線路209から第１のマイクロストリップ線路207へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性と、第２のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路208から第２のマイクロストリップ線路210へ透過する高周波信号と第２のマイクロストリップ線路210から第１のマイクロストリップ線路208へ透過する高周波信号とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なる構成である。
【００８１】
ただし、第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２において、高周波信号は、それぞれ第１のマイクロストリップ線路207，208から第２のマイクロストリップ線路209，210へ、第２のマイクロストリップ線路209，210から第３のマイクロストリップ線路211，212へ、第３のマイクロストリップ線路211，212から第１のマイクロストリップ線路207，208への順に、順方向（この例では上から反時計回りの方向）に伝送されるようにしている。また、これら第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２を接続してなるアイソレータとしては、第１のサーキュレータＣ１の第１のマイクロストリップ線路207の入力端207ａに入力された高周波信号を、第２のサーキュレータＣ２の第２のマイクロストリップ線路210の出力端210ａから出力させるようにしている。
【００８２】
この構成において、各マイクロストリップ線路207〜212は、誘電体基板（図示せず）の表面に形成されたストリップ導体と、その誘電体基板の裏面に形成された接地導体（図示せず）から成るものとし、この接地導体と接地導体213，214とをその誘電体基板を貫通する貫通導体（図示せず）で接続するとともに、終端抵抗215，216をこの接地導体213，214と第３のマイクロストリップ線路211，212のストリップ導体の端部との間に接続すればよい。また、各マイクロストリップ線路207〜212は、その誘電体基板の誘電率や厚さまたはそのストリップ導体の幅を調整することによって、予め例えば50Ω等の所定の特性インピーダンスに設定し、終端抵抗215，216の抵抗値をこの特性インピーダンスに整合するような抵抗値とすればよい。
【００８３】
また、各マイクロストリップ線路207〜212の誘電体基板に使用する材質は、抵抗率が高くて誘電正接の低い石英，サファイヤ，セラミックス，エポキシ，ガラスエポキシ，四フッ化エチレン等が好適である。また、アイソレータをマイクロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ；Microwave Monolithic Integrated Circuits）上の回路要素の１つとして形成する場合には、その誘電体基板の代わりに例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等のIII−Ｖ族化合物半導体基板を用いればよい。また、各マイクロストリップ線路207〜212のストリップ導体や接地導体の材質は、導電性に優れた金属である、例えば銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），チタン（Ｔｉ），アルミニウム（Ａｌ）等を用いればよい。また、終端抵抗215，216には、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）から成る薄膜抵抗等を好適に用いることができる。このようにすれば、第３のマイクロストリップ線路211，212に伝送される高周波信号を、終端抵抗215，216で反射しないように良好に終端することができる。
【００８４】
また、フェライト板205，206は、放射状に配置されている各マイクロストリップ線路207〜212のストリップ導体の端部で囲まれる領域の中央に載置すればよい。そして、上記アイソレーション特性の周波数依存性を第１のサーキュレータＣ１と第２のサーキュレータＣ２とで異なるようにするには、この２つのフェライト板205，206で、材質，大きさ，厚さまたは形状が異なるものとすればよい。フェライト板205，206の材質としては、フェライトの中でも、例えば、亜鉛・ニッケル・鉄酸化物（ＺｎａＮｉｂＦｅｃＯｘ）が好適である。また、フェライト板205，206の形状は、円板状もしくは平面形状（平面視した形状）が正多角形状であるようにすればよい。平面形状が正多角形状の場合には、接続される伝送線路の本数が３本であるので、その平面形状は正三角形または正ｍ角形（ｍは３以上の整数）とすればよい。このようにすれば、各マイクロストリップ線路207〜212の伝送特性には影響を与えることなく、アイソレーション特性の周波数依存性のみを制御することができる。
【００８５】
なお、この方法の他にも、第１のサーキュレータＣ１と第２のサーキュレータＣ２とで各マイクロストリップ線路207〜212のストリップ導体の幅を異なるものとしても構わないが、この場合には、各マイクロストリップ線路207〜212のうちそのストリップ導体の幅が異なるものの特性インピーダンスが変わり、高周波信号の伝送特性が変化することを考慮する必要がある。
【００８６】
また、上記構成において、好ましくは、それぞれ第３のマイクロストリップ線路211，212の線路長を、第３のマイクロストリップ線路211，212を通って終端抵抗215，216で反射して戻って第１のマイクロストリップ線路207，208に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、第２のマイクロストリップ線路209，210から第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２を介して第１のマイクロストリップ線路207，208に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・π（ただし、Ｎは整数である。）となるように設定するとよい。
【００８７】
このように設定するには、第２のサーキュレータＣ２の第２のマイクロストリップ線路210の出力端210ａから第１のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路207の入力端207ａに透過する高周波信号の透過特性Ｓ２１が最も小さくなるように第３のマイクロストリップ線路211，212の線路長を調整すればよい。
【００８８】
また、上記構成において、好ましくは、第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２は、第１のサーキュレータＣ１の第２のマイクロストリップ線路209が第２のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路208を兼ねることによって接続されるようにするとよい。
【００８９】
