(57)【要約】【課題】誘電体共振器型発振器（ＤＲＯ）の量産においては、誘電体共振器を設置する位置を高い精度で調節する必要があり、組立作業に要する時間が増大してしまう。また、誘電体共振器と電磁的に結合させ、共振器を構成する伝送線路の先端の終端抵抗および接地手段を誘電体基板上に形成すると製造コストが高くなる。【解決手段】ＤＲＯの構成部品のうち、伝送線路のみを誘電体基板上に形成し、ＭＭＩＣチップ上の発振用能動素子、終端抵抗および接地手段を伝送線路と金属ワイヤ、金属リボン等で接続する。また、誘電体共振器から見て発振用能動素子側の伝送線路の中途に、オープンスタブを形成する。【選択図】図１
2008312112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上に配置されたＭＭＩＣ、伝送線路及び誘電体共振器を備えて成り、
前記ＭＭＩＣは、発振回路、周波数調整回路、及び電源回路を有し、該ＭＭＩＣ上の能動素子が金属ワイヤ、または金属リボンにより前記伝送線路に接続されて成り、
前記誘電体共振器は、前記伝送線路に電磁気的に結合されて成り、
前記誘電体基板上に形成された発振周波数調整用部材を有して成る、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記発振周波数調整用部材として、前記誘電体基板上の前記伝送線路は、前記誘電体共振器から見て前記能動素子側の中途に形成されたオープンスタブを有して成る、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項３】
請求項２において、
前記ＭＭＩＣ上に終端抵抗と接地手段が形成されて成り、
前記伝送線路の先端は金属ワイヤ、または金属リボンにより前記終端抵抗と接続されている、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項４】
請求項２において、
前記誘電体基板上において、前記ＭＭＩＣ上とは異なる第２のＭＭＩＣ、または第２の誘電体基板上に終端抵抗と接地手段が形成されて成り、
前記誘電体基板上の伝送線路の先端が金属ワイヤ、または金属リボンにより前記終端抵抗と接続されている
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項５】
請求項２において、
前記誘電体基板上の前記伝送線路に設けられたオープンスタブは、該伝送線路をはさんで前記誘電体共振器の反対側に形成されている
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項６】
請求項２において、
前記オープンスタブは、先端側が前記ＭＭＩＣチップに対して開いた形状に構成されて成る
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項７】
請求項１において、
前記発振周波数調整用部材として、前記誘電体基板上に形成され前記ＭＭＩＣ上の発振用能動素子と金属ワイヤ、または金属リボンで接続された負性抵抗発生素子を備えて成る、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項８】
請求項１において、
前記誘電体共振器を構成する前記ＭＭＩＣのチップは、多層構造の誘電体基板の最上層の誘電体層に空けられた穴に組み込まれ、前記多層構造の内部導体層に接着、固定されて成り、
該多層構造の誘電体基板の表面導体層により形成された前記伝送線路と、前記ＭＭＩＣのチップの表面は、略同一平面上で前記金属ワイヤ、または金属リボンで接続されている
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項９】
誘電体基板上に形成された伝送線路と、該誘電体基板上に配置されたＭＭＩＣ及び誘電体共振器を備えて成り、
前記ＭＭＩＣは、発振回路、周波数調整回路、及び電源回路を有し、該ＭＭＩＣ上の能動素子が金属ワイヤ、または金属リボンにより前記伝送線路に接続されて成り、
前記誘電体基板の誘電率は前記ＭＭＩＣの誘電率よりも小さく、
前記伝送線路の近傍又は該伝送線路に重なった状態で前記誘電体共振器が前記誘電体基板上に設置されることにより、該誘電体共振器が前記伝送線路に電磁気的に結合されて成る、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１０】
