(57)【要約】【課題】ＦＭ−ＣＷレーダなどに用いられ、送信波を三角変調波に変調するための変調波を発生する可変リアクタンス装置１において、コストがかからないようにする。【解決手段】コプレーナ線路およびマイクロストリップ線路から成る基板１１に近接して、周方向に形状が変化した回転子２を設ける。回転子２はまた、導電体や誘電体から成る。したがって、回転子２を回転させることによって、伝送線路と回転子２との間や、回転子２側に形成される容量の位置や大きさを変化し、伝送線路側から見たリアクタンスを変化させることができる。これによって、ミリ波帯などの高周波信号を扱う場合には、電気的方法によってリアクタンスを変化させることが難しいのに対して、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる。【選択図】図２
2007049212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路と、
前記伝送線路に近接して配置され、周方向に形状が変化して成る回転子とを含み、
前記回転子を回転させることによって、前記伝送線路側から見たリアクタンスを変化させることを特徴とする可変リアクタンス装置。
【請求項２】
前記回転子は、少なくとも前記伝送線路に対向する部分が導電性であり、前記伝送線路と前記回転子との間で容量が形成されることを特徴とする請求項１記載の可変リアクタンス装置。
【請求項３】
前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成されて成ることを特徴とする請求項２記載の可変リアクタンス装置。
【請求項４】
前記伝送線路はコプレーナ線路であって、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に生じることを特徴とする請求項３記載の可変リアクタンス装置。
【請求項５】
前記回転子は、前記伝送線路を挟むように一対で設けられ、相互に連動して回転駆動されることを特徴とする請求項３または４記載の可変リアクタンス装置。
【請求項６】
前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の厚みが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする請求項２記載の可変リアクタンス装置。
【請求項７】
前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の高さが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする請求項２記載の可変リアクタンス装置。
【請求項８】
前記回転子は、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成されて成り、
前記伝送線路はマイクロストリップ線路であって、前記容量は、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に生じることを特徴とする請求項２記載の可変リアクタンス装置。
【請求項９】
前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成された誘電体から成り、
前記伝送線路はコプレーナ線路から成ることを特徴とする請求項１記載の可変リアクタンス装置。
【請求項１０】
前記回転子は誘電体から成り、かつ前記伝送線路はコプレーナ線路から成り、前記回転子の回転によって、該回転子と伝送線路との距離を変化させることを特徴とする請求項１記載の可変リアクタンス装置。
【請求項１１】
前記請求項１ないし１０の何れか１項に記載の可変リアクタンス装置と、共振器とを備え、前記可変リアクタンス装置のリアクタンス値を変化させることによって発振周波数が変化することを特徴とする発振器。
【請求項１２】
前記請求項１１記載の発振器を用いることを特徴とするレーダ装置。
【請求項１３】
前記回転子には１次放射器を備え、前記回転子の回転によって、前記発振器の発振周波数を変化させるとともに、前記１次放射器の走査を行うことを特徴とする請求項１２記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されて、車間距離や相対速度の測定に用いられる、いわゆるＦＭ−ＣＷレーダ装置等に好適に用いられる可変リアクタンス装置、発振器およびレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記ＦＭ−ＣＷレーダは、たとえば７６ＧＨｚのミリ波を用い、前記車間距離や相対速度を、比較的天候や昼夜の影響を受け難く、かつ精度良く測定することができるので、一部の車両に搭載が始まっている。その測定原理は、広く知られており、前記７６ＧＨｚの三角変調波を送信し、受信波の時間の遅れ（対象物からの反射波が戻ってくるまで時間）から距離を測定することができ、ドップラー効果による送信波と受信波との周波数のズレ（ドップラーシフト量）から相対速度を測定することができる。
【０００３】