このように構成した図３に示すアイソレータは、次のように動作する。入力端207ａに入力した高周波信号は、第１のサーキュレータＣ１の第１のマイクロストリップ線路207，第２のマイクロストリップ線路209（第２のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路208）および第２のサーキュレータＣ２の第２のマイクロストリップ線路210を順に通って、出力端210ａから出力される。そして、逆に、出力端210ａに外部から反射等によって戻ってきて入力された高周波信号は、第１のサーキュレータＣ１の第２のマイクロストリップ線路209（第２のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路208）に、第２のサーキュレータＣ２を介して、一部が終端抵抗216で反射して第３のマイクロストリップ線路212から、他の一部が第２のマイクロストリップ線路210から、それぞれＷａ，ＷｂであるＷａ２，Ｗｂ２として入力され、さらに、この第２のマイクロストリップ線路209（第１のマイクロストリップ線路208）に入力された高周波信号は、第２のマイクロストリップ線路209（第１のマイクロストリップ線路208）に、第１のサーキュレータＣ１を介して、一部が終端抵抗215で反射して第３のマイクロストリップ線路211から、他の一部が第２のマイクロストリップ線路209（第１のマイクロストリップ線路208）から、それぞれＷａ，ＷｂであるＷａ１，Ｗｂ１として入力される。
【００９０】
その際、上記構成により、Ｗａ１＋Ｗｂ１の周波数依存性とＷａ２＋Ｗｂ２の周波数依存性とが異なることとされているため、Ｗａ１＋Ｗｂ１が小さくなる周波数帯域幅とＷａ２＋Ｗｂ２が小さくなる周波数帯域幅との異なる２つの減衰特性の組合せから、入力端207ａ側に戻る高周波信号を広い周波数帯域で抑制することができるので、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を広くすることができる。
【００９１】
また、さらには、終端抵抗215，216で高周波信号が反射する際のその高周波信号の位相の変化に関わりなく、Ｗａ１とＷｂ１とが、丁度逆位相となって効果的に弱め合って合波されるとともに、Ｗａ２とＷｂ２とが、丁度逆位相となって効果的に弱め合って合波されるので、さらにアイソレーションを高くすることができる。
【００９２】
従って、図３に平面図で示す本発明の第２のアイソレータの実施の形態の一例は、上記構成とすることから、特定の周波数のみに偏ることなくアイソレーションをとることができるため、第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２が最大アイソレーションをとる周波数をそれぞれ異なる値に設定して、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を、第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２が最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて広くすることができる。
【００９３】
また、それぞれ第３のマイクロストリップ線路211，212の線路長を、第３のマイクロストリップ線路211，212を通って終端抵抗215，216で反射して戻って第１のマイクロストリップ線路207，208に漏洩した一部の高周波信号をＷａとし、第２のマイクロストリップ線路209，210から第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２を介して第１のマイクロストリップ線路207，208に漏洩した他の一部の高周波信号をＷｂとし、これらＷａとＷｂとの中心周波数における位相差をδとしたときに、δ＝（２Ｎ＋１）・πとなるように設定したときには、ＷａとＷｂとの位相差δがδ＝（２Ｎ＋１）・πとなるため、終端抵抗215，216で高周波信号が反射する際に高周波信号の位相の進み方が変化するのに対しても、第１のマイクロストリップ線路207，208に漏洩する上記２つの一部の高周波信号を確実に互いに丁度逆位相にして、効果的に互いが打ち消し合うようにすることができるので、アイソレーション特性を良好にすることができる。
【００９４】
また、第１および第２のサーキュレータＣ１，Ｃ２は、第１のサーキュレータＣ１の第２のマイクロストリップ線路209が第２のサーキュレータＣ２の第１のマイクロストリップ線路208を兼ねることによって接続されているときには、アイソレータを小型に構成することできる。
【００９５】
なお、本発明の第２のアイソレータにおいては、第１、第２および第３の伝送線路として、このようなマイクロストリップ線路の他に、ストリップ線路，コプレーナ線路，グランド付きコプレーナ線路，スロット線路，導波管，誘電体導波管等を用いてもよい。
【００９６】
次に、本発明の第１の高周波発振器ならびに本発明の第１および第２の高周波送受信器について、高周波発振器としてのミリ波発振器およびそれを用いた高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールを例にとって以下に詳細に説明する。
【００９７】
図４は本発明の第１の高周波発振器の実施の形態の一例であるミリ波発振器Ｏを示す平面図である。また、図５および図６は、それぞれ本発明の第１および第２の高周波送受信器の実施の形態の一例であるミリ波レーダモジュールＲ１およびＲ２を示す平面図である。
【００９８】
まず、本発明の第１の高周波発振器の実施の形態の一例であるミリ波発振器Ｏの主な構成とその動作について説明する。図４において、ミリ波発振器Ｏはミリ波信号Ｗ１の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体20（他方は図示を省略する。）の間に、平行平板導体20の内面に互いに対向させて配置された２枚のフェライト板21ａ，21ｂ（21ｂは21ａの下側に配置されている。）と、２枚のフェライト板21ａ，21ｂに対して放射状に配置された、ミリ波信号Ｗ１を入力する入力用誘電体線路22、先端部に無反射終端器23が設けられた終端用誘電体線路24および入力用誘電体線路22に入力されたミリ波信号Ｗ１を出力する出力用誘電体線路25ａを備えた第１のサーキュレータＡと、同様に、平行平板導体20の内面に互いに対向させて配置された２枚のフェライト板26ａ，26ｂ（26ｂは26ａの下側に配置されている。）と、２枚のフェライト板26ａ，26ｂに対して略放射状に配置された、ミリ波信号Ｗ２を入力する入力用誘電体線路25ｂ、先端部に無反射終端器27が設けられた終端用誘電体線路28および入力用誘電体線路25ｂに入力されたミリ波信号を出力する出力用誘電体線路29を備えた第２のサーキュレータＢとが接続されて設けられており、第１のサーキュレータＡと第２のサーキュレータＢとは、出力用誘電体線路25ａが入力用誘電体線路25ｂを兼ねている入力兼出力用誘電体線路25によって接続されている。また、入力用誘電体線路22のミリ波信号Ｗ１が入力される入力端22ａには電圧制御発振器30が接続されており、第１のサーキュレータＡの入力用誘電体線路22から出力用誘電体線路25ａへ透過するミリ波信号Ｗ１２とそれに対して逆方向に、すなわち出力用誘電体線路25ａから入力用誘電体線路22へ透過するミリ波信号Ｗ２１とのアイソレーション特性の周波数依存性と、第２のサーキュレータＢの入力用誘電体線路25ｂから出力用誘電体線路29へ透過するミリ波信号Ｗ２３とそれに逆方向に、すなわち出力用誘電体線路29から入力用誘電体線路25ｂへ透過するミリ波信号Ｗ３２とのアイソレーション特性の周波数依存性とが異なっている構成である。なお、出力用誘電体線路25ａは入力用誘電体線路25ｂを兼ねており、以後、同一のものとして、入力兼出力用誘電体線路25と説明する場合がある。また、図４において、フェライト板21ｂ，26ｂは、それぞれ、フェライト板21ａ，26ａの下側にそれらと平行に配置されている。
【００９９】
本発明の高周波発振器におけるアイソレーション特性とは、この実施の形態の一例においては、次式の第１のサーキュレータＡのアイソレーションＩ１または第２のサーキュレータＢのアイソレーションＩ２で示されるように定義される。
【０１００】
Ｉ１＝−10・ｌｏｇ（Ｐ２１／Ｐ１２）