請求項９において、
前記誘電体基板の誘電率は前記ＭＭＩＣの誘電率の１／４以下である
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１１】
請求項９において、
前記誘電体基板の材料がアルミナである
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１２】
請求項９において、
前記ＭＭＩＣ上に終端抵抗と接地手段が形成されて成り、
前記伝送線路の先端は金属ワイヤ、または金属リボンにより前記終端抵抗と接続されている、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１３】
請求項９において、
前記誘電体基板上の前記伝送線路は、前記誘電体共振器から見て前記能動素子側の中途に形成されたオープンスタブを有して成る、
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１４】
請求項９において、
前記誘電体基板上に形成され前記ＭＭＩＣ上の発振用能動素子と金属ワイヤ、または金属リボンで接続された発振周波数調整用の負性抵抗発生素子を備えて成る
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１５】
請求項９において、
前記誘電体共振器を構成する前記ＭＭＩＣのチップは、多層構造の誘電体基板の最上層の誘電体層に空けられた穴に組み込まれ、前記多層構造の内部導体層に接着、固定されて成り、
該多層構造の誘電体基板の表面導体層により形成された前記伝送線路と、前記ＭＭＩＣのチップの表面は、略同一平面上で前記金属ワイヤ、または金属リボンで接続されている
ことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項１６】
送受信モジュールと送受信アンテナを備えて成り、
前記送受信モジュールは、信号源として用いられる誘電体共振器型発振器を備えて成り、
該誘電体共振器型発振器は、誘電体基板上に形成されたＭＭＩ、伝送線路、および誘電体共振器を備えて成り、
前記誘電体共振器型発振器のＭＭＩＣは、発振回路、周波数調整回路、及び電源回路を有し、該ＭＭＩＣ上の能動素子が金属ワイヤ、または金属リボンにより前記伝送線路に接続されて成り、
前記誘電体基板の誘電率は前記誘電体共振器型発振器のＭＭＩＣの誘電率よりも小さく、
前記伝送線路の近傍又は該伝送線路に重なった状態で前記誘電体共振器が前記誘電体基板上に設置されることにより、該誘電体共振器が前記伝送線路に電磁気的に結合されて成り、
前記誘電体基板上に形成された発振周波数調整用部材を有して成り、
前記誘電体共振器型発振器のＭＭＩＣ上に終端抵抗と接地手段が形成されて成り、
前記伝送線路の先端は金属ワイヤ、または金属リボンにより前記終端抵抗と接続されている、
ことを特徴とするレーダシステム。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記誘電体基板がＬＴＣＣであり、
前記送受信モジュールは、前記誘電体共振器型発振器と、送信信号を増幅する電力増幅器ＭＭＩＣと、受信信号とローカル信号を混合処理してＩＦ信号を生成するための２組の受信器ＭＭＩＣとを備えて成る、
ことを特徴とするレーダシステム。
【請求項１８】
請求項１６において、
前記発振周波数調整用部材として、前記誘電体基板上の前記伝送線路は、前記誘電体共振器から見て能動素子側の中途に形成されたオープンスタブを有して成る、
ことを特徴とするレーダシステム。
【請求項１９】
請求項１７において、
前記誘電体基板上の前記伝送線路に設けられたオープンスタブは、該伝送線路をはさんで前記誘電体共振器の反対側に形成され、先端側が誘電体共振器型発振器の前記ＭＭＩＣチップに対して開いた形状に構成されて成る
ことを特徴とするレーダシステム。
【請求項２０】
請求項１６において、
前記誘電体共振器を構成する前記ＭＭＩＣのチップは、多層構造の誘電体基板の最上層の誘電体層に空けられた穴に組み込まれ、前記多層構造の内部導体層に接着、固定されて成り、
該多層構造の誘電体基板の表面導体層により形成された前記伝送線路と、前記ＭＭＩＣのチップの表面は、略同一平面上で前記金属ワイヤ、または金属リボンで接続されている
