專利名稱：用于移動物體的通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種通信裝置，更具體地說涉及的是一種用于測量移動物體(例如車輛、船舶等)之間的相互距離以及與在其前方(或者后方)行駛的其他移動物體之間的相對速度，同時在移動物體之間進行通信的通信裝置。
以車輛的情況為例，可以在車輛的前部(或后部)安裝車載通信裝置，用于測量車輛之間的相互距離以及與其前方(或后方)行駛的車輛之間的相對速度，同時進行車輛之間的通信。這樣的通信裝置可以由例如耿氏振蕩器、環(huán)行器、定向偶合器、混頻器、天線組成。在高性能通信系統(tǒng)中，為了系統(tǒng)的S/N比(信噪比)或C/N比(載波/噪音比)，同時能夠防止其他通信系統(tǒng)的干擾，需要選用具有高指向性和高增益的天線。為此，就需要采用具有較大面積和深度的天線。因此，通信裝置需要占據(jù)車輛前部(或后部)的較大面積，這樣會顯著地改變車輛的外觀，影響車輛的外觀設(shè)計。
本發(fā)明的目的是提供一種用于移動物體的薄型通信裝置，它能夠安裝在移動物體之中，并基本上不改變移動物體的外觀。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于移動物體的通信裝置包括(A)毫米波集成電路部分，它由兩個平行的導(dǎo)電平板以及設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片和電功能元件組成;
(B)平面天線部分，它由兩個平行的導(dǎo)電平板、設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片、以及設(shè)置在上述兩個平行導(dǎo)電平板中的一個上的開口構(gòu)成;
其特征是(C)至少使構(gòu)成上述毫米波集成電路部分的兩個平行導(dǎo)電平板中的一個和構(gòu)成上述平面天線部分的兩個導(dǎo)電平板中的一個形成位于同一平面上的整體，并將它安裝在車輛識別牌的背后，該識別牌采用能夠讓微波以低損失通過的材料制成。
上述能夠讓毫米波以低損失通過的材料可以是聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、用纖維加強的聚丙稀(FRPP)、ABS等樹脂材料。
在將安裝在移動物體前部(或后部)的通信裝置用作雷達頭時，毫米波集成電路部分傳送的毫米波由平面天線部分向外發(fā)射，穿過識別牌，一部分到達在其前方(或后方)運動的移動物體后，經(jīng)過該移動物體予以反射，再穿過上述識別牌，入射到平面天線部分之中。
當采用上述通信裝置作為移動物體之間的通信工具時，在發(fā)送信號時，將需要發(fā)送的信息在毫米波集成電路部分中轉(zhuǎn)換成為毫米波，由平面天線部分予以發(fā)射，穿過識別牌傳送到在其前方(或后方)運動的移動物體中的天線。相反，在接受信號時，由在其前方(或后方)行駛的移動物體的通信裝置的天線發(fā)射的毫米波(通信信息)穿過識別牌，到達平面天線部分，進行信號接受。在這樣的情況下，用于移動物體的通信裝置不一定限于是能夠同時發(fā)送信號和接受信號的系統(tǒng)，也可以是僅僅能夠進行信號發(fā)送和信號接受中的一種操作的系統(tǒng)。
這樣，由于至少使構(gòu)成毫米波集成電路部分的兩個導(dǎo)電平板中一個和構(gòu)成平面天線部分的兩個導(dǎo)電平板中的一個形成位于同一平面上的整體，從而使用于移動物體的通信裝置具有平板狀的薄形結(jié)構(gòu)，能夠安裝在識別牌的背后或內(nèi)部，不會暴露在移動物體的表面上。
此外，本發(fā)明的用于移動物體的通信裝置包括(D)毫米波集成電路部分，它具有設(shè)置在兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片和電功能元件;以及(E)平面天線部分，它具有設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片以及設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板中的一個上的開口;
其特征是(F)該通信裝置安裝在識別牌的背后或內(nèi)部，該識別牌采用能夠讓毫米波以低損失通過的材料制成。
上述通信裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
本發(fā)明的通信裝置的另一個特征是在導(dǎo)電平板上設(shè)置了階梯形部分，使平面天線部分在厚度方向上具有不對稱的結(jié)構(gòu)，對電介質(zhì)片所傳送的毫米波進行漏泄發(fā)射。采用上述結(jié)構(gòu)，能夠獲得良好的阻抗匹配，并在較寬的頻帶范圍內(nèi)提高發(fā)射效率。