Ｉ２＝−10・ｌｏｇ（Ｐ３２／Ｐ２３）
ただし、Ｐ２１，Ｐ１２，Ｐ３２，Ｐ２３は、それぞれミリ波信号Ｗ２１，Ｗ１２，Ｗ３２，Ｗ２３のパワーである。
【０１０１】
図４に示す高周波発振器の構成において、電圧制御発振器30は図13に示した電圧制御発振器Ｖと同様の構成である。また、サーキュレータＡの２枚のフェライト板21ａ，21ｂおよびサーキュレータＢの２枚のフェライト板26ａ，26ｂは平行平板導体20の内面に対してその主面が平行にかつ同心状に対向配置されるが、平行平板導体20の内面にそれらの主面が接していてもよく、また平行平板導体20の内面から所定の間隔をあけて設置してもよい。なお、図４に示す例では、２枚のフェライト板21ａ，21ｂまたは２枚のフェライト板26ａ，26ｂの主面と入力用誘電体線路22，25ｂ、出力用誘電体線路25ａ，29および終端用誘電体線路24，28の主面とは面一とされ、それらは平行平板導体20の内面に接した状態である。これらフェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂの形状は、通常は円板状とされるが、その他、平面形状が正多角形である板状の正多角柱形状であってもよい。その場合は、接続される誘電体線路の本数が３本であるので、その平面形状は正ｍ角形（ｍは３以上の整数）とするのがよい。
【０１０２】
また、入力用誘電体線路22，25ｂ、出力用誘電体線路25ａ，29および終端用誘電体線路24，28の材料は、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、これらは高周波帯域において低損失である。
【０１０３】
また、ＮＲＤガイド用の平行平板導体20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。
【０１０４】
また、入力兼出力用誘電体線路25の線路長は、第１のサーキュレータＡと入力用誘電体線路22との接続部で、直接反射したミリ波信号と、第１のサーキュレータＡと第２のサーキュレータＢとの間で多重反射したミリ波信号とが逆位相で合波する長さに設定することが好ましい。これにより、第１のサーキュレータＡと第２のサーキュレータＢとの間で多重反射したミリ波信号が入力用誘電体線路22へ漏洩するのを抑制でき、２段型のサーキュレータの全体のアイソレーションが良好なものとなる。
【０１０５】
本発明の第１の高周波発振器の実施の形態の一例であるミリ波発振器Ｏの主な動作は次の通りである。ミリ波発振器Ｏは、最初に、電圧制御発振器30によって発生されたミリ波信号Ｗ１が、第１のサーキュレータＡの入力用誘電体線路22を伝搬し、出力用誘電体線路25ａからミリ波信号Ｗ２として出力される。次に、そのミリ波信号Ｗ２が、第２のサーキュレータＢの入力用誘電体線路25ｂを伝搬し、出力用誘電体線路29からミリ波信号Ｗ３として出力される。そして最後に、ミリ波発振出力として、出力用誘電体線路29の出力端29ａから取り出される。このとき、出力端29ａに接続された他のミリ波回路から、ミリ波発振出力の一部が反射されて戻り、出力端29ａから再びミリ波発振器Ｏに、戻りミリ波信号として入力される。この戻りミリ波信号は、出力用誘電体線路29，25ａから、それぞれ終端用誘電体線路28，24へ導かれて、無反射終端器27，23で大半が吸収され、終端される。しかしながら、出力用誘電体線路29から入力用誘電体線路22へ直接漏洩するか、無反射終端器27，23で終端しきれずに、一部が反射されて再度終端用誘電体線路27，23を伝搬して入力用誘電体線路22へ漏洩するか、もしくはこれら両方の経路から漏洩するかして戻った戻りミリ波信号の一部が、極わずかながら電圧制御発振器30に入力される。
【０１０６】
この戻りミリ波信号の一部によって、それが極わずかであっても、電圧制御発振器30の正常な発振を妨げることがあるので、これが動作周波数帯域において所定値以上に減衰されるように、アイソレーションＩ１またはアイソレーションＩ２が最大となる周波数を調整する。すなわち、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とを、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域が動作周波数帯域を最も広くカバーするように調整する。
【０１０７】
本発明の第１の高周波発振器においては、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定する。これによって、それらの合成アイソレーションであるアイソレーションＩ１＋Ｉ２が所定値以上となる周波数帯域幅を、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが同じである場合よりも広くすることができるため、広い周波数範囲で電圧制御発振器30を安定に発振させることができ、ミリ波発振器Ｏが安定に動作するものとなる。
【０１０８】
また、本発明の高周波発振器において、所定値以上とは、例えば２つのサーキュレータで合わせて30ｄＢ以上という値である。この値が30ｄＢ未満では、アイソレーションが小さいため、例えば、高出力で発振させる場合等において、十分に戻りミリ波信号が抑制されず、ミリ波発振器の発振が不安定になり、これをミリ波レーダモジュールに組み込んだ場合にレーダ探知ができなかったり、誤検知が生じたりする可能性がある。
【０１０９】
次に、本発明の第１の高周波発振器の実施の形態の一例であるミリ波発振器Ｏのさらに詳細な構成とその動作について説明する。
【０１１０】
本発明の高周波発振器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、さらには70ＧＨｚ以上の高周波帯域が好適である。特に、76〜77ＧＨｚが好ましく、この場合、本発明の高周波発振器を動作周波数が76〜77ＧＨｚ程度である自動車用のミリ波レーダモジュール等の高周波送受信器に用いた場合に、高周波発振器の発振周波数が温度等で変化しても広い帯域で高周波信号の高い透過特性が得られるものとなる。
【０１１１】
また、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定する手段としては、具体的には、２枚のフェライト板21ａ，21ｂの間隔および寸法の少なくとも一方と、それらに対応する２枚のフェライト板26ａ，26ｂの間隔および寸法の少なくとも一方とを異なる設定とし、入力用誘電体線路22，25ｂのフェライト板21ａ，21ｂ側の端部と出力用誘電体線路25ａ，29のフェライト板21ａ，21ｂ側の端部と終端用誘電体線路24，28のフェライト板21ａ，21ｂ側の端部とで囲まれる領域の中心と、フェライト板21ａ，21ｂの中心とを位置合わせして、フェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂを取り付けるとよい。これにより、フェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂの位置決めは１点のみの位置合わせで行なうことができるので容易であり、また、フェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂを正確な位置に取り付けることによって、組立て時の位置ずれによる特性変動要因を排除しながら周波数依存性を決めることができ、しかも、入力用誘電体線路22，25ｂから出力用誘電体線路25ａ，29への透過特性を悪化させることなく周波数依存性の設定および調整を行なえるため、周波数依存性の微妙な調整を容易かつ確実に行なうことができ、第１のサーキュレータＡおよび第２のサーキュレータＢが最大アイソレーションをとる周波数をそれぞれ異なる値に設定して、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を、第１のおよび第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて容易かつ確実に広くすることができるので、広い周波数範囲で高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号が十分に抑制されて、安定に発振させることができるものとなる。また、動作周波数範囲を限定する場合には、第１および第２のサーキュレータが最大アイソレーションをとる周波数を同じに設定する場合に比べて、確保すべきアイソレーションの所定値を高く設定できる効果が、組立て時の位置ずれによる特性変動要因が加わる場合よりもさらに大きくなり、高周波発振器へ戻ってくるミリ波信号がパルス状である等の発振不安定要因が加わる場合にも、より安定に発振させることができるものとなる。