具体的には、送信波に対して受信波は時間の遅れ（Δｔ）と周波数のズレとを起こし、時間の遅れ（Δｔ）は対象物までの距離を表し、周波数のズレは対象物との相対速度を表す。そして対象物まで距離Ｒは
２Ｒ＝Δｔ×Ｃ（Ｃは光速）、すなわちＲ＝Δｔ×Ｃ／２        …（Ａ）
によって求めることができる。
【０００４】
ここで、相対速度が０としてビート周波数をｆｒとすると、Δｔが大きいほどｆｒが大きくなり、具体的には
Δｔ＝ｆｒ／（２×ΔＦ×ｆｍ）
（ΔＦは送信波の変調幅、ｆｍは繰り返し周波数）
の関係を満たすことが知られている。
【０００５】
これを（Ａ）に代入して、
Ｒ＝Ｃ×ｆｒ／（４×ΔＦ×ｆｍ）
となり、ビート周波数ｆｒを元にして、距離Ｒを求めることができる。
【０００６】
上述の説明は、ドップラーシフト量が０（相対速度が０の場合）として説明したものであるが、相対速度が０でない場合であっても、
ｆｒ＝（ｆｂ1＋ｆｂ2）／２
（ｆｂ1は三角変調波の上り区間のビート周波数、ｆｂ2は三角変調波の下りビート周波数）
として上記式を適用することができる。
【０００７】
また、相対速度Ｖは、送信波のキャリア周波数をｆｏとすると、
ｆｄ＝（ｆｂ1−ｆｂ2）／２
として、
Ｖ＝Ｃ・ｆｄ／（２・ｆｏ）
から、求めることができる。
【０００８】
したがって、このようなＦＭ−ＣＷレーダには、変調幅１００ＭＨｚ程度の線形性の優れた三角変調波を作成し、変調を行う必要がある。通常、変調をかけるには、バラクタダイオードなどの可変リアクタンス素子を変調素子として利用したＶＣＯ（電圧制御型発振器）を使用するのが一般的である。しかしながら、ミリ波の領域では、このバラクタダイオードを使用して、共振器の共振周波数を変えることができるＶＣＯを得ることは困難である。以下に、その理由を詳述する。
【０００９】
すなわち、前記バラクタダイオードは、半導体のＰＮ接合に印加する電圧を変化することで、空乏層容量を変化させ、容量の変化を得る。ＶＣＯに利用するバラクタダイオードの容量としては、通常、変調に適切な−５０ｊΩ程度のインピーダンスになる容量が選ばれる。このインピーダンス値よりも充分大きい容量のバラクタダイオードを使用した場合、バラクタダイオードは殆ど短絡に見え、共振周波数の変化を生じ難い。一方、このインピーダンス値よりも充分小さい容量のバラクタダイオードを使用した場合、バラクタダイオードは殆ど開放に見え、やはり共振周波数の変化を生じ難い。
【００１０】
ミリ波、たとえば前記７６ＧＨｚ帯においては、インピーダンスが前記−５０ｊΩとなる容量は０．０４２ｐＦとなり、一般に入手可能な容量値（０．３ｐＦ以上）を使うと、前記のように略短絡に見えてしまうことに加え、並列に存在する寄生容量や、直列に存在する寄生インダクタが、バラクタダイオードの容量変化を隠してしまうことになる。このため、前述のように、ミリ波領域では、バラクタダイオードを使用して、共振器の共振周波数を変えるＶＣＯを得ることは、きわめて困難である。
【００１１】
また、ＦＭ−ＣＷレーダ用に、線形性の優れた三角変調波を得るためには、以下の３つの方法が考えられる。
１．周波数変調感度が一定のＶＣＯを使用する。
２．特許文献１で示されるように、周波数変調感度が一定になるよう、変調信号を逆方向に歪ませて、線形な変調波を得る。
３．特許文献２で示されるように、発振周波数をリアルタイムでモニタし、周波数がズレた場合には補正をかける、クローズドループを使用する。
【特許文献１】特開平８−１８３４３号公報（公開日：平成８年１月１９日）
【特許文献２】特開平６−１２０７３５号公報（公開日：平成６年４月２８日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記１．の方法を実現するためには、変調特性の優れたＶＣＯが必要になるけれども、そのようなＶＣＯを突現するのは非常に困難である。
【００１３】
また、前記２．の方法は、低周波回路を使用して、比較的容易に良好な線形性を得ることができる。しかしながら、この方式はオープンループ補正であるので、ＶＣＯの特性変動が起きると、特性がズレてしまうという問題がある。また、補正回路もコスト高の要因になる。
【００１４】
さらにまた、前記３．の方法の代表としては、ＰＬＬ（フェイズロックループ）が挙げられる。ＰＬＬを使用すれば、線形性の優れた三角変調波が比較的容易に得られ、ＶＣＯ特性の経時変化があっても，補正が可能である。しかしながら、ＰＬＬには、基準発振器および分周器などが必要になり，構成が複雑で、コストがかかるという問題がある。さらに、ミリ波帯では、基準信号と比較するためにダウンコンバートする必要があり、このダウンコンバートするための回路が複雑で、より一層高価になってしまう。このＰＬＬに類似のＦＬＬ（Frequency Locked Loop ）という方法もあるが、やはり基準発振器が必要で、コストがかかることが問題である。
【００１５】