ことを特徴とするレーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波、またはミリ波を利用するレーダシステム、または通信システムに用いられる誘電体共振器型発振器及びそれを用いたレーダシステム、または通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波、またはミリ波を利用するレーダシステム、または通信システムに用いられる誘電体共振器型発振器（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＤＲＯ）として、例えば、特許文献１に開示された装置が知られている。図１１は、特許文献１に開示されたＤＲＯの第一の例を示すものである。ＭＭＩＣ（Microwave Monolithic IC）チップ２に隣接して誘電体基板２５が設置され、該誘電体基板上には伝送線路８と終端抵抗および接地手段９が形成される。ＭＭＩＣチップ２と誘電体基板２５はワイヤ１４により電気的に接続される。伝送線路８に近接して円柱様の誘電体共振器１を誘電体基板２５上に配置することにより、伝送線路８と誘電体共振器１とを電磁的に結合せしめ、共振器として動作させる。また、伝送線路８と接続されたＭＭＩＣチップ２内の線路には、端子１１より印加される電圧により発振周波数の調整を実現するためのバラクタ５が接続されている。同様な構成は、特許文献４にも開示されている。
【０００３】
図１２は、特許文献１に開示されたＤＲＯの第二の例を示すものである。共振器を構成する伝送線路８、終端抵抗および接地手段９はＭＭＩＣチップ２上に形成されている。誘電体共振器１が伝送線路８に近接してＭＭＩＣチップ２上、または外部に設けた誘電体基板２５上に設置されており、伝送線路８と誘電体共振器１を電磁的に結合させて共振器を構成している。
【０００４】
一方、特許文献２には、マイクロストリップラインの一端に誘電体共振器を接続し、他端をコンデンサを介して能動素子に結合することにより発信回路を形成したマイクロ波発信器において、マイクロストリップラインの一端の一側にスタブを形成し、スタブの長さを適宜に設定して発振周波数を調整することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、ＭＭＩＣ電圧制御発振器において、チューニング回路をＭＭＩＣ内部に組み込み、共振器を構成するマイクロストリップ共振線路または誘電体共振子のみをＭＭＩＣの外部回路上に構成することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８４０５８号公報
【特許文献２】特開平１１−２０５０３９号公報
【特許文献３】特開平０８−２９３７２８号公報
【特許文献４】特開平０４−３２６６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロ波、またはミリ波を利用するレーダシステム、または通信システムに用いられる誘電体共振器型発振器においては、その量産歩留まりの向上、及び生産コストの低減方法が強く求められている。
【０００８】
図１１に示したＤＲＯは、ＭＭＩＣチップ２に加えて誘電体基板２５を用いる必要があり、かつ該誘電体基板には、伝送線路８、終端抵抗および接地手段９等の回路部品を形成する必要があり、製造コストが高くなるという課題がある。
【０００９】
一方、図１２に示したＤＲＯは、誘電体基板２５上に伝送線路８、終端抵抗および接地手段９のような回路構成物を設ける必要がなく、より低コストでの製造が実現できる。しかし、ＧａＡｓ、Ｓｉ等の半導体からなるＭＭＩＣチップ２の比誘電率は１０以上の高い値を持つ。このため、図１１の構成に比べて伝送線路８と誘電体共振器１の結合が弱く、発振器の性能が悪くなる。また、伝送線路８とＭＭＩＣチップ２上に形成される他の回路部分とは、相互の不要な電磁的結合を防ぐために一定以上の間隔を設ける必要があり、その結果ＭＭＩＣチップ２の面積が大きくなり、製造コストが高くなるという課題がある。
【００１０】
さらに、図１１や図１２に開示された構成のＤＲＯを量産する場合には、誘電体共振器１の大きさやＭＭＩＣチップ２の性能のばらつきを見込んで、誘電体共振器１を設置する位置を極めて高い精度で調整する必要がある。このため、組立作業に要する時間が増大してしまうという課題がある。