【０１１２】
また、組立て後にも、同様の方法で組立て上の特性変動要因を抑えながらフェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂを別のものに容易に交換することができることから、組立て後であってもフェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂを交換することによってアイソレーション特性の変更や調整を容易に行なえるものとなる。
【０１１３】
また、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定する別の手段として、ミリ波発振器Ｏにおいて、フェライト板21ａ，21ｂとフェライト板26ａ，26ｂとの材質または磁化を異なるものとしてもよい。この場合には、単独で上記と同様の調整を行なう以外に、この手段を上記とともに周波数依存性の調整を行なう補助的調整手段として用いることができる。この別の手段は、例えば、フェライト板21ａ，21ｂの寸法または配置間隔を調整して、サーキュレータＡまたはサーキュレータＢのいずれかのアイソレーション特性を周波数軸に平行にシフトさせたときの動作周波数範囲におけるアイソレーションの劣化を補正するといったことにも用いることができる。
【０１１４】
また、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定するさらに別の手段として、ミリ波発振器Ｏにおいて、入力用誘電体線路22，25ｂおよび出力用誘電体線路25ａ，29のいずれかの寸法または材質を異なるものとしてもよい。
【０１１５】
なお、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定するときには、一つの条件を単独で変えてアイソレーション特性を周波数軸に平行にシフトさせると、アイソレーションが周波数帯域全体にわたって悪化する場合があるので、このような場合には、上記の複数の条件を適宜組み合わせて設定するとよい。
【０１１６】
次に、本発明の第１および第２の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについて実施の形態の例を以下に説明する。
【０１１７】
図５および図６は本発明の第１および第２の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールＲ１，Ｒ２について実施の形態の一例をそれぞれ示すものであり、図５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平面図、図６は送信アンテナと受信アンテナとが独立したものの平面図である。
【０１１８】
図５に示すミリ波レーダモジュールＲ１は、送信用の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（他方は図示を省略する。）40間に、第１の誘電体線路41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41を伝搬させるミリ波信号発振部42と、第１の誘電体線路41の途中に介在し、その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41から出力させるパルス変調器43と、第１の誘電体線路41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41に一端が接合されて、第１の誘電体線路41に入力されたミリ波信号の一部をミキサー51側へ伝搬させる第２の誘電体線路44とが設けられている。
【０１１９】
また、平行平板導体40に平行に配設されたフェライト板45ａ，45ｂ（45ｂは45ａの下側に配置されている。）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46ａと第２の接続部46ｂと第３の接続部46ｃとを有し、それら接続部のいずれか一つから入力されたミリ波信号をフェライト板45ａ，45ｂ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Ｃであって、第１の誘電体線路41のミリ波信号の出力端に第１の接続部46ａが接続されるサーキュレータＣと、サーキュレータＣの第２の接続部46ｂ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47を有する第３の誘電体線路48と、サーキュレータＣの第３の接続部46ｃに接続され、送受信アンテナ47で受信されて第３の誘電体線路48を伝搬し第３の接続部46ｃから出力された受信波をミキサーの検波部49へ伝搬させる第４の誘電体線路50と、第２の誘電体線路44の中途と第４の誘電体線路50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、第２の誘電体線路44から入力されたミリ波信号と第４の誘電体線路50から入力されたミリ波信号とを混合して中間周波信号を発生させるミキサー51と、第２の誘電体線路44のミキサー51の反対側の端部に接続された無反射終端器52とが設けられている。
【０１２０】
そして、この本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例であるミリ波レーダモジュールＲ１は、ミリ波信号発振部42が本発明の高周波発振器である図４に示したミリ波発振器Ｏで構成されている。
【０１２１】
また、本発明の第２の高周波送受信器としてのミリ波レーダモジュールについての実施の形態の一例として、送信アンテナと受信アンテナとを独立させた図６に平面図で示すタイプがある。
【０１２２】
図６に示すミリ波レーダモジュールＲ２は、送信用の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（他方は図示を省略する。）60間に、第１の誘電体線路61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61を伝搬させるミリ波信号発振部62と、第１の誘電体線路61の途中に介在し、その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61から出力させるパルス変調器63と、第１の誘電体線路61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61に一端が接合されて、第１の誘電体線路61に入力されたミリ波信号の一部をミキサー74側へ伝搬させる第２の誘電体線路64とが設けられている。
【０１２３】