したがって、上記の方法の何れも、技術的あるいはコスト的に問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、コストのかからない変調方法を実現することができる可変リアクタンス装置、発振器およびレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の可変リアクタンス装置は、伝送線路と、前記伝送線路に近接して配置され、周方向に形状が変化して成る回転子とを含み、前記回転子を回転させることによって、前記伝送線路側から見たリアクタンスを変化させることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、導電体や誘電体から成る回転子を、コプレーナ線路、マイクロストリップ線路またはスロットなどから成る伝送線路に近接して配置すると、前記回転子が導電体である場合には該導電体と前記伝送線路との間に容量が形成され、前記回転子が誘電体である場合には該誘電体側に容量が形成される。そして、この回転子を周方向に形状が変化するように形成しておくことで、回転子を回転させると、前記リアクタンスが変化する。たとえば、前記周方向に連続する凹凸を形成しておくことで、前記リアクタンスは周期的に変化する。こうして、可変リアクタンスを実現することができる。
【００１９】
そして、ミリ波帯などの高周波信号を扱う場合には、電気的方法によってリアクタンスを変化させることが難しいのに対して、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる。
【００２０】
また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、少なくとも前記伝送線路に対向する部分が導電性であり、前記伝送線路と前記回転子との間で容量が形成されることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、金属または絶縁体をメタライズして成る回転子を用い、その回転子の周方向の形状の変化で、該回転子を回転させることで、前記伝送線路と該回転子との間に形成されるリアクタンスが変化する。これによって、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。
【００２２】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成されて成ることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、凸条は、前記円板部の下面から突出した均等な高さの壁状に形成される。そして、前記凸条は、概略的には円形で、三角変調波状などに周期的に蛇行して形成される。さらに、複数の凸条が相互に平行に形成されていてもよい。
【００２４】
したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００２５】
また、本発明の可変リアクタンス装置は、前記伝送線路はコプレーナ線路であって、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に生じることを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、前記伝送線路をコプレーナ線路で形成すると、前記のように回転子の円板部の下面に形成された凸条が該コプレーナ線路に臨み、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に形成される。そして、前述のように回転子が回転することで、それらの容量の位置が変化し、リアクタンスを変化させることができる。
【００２７】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、前記伝送線路を挟むように一対で設けられ、相互に連動して回転駆動されることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、回転子が軸線方向に変位しても、２つの回転子と伝送線路との隙間の合計値は常にほぼ一定になる。
【００２９】
したがって、軸ぶれが生じても、前記伝送線路と回転子との間に形成される容量の変化を小さくすることができる。
【００３０】
また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の厚みが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする。
【００３１】
上記の構成によれば、回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成される。そして、その外壁の厚みが、周方向に、三角変調波状などに周期的に変化して形成される。
【００３２】
したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における電極面積を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００３３】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成されており、その外壁の高さが、周方向に、周期的に変化して成ることを特徴とする。
