收发两用机制造技术

一种收发两用机，通过不受无辐射介质（ＮＲＤ）波导弯曲部分的曲率半径和弯曲角的限制而减小弯曲部分和耦合器部分所占的区域，能够减小收发两用机的总体尺寸。在此收发两用机中，适用ＮＲＤ波导，从而波以单模（即，ＬＳＭ０１模）传输。此外，将振荡器、隔离器、混频器和耦合器放置在介质透镜的后面。这样，收发两用机的尺寸成为天线的尺寸。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于移动装置(例如，车辆和船只)的收发两用机，尤其涉及在测量移动装置之间的距离和它们之间的相对速度时用的收发两用机。已经开发了一种称为车辆毫米波雷达的装置，它着眼于当一辆车在路上行驶时，测量与它前面或后面行驶的另一辆车辆之间的距离。一般，以组件的形式生产这种收发两用机，该组件包括毫米波振荡器、环行器、耦合器、混频器和天线，并且将它装在车辆的前部或后部。例如，如附图说明图16所示，一辆货车根据调频-连续波(FM-CW)方法通过发射和接收毫米波来测量它与在它前方行驶的一辆客车之间的距离以及它们之间的相对速度。图17是说明整个毫米波雷达的结构的方框图。在图16所说明的例子中，此图的收发两用机和天线安装在车辆或货车的前部。相反，信号处理单元通常设置在车辆的任意部分。可操作设置在信号处理单元中的信号处理部分通过使用收发两用机作为数字信息提取从它到在它前方行驶的车辆的距离和它们之间的相对速度。此外，可操作控制-报警部分，以根据车辆或货车的行驶速度和它们之间的相对速度之间的关系，例如，当满足预定的条件，或它相对于在它前方行驶的车辆的相对速度超过一阈值时发出警告。图18是说明现有技术收发两用机结构的示意平面图。在此图中，标号2表示环行器，在环行器的两边分别放置振荡器1和端接器件3。标号11表示介质谐振器，它用作发射电磁波的一次辐射器。此外，在环行器2和这个介质谐振器11之间放置介质条4。标号12表示介质谐振器，它用作接收电磁波的一次辐射器，而15表示混频器。此外，在它们之间放置介质条14。此外，如此图所示，放置直线状的介质条6、分别构成弯曲部分的介质条5和7以及端接器件8和9。此外，提供靠近介质条4和5的邻近部分作为耦合器10。此外，提供靠近介质条14和7的另一个邻近部分作为耦合器13。此外，分别将介质透镜16和17安装在介质谐振器11和12的上部。图19示出图18所示的收发两用机的等效电路图。振荡器1设有变容二极管和耿氏(Gunn)二极管。此外，把从振荡器输出的振荡信号经环行器2传送或传播至介质谐振器11然后经介质透镜16辐射。环行器2和端接器件3组成隔离器。经介质透镜17和介质谐振器12接收的RF信号沿介质条14传播。此时，LO(本振)信号通过耦合器10和13混入介质条14并且输入至混频器15。此混频器15由肖特基(Schottky)势垒二极管构成并产生中频(IF)信号。图20是这样一种情形下的收发两用机的平面示意图，其中，用于发射和接收电磁波的发射/接收天线是共用的。在此图中，标号2代表环行器。此外，将振荡器1、混频器15和用作主谐振器的介质谐振器11分别通过介质条4、14和18放置在端口处。还有，通过将介质条19靠近介质条4和14而构成耦合器，介质条19构成一个弯曲部分，其两端被端接。图21示出图20所示的收发两用机的等效电路图。从振荡器1输出的信号经过介质条4、环行器2和介质条18由天线辐射，该天线有介质谐振器11和介质透镜16构成。此外，从目标反射回来的电磁波经过介质条18、环行器2和介质条14输入至混频器15。此时，输入的电磁波被由介质条4、14和19构成的耦合器混合为(RF信号+LO信号)，并将混合后的信号输入至混频器15，该混频器由Schottkey势垒二极管构成并产生IF信号。同时，设计了一种在采用普通的无辐射介质(NRD)波导的毫米波雷达中使用的收发两用机，从而基本上使用其结构如图22A和22B所示的NRD波导。在图22A中，标号101和102分别代表导电板。此外，将介质条100a和100b以及衬底103放置在这两块导电板之间。此外，通过确定上述导电板之间的距离、介质条的尺寸和相对介电常数(或电容率)，可以将介质条部分建立为传播区而设置其他区域为不传播区(即，阻挡区)。例如，当如图23B所示的那样确定每个部分的大小或尺寸和相对介电常数时，则如从图23A的相位常数特性所看到的那样，在传播区域中信号的传输只在频率不小于预定值的频率上实现。