また、平行平板導体60に平行に配設されたフェライト板65ａ，65ｂ（65ｂは65ａの下側に配置されている。）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66ａと第２の接続部66ｂと第３の接続部66ｃとを有し、それら接続部のいずれか一つから入力されたミリ波信号をフェライト板65ａ，65ｂの面内で時計回りまたは反時計回りに隣接する他の前記接続部より出力するサーキュレータＤであって、第１の誘電体線路61のミリ波信号の出力端に第１の接続部66ａが接続されるサーキュレータＤと、サーキュレータＤの第２の接続部66ｂ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67を有する第３の誘電体線路68と、先端部に受信アンテナ69、他端部にミキサーの検波部70が設けられた第４の誘電体線路71と、サーキュレータＤの第３の接続部66ｃに接続され、送信アンテナ67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器72でミリ波信号を減衰させる第５の誘電体線路73と、第２の誘電体線路64の中途と第４の誘電体線路71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、第２の誘電体線路64から入力されたミリ波信号と第４の誘電体線路71から入力されたミリ波信号とを混合して中間周波信号を発生させるミキサー74と、第２の誘電体線路64のミキサー74の反対側の端部に接続された無反射終端器75とが設けられている。
【０１２４】
そして、この本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例であるミリ波レーダモジュールＲ２は、ミリ波信号発振部62が本発明の高周波発振器である図４に示したミリ波発振器Ｏで構成されている。
【０１２５】
これらミリ波レーダモジュールＲ１，Ｒ２は、次に説明するように、目標物を探知するレーダとして動作する。まず、ミリ波信号発振部42，62で発生させた送信用のミリ波信号をさらにパルス変調器43，63でパルス変調した後、送受信アンテナ47または送信アンテナ67から目標物に向けて送信する。次に、目標物で反射したミリ波信号を送受信アンテナ47または送信アンテナ69で受信し、その受信したミリ波信号と、パルス変調する前の送信用のミリ波信号とをミキサー51，74で混合（ミキシング）して、中間周波出力を得る。この中間周波出力に適当な演算処理を施すことによって、目標物までの距離を得ることができる。
【０１２６】
これらミリ波レーダモジュールＲ１，Ｒ２は、いわゆるＦＭパルス方式のミリ波レーダを構成しているけれども、ミリ波レーダモジュールのミリ波信号発振部に本発明の第１の高周波発振器を用いているので、パルス変調器からミリ波信号発振部にパルス状の戻りミリ波信号が入力されても、ミリ波信号発振部から発生されるミリ波信号の広い周波数範囲において、パルス状の戻りミリ波信号が十分に減衰される、すなわち、ミリ波信号発振部のアイソレーションが高いので、ミリ波信号発振部の発振周波数の変動が大きくても、あるいは環境温度によるその変動が大きくても、または送信出力が高くても、ノイズの少ない安定なミリ波送信を確実に行なうことができるものとなる。
【０１２７】
また、これらミリ波レーダモジュールＲ１，Ｒ２によれば、パルス変調器を構成要素に含まない方式においても、ミリ波信号発振部に入力される戻りミリ波信号が十分に減衰されるので、すなわち、ミリ波信号発振部のアイソレーションが高いので、送信出力が高くても安定なミリ波送信を行なうことができ、例えば目標物が遠方にあってもそれに対するミリ波送受信を確実に行なうことができるものとなる。
【０１２８】
これら本発明の第１および第２の高周波送受信器およびそれに用いられる本発明の第１の高周波発振器において重要なことは、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定することにあり、これによって、それらの合成アイソレーションであるアイソレーションＩ１＋Ｉ２が所定値以上となる周波数帯域幅を、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが同じである場合よりも広くすることができることにある。次に、実施例において、このことについて説明する。
【実施例】
【０１２９】
図４に示すミリ波発振器Ｏを以下のようにして構成した。まず、平行平板導体20として厚さ６ｍｍの２枚のＡｌ板を間隔ａ＝1.8ｍｍとして配置し、それらの間に、直径が２ｍｍであり、厚さが後述するｔｍｍである２枚のフェライト板21ａ，21ｂの一方を上側平板導体、他方を下側平板導体にそれぞれ密着させ、その中心軸同士が同じ直線上にあって互いに対向するように配置した。そして、フェライト板21ａ，21ｂの周囲に、放射状に、断面形状が1.8ｍｍ（高さ）×0.8ｍｍ（幅）の矩形状であり、比誘電率が4.8のコージェライトセラミックスから成る入力用誘電体線路22、終端用誘電体線路24および入力兼出力用誘電体線路25を配置し、第１のサーキュレータＡを構成した。この第１のサーキュレータＡにおいて、入力用誘電体線路22、終端用誘電体線路24および入力兼出力用誘電体線路25は、それぞれ隣り合う線路同士がなす角度を120度とし、時計回り方向に隣り合う線路同士がアイソレートされるようにフェライト板21ａ，21ｂの磁界の向きを設定した。
【０１３０】
また同様に、平行平板導体20の間に、直径が２ｍｍであり、厚さが後述するｔｍｍである２枚のフェライト板26ａ，26ｂの一方を上側平板導体、他方を下側平板導体にそれぞれ密着させ、その中心軸同士が同じ直線上にあって互いに対向するように配置した。そして、フェライト板26ａ，26ｂの周囲に、放射状に、断面形状が1.8ｍｍ（高さ）×0.8ｍｍ（幅）の矩形状であり、比誘電率が4.8のコージェライトセラミックスから成る入力兼出力用誘電体線路25、終端用誘電体線路28および出力用誘電体線路29を配置し、第２のサーキュレータＢを構成した。この第２のサーキュレータＢにおいて、入力兼出力用誘電体線路25、終端用誘電体線路28および出力用誘電体線路29は、それぞれ隣り合う線路同士がなす角度を120度とし、時計回り方向に隣り合う線路同士がアイソレートされるようにフェライト板21ａ，21ｂの磁界の向きを設定した。
【０１３１】
なお、フェライト板21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂには、比誘電率が13.5であり、飽和磁化が3,300Ｇ（ガウス）（ＪＩＳ  Ｃ2561直流磁気測定による磁束密度Ｂｍ）である同じ材質のものを使用した。そして、第１のサーキュレータＡと第２のサーキュレータＢとを入力兼出力用誘電体線路25で接続し、無反射終端用線路24，28のフェライト板21ａ，26ａ側と反対側の端部に無反射終端器23，27をそれぞれ接続した。
【０１３２】
このようにして構成したミリ波発振器Ｏの構成要素であるサーキュレータについて、２種類のサンプルを用意した。その１つを本発明の実施例としてサンプル（イ）とし、もう１つをその比較例としてサンプル（ロ）として、サンプル（イ）ではアイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なる設定とし、サンプル（ロ）ではアイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが同じ設定とした。具体的には、サンプル（ロ）では、フェライト板21ａ，21ｂおよびフェライト板26ａ，26ｂの厚みをともにｔ＝0.234ｍｍとし、サンプル（イ）では、フェライト板21ａ，21ｂの厚みのみサンプル（ロ）と同じｔ＝0.234ｍｍとした上で、フェライト板26ａ，26ｂの厚みはサンプル（ロ）とは異なるｔ＝0.231ｍｍとした。また、サンプル（イ）と（ロ）とはフェライト板の厚み以外の他の条件を全て同じとした。