【００３４】
上記の構成によれば、回転子は、円板部の下面から外壁が延設されて形成される。そして、その外壁の高さが、周方向に、三角変調波状などに周期的に変化して形成される。
【００３５】
したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００３６】
また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成されて成り、前記伝送線路はマイクロストリップ線路であって、前記容量は、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に生じることを特徴とする。
【００３７】
上記の構成によれば、回転子は、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成されて成る。そして、その凹凸が、三角変調波状などに周期的に変化して形成される。一方、前記伝送線路はマイクロストリップ線路から成り、前記容量は、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に生じる。
【００３８】
したがって、前記回転子が回転すると、前記開放端と回転子との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００３９】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成された誘電体から成り、前記伝送線路はコプレーナ線路から成ることを特徴とする。
【００４０】
上記の構成によれば、凸条は、前記円板部の下面から突出した均等な高さの壁状に形成される。そして、前記凸条は、概略的には円形で、三角変調波状などに周期的に蛇行して形成される。さらに、複数の凸条が相互に平行に形成されていてもよい。
【００４１】
したがって、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００４２】
また、本発明の可変リアクタンス装置では、前記回転子は誘電体から成り、かつ前記伝送線路はコプレーナ線路から成り、前記回転子の回転によって、該回転子と伝送線路との距離を変化させることを特徴とする。
【００４３】
上記の構成によれば、誘電体から成る回転子を用い、その回転子の周方向の形状の変化で、該回転子を回転させることで、該回転子と伝送線路との距離が変化するように構成すると、前記回転に伴い、前記コプレーナ線路の線路導体と接地導体との間に発生する容量が変化し、前記リアクタンスを変化することができる。これによって、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。
【００４４】
さらにまた、本発明の発振器は、前記の可変リアクタンス装置と、共振器とを備え、前記可変リアクタンス装置のリアクタンス値を変化させることによって発振周波数が変化することを特徴とする。
【００４５】
上記の構成によれば、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる発振器を実現することができる。
【００４６】
また、本発明のレーダ装置は、前記の発振器を用いることを特徴とする。
【００４７】
上記の構成によれば、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができるレーダ装置を実現することができる。
【００４８】
さらにまた、本発明のレーダ装置は、前記回転子には１次放射器を備え、前記回転子の回転によって、前記発振器の発振周波数を変化させるとともに、前記１次放射器の走査を行うことを特徴とする。
【００４９】
上記の構成によれば、１次放射器が放射レーダ波の走査を行うにあたって、前述のようなリアクタンス変化を実現するための前記回転子と一体で構成する。
【００５０】
したがって、走査型のレーダ装置の構成を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、伝送線路と、前記伝送線路に近接して配置され、周方向に形状が変化して成る回転子とを含み、前記回転子を回転させることによって、前記伝送線路側から見たリアクタンスを変化させる。たとえば、前記周方向に連続する凹凸を形成しておくことで、前記リアクタンスは周期的に変化する。こうして、可変リアクタンスを実現する。
【００５２】
それゆえ、ミリ波帯などの高周波信号を扱う場合には、電気的方法によってリアクタンスを変化させることが難しいのに対して、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる。
【００５３】
また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、金属または絶縁体をメタライズして成る回転子を用い、その回転子の周方向の形状の変化で、該回転子を回転させることで、前記伝送線路と該回転子との間に形成されるリアクタンスを変化する。
【００５４】