【００１１】
特許文献２には、誘電体共振器おいて、スタブの先端を削ってＬを短くすれば発振周波数が高くなり、スタブに半田を盛れば発振周波数が下がり、これにより、誘電体共振器を切削せずに発振周波数を調整できることが記載されている。ただ、特許文献２には、誘電体基板に誘電体共振器を載せてＤＲＯを構成することの開示はない。
【００１２】
また、特許文献３では、チューニング回路をＭＭＩＣ内部に組み込み、結合線路のみを誘電体基板上に構成することで、コストの低減を図っている。しかし、特許文献３にも、誘電体基板に誘電体共振器を載せてＤＲＯを構成することの開示はない。
【００１３】
本発明の目的は、量産歩留まりを向上させ製造コストを低減可能な誘電体共振器型発振器及びそれを用いたレーダシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の代表的なものの一例を示せば以下の通りである。即ち、本発明の誘電体共振器型発振器は、誘電体基板上に配置されたＭＭＩＣ、伝送線路及び誘電体共振器を備えて成り、前記ＭＭＩＣは、発振回路、周波数調整回路、及び電源回路を有し、該ＭＭＩＣ上の能動素子が金属ワイヤ、または金属リボンにより前記伝送線路に接続されて成り、前記誘電体共振器は、前記伝送線路に電磁気的に結合されて成り、前記誘電体基板上に形成された発振周波数調整用部材を有して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、量産歩留まりを向上させ製造コストを低減可能な誘電体共振器型発振器及びそれを用いたレーダシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の代表的な実施例によれば、ＤＲＯは、その構成部品のうち、伝送線路のみがＭＭＩＣに比べて比誘電率の低い誘電体基板上に形成され、ＭＭＩＣチップ上の発振用能動素子、終端抵抗および接地手段は上記伝送線路と金属ワイヤ、金属リボン等で接続されている。また、誘電体共振器から見て発振用能動素子側の伝送線路に、オープンスタブが形成されている。
【００１７】
本発明によるＤＲＯの構成部品のうち、誘電体基板上に形成するのは伝送線路のみであり、従来例のように終端抵抗および接地手段等の部品を形成する必要がない。この結果、製造コストが抑えられる。また、比誘電率の低い誘電体基板上の伝送線路と誘電体共振器とを電磁的に結合させるため、従来例のように、両者の結合が弱くなることがなく、発振器の性能が悪くなることを防げる。また、伝送線路に設けたオープンスタブの長さを調整することによりＤＲＯの発振周波数の調整が可能になるため、誘電体共振器の位置を調整する必要がなくなり、量産時の組立時間が大幅に削減される。  
以下、本発明における好適な実施例を図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の第１の実施例を、図１、図２（図２Ａ〜図２Ｄ）、図３（図３Ａ、図３Ｂ）で説明する。図１は、本発明の第１の実施例になる誘電体共振器型発振器の上面図である。図２Ａは図１のＡ−Ａ断面図、図２Ｂは図１のＢ−Ｂ断面図である。図２Ｃは第１の実施例における構成の説明図、図２Ｄは、第１の実施例に対する変形例の説明図である。
【００１９】
本実施例の誘電体共振器型発振器１００は、共通の誘電体基板１３上に誘電体共振器１、ＭＭＩＣ２、及び伝送線路８１が形成されている。すなわち、多層誘電体基板１３上には、裏面導体層１６ａ、内部導体層１６、内部誘電体層１７及び表面誘電体層１７ａからなる積層構造と、円柱状の誘電体共振器１と、ＭＭＩＣチップ２とが設けられている。多層誘電体基板１３は、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）で構成されている。誘電体層１７及び表面誘電体層１７ａ（特に区別しないときは誘電体層）は低誘電率の材料、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である。なお、内部導体層１６や誘電体層１７の多層構造は、電源供給回路やバイアス回路その他の機能を有するものであり、本実施例において多層構造は必須の構成要素ではない。
【００２０】