【０１３３】
そして、サンプル（イ）および（ロ）について、サーキュレータ２段のアイソレーション特性（アイソレーションＩ１＋Ｉ２）を測定した。また、サンプル（イ）について、第１のサーキュレータＡと第２のサーキュレータＢとを接続する前に、それらそれぞれの単独の（サーキュレータ１段の）アイソレーション特性（アイソレーションＩ１，Ｉ２）を測定した。そのうち、フェライト板21ａ，21ｂまたはフェライト板26ａ，26ｂの厚みがｔ＝0.234ｍｍであるものをサンプル（ハ）とし、フェライト板26ａ，26ｂの厚みがｔ＝0.231ｍｍであるものをサンプル（ニ）とした。
【０１３４】
なお、アイソレーション特性の測定には、ミリ波帯用のネットワークアナライザを用い、サンプル（イ），（ロ）では、入力端22ａと出力端29ａとの間の75〜80ＧＨｚのアイソレーションＩ１＋Ｉ２を、入力端22ａおよび出力端29ａのそれぞれにネットワークアナライザのポート１およびポート２を接続して測定を行なった。また、サンプル（ハ），（ニ）では、入力用誘電体線路22，25ｂの入力端と出力用誘電体線路25ａ，29の出力端との間の75〜80ＧＨｚにおけるアイソレーションＩ１，Ｉ２を、その入力端および出力端のそれぞれにネットワークアナライザのポート１およびポート２を接続して測定を行なった。その結果を図７のグラフに示した。
【０１３５】
図７はミリ波発振器Ｏを構成する第１のサーキュレータＡまたは第２サーキュレータＢの１段のアイソレーション特性を示したグラフであり、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）、縦軸はアイソレーションのゲイン（単位：ｄＢ）を表し、×のプロットはサンプル（ハ）のアイソレーション特性の代表的な実測値を示しており、＊のプロットはサンプル（ニ）のアイソレーション特性の代表的な実測値を示している。また、図８はミリ波発振器Ｏを構成する第１のサーキュレータＡおよび第２サーキュレータＢの２段のアイソレーション特性を示しており、横軸および縦軸は図７と同様であり、実線の特性曲線はサンプル（イ）のアイソレーション特性の代表的な実測値を示しており、破線の特性曲線はサンプル（ロ）のアイソレーション特性の代表的な実測値を示している。
【０１３６】
図７に示したサンプル（ハ），（ニ）の測定結果から、第１のサーキュレータＡのフェライト板21ａ，21ｂの厚みと第２のサーキュレータＢのフェライト板26ａ，26ｂの厚みとを異なる設定としたことによって、第１のサーキュレータＡのアイソレーションＩ１の周波数依存性と第２サーキュレータＢのアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なることが分かる。すなわち、サンプル（ハ）では、アイソレーションの極大値をとる周波数が75.9ＧＨｚになっているのに対して、サンプル（ニ）では、アイソレーションの極大値をとる周波数が77.4ＧＨｚになっており、各プロットの描く特性曲線も異なっていて、周波数依存性が異なっている。
【０１３７】
また、図８に示したサンプル（イ），（ロ）の測定結果から、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なるように設定することによって、それらの合成アイソレーションであるアイソレーションＩ１＋Ｉ２が30ｄＢ以上となる周波数帯域幅が、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが同じである場合よりも広くなっていることが分かる。すなわち、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが同じであるサンプル（ロ）では、アイソレーションＩ１＋Ｉ２が30ｄＢ以上となる周波数帯域幅が3.6ＧＨｚであったのに対して、アイソレーションＩ１の周波数依存性とアイソレーションＩ２の周波数依存性とが異なっているサンプル（イ）では、アイソレーションＩ１＋Ｉ２が30ｄＢ以上となる周波数帯域幅が4.0ＧＨｚとなっており、アイソレーションの所定値として定めた30ｄＢ以上のアイソレーションがとれる周波数帯域幅を広げられることが確認できた。
【０１３８】
次に、サンプル（イ），（ロ）の入力端22ａに、図５および図６に示すような電圧制御発振器Ｖを接続して、２種類のミリ波発振器を構成した。
【０１３９】
そして、サンプル（イ），（ロ）が組み込まれたミリ波発振器を用いて、図５に示すようなミリ波レーダモジュールを構成し、ミリ波送受信テストを行なった。このとき、サンプル（イ）が組み込まれたミリ波レーダモジュールでは、動作中心周波数を77.2ＧＨｚに設定し、77.2ＧＨｚを中心に±２ＧＨｚの範囲でミリ波発振器の発振周波数を変化させて、ミリ波レーダモジュールを動作させた。また、サンプル（ロ）が組み込まれたミリ波レーダモジュールでは、動作中心周波数を76.9ＧＨｚに設定し、76.9ＧＨｚを中心に±２ＧＨｚの範囲でミリ波発振器の発振周波数を変化させて、ミリ波レーダモジュールを動作させた。
【０１４０】
このように、２種類のミリ波レーダモジュールを、ほぼ同じ動作中心周波数において同じ周波数帯域幅で動作させたところ、サンプル（イ）が組み込まれたものでは安定にミリ波送受信を行なうことができたが、サンプル（ロ）が組み込まれたものでは、ミリ波発振器の発振が不安定となり、良好なミリ波送受信を行なうことができないことがあった。また、サンプル（ロ）が組み込まれたものでは、動作周波数範囲においてアイソレーションＩ１＋Ｉ２が30ｄＢよりも最大で３ｄＢ下回ることがあったのに対して、サンプル（イ）が組み込まれたものでは、動作周波数範囲においてアイソレーションＩ１＋Ｉ２が常に30ｄＢ以上となって、安定にミリ波送受信を行なえることが確認できた。
【０１４１】
かくして、本発明の第１および第２の高周波送受信器の実施の形態の例としてのミリ波レーダモジュールＲ１，Ｒ２は、高いアイソレーションを有する本発明の高周波発振器を有することによって高性能のものとなり、また、より広い帯域幅で電圧制御発振器と送受信アンテナ側もしくは送信アンテナ側とのアイソレーション特性が改善され、その結果、ミリ波信号発振部の発振周波数の変動が大きくても、あるいは環境温度によるその変動が大きくても、または送信出力が高くても、安定なミリ波送受信を確実に行なうことができるものとなる。
【０１４２】
なお、本発明は以上の実施の形態の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施すことは何等差し支えない。例えば、本発明の第１の高周波発振器において、２枚のフェライト板と入力用誘電体線路，出力用誘電体線路とで構成される第１および第２のサーキュレータの代わりのものとして、ファラデー回転型アイソレータ、共鳴吸収型アイソレータまたは電界変位型アイソレータを２段組み合わせて用いてもよく、その場合には、サーキュレータのように一端に無反射終端器を接続するような必要はなく、部品点数が少なくなり、組立てが容易となる。また、同様の機能を２端子で実現でき、小型に構成できるものとなる。
【０１４３】
また、フェライト板21ａ，26ａとフェライト板21ｂ，26ｂとを、入力用誘電体線路22、入力兼出力用誘電体線路25、終端用誘電体線路24，28および出力用誘電体線路29の端面に接合された支持体を介することによって、その支持体により規制される一定間隔で取り付ける構成としてもよく、その場合には、支持体の寸法や誘電率を調整することによってもアイソレーションＩ１，Ｉ２の周波数依存性を調整することができるものとなる。
【０１４４】