それゆえ、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。
【００５５】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条を形成して構成する。
【００５６】
それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００５７】
また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記伝送線路をコプレーナ線路で形成する。
【００５８】
それゆえ、前記のように回転子の円板部の下面に形成された凸条が該コプレーナ線路に臨み、前記容量は、前記コプレーナ線路の線路導体と前記回転子との間、およびコプレーナ線路の接地導体と前記回転子との間に形成され、回転子が回転すると、それらの容量の位置が変化し、リアクタンスを変化させることができる。
【００５９】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、前記伝送線路を挟むように一対で設け、相互に連動して回転駆動する。
【００６０】
それゆえ、回転子が軸線方向に変位しても、２つの回転子と伝送線路との隙間の合計値は常に一定になり、軸ぶれが生じても、前記伝送線路と回転子との間に形成される容量の変化を小さくすることができる。
【００６１】
また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面から外壁が延設され、その外壁の厚みが、周方向に、周期的に変化した形状とする。
【００６２】
それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における電極面積を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００６３】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面から外壁が延設されて形成され、その外壁の高さが、周方向に、周期的に変化した形状とする。
【００６４】
それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００６５】
また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、外周面に周方向に凹凸が繰返し形成された形状とし、前記伝送線路をマイクロストリップ線路とし、前記容量を、前記マイクロストリップ線路の開放端と前記回転子の外周面との間に形成する。
【００６６】
それゆえ、前記回転子が回転すると、前記開放端と回転子との距離を変化させ、前記容量自体が変化し、その容量の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００６７】
さらにまた、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を、円板部の下面に、大略的にリング状で、かつ半径方向に蛇行した凸条が形成された誘電体で構成し、前記伝送線路をコプレーナ線路とする。
【００６８】
それゆえ、前記回転子が回転すると、前記伝送線路上における前記容量の位置が変化し、その容量の位置の変化によってリアクタンスを変化させることができる。
【００６９】
また、本発明の可変リアクタンス装置は、以上のように、前記回転子を誘電体で形成し、かつ前記伝送線路をコプレーナ線路とし、前記回転子の回転によって、該回転子と伝送線路との距離を変化させる。
【００７０】
それゆえ、回転に伴い、前記コプレーナ線路の線路導体と接地導体との間に発生する容量が変化し、前記リアクタンスを変化することができる。これによって、可変リアクタンスを具体的に実現することができる。
【００７１】
さらにまた、本発明の発振器は、以上のように、前記の可変リアクタンス装置と、共振器とを備え、前記可変リアクタンス装置のリアクタンス値を変化させることによって発振周波数が変化する。
【００７２】
それゆえ、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができる発振器を実現することができる。
【００７３】
また、本発明のレーダ装置は、以上のように、前記の発振器を用いる。
【００７４】
それゆえ、前述のように、機械的な方法によってリアクタンス変化を実現させ、優れた線形性や周波数特性を、低コストに得ることができるレーダ装置を実現することができる。
【００７５】
さらにまた、本発明のレーダ装置は、以上のように、前記回転子には１次放射器を備え、前記回転子の回転によって、前記発振器の発振周波数を変化させるとともに、前記１次放射器の走査を行う。
【００７６】
それゆえ、１次放射器が放射レーダ波の走査を行うにあたって、前述のようなリアクタンス変化を実現するための前記回転子と一体で構成し、走査型のレーダ装置の構成を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７７】
【実施例１】
【００７８】
