雷達(dá)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雷達(dá)裝置，該雷達(dá)裝置構(gòu)成為具備收發(fā)雷達(dá)波的天線部(3)、處理高頻信號的高頻電路部(4)、和處理低頻信號的低頻電路部(2)。低頻電路部(2)被配置在主印刷基板(6)的主面。高頻電路部(4)與天線部(3)分別被配置在副印刷基板(7)的第一面與第二面。而且，副印刷基板(7)被安裝在主印刷基板(6)的主面中的未被低頻電路部(2)占據(jù)的空間。結(jié)果，通過僅對副印刷基板(7)使用抑制電介質(zhì)損失所需要的絕緣材料，能夠使用高頻率信號。
【專利說明】雷達(dá)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)送與高頻信號對應(yīng)的雷達(dá)波（電磁波）并且接收雷達(dá)波的反射波并 求出與反射了該雷達(dá)波的目標(biāo)對象相關(guān)的信息的雷達(dá)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如，F(xiàn)MCW(Frequency-Modulated Continuous-Wave)雷達(dá)構(gòu)成為具備：發(fā)送雷達(dá) 波并且接收該雷達(dá)波的反射波的天線部；生成高頻信號并且將從天線部輸出的接收信號與 高頻信號混合，來取出與該兩個信號的頻率之差相等的頻率分量的高頻電路部；以及對表 示該頻率分量的低頻信號進(jìn)行處理來獲得必要的信息的低頻電路部。
[0003] 而且，作為將上述各部配置到印刷基板上的結(jié)構(gòu)，公知有：在一個印刷基板的表面 配置天線部以及高頻電路部并在其背面配置低頻電路部的結(jié)構(gòu)（參照專利文獻(xiàn)1)、和在一 個印刷基板的表面配置高頻電路部以及低頻電路部并在其背面配置天線部的結(jié)構(gòu)（參照 圖5)。
[0004] 其中，低頻電路部如圖5(a)所例示那樣，由將低頻信號放大的放大器22、針對輸 入信號進(jìn)行僅使規(guī)定的范圍內(nèi)的頻率分量通過的濾波的濾波器24、將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換器26、基于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行信號處理的微型計算機(jī)28、和對裝置各部供給動 作所需要的電力的電源電路29等構(gòu)成。
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開平10 - 261917號公報
[0006] 近年來，為了提高雷達(dá)波的指向性（直進(jìn)性），由此延長目標(biāo)對象的檢測距離，產(chǎn) 生使用較高頻率的毫米波等高頻信號的必要性。
[0007] 為了滿足這樣的要求，通過使用由損耗角正切比一般的絕緣材料（例如，環(huán)氧玻 璃樹脂和酚醛紙）低的特別的絕緣材料（例如，四氟化乙烯樹脂等含氟樹脂）構(gòu)成的基板， 來抑制與信號頻率和損耗角正切成比例的能量損失（電介質(zhì)損失）是有效的。
[0008] 然而，在將天線部、高頻電路部、以及低頻電路部配置到同一印刷基板上的以往的 結(jié)構(gòu)中，為了抑制電介質(zhì)損失，不得不通過特別的絕緣材料來制作印刷基板整體。結(jié)果，雷 達(dá)裝置的制造成本變高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明鑒于上述問題點而提出，其目的在于，提供一種在盡量靈活運(yùn)用現(xiàn)有裝置 的印刷基板構(gòu)成的同時能夠使用高頻信號的雷達(dá)裝置。
[0010] 本發(fā)明涉及的雷達(dá)裝置構(gòu)成為具備：天線部；商頻電路部；低頻電路部；具備主面 的板狀的主印刷基板，所述主面具有能夠安裝高頻電路部以及低頻電路部的面積；和板狀 的副印刷基板，其具備具有能夠安裝高頻電路部的面積的第一面、和位于該第一面的背側(cè) 的第二面。
[0011] 天線部具有發(fā)送與高頻信號對應(yīng)的雷達(dá)波（電磁波）的發(fā)送天線；和接收通過基 于目標(biāo)對象的雷達(dá)波的反射而生成的反射波，并輸出與該反射波對應(yīng)的接收信號的接收天 線。高頻電路部生成高頻信號，并基于從接收天線輸出的接收信號和高頻信號來生成低頻 信號。低頻電路部基于由高頻電路部生成的低頻信號來求出與發(fā)射了上述雷達(dá)波的目標(biāo)對 象相關(guān)的信息。