然而，LSM01模和LSE01模(它们是NRD波导的基本传输模)互相正交，从而在直线路径的情形中，呈现低耗特性。然而，在曲线路径(即，弯曲部分)的情形中，正交性丧失并且在这些模式之间引起耦合。于是，仅在由曲率半径和弯曲角所限制的范围内能获得低耗特性。在波导具有如图23所示尺寸的情形中，如果弯曲角为，例如，60度，则在曲率半径为36.3mm的情形中，可以获得损耗最小的特性。此外，如果弯曲角为90度，则在曲率半径为22.5mm的情形中，可以获得损耗最小的特性。因此，当弯曲角为，例如，60度时，如果曲率半径的值不为36.3mm，则损耗增加。于是，在普通的收发两用机的情形中，在设计弯曲部分以及用弯曲部分构成耦合器方面的自由度很小。结果，即使采用使弯曲部分尺寸和耦合器的传输损耗减至最小这样一种方式来设计收发两用机，收发两用机的尺寸也不能减小很多。同时，根据收发两用机的规格确定天线孔径。即，在这样的条件下，波束宽度为2度，其中，在天线前方距离100m处，发射波束(或波)的辐射(或场)图形主瓣的宽度不超过3.5m。例如，必需将天线的孔径(辐射器)设置为170mm。此外，在这样的条件下，波束宽度为4度，其中，在天线前方距离50m处，发射波束的辐射图形主瓣的宽度不超过3.5m。例如，必需将天线的孔径(辐射器)设置为80mm。于是，必需按照收发两用机的规格确定天线的孔径。如图18所说明的那样，在现有技术收发两用机的情形中，分别形成诸如振荡器、环行器和混频器等每个元件的区域的尺寸都要比天线的尺寸大，从而整个收发两用机的尺寸不得不增大。因此，本专利技术的一个目的是提供一种收发两用机，通过不受上述NRD波导的弯曲部分的曲率半径和弯曲角限制地减小弯曲部分和耦合器部分占有的区域，可以减小收发两用机的总尺寸。为达到上述目标，按照本专利技术的一个方面，提供了一种收发两用机(下面有时称为本专利技术的第一收发两用机)，它包括一发射天线、一接收天线和至少包括一毫米波振荡器和一混频器在内的多个元件。上述多个元件通过NRD波导互相连接，每个NRD波导具有一根插在两块接近平行的导电板之间的介质条。在这种收发两用机中，每个上述发射天线和接收天线都包括一垂直一次辐射器和一介质透镜。此外，将上述发射天线和接收天线并排放置。还有，在每个上述NRD波导中，确定传播区域和非传播区域之间的距离以及插在上述传播区域和非传播区域之间的介质材料的介电常数，从而使LSM01模的截止频率低于LSE01模的截止频率。此外，将上述多个元件和NRD波导放置在上述介质透镜的后面，或者放置在安装上述介质透镜的区域的后面。这样，由于如此设置LSM01模的截止频率使之低于LSE01的截止频率，因此，只传播一种模式(即，LSM01模)的波。所以，即使当弯曲部分的曲率半径很小而它的弯曲角很大，仍然总能得到低耗特性。这样，就能做到把诸如振荡器和混频器等多个元件放置在上述介质透镜的后面或者放置在安装上述介质透镜的区域的后面。结果，把整个收发两用机的尺寸减小至必需的最小的天线尺寸。此外，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种收发两用机(下面有时称为本专利技术的第二收发两用机)，它包括一发射/接收天线和至少包括一毫米波振荡器和一混频器在内的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收发两用机，包括一发射天线、一接收天线、和至少包括一毫米波振荡器和一混频器的多个元件，所述多个元件通过ＮＲＤ波导互相连接，每个所述ＮＲＤ波导具有插在两块接近平行的导电板之间的介质条，其特征在于， 每个所述发射天线和接收天线包括一垂直一次辐射器和一介质透镜，所述发射天线和所述接收天线并排放置，在每个所述ＮＲＤ波导中，确定传播区域和非传播区域之间的距离以及插在所述传播区域和所述非传播区域之间的介质材料的介电常数，从而使ＬＳＭ０１模的截止频率低于ＬＳＥ０１模的截止频率，并且将所述多个元件和所述ＮＲＤ波导放在所述介质透镜的后面或者放在安装所述介质透镜的区域的后面。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川容平，谷崎透，西田浩，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]