本発明の第１の実施例について、図１〜図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００７９】
図１は、前記ＦＭ−ＣＷレーダに用いられる一般的なＶＣＯの概略ブロック図である。このＶＣＯでは、リアクタンスＸｖを変化し、共振器と結合した変調回路のリアクタンスＸｖ’を変化させることで、共振回路の共振周波数を変化させ、前記三角変調波の周波数変調が行われる。前述のように、従来では、前記リアクタンスＸｖの変化は、バラクタダイオードなどの可変リアクタンス素子を用いることで行われており、これに対して本発明の発振器では、以下のように回転子を用いることで行われる。
【００８０】
図２は、本発明の第１の実施例の可変リアクタンス装置１の構造を示す斜視図である。この可変リアクタンス装置１は、図示しないモータによって回転駆動される回転子２と、それに容量結合する基板１１とを備えて構成されている。
【００８１】
図３は前記回転子２の底面図であり、図４はその一直径線での縦断面図である。この回転子２は、大略的に、円板部３の下面に、２条の略同心円状の凸条４，５が形成されて構成される。前記凸条４，５は、前記円板部３の下面から突出した均等な高さの壁状に形成される。そして、前記凸条４，５は、大略的にリング状で、かつ半径方向に前記三角変調波状に周期的に蛇行しており、相互に平行に形成される。前記蛇行によって、図５で示すように、基板１１上での凸条４，５の位置（回転子２の半径方向での軌跡）が変化し、この位置の変化によって、前記リアクタンスＸｖを変化させるようになっている。したがって、この蛇行の数と、回転速度とによって、前記三角変調波の変調周波数が決定されることになる。上述のように構成される回転子２は、金属、または樹脂等の表面をメタライズして、もしくは誘電体から成る。
【００８２】
前記基板１１は、回転子２側がコプレーナ線路となっており、反対側がマイクロストリップ線路となっており、その反対側の端部が共振器へ接続されることになる。したがって、前記凸条４，５の位置が変化すると、それらと該基板１１の両端部との距離が変化し、前述のようにリアクタンスＸｖが変化する。
【００８３】
図５は、前記回転子２と基板１１との対向部分の平面図である。前記のようなコプレーナ線路となっている基板１１上に、回転子２が臨むと、前記回転子２が導電体であると、図６（ａ）で示すような等価回路となる。したがって、回転子２の回転によって前記凸条４，５の位置が変化すると、図６（ａ）の容量の位置が変化することになり、これによって前記変調回路のリアクタンスＸｖ’を変化させ、共振周波数を変化させることができる。
【００８４】
また、前記回転子２が誘電体であると、図６（ｂ）で示すような等価回路となり、同様に回転子２の回転によって前記凸条４，５の位置が変化すると、図６（ｂ）の容量の位置が変化することになり、これによって前記変調回路のリアクタンスＸｖ’を変化させ、共振周波数を変化することができる。
【００８５】
そして、前記凸条４，５の形状を、図３で示すように三角変調波状に蛇行させることで、変調波は概ね前記三角変調波となり、ＦＭ−ＣＷレーダに適した変調特性を得ることができる。また、前記容量の位置の変化と共振周波数との関係がリニアでなくても、前記凸条４，５の形状で補正することができ、一定の回転速度以下で、正確な三角変調波を得ることは容易である。さらにまた、前記バラクタダイオードなどの電気素子を使用すると、Ｑが悪く、変調回路の損失が大きくなってしまうのに対して、この可変リアクタンス装置１では、変調部分の損失を小さくでき、低損失な変調回路を容易に実現することができる。
【００８６】
図７は、前記凸条４，５の位置（ｘ）を変化させた場合の７６ＧＨｚにおける反射係数の位相の変化を示すグラフである。基板１１は、比誘電率が３．０、厚さが０．２ｍｍ、コプレーナ線路の線幅／ギャップ長は共に０．２ｍｍ、凸条４，５と基板１１との隙間は８０μｍとしている。前記凸条４，５は、図３および図４で示すように２条設け、その位置関係は図８に示すとおりである。図７から理解されるように、反射位相は、コプレーナ線路の先端から外側の凸条４までの距離ｘに略比例して、９０°以上変化しており、この変化を利用して発振周波数を変化させることができる。
【００８７】
なお、この可変リアクタンス装置１では、凸条４，５を２つ設けているのは位相変化の線形性を良くするためであり、勿論、１つでも位相は変化し、さらに３つ以上が設けられてもよい。また、前記図３のように円周上で複数の蛇行を行うと、回転子２の１回転当り、その蛇行の数だけ三角変調を繰返すことになるが、勿論、その蛇行の回数を１回〜数回に減らし、１回転当りの変調回数を減らすようにしてもよい。
【実施例２】
【００８８】
本発明の第２の実施例について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００８９】
図９は、本発明の第２の実施例の可変リアクタンス装置２１の構造を示す斜視図である。この可変リアクタンス装置２１は、前述の可変リアクタンス装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。注目すべきは、この可変リアクタンス装置２１では、基板１１（伝送線路）を挟んで、前記回転子２とともに、もう１つの回転子２２が設けられていることである。