[0012] 在主印刷基板的主面配置低頻電路部。在副印刷基板的第一面和第二面分別配置 高頻電路部和天線部。而且，副印刷基板被安裝在主印刷基板的主面中的未被低頻電路部 占據(jù)的空間。
[0013] 即，從圖5所例示的印刷基板的背面除去天線部，從表面除去高頻電路部，將僅殘 存低頻電路部的印刷基板作為主印刷基板，向在該主印刷基板的表面（主面）將高頻電路 部除去而形成的空閑空間安裝其它的印刷基板（副印刷基板），這些其它的印刷基板在其 第一面以及第二面分別配置有高頻電路部以及天線部。
[0014] 基于這樣的結(jié)構(gòu)，通過僅對比主印刷基板小的副印刷基板采用抑制電介質(zhì)損失所 需要的特別的絕緣材料，能夠使用較高頻率的毫米波等高頻信號。因此，不需要通過特別的 絕緣材料來制作圖5所例示的印刷基板（主印刷基板）整體，結(jié)果，能夠抑制雷達(dá)裝置的制 造成本的增加。
[0015] 此外，如后述那樣，雷達(dá)波的指向性在規(guī)定的條件下與信號的使用頻率和天線長 度的相乘值成反比例。因此，通過使用高頻信號，能夠縮短天線長度。結(jié)果，能夠減少天線 部的配置面積。
[0016] 因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠在靈活運(yùn)用現(xiàn)有裝置的印刷基板構(gòu)成的同時使用高頻信 號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是對包括實施方式涉及的雷達(dá)裝置的ACC (Adaptive Cruise Control)系統(tǒng) 的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行例示的功能框圖。
[0018] 圖2是對FMCW雷達(dá)的動作原理進(jìn)行例示的示意圖，（a)表示發(fā)送信號與接收信號 的頻率的時間變化，（b)表示脈動（beat)信號的頻率的時間變化。
[0019] 圖3是對雷達(dá)裝置中的各部的配置進(jìn)行例示的簡要圖，（a)表示主印刷基板的表 面（主面）以及副印刷基板的背面（第二面），（b)表示副印刷基板的表面（第一面），（c) 表示主印刷基板與副印刷基板的側(cè)面。
[0020] 圖4是對天線的指向性、天線長度、以及信號的使用頻率之間的關(guān)系進(jìn)行例示的 示意圖。
[0021] 圖5是對以往的雷達(dá)裝置中的各部的配置進(jìn)行例示的簡要圖，（a)表示印刷基板 的表面，（b)表示印刷基板的背面。

【具體實施方式】
[0022] 以下，參照圖1-圖4對本發(fā)明的實施方式涉及的雷達(dá)裝置1進(jìn)行說明。其中，在 本實施方式中，雷達(dá)裝置1被用于車輛的自適應(yīng)巡航控制（ACC)系統(tǒng)。
[0023] 如圖1所示，ACC系統(tǒng)具備雷達(dá)裝置1、車距控制ECU(Electronic Control Unit) 30、發(fā)動機(jī)ECU32、和制動器ECU34。其中，在本實施方式中，雷達(dá)裝置1與車距控制 E⑶30連接。另外，各E⑶30、32、34都以微型計算機(jī)為中心而構(gòu)成，經(jīng)由車內(nèi)LAN(Local Area Network)相互連接。
[0024] 雷達(dá)裝置1構(gòu)成為FMCW方式的所謂"毫米波雷達(dá)"。具體而言，雷達(dá)裝置1將被 調(diào)頻后的毫米波段的電磁波作為雷達(dá)波向本車輛的行進(jìn)方向（在本實施方式中為前方）發(fā) 送，并且接收雷達(dá)波的反射波，生成與反射了該雷達(dá)波的目標(biāo)對象相關(guān)的信息（以下稱為 "目標(biāo)對象信息"）并發(fā)送給車距控制E⑶30。
[0025] 其中，目標(biāo)對象信息中至少包括目標(biāo)對象的位置（距離、方位）以及相對速度。例 如，目標(biāo)對象信息中包括作為目標(biāo)對象而位于本車輛的前方的其它車輛（前方車輛）與本 車輛之間的距離、相對速度、以及前方車輛存在的方位。
