JP2004039764A

JP2004039764A - 高周波送受信装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004039764A
Application number: JP2002192820A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ouchi; 大内　四郎; Terumi Nakazawa; 仲沢　照美; Tadashi Isono; 磯野　　忠
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】装置の量産化及び低コスト化を阻害すること無く、筐体内，外の電磁波の干渉、即ち筐体内の回路素子間あるいは筐体内の回路素子と筐体外の電磁波との間の不当な電磁結合を低減する高周波通信装置を提供すること。
【解決手段】高周波回路素子を内部に実装した筐体をもつ通信装置において、上記筐体を構成する壁の少なくとも一部に周期的に突起を形成した周期構造体が接着，加締め等で設けられ、前記周期構造体は有機または無機材料の表面をメッキ及び蒸着により金属で覆った。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波信号の送受信装置、特に車両用のレーダ計測装置に好適な高周波送受信装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波を使用する自動車レーダや３００ＭＨｚ以上の周波数帯の電波を用いる高周波無線通信装置及び無線端末機は、装置の小型化，低コスト化のため、また使用する回路素子の多機能化に伴い、単一の多機能半導体素子または、半導体集積回路（ＩＣ）、これらを実装したパッケージ、または、複数のＩＣとこれらを相互に接続し、あるいはフィルタ機能等を含む高周波回路素子を一つの筐体内に実装する。このような構造の通信装置の一例として、１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−２−１２１「６０ＧＨｚ帯ミリ波レーダユニット」に記載された自動車用レーダに用いられる送受信装置がある。この装置はミリ波（６０ＧＨｚ帯）送受信回路を平面表面で囲まれた筐体内に収められた構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一筐体構造の内部に多くの機能素子を収納する場合、筐体の大きさが一定で、機能素子の数が多くなれば、それだけ機能素子間の物理的距離が短くなり、あるいは筐体の大きさが信号周波数の自由空間波長の半分（例えば、７７ＧＨｚで約１．９５ｍｍ　）に比べ大きくなる。いずれの場合においても、筐体内の機能素子を構成するＩＣ等の一点より筐体内に放射された信号周波数の電波エネルギーは容易に筐体内を伝播し、同じ筐体内の機能素子に結合することにより様々な機能障害を起こす。例えば、通信用送受信器，ミリ波自動車レーダ用送受信モジュールでは送信機能素子より筐体内に放射された信号の一部が受信機能素子に結合することにより受信機の飽和，受信雑音の上昇等の障害を起こす。
【０００４】
従来の通信装置は、これらの問題、特に筐体内の干渉問題を解決するために、筐体構造を細分化して金属隔壁で複数の小さな部屋に分割したり、本来の信号通路に沿って不要放射に対しては局所的にカットオフ導波管構造となるような金属構造を設けていた。これらの従来技術はその筐体の構造に複雑な金属構造を必要とし、また受動回路の高周波基板の複数分割を必要とし、さらにこれらの構造や基板の複数分割のため半導体ＩＣ，受動回路部品の実装をより困難にして、通信装置の量産化及び低コスト化を阻害していた。
【０００５】
本発明の目的は、装置の量産化及び低コスト化を阻害すること無く、筐体内，外の電磁波の干渉、即ち筐体内の回路素子間あるいは筐体内の回路素子と筐体外の電磁波との間の不当な電磁結合を低減する高周波通信装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、マイクロ波またはミリ波等の高周波帯域の信号で動作する高周波回路素子及びアンテナを有し、少なくとも上記高周波回路素子を内部に実装した筐体をもつ通信装置において、上記筐体を構成する壁の少なくとも一部に周期的に突起を形成した周期構造体が接着，加締め等で設けられ、前記周期構造体は有機または無機材料の表面をメッキ及び蒸着により金属で覆った。上記周期構造体は、周期構造体を含む筐体部分が筐体内で問題となる不要放射電波の周波数を含む周波数帯を非伝播周波数帯域とするフィルタとして構成する。
【０００７】
本発明の高周波通信装置によれば、筐体内の不要電波放射源よりの放射エネルギーを局所的に閉じ込め他への干渉を防止できる。また、外部の不要電波放射源よりの放射エネルギーを減衰して干渉をおさえることができる。筐体内に問題となる周波数が複数存在する場合、筐体内必要部位のそれぞれに異なる周期構造を付加することのより複数の干渉問題に対応することができる。さらにこれらの周期構造を筐体構造の天井部に付帯した場合、この天井部を筐体の蓋として設計すれば、その他の筐体部分は波長にくらべてはるかに大きな単純形状（例えば直方体）にすることができ、高周波基板も大きな一枚基板を用いることが可能となって筐体内への半導体などの実装が容易になり筐体を含むモジュールが低コストで実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による高周波送受信装置およびその製造方法について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明のシステム適用例を示し、高周波送受信装置１が装着された自車両２で先行車３との車間距離および相対速度を測るものである。