【００９０】
したがって、回転子２，２２が軸線方向に変位しても、回転子２，２２と基板１１との隙間の合計値は常に一定であり、たとえば一方の回転子２が基板１１に近接し、容量が増加すると、他方の回転子２２は基板から離反し、容量が減少する。こうして、軸ぶれに対する容量変化を小さくすることができる。
【実施例３】
【００９１】
本発明の第３の実施例について、図１０〜図１４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００９２】
図１０は、本発明の第３の実施例の可変リアクタンス装置３１の構造を示す斜視図である。この可変リアクタンス装置３１は、前述の可変リアクタンス装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。前述の可変リアクタンス装置１が、回転子２の回転に伴って、凸条４，５の半径方向の位置を変化させることで伝送線路のインピーダンスを変化させ、三角変調を行っているのに対して、注目すべきは、この可変リアクタンス装置３１では、回転子３２の回転に伴って、容量を変化させることで三角変調を行うことである。
【００９３】
具体的には、図１１の回転子３２ａで示すように、電極面積を変化させる。この場合、回転子３２ａは、円板部３の下面から外壁３３が延設されて形成されており、その外壁３３の厚みが、周方向に、周期的に変化している。この回転子３２ａも、金属、または樹脂等の表面をメタライズして成る。一方、基板４１の回転子３２ａ側にはコプレーナラインが、共振器側にはマイクロストリップラインが形成されている。
【００９４】
また、図１２の回転子３２ｂで示すように、電極と基板４１との距離を変化させる。この場合、回転子３２ｂは、円板部３の下面から外壁３４が延設されて形成されており、その外壁３４が、三角変調波状に形成される。この回転子３２ｂも、金属、または樹脂等の表面をメタライズして成る。また、この回転子３２ｂの場合、誘電体で形成されてもよい。その場合、前述の図６（ｂ）で示すように、回転子３２ｂと伝送線路との間では容量は発生せず、伝送線路のホット−グランド間の容量を変化させることになる。すなわち、誘電体はεが大きいので、回転子３２ｂが基板４１に近接した時にホット−グランド間の容量が大きくなり、遠去かった時に小さくなる。
【００９５】
図１３は、前述の図１１の回転子３２ａに対応し、外壁３３の厚み、すなわち導体幅の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。基板４１のマイクロストリップラインの電極幅を５００μｍとし、基板４１との隙間を５０μｍ、周波数を７６ＧＨｚとしている。外壁３３の厚みが厚くなる程、すなわち容量が大きくなる程、進角量は大きくなる。
【００９６】
また、図１４は、前述の図１２の回転子３２ｂに対応し、外壁３４の高さ、すなわち三角変調波の突出量の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。基板４１のマイクロストリップラインのエッジ部分の電極面積は、５００μｍ×５００μｍ、周波数を７６ＧＨｚとしている。外壁３４の突出量が小さくなる程、容量が大きくなり、進角量は大きくなっている。
【実施例４】
【００９７】
本発明の第４の実施例について、図１５および図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００９８】
図１５は、本発明の第４の実施例の可変リアクタンス装置５１の構造を示す斜視図である。注目すべきは、この可変リアクタンス装置５１は、マイクロストリップラインの形成された前記基板４１のエッジカップルを利用することである。具体的には、回転子５２の外周面には、周方向に三角変調波状の凹凸５３を繰返し形成しておき、これに対応して前記基板４１は、その厚み方向が前記回転子５２の周方向となるように、前記回転子５２の外周面に臨む。
【００９９】
したがって、前記マイクロストリップラインのオープン端に、突起が近付いたときには容量が増加し、凹所が近付いたときには容量が減少する。図１６には、基板４１の誘電率εを３、基板４１の厚さを０．２ｍｍ、ギャップ幅を６００μｍ、周波数を７６ＧＨｚとした場合のギャップの変化に対する位相の変化を示すギャップ間隔が小さい程、したがって容量が大きい程、位相の進み量は大きく、たとえばギャップ間隔が２０μｍと１００μｍとでは、変調回路の反射係数の位相が数十°変化しており、周波数変調をかけることが可能になっている。
【実施例５】
【０１００】
本発明の第５の実施例について、図１７および図１８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【０１０１】