[0026] 車距控制E⑶30基于從雷達(dá)裝置1發(fā)送來的目標(biāo)對象信息和由各種傳感器（省略 圖示）檢測到的對本車輛的狀況進(jìn)行表示的信息，向發(fā)動機(jī)ECU32、制動器ECU34等發(fā)送控 制指令，以使本車輛與前方車輛之間的距離保持為規(guī)定距離以上。
[0027] 發(fā)動機(jī)E⑶32根據(jù)加速器踏板的操作量和來自車距控制E⑶30的控制指令，來控 制車輛的發(fā)動機(jī)。
[0028] 制動器ECU34根據(jù)制動踏板的操作狀態(tài)與來自車距控制ECU30的控制指令，來控 制車輛的制動裝置。
[0029] S卩，在ACC系統(tǒng)中，通過根據(jù)由雷達(dá)裝置1檢測到的目標(biāo)對象信息以及本車輛的狀 況，控制本車輛的發(fā)動機(jī)與制動器，以使前方車輛與本車輛之間的距離被保持為規(guī)定距離 以上，來對本車輛的車速進(jìn)行自動控制。
[0030] 接下來，對本實施例涉及的雷達(dá)裝置1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0031] 雷達(dá)裝置1具備：根據(jù)調(diào)制指令M來生成三角波狀的調(diào)制信號的信號處理部 10 ;接受由信號處理部10生成的調(diào)制信號，根據(jù)該調(diào)制信號使自身的輸出信號的振蕩頻 率變化的電壓控減振蕩器（VC0) 12 ;將VC012的輸出信號電力分配為發(fā)送信號Ss和本地 (local)信號L的分配器14 ;對從分配器14輸出的發(fā)送信號Ss進(jìn)行放大的放大器16 ;和將 與被放大器16放大后的發(fā)送信號Ss對應(yīng)的電磁波作為雷達(dá)波來進(jìn)行放射的發(fā)送天線18。
[0032] 另外，雷達(dá)裝置1具備：接收雷達(dá)波的反射波，并輸出與該反射波對應(yīng)的接收信號 Sr的n個（在本實施方式中n = 6)接收天線20 ;對從接收天線20輸出的接收信號Sr混 合本地信號L來生成脈動信號B的混頻器21 ;對混頻器21生成的脈動信號B進(jìn)行放大的 放大器22 ;針對由放大器22放大后的脈動信號B進(jìn)行僅使規(guī)定的范圍內(nèi)的頻率分量通過 的濾波的濾波器24 ;將通過了濾波器24的脈動信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D的A/D轉(zhuǎn)換器26 ;獲 取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D，通過基于該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D執(zhí)行信號處理來求出目標(biāo)對象信息的微型計算機(jī)28 ; 和向雷達(dá)裝置1的各部供給動作所需要的電力的電源電路29(參照圖3)。
[0033] VC012根據(jù)三角波狀的調(diào)制信號，生成被調(diào)制成頻率相對于時間以直線漸增、漸減 的毫米波段的高頻信號并進(jìn)行輸出。其中，VC012被設(shè)定為其高頻信號的中心頻率為Fo (例 如，76. 5GHz)，頻率變動寬度為AF (例如，最大100MHz)。
[0034] 接收天線20被設(shè)定成其波束寬度（相對正面方向的增益的降低為3dB以內(nèi)的角 度范圍）都包括發(fā)送天線18的波束寬度整體。其中，接收天線20被分別分配為信道CH1? CHn。
[0035] A/D轉(zhuǎn)換器26被設(shè)定成根據(jù)由周期為Tp (例如，200ns)的脈沖列構(gòu)成的來自微型 計算機(jī)28的定時信號（非圖示）進(jìn)行動作。
[0036] 混頻器21將VC012生成的高頻信號的以中心頻率Fo為中心的土數(shù)GHz的頻率 范圍內(nèi)的輸入信號（接收信號Sr、本地信號L)轉(zhuǎn)換成具有與兩個輸入信號的頻率之差相等 的頻率的低頻信號。
[0037] 微型計算機(jī)28具備CPU、R0M、RAM，構(gòu)成為信號處理部10的一部分。并且，微型計 算機(jī)28具備執(zhí)行頻率解析（這里為高速傅立葉轉(zhuǎn)換（FFT))等信號處理的運(yùn)算處理裝置 (例如DSP)。