図２Ａに示すように、ＭＭＩＣチップ２は多層誘電体基板１３の最上層の表面誘電体層１７ａに空けられた穴１８に組み込まれ、この穴１８の底面に露出した内部導体層１６に接着、固定されている。
【００２１】
ＭＭＩＣチップ２は、発振回路、周波数調整回路、電源回路及びその他の周辺回路を含んでいる。すなわち、ＭＭＩＣチップ２上には、発振動作を実現するための発振用能動素子３、負性抵抗発生用素子４、発振電力を増幅するためのバッファ増幅用能動素子６、電源供給回路等の周辺回路、終端抵抗および接地手段９、電源端子１０、周波数調整用端子１１及び出力端子１２が形成されている。また、ＭＭＩＣチップ２内の線路には、周波数調整用端子１１より印加される電圧により発振周波数の調整を実現するためのバラクタ５が接続されている。
【００２２】
また、表面誘電体層１７ａ上には、ＭＭＩＣチップ２に隣接して、ほぼ一定幅の帯状の表面導体層８０にて伝送線路８１、および発振周波数調整用部材としての長さＬのオープンスタブ８２が形成されている。本実施例では、帯状の表面導体層８０は表面誘電体層１７ａの上で折り曲げられているが、これは、ＭＭＩＣチップ２のチップサイズに合わせるためである。この表面導体層により形成された伝送線路８１と、ＭＭＩＣチップ２の表面は、損失を最少にすべく、略同一平面上でかつ近接した位置において金属ワイヤ、または金属リボンで接続されている。すなわち、ＭＭＩＣチップ２上の発振用能動素子３が伝送線路８１と金属ワイヤ１４で電気的に接続され、また、終端抵抗および接地手段９も金属ワイヤ１４で伝送線路８１と電気的に接続されている。
【００２３】
さらに、図２Ｂに示すように、円柱状の誘電体共振器１をその底面の一部が伝送線路８１を覆うようにして表面誘電体層１７ａ上に接着剤等で固定している。
【００２４】
伝送線路８１に近接して円柱状の誘電体共振器１を誘電体層上に配置することにより、伝送線路と誘電体共振器１とを電磁的に結合させ、共振器として動作させる。一例を示せば、誘電体共振器１は直径が１．４ｍｍ、高さが０．５ｍｍの円柱体であり、一方、伝送線路８１は幅が３００μｍである。そして、誘電体共振器１の外周端が伝送線路８１上でその幅方向２００〜３００μｍの範囲で重なるようにして配置される。
【００２５】
このように、表面誘電体層１７ａ上において、伝送線路８１の近傍又はこの伝送線路に重なった状態で誘電体共振器１が設置され、その底面積と高さ及び材料が持つ誘電率により一義に決まる所望の共振周波数において、誘電体共振器１が伝送線路８１と電磁的に結合することによって発振条件が成立し、発振器回路の発振動作が実現する。伝送線路８１の他方の先端には終端手段および接地手段９が構成され、共振周波数以外の周波数を持つ電磁界が不要反射を起こし、回路の動作を不安定にすることを防止している。
【００２６】
ＭＭＩＣチップ２内の各回路素子パラメータは、発振用能動素子３と、そこに接続された負性抵抗発生用素子４により、所望の周波数帯域において負性抵抗が現れるように調整されている。
【００２７】
なお、オープンスタブ８２は、誘電体共振器１と重ならないように伝送線路８１をはさんで誘電体共振器１の反対側に形成されている。すなわち、図２Ｃに示すように、表面導体層８０の内側、換言すると、線分Ｃ−Ｃに対し誘電体共振器１が伝送線路８１と重なる側（Ｄで表示）とは反対の側に、オープンスタブ８２が形成され、外側に誘電体共振器１が配置されている。
【００２８】
本実施例では、誘電体基板上の伝送線路８１において、誘電体共振器１から見てＭＭＩＣチップ２の能動素子側の中途に、オープンスタブ８２を設け、そのスタブの長さの調節により誘電体共振器型発振器１００の発振周波数の調整を行なうように構成されている。
【００２９】
なお、図１では帯状の表面導体層８０は直線で表示しているが実際の形状としては角部が緩やかに湾曲した形状とする。また、略Ｄ字型の平面形状となっているが、これに限定されるものではない。例えば、図２Ｄに示すように、オープンスタブ８２の部分を、その先端側がＭＭＩＣチップ２に対して角度θだけ開いた形状に構成すると、ＭＭＩＣチップ２とオープンスタブ８２の先端部間の距離が長くなり、スタブの長さの調節（トリミング）作業がやり易くなる。
【００３０】