図１７は、本発明の第５の実施例のレーダ装置６１の全体構成を示す斜視図である。このレーダ装置６１は、大略的に、ＲＦ（高周波）回路基板６２上に、ＶＣＯ６３が実装されるとともに、レーダ波の１次放射器６４が搭載されて構成されている。そして、前記ＶＣＯ６３を構成する何れかの可変リアクタンス装置１，２１，３１，５１の回転子２，２２，３２，５２が、前記１次放射器６４と共用されている。前記１次放射器６４の側面には、レーダ波を放射する開口６５ａが設けられており、またこの１次放射器６４はモータ６６によって回転駆動され、放射する前記レーダ波を走査する。
【０１０２】
図１８は、上述のように構成されるレーダ装置６１の電気的構成を示すブロック図である。このレーダ装置６１では、ＶＣＯ６３の共振器６７の共振周波数を前記可変リアクタンス装置１，２１，３１，５１によって変化し、その共振信号を負性抵抗回路６８によって取出し、変調信号としてＲＦ回路基板６２へ入力する。
【０１０３】
ＲＦ回路基板６２では、前記変調信号は、カプラ７１で分岐され、サーキュレータ６９とミキサ７０とに入力される。前記サーキュレータ６９に入力された変調信号は、前記１次放射器６４に内蔵されたアンテナ６５から放射され、このアンテナ６５で受信された信号は前記サーキュレータ６９を通って前記ミキサ７０へ伝播する。ミキサ７０では、前記カプラ７１で分岐されてきた送信（変調）信号と、サーキュレータ６９からの受信信号とが混合され、ビート信号が作成され、出力される。
【０１０４】
こうして、前記可変リアクタンス装置１，２１，３１，５１を搭載した発振器であるＶＣＯ６３を用いて、レーダ装置６１を構成することができる。
【０１０５】
また、前記回転子２，２２，３２，５２を、レーダ波の走査を行う１次放射器６４と共用することで、走査型のレーダ装置の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】ＦＭ−ＣＷレーダに用いられる一般的なＶＣＯの概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。
【図３】図２で示す可変リアクタンス装置における回転子の底面図である。
【図４】図３の一直径線での縦断面図である。
【図５】基板上での前記回転子の凸条の軌跡を示す図である。
【図６】前記回転子が導電体および誘電体である場合の等価回路図である。
【図７】前記凸条の位置を変化させた場合の反射係数の位相の変化を示すグラフである。
【図８】２条の凸条の位置関係を説明するための斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。
【図１１】図１０で示す可変リアクタンス装置における回転子の一構成例を示す底面図である。
【図１２】図１０で示す可変リアクタンス装置における回転子の他の構成例を示す斜視図である。
【図１３】図１１で示す回転子の外壁の厚み、すなわち導体幅の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。
【図１４】図１１で示す回転子の外壁の高さ、すなわち三角変調波の突出量の変化に対する変調回路の反射係数の位相の変化を示すグラフである。
【図１５】本発明の第４の実施例の可変リアクタンス装置の構造を示す斜視図である。
【図１６】図１５で示す可変リアクタンス装置におけるギャップの変化に対する位相の変化を示すグラフである。
【図１７】本発明の第５の実施例のレーダ装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７で示すレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１，２１，３１，５１    可変リアクタンス装置
２，２２，３２，３２ａ，３２ｂ，５２    回転子
１１，４１    基板
３    円板部
４，５  凸条
３３，３４    外壁
５３    凹凸
６１    レーダ装置
６２    ＲＦ（高周波）回路基板
６３    ＶＣＯ
６４    １次放射器
６５    アンテナ（１次放射器）
６６    モータ
６７    共振器
６８    負性抵抗回路
【図１】
2007049212.tif 000003
【図２】
2007049212.tif 000004
【図３】
2007049212.tif 000005
【図４】
2007049212.tif 000006
【図５】
2007049212.tif 000007
【図６】
2007049212.tif 000008
【図７】
2007049212.tif 000009
【図８】
2007049212.tif 000010
【図９】
2007049212.tif 000011
【図１０】
2007049212.tif 000012
【図１１】
2007049212.tif 000013
【図１２】
2007049212.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007049212.tif 000017
【図１６】
2007049212.tif 000018
【図１７】
2007049212.tif 000019
【図１８】
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