[0038] 另外，微型計算機(jī)28的CPU至少執(zhí)行通過生成調(diào)制指令M以及上述的定時信號來 控制雷達(dá)裝置1的各部的動作的動作控制處理、和基于運(yùn)算處理裝置中的運(yùn)算結(jié)果來求出 目標(biāo)對象信息的目標(biāo)對象檢測處理。
[0039] 接下來，對目標(biāo)對象檢測處理的原理進(jìn)行說明。
[0040] 在雷達(dá)裝置1中，如在圖2(a)中用實線所示那樣，將基于三角波狀的調(diào)制信號被 調(diào)頻而頻率相對于時間以直線遞增遞減的發(fā)送信號Ss作為雷達(dá)波進(jìn)行發(fā)送，并接收通過 基于目標(biāo)對象的雷達(dá)波的反射而生成的反射波。此時，接收信號Sr如圖2(b)中用虛線所 示那樣，延遲雷達(dá)波在本車輛與目標(biāo)對象之間往復(fù)所需要的時間、即與從本車輛到目標(biāo)對 象為止的距離對應(yīng)的時間Tr，多普勒頻移與本車輛和目標(biāo)對象的相對速度對應(yīng)的頻率fd。
[0041] 通過由混頻器21將這樣的接收信號Sr與發(fā)送信號Ss混合，如圖2(b)所示，產(chǎn)生 具有與兩個信號Sr、Ss的頻率之差相等的頻率的脈動信號B。其中，根據(jù)發(fā)送信號Ss的頻 率增加時的脈動信號B的頻率（以下稱為"上升調(diào)制時的脈動頻率")fbl、和發(fā)送信號Ss的 頻率減少時的脈動信號B的頻率（以下稱為"下降調(diào)制時的脈動頻率"）fb2,由（1)式表示 脈動信號B的平均頻率fr，由（2)式表示多普勒頻移頻率fd。
[0042] 而且，在目標(biāo)對象檢測處理中，基于這些脈動頻率fr、fd，根據(jù)（3)、（4)式來求出 本車輛與目標(biāo)對象之間的距離R以及相對速度V。
[0043] [數(shù) 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種雷達(dá)裝置，其特征在于，具備： 天線部（3)，其具有發(fā)送天線（18)和接收天線（20)，該發(fā)送天線發(fā)送與高頻信號對應(yīng) 的雷達(dá)波，該接收天線接收通過基于目標(biāo)對象的所述雷達(dá)波的反射而生成的反射波，并輸 出與該反射波對應(yīng)的接收信號； 高頻電路部（4)，其生成所述高頻信號，并基于從所述接收天線輸出的接收信號和該高 頻信號來生成低頻信號； 低頻電路部（2)，其基于由所述高頻電路部生成的低頻信號來求出與反射了所述雷達(dá) 波的目標(biāo)對象相關(guān)的信息； 板狀的主印刷基板￠)，該板狀的主印刷基板具備具有能夠安裝所述高頻電路部以及 所述低頻電路部的面積的主面；以及 板狀的副印刷基板（7)，其具備具有能夠安裝所述高頻電路部的面積的第一面、和位于 該第一面的背側(cè)的第二面， 所述低頻電路部被配置在所述主印刷基板的主面， 所述高頻電路部與所述天線部分別被配置在所述副印刷基板的第一面和第二面， 所述副印刷基板被安裝在所述主印刷基板的主面中的未被所述低頻電路部占據(jù)的空 間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)裝置，其特征在于， 所述副印刷基板以該副印刷基板的第一面與所述主印刷基板的主面對置的方式被安 裝在所述主印刷基板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)裝置，其特征在于， 所述副印刷基板經(jīng)由連接用金屬（38)被安裝在所述主印刷基板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的雷達(dá)裝置，其特征在于， 該雷達(dá)裝置被搭載于車輛， 所述目標(biāo)對象是位于該車輛的行進(jìn)方向的前方的其它車輛， 所述低頻電路部構(gòu)成為計算所述其它車輛與該車輛之間的距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的雷達(dá)裝置，其特征在于， 所述主印刷基板由第一絕緣材料構(gòu)成， 所述副印刷基板由第二絕緣材料構(gòu)成， 第二絕緣材料的損耗角正切低于第一絕緣材料的損耗角正切。
【文檔編號】G01S7/03GK104395775SQ201380034723
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】中林健人, 小野田裕充 申請人:株式會社電裝