次に、本発明の第２の高周波発振器ならびに本発明の第３および第４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。
【０１４５】
図９は本発明の第３の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。また、図10は本発明の第４の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。図９および図10において、231は高周波発振器、232は分岐器、232ａは入力端、232ｂは一方の出力端、232ｃは他方の出力端、233は変調器、234はサーキュレータ、234ａは入力端、234ｂは一方の出力端、234ｃは他方の出力端、235は送受信アンテナ、236はミキサー、237はスイッチ、238はアイソレータ、239は送信アンテナ、240は受信アンテナである。
【０１４６】
本発明の第２の高周波発振器の実施の形態の一例は、上記本発明の第１および第２のいずれかのアイソレータ232と、このアイソレータ232の入力端232ａに接続された電圧制御発振器（ＶＣＯ）231とを備えた構成である。
【０１４７】
このようなアイソレータ232と電圧制御発振器231との接続は、なるべく接続損失が小さくなるように、電圧制御発振器231の形態に応じて、適切な形態の接続用の伝送線路を選定し、その接続用の伝送線路を介して接続すればよい。例えば、ＭＭＩＣで構成された電圧制御発振器231の場合には、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路等の平面型の伝送線路が好適である。また、アイソレータ232を構成する伝送線路にも、その平面型の伝送線路と同じ伝送線路を用いればよい。また、ピル型のガンダイオード発振器の場合には、接続用の伝送線路としては、導波管もしくは誘電体導波管が好適であり、アイソレータ232を構成する伝送線路には、導波管もしくは誘電体導波管の他、非放射性誘電体線路が好適である。アイソレータ232の伝送線路として非放射性誘電体線路を用いる場合には、非放射性誘電体線路の平板導体の一方に対して、非放射性誘電体線路の誘電体線路のＬＳＭモードの定在波の電界が強い箇所に、貫通孔を設け、この貫通孔に導波管もしくは誘電体導波管の一端を接続するとともに、この導波管もしくは誘電体導波管の他端にピル型のガンダイオード発振器を接続すればよい。
【０１４８】
本発明の第２の高周波発振器の実施の形態の一例は、上記構成とすることから、アイソレータが良好なアイソレーション特性を有しているため、アイソレータが、電圧制御発振器に戻ってくる不安定な高周波信号を十分に減衰させるので、良好な発振出力で安定に高周波信号を発生させることができる。
【０１４９】
次に、本発明の第３の高周波送受信器の実施の形態の一例は、図９にブロック回路図で示すように、高周波信号を発生させる高周波発振器231と、この高周波発振器231に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端232ｂと他方の出力端232ｃとに出力する分岐器232と、一方の出力端232ｂに接続された、その高周波信号の一部を変調して送信用高周波信号として出力する変調器233と、磁性体の周囲に第１の端子234ａと第２の端子234ｂと第３の端子234ｃとを有し、この順に一つの端子から入力された高周波信号を隣接する次の端子より出力する、変調器233の出力端に第１の端子234ａが接続されたサーキュレータ234と、このサーキュレータ234の第２の端子234ｂに接続された、その送信用高周波信号を送信するとともに探知対象物で反射して戻ってきた高周波信号を受信する送受信アンテナ235と、他方の出力端232ｃとサーキュレータ234の第３の端子234ｃとの間に接続された、他方の出力端232ｃに出力された高周波信号と、送受信アンテナ235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236とを備えおり、高周波発振器231は、上記本発明の第２の高周波発振器の実施の一例とする構成である。
【０１５０】
また、上記構成に対して、好ましくは、ミキサー236の出力端には、外部からの開閉制御信号に応じて中間周波信号を開閉（スイッチング）するスイッチ237を設けるとよい。
【０１５１】
このような図９に示す高周波送受信器は、従来の高周波送受信器と同様に動作するが、高周波発振器231が備えているアイソレータが、高いアイソレーションで、変調器233側もしくはミキサー236側から戻ってくる高周波信号を減衰させるため、変調器233でパルス変調された送信用の高周波信号の一部が、サーキュレータ234、送受信アンテナ235、ミキサー236またはその他で反射し、その反射した高周波信号が、様々な位相や強度で高周波発振器231に戻ってきたとしても、高周波発振器231は良好な発振出力で安定に高周波信号を発生させることができるので、受信側で識別しやすい高周波信号を送信することができる。
【０１５２】
また、ミキサー236の出力端に、外部からの開閉制御信号に応じて中間周波信号を開閉
（スイッチング）するスイッチ237を設けたときには、サーキュレータ234のアイソレーションの不足等で、サーキュレータ234の入力端234ａから他方の出力端234ｃに送信用の高周波信号の一部が漏洩したとしても、この漏洩した高周波信号に対する中間周波信号を出力させないように、スイッチ237が、そのような中間周波信号を遮断するように動作させることができるので、受信すべき高周波信号を一層受信側で識別しやすくすることができる。
【０１５３】
また、本発明の第４の高周波送受信器の実施の形態の一例は、図10にブロック回路図で示すように、高周波信号を発生させる高周波発振器231と、この高周波発振器231に接続された、その高周波信号を分岐して一方の出力端232ｂと他方の出力端232ｃとに出力する分岐器232と、一方の出力端232ｂに接続された、その高周波信号の一部を変調して送信用高周波信号として出力する変調器233と、この変調器233の出力端に一端が接続された、一端側から他端側へその送信用高周波信号を透過させるアイソレータ238と、このアイソレータ238に接続された、その送信用高周波信号を送信する送信アンテナ239と、分岐器232の他方の出力端232ｃ側に接続された受信アンテナ240と、他方の出力端232ｃと受信アンテナ240との間に接続された、他方の出力端232ｃに出力された高周波信号と、受信アンテナ240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236とを備えており、高周波発振器231は、上記本発明の第２の高周波発振器の実施の一例とする構成である。
【０１５４】
また、上記構成に対して、好ましくは、ミキサー236の出力端には、外部からの開閉制御信号に応じて中間周波信号を開閉（スイッチング）するスイッチ237を設けるとよい。
【０１５５】
このような図10に示す高周波送受信器は、図９に示す高周波送受信器と同様に、高周波発振器231が備えているアイソレータが、高いアイソレーションで、変調器233側もしくはミキサー236側から戻ってくる高周波信号を減衰させるため、変調器233でパルス変調された送信用の高周波信号の一部が、送信アンテナ235またはその他で反射し、その反射した高周波信号が、様々な位相や強度で高周波発振器231に戻ってきたとしても、高周波発振器231は良好な発振出力で安定に高周波信号を発生させることができるので、受信側で識別しやすい高周波信号を送信することができる。
【０１５６】
また、変調器233と送信アンテナ239との間に接続されたアイソレータは、変調器233に様々な位相や強度で戻ってくる高周波信号を減衰させ、変調器233を安定に動作させる働きをする。