本実施例では、ＤＲＯ１００の構成部品のうち、伝送線路８１およびオープンスタブ８２を構成する表面導体層８０のみを誘電体基板上に形成し、ＭＭＩＣチップ上の発振用能動素子、終端抵抗および接地手段を伝送線路と金属ワイヤ、金属リボン等で接続する。また、誘電体共振器から見て発振用能動素子側の伝送線路の中途に、オープンスタブを形成する。そのため、誘電体基板上に終端抵抗や接地手段、スルーホール等を設ける必要がなくなり、製造コストを下げることができる。また、オープンスタブを任意の長さに切断加工することでＤＲＯの発振周波数を調節することが可能になるため、誘電体共振器の設置位置を精密に調整する工程を省略でき、組立時間が大幅に短縮される。一例として、組立作業に要する時間を従来の数十分の一に短縮できる。
【００３１】
また、ＭＭＩＣに比べて比誘電率の低い誘電体基板上で伝送線路と誘電体共振器とを電磁的に結合させるため、従来例のように、両者の結合が弱くなることがなく、発振器の性能が悪くなることを防げるという効果がある。
【００３２】
この点を、図３（図３Ａ、図３Ｂ）で説明する。まず、図３Ａは、第１の実施例の等価回路図である。ＭＭＩＣチップ２が１つの基板に形成され、これとは別の基板、例えばアルミナからなる誘電体基板（表面誘電体層１７ａ）上に伝送線路８１と誘電体共振器１が設けられている。この伝送線路８１と誘電体共振器１とにより、ＬＣの並列接続からなる共振回路が構成される。
【００３３】
誘電体基板１７ａの誘電率ε２は、ＭＭＩＣチップ２を構成するＧａＡｓ、Ｓｉ等の半導体材料の誘電率ε１に比べてかなり小さい。一例として、誘電率ε２は、誘電率ε１の１／４程度以下である。また、図３Ｂに示すように、電磁界の結合度Ｋは、誘電率εにリンクしている。従って、本実施例による誘電体基板上での伝送線路と誘電体共振器との電磁的な結合度Ｋ２は、図１２に示したＭＭＩＣチップ２上での伝送線路と誘電体共振器との電磁的な結合度Ｋ１よりもかなり高くなり、発振器として高い性能が得られる。
【実施例２】
【００３４】
第１の実施例の誘電体共振器型発振器（ＤＲＯ）１００は、マイクロ波、またはミリ波を利用するレーダモジュール、レーダシステム、または通信システムの信号源として用いられる。
【００３５】
本発明の第２の実施例として、第１の実施例によるＤＲＯ１００を、マイクロ波、またはミリ波レーダシステムに適用した場合の構成例を示す。図４に送受信モジュールと送受信アンテナにより構成される送受信モジュール基板の上面図を、その回路ブロック図を図５に示す。
【００３６】
レーダシステムの送受信モジュール２００として、多層誘電体基板１３上には図１に示す構成の、ＭＭＩＣチップ２と、伝送線路８１と、誘電体共振器１からなるＤＲＯ１００の他に、送信信号を増幅する電力増幅器ＭＭＩＣ２ａと、受信信号とローカル信号を混合処理して、ＩＦ信号を生成するための２組の受信器ＭＭＩＣ２ｂとが、共通のセラミック基板上に実装されている。電力増幅器ＭＭＩＣ２ａは送信信号端子１５ａに、受信器ＭＭＩＣ２ｂは受信信号端子１５ｂに、それぞれ接続されており、送信信号端子１５ａと受信信号端子１５ｂは、それぞれ送信アンテナと受信アンテナ（ともに図示せず）の給電点と接続されている。上記の各ＭＭＩＣ２ａ同士は図５のブロック回路図と同様に、多層誘電体基板１３上の表面導体層８０により形成された線路により接続されている。なお、図４の斜線部は胴体パターンを示している。各ＭＭＩＣ２ａへの電源供給を行うための配線は、図４には明示されていないが内部導体層１６を利用して形成される。
【００３７】
誘電体共振器１は、その底面積と高さにより一義に決まる所望の共振周波数において、伝送線路８１と電磁的に結合することによって発振条件が成立し、発振動作が実現する。発振信号はＭＭＩＣチップ２の増幅手段により増幅され、出力信号として取り出される。取り出された高周波信号は第１の電力分配器により２分され、一方は電力増幅器が構成された電力増幅器ＭＭＩＣ２ａを経由して端子１５ａから送信アンテナに送出される。他方の信号は第２の電力分配器でさらに２分され、２組の受信器ＭＭＩＣ２ｂのローカル信号端子に入力される。
【００３８】
送信アンテナから送られた高周波信号は、目標物での反射に伴いドップラーシフトを受けて受信アンテナにより受信される。その受信信号は２組の受信器ＭＭＩＣ２ｂにおいてローカル信号とミキシングされ、中間周波数（ＩＦ）信号が生成される。この中間周波数（ＩＦ）信号を演算処理部５０で処理することにより、レーダシステムの前方に位置する目標物までの距離及び相対速度を検知できる。受信アンテナを２つ設けることにより、両アンテナで受信される信号の位相差から、目標物の１次元方向の角度が検知される。