【００１０】
図２は、本発明による高周波送受信装置の一実施例形態であるマイクロ波またはミリ波送受信装置の断面図である。送受信用ＭＭＩＣなどの半導体ＩＣ１０とこれらを接続する平面回路基板９は筐体底部である金属製ベースプレート７の表面に実装されて送受信回路を構成し、上記送受信回路への入出力信号は同軸線
１１ａ及び１１ｂを介してアンテナ８に接続される。金属製の蓋６は筐体の天井部を構成するもので、前記蓋６の筐体内部に面する天井部には直方体の突起１３が周期的に設けられたフィルタ５が接着剤１２により接着されている。
【００１１】
図３は、図２の前記蓋６の筐体内部に面する天井部に前記フィルタ５を接着の変わりに加締め用の金属製の部材１４で加締め固定した構造を示した断面図である。
【００１２】
図４は、前記フィルタ５の部分拡大断面図である、前記フィルタ５は有機または無機材料で機械加工及びプレス加工で成形した成形体に膜５−１，５−２を着膜させたもので、構成としては、（１）ニッケルと金，（２）ニッケルと銀，
（３）銅のうちいずれかのグループが記載順に着膜されている。着膜法としてはメッキ及び蒸着等によるものである。
【００１３】
このようにして構成された周期的凹凸のある金属で覆われた天井部は、送受信回路を実装する金属表面と共に、その両者間の筐体内空間を伝播しようとするマイクロ波又はミリ波に対して波動インピーダンスを周期的に変化させたフィルタ構造を構成し、周波数の関数として伝播周波数帯域と非伝播周波数帯域を交互に持つ特性を示す。従って例えば送受信回路の動作周波数帯域が非伝播周波数帯域内に入る様に本フィルタ構造を設計することにより、送受信回路の送信側より筐体内への不要放射が受信側に到達することを防ぎ送受信干渉を低減できる。
【００１４】
図５は、図２に示す筐体天井部を筐体内部より見上げたフィルタ５の平面図である。突起１３が２次元に一定の周期でほぼ全面に配置されている。
【００１５】
図６及び図７は、本発明の主要部の動作原理を説明するため、それぞれ図２のＢ部及び図５のＣ部の拡大図である。説明を簡略化するため、図６では半導体
ＩＣ１０及びアンテナ８を除いたベースプレート７とフィルタ５，接着剤１２，蓋６のみを示す。
【００１６】
図６及び図７で示される突起１３は幅が各々Ｗ１，Ｗ２であり高さがＤの直方体である。突起１３は、図７に示すように、横方向ギャップＧ１，縦方向ギャップＧ２を持ち、横周期Ｐ１，縦周期Ｐ２の周期で二次元的に配置されている。図６において、蓋６とベースプレート７の間隔Ｈは、Ｈ方向に電磁界高次モードが立つことを避けフィルタ構造の高特性を保つために、設計周波数に対する自由空間波長をλとするとき、Ｈ＜λ／２を満足することが望ましい。
【００１７】
図８は、フィルタ５の突起１３を円柱体としたもので、配置的には図６及び図７と同様に配置されている。
【００１８】
図９は、筐体の内部に３種類の異なる主要な周波数で動作する機能が存在する時、フィルタ５の突起１３が１３−２，１３−３及び１３−４の周期構造体をそれぞれの領域に配置することにより各機能間の干渉を効果的に低減する。すなわち、上記３個所の各箇所における周期構造体の周期Ｐが、各箇所の設計周波数に対する自由空間波長をλとするとき、（２Ｎ＋１）λ／５≦Ｐ≦（２Ｎ＋１）５λ／９の範囲（ここでＮは０又は整数）に設定する。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、蓋はキャップ状になっているが側壁を別に設けても良く、材料は金属製でなくても良い。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な周期構造を高周波筐体構造の一部に付加するのみで筐体内での不要放射電波エネルギーによる干渉，ＥＭＣ，ＥＭＩの問題を大幅に低減でき、高機能多機能の高周波システムをその全体特性を劣化させることなく低コストで実現することを可能にする。さらに、周期構造によるフィルタ特性は、確実な金属接触に依存しない設計とすることがほとんどの場合可能であり、従ってミリ波自動車レーダのような高周波送受信機用筐体構造の量産バラツキ，経時変化を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム適用例。
【図２】本発明による高周波回路の一実施形態を示す断面図。
【図３】本発明による高周波回路の第２の一実施形態を示す断面図。
【図４】本発明によるフィルタの拡大断面図。
【図５】高周波回路側から見たフィルタ平面図。
【図６】図２の部分拡大断面図。
【図７】図５の部分拡大断面図。
【図８】フィルタの突起形状を変えた平面図。
【図９】フィルタの突起形状を３種類配置した平面図。
【符号の説明】
１…高周波送受信装置、２…自車両、３…先行車、５…フィルタ、６…蓋、７…ベースプレート、８…アンテナ、９…平面回路基板、１０…半導体ＩＣ、１１…同軸線、１２…接着剤、１３…突起、１４…部材。

Claims

高周波回路及びアンテナを有し、少なくても前記高周波回路を筐体の内部に実装した通信装置であって、前記筐体の壁に少なくとも一部に周期的に突起を設けた周期構造体が接着，加締め、等により固定されたことを特徴とする高周波送受信装置の製造方法。
前記周期構造体は有機または無機材料の表面をメッキ及び蒸着により金属膜で覆われたことを特徴とする請求項１記載の高周波送受信装置の製造方法。
前記周期構造体が前記筐体の壁の内壁に形成された請求項２記載の高周波送受信装置の製造方法。
請求項１において、
前記周期構造体の前記金属膜は（１）ニッケルと金，（２）ニッケルと銀，
（３）銅のうちいずれかが含まれることを特徴とする高周波送受信装置の製造方法。
請求項１において、
前記周期構造体の突起の形状を切削角形，切削円柱形，プレス角形，プレス円柱形又は、成形としたことを特徴とする高周波送受信装置の製造方法。