【０１５７】
また、ミキサー236の出力端に、外部からの開閉制御信号に応じて中間周波信号を開閉（スイッチング）するスイッチ237を設けたときには、送信アンテナ239と受信アンテナ240との間のアイソレーションの不足等で、受信アンテナ240に送信用の高周波信号の一部が漏洩したとしても、この漏洩した高周波信号に対する中間周波信号を出力させないように、スイッチ237が、そのような中間周波信号を遮断するように動作させることができるので、受信すべき高周波信号を一層受信側で識別しやすくすることができる。
【０１５８】
なお、本発明においては、高周波信号として使用する周波数帯域は、ミリ波帯の他にも、マイクロ波帯またはそれ以下の周波数帯にも有効である。
【０１５９】
次に、本発明の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。
【０１６０】
本発明のレーダ装置は、上記本発明の第１乃至第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具備している構成である。
【０１６１】
本発明のレーダ装置は、上記構成としたことから、高周波送受信器が、受信側で識別しやすい良好な高周波信号を送信するため、速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確実に探知することができるレーダ装置を提供することができる。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
かくして、本発明によれば、サーキュレータの入出力用の伝送線路の１つに無反射終端器が接続されているサーキュレータ型のアイソレータにおいて、アイソレーション特性が改善されたアイソレータを提供することができる。
【０１６９】
また、本発明によれば、所定値以上のアイソレーションが確保される周波数帯域幅を広くとることができて、安定に発振する周波数帯域幅を広くすることができ、また、高周波発振器の周波数特性が使用環境温度に左右されても安定に動作させることができる高周波発振器およびそれを用いた高性能な高周波送受信器を提供することができる。
【０１７０】
さらに、本発明によれば、そのような高性能な高周波送受信器を具備するレーダ装置ならびにその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。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の第１のアイソレータの実施の形態の一例を示す模式的な平面図である。
【図２】図１に示すアイソレータの例におけるアイソレーション特性の位相差δによる依存性を示す線図である。
【図３】本発明の第２のアイソレータの実施の形態の一例を示す模式的な平面図である。
【図４】本発明の第１の高周波発振器の実施の形態の一例としてのミリ波発振器Ｏを示す平面図である。
【図５】本発明の第１の高周波送受信器の実施の形態の一例としてのミリ波レーダモジュールＲ１を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の高周波送受信器の実施の形態の一例としてのミリ波レーダモジュールＲ２を示す平面図である。
【図７】サーキュレータ１段のアイソレーション特性の代表的な実測値を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の高周波発振器に用いられるサーキュレータ２段のアイソレーション特性およびその比較用としてのサーキュレータ２段のアイソレーション特性の代表的な実測値を示すグラフである。
【図９】本発明の第３の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。
【図１０】本発明の第４の高周波送受信器の実施の形態の一例を示す模式的なブロック回路図である。
【図１１】非放射性誘電体線路の基本的な構成を示す模式的な部分破断斜視図である。
【図１２】従来のアイソレータの例を示す模式的な平面図である。
【図１３】従来の高周波発振器の例を示す斜視図である。
【図１４】図13の高周波発振器用のバラクタダイオードを設けた配線基板の例を示す斜視図である。
【図１５】従来の高周波発振器を組み込んで構成したミリ波レーダモジュールの例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１７２】
１：第１の誘電体線路
２：第２の誘電体線路
３：第３の誘電体線路
４：フェライト板
４ａ：第１の接続部
４ｂ：第２の接続部
４ｃ：第３の接続部
５：無反射終端器
20：平行平板導体
21ａ，21ｂ，26ａ，26ｂ：フェライト板
22，25ｂ：入力用誘電体線路
22ａ：入力端（入力用誘電体線路）
23，27：無反射終端器
24，28：終端用誘電体線路
25ａ，29：出力用誘電体線路
29ａ：出力端（出力用誘電体線路）
25：入力兼出力用誘電体線路（入力用誘電体線路25ｂと出力用誘電体線路25ａとを兼ねている。）
30：電圧制御発振器
40，60：平行平板導体
41，61：第１の誘電体線路
42，62：ミリ波信号発振部
43，63：パルス変調器
44，64：第２の誘電体線路
45ａ，45ｂ，65ａ，65ｂ：フェライト板
46ａ，66ａ：第１の接続部
46ｂ，66ｂ：第２の接続部
46ｃ，66ｃ：第３の接続部
47：送受信アンテナ
48，68：第３の誘電体線路
49，70：ミキサーの検波部
50，71：第４の誘電体線路
51，74：ミキサー
52，72，75：無反射終端器
67：送信アンテナ
69：受信アンテナ
73：第５の誘電体線路
205，206：フェライト板
207，208：第１のマイクロストリップ線路（第１の伝送線路）
209，210：第２のマイクロストリップ線路（第２の伝送線路）
211，212：第３のマイクロストリップ線路（第３の伝送線路）
207ａ：入力端
212ａ：出力端
213，214：接地導体
215，216：終端抵抗
231：高周波発振器
232：分岐器
232ａ：入力端
232ｂ：一方の出力端
232ｃ：他方の出力端
233：変調器
234：サーキュレータ
234ａ：入力端
234ｂ：一方の出力端
234ｃ：他方の出力端
235：送受信アンテナ
236：ミキサー
237：スイッチ
238：アイソレータ
239：送信アンテナ
240：受信アンテナ
Ａ：第１のサーキュレータ
Ｂ：第２のサーキュレータ
Ｃ，Ｄ：サーキュレータ（ミリ波レーダモジュール用）
Ｃ１，Ｃ２：サーキュレータ
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３：ミリ波信号
Ｏ：ミリ波発振器
Ｒ１，Ｒ２：ミリ波レーダモジュール
【図１】
2008259221.tif 000003
【図２】
2008259221.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008259221.tif 000006
【図５】
2008259221.tif 000007
【図６】
2008259221.tif 000008
【図７】
2008259221.tif 000009
【図８】
2008259221.tif 000010
【図９】
2008259221.tif 000011
【図１０】
2008259221.tif 000012
【図１１】
2008259221.tif 000013
【図１２】
2008259221.tif 000014
【図１３】
2008259221.tif 000015
【図１４】
2008259221.tif 000016
【図１５】
2008259221.tif 000017