【００３９】
本発明による送受信モジュールの構成部品のうち、誘電体基板１３上に形成するのは伝送線路８１およびオープンスタブ８２を構成する帯状の表面導体層８０のみであり、従来例のように終端抵抗および接地手段等の部品を形成する必要がない。この結果、製造コストが抑えられるという効果がある。また、ＭＭＩＣに比べて比誘電率の低い誘電体基板上の伝送線路と誘電体共振器とを電磁的に結合させるため、従来例のように、両者の結合が弱くなることがなく、発振器の性能が悪くなることを防げるという効果がある。さらに、伝送線路の中途に設けたオープンスタブの長さを調整することによりＤＲＯの発振周波数の調整が可能になるため、誘電体共振器の位置を調整する必要がなくなり、量産時の組立時間が大幅に削減される。
【００４０】
なお、以下に述べる本発明の他の実施例についても、同様に、本実施例のマイクロ波、またはミリ波レーダシステムに適用しうることは言うまでも無い。
【実施例３】
【００４１】
次に、本発明の第３の実施例として、第１の実施例によるＤＲＯ１００を量産する場合の具体的な手順の一例を、図６から図８を用いて説明する。図６は、ＤＲＯの個体間ばらつきを考慮した、オープンスタブ長Ｌと発振出力Ｐoutの相関図であり、図７は、同じくオープンスタブ長Ｌと発振周波数ｆoscの相関図である。また、図８はＤＲＯの量産時の組立フローである。
【００４２】
ＤＲＯの構成部品のうち、誘電体共振器の位置のばらつき、ＭＭＩＣの特性のばらつき、ワイヤの長さのばらつき等を反映して、発振出力Ｐoutと発振周波数ｆoscのオープンスタブ長Ｌに対する相関は、図６および図７に示すように、ＤＲＯにより幅が見られる。
ここで、組立開始前のオープンスタブの長さをLstartとし、これを少しずつ短くしていくと、図７に示すように、発振周波数ｆoscはオープンスタブ長Ｌに応じて少しずつ高くなる。一方、図６に示すように、発振出力Ｐoutにはオープンスタブ長Ｌの変化に対して大きな変化が見られない個体と大きく変化する個体とが存在する、という特徴がある。
【００４３】
なお、図６および図７において、量産されるＤＲＯの最低発振出力をＰmin、最低発振周波数をｆmin、最高発振周波数をｆmaxとする。また、これ以上オープンスタブを短くしたら作業を終了する、Ｌの最短の長さをＬminとする。
本実施例では、これらオープンスタブ長Ｌと発振周波数ｆosc及び発振出力Ｐoutの関係に基づき、図に示す手順に沿って、ＤＲＯの組立作業を行う。
【００４４】
図８に示すように、まず、ＭＭＩＣチップ２の単体での選別作業を行い（１００）、良品のみを多層誘電体基板１３に接着し（１０１）、伝送線路８１とワイヤで接続し、さらに誘電体共振器１を接着する（１０２）。そして高周波対応プロービング手段により、組み立てたＤＲＯの発振出力Ｐout、および発振周波数ｆoscをモニタする（１０３）。まず、発振周波数ｆoscが最高発振周波数ｆmaxより低いことを確認する（１０４）。ここで発振周波数ｆoscが最高発振周波数ｆmaxより高い場合、オープンスタブの切断作業により発振周波数ｆoscを最高発振周波数ｆmaxより低くすることは不可能であるため、この時点で不良品と判断して作業を終了する。
【００４５】
発振周波数ｆoscがｆmaxより低い場合は、次に発振出力Ｐoutが最低発振出力Ｐminより大きく、かつ発振周波数ｆoscが最低発振周波数ｆminより高いかを確認する（１０５）。上記の条件を満たす場合は、ＤＲＯの発振出力Ｐoutと発振周波数ｆoscがともに良品条件を満たすため、良品としてそのＤＲＯの組立作業は終了する（１０６）。
【００４６】
上記の条件を満たさない場合は、オープンスタブの切断作業を行う。まず、オープンスタブの長さＬ＞Ｌminの条件を満たすかを確認する（１０７）。満たさない場合は不良品と判断して作業を終了し、満たす場合は、オープンスタブをあらかじめ設定した長さだけ切断する（１０８）。そして再び発振出力Ｐoutと発振周波数ｆoscをモニタし（１０３）、それぞれが良品条件を満たす数値に変化したか否かを確認し、良品、もしくは不良品と判定されるまで作業を続ける。
【００４７】
本実施例によれば、伝送線路の中途に設けたオープンスタブの長さを調整することによりＤＲＯの発振周波数の調整が可能になるため、誘電体共振器の位置を調整する必要がなくなり、量産時の組立時間が大幅に削減される。
【実施例４】
【００４８】
次に、本発明の別の実施例について図面を用いて説明する。図９に示したのは本発明の第２の実施例の上面図である。多層誘電体基板１３上に形成された伝送線路８１は、第１の実施例では発振器として動作するＭＭＩＣチップ２上に形成した終端抵抗および接地手段９にワイヤ１４で接続されていたが、接地手段９は必ずしもＭＭＩＣチップ２上に形成されていなくとも良い。図９はその一例として、伝送線路８１の先端が、誘電体共振器１が設置される多層誘電体基板１３上に接着された他のＭＭＩＣチップ２０、または単層誘電体基板２５上に形成された終端抵抗および接地手段９にワイヤ１４で接続されている例である。誘電体共振器１から見て終端抵抗側の伝送線路８１の長さおよび形状によるＤＲＯの特性の変動はほとんどないので、特に制限を設ける必要はない。
【００４９】
本実施例でも、比誘電率の低い誘電体基板上の伝送線路と誘電体共振器とを電磁的に結合させるため、発振器の性能が悪くなることを防げるという効果がある。また、伝送線路の中途に設けたオープンスタブの長さを調整することによりＤＲＯの発振周波数の調整が可能になるため、誘電体共振器の位置を調整する必要がなくなり、量産時の組立時間が大幅に削減されるという効果がある。
【実施例５】
【００５０】
図１０に示したのは、ＤＲＯの特性の調整を行なうオープンスタブを表面導体層８０に設けず、このオープンスタブに代わるものとして、発振用能動素子３にワイヤで接続された負性抵抗発生用素子４１を誘電体共振器１が設置される多層誘電体基板１３上に形成している。この発振周波数調整用部材としての負性抵抗発生用素子４１の長さＬの調整により、誘電体共振器１の発振周波数の調整を行なう。この構成においても、負性抵抗発生用素子４１の長さＬを短くすることにより発振周波数が増加するため、第１の実施例と全く同様に、ＤＲＯの量産時の組立時間が大幅に削減されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施例になる誘電体共振器型発振器の上面図。
【図２Ａ】図１のＡ−Ａ断面図。
【図２Ｂ】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図２Ｃ】第１の実施例における誘電体共振器と伝送線路の位置関係を示す図。
【図２Ｄ】第１の実施例におけるオープンスタブの変形例を示す図。
【図３Ａ】第１の実施例の等価回路図。
【図３Ｂ】第１の実施例における誘電体基板の誘電率と電磁的な結合度の関係を示す図。
【図４】本発明の第２の実施例になる送受信モジュール基板の上面図。
【図５】本発明の第２の実施例になる送受信モジュールの等価回路図。
【図６】本発明の第３の実施例における、誘電体共振器型発振器の個体間ばらつきを考慮した、オープンスタブ長Ｌと発振出力の相関を説明する図。
【図７】本発明の第３の実施例における、誘電体共振器型発振器の個体間ばらつきを考慮した、オープンスタブ長Ｌと発振周波数の相関図。
【図８】本発明の第３の実施例における誘電体共振器型発振器の製造フロー。
【図９】本発明の第４の実施例になる誘電体共振器型発振器の上面図。
【図１０】本発明の第５の実施例になる誘電体共振器型発振器の上面図。
【図１１】第１の従来例になる誘電体共振器型発振器の上面図。
【図１２】第２の従来例になる誘電体共振器型発振器の上面図。
【符号の説明】
【００５２】
１…誘電体共振器
２…ＭＭＩＣチップ
２ａ…増幅器ＭＭＩＣ
２ｂ…受信器ＭＭＩＣ
３…発振用能動素子
４…負性抵抗発生用素子
５…バラクタ
６…バッファ増幅用能動素子
８…伝送線路
９…終端抵抗および接地手段
１０…電源端子
１１…周波数調整用端子
１２…出力端子
１３…多層誘電体基板
１４…ワイヤ
１５ａ…送信信号端子
１５ｂ…受信信号端子
１６…内部導体層
１６ａ…裏面導体層
２０…別のＭＭＩＣチップ
２５…単層誘電体基板
４１…負性抵抗発生用素子
８０…表面導体層
８１…伝送線路
８２…オープンスタブ
１００…誘電体共振器型発振器
２００…レーダシステムの送受信モジュール。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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