本發(fā)明通信裝置的再一個特征是平面天線部分具有使漏泄發(fā)射的毫米波的發(fā)射方向朝預(yù)定方向偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)部分。采用上述結(jié)構(gòu)，就能夠使泄漏發(fā)射的毫米波朝著同一方向偏轉(zhuǎn)，在實質(zhì)上相同的電場分布狀態(tài)以及基本上無殘留電力的狀態(tài)下發(fā)射毫米波。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的用于移動物體的通信裝置的實施例進行說明。
在這一實施例中，將本發(fā)明的通信裝置用作測量車間距離以及與前方(或后方)行駛車輛之間相對速度的車載雷達頭。
附

圖1是本發(fā)明的用于移動物體的通信裝置實施例的透視圖;
附圖2是毫米波集成電路部分和平面天線部分內(nèi)部的放大頂視圖;
附圖3是沿著附圖2中Ⅲ-Ⅲ線的剖視圖;
附圖4是附圖1所示通信裝置的導(dǎo)電平板的放大頂視圖;
附圖5是顯示本發(fā)明的通信裝置在車輛中的安裝方式的透視圖;
附圖6是附圖1所示通信裝置的等價電路圖。
附圖1和2顯示了車載雷達頭1的結(jié)構(gòu)。雷達頭1為平板形狀，包括毫米波集成電路部分2和平面天線部分3。微波集成回路部分2包括非輻射性電介質(zhì)波導(dǎo)20(以下簡稱NRD波導(dǎo))和多個NRD波導(dǎo)電功能元件，亦即具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21;環(huán)行器22、23;定向偶合器24A、24B、25;混頻器26;以及無反射終端器27。
NRD波導(dǎo)20主要包括導(dǎo)電基板5;電介質(zhì)片20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H、20I;以及導(dǎo)電平板6。電介質(zhì)片20A-20I采用氟樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂等低損耗樹脂材料制成。導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6分別具有多個螺絲孔51、68，通過設(shè)置在導(dǎo)電基板5周圍的導(dǎo)電墊片7，使導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6之間相距一定的間距。將螺絲旋入螺絲孔51、68之中，使導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6之間相距一定的間距。將螺絲旋入螺絲孔51、68之中，使導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6保持相互平行的狀態(tài)。將電介質(zhì)片20A-20I以及多個NRD波導(dǎo)電功能元件21-27插入到導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6之間。
具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21通過電介質(zhì)片20A與環(huán)行器22相連接。與環(huán)形器22相連接的電介質(zhì)片20A的終端與無反射終端器27相連接。環(huán)行器22通過電介質(zhì)片20C與定向偶合器24A相連接。通過上述定向偶合器24A，將信號線路分成兩部分，其中一部分通過電介質(zhì)片20D與定向偶合器25相連接。另一部分通過電介質(zhì)片20G與定向偶合器24B相連接。電介質(zhì)片20G的兩端與無反射終端器27相連接。定向偶合器25與下面將要介紹的平面天線部分3的電介質(zhì)片30A相連接。定向偶合器24B通過電介質(zhì)片20F與環(huán)行器23相連接，同時通過電介質(zhì)片20H與混頻器26相連接。環(huán)行器23通過電介質(zhì)片20E與下面將要介紹的平面天線部分3的電介質(zhì)片30B相連接。與環(huán)行器23相連接的電介質(zhì)片20I的終端與無反射終端器27相連接。
此外，具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21以及混頻器26連有各種信號線，這些信號線的終端從貫穿導(dǎo)電基板5的該基板內(nèi)側(cè)伸出，與例如安裝在車輛內(nèi)部的各種信號處理裝置相連接。這樣，就能夠利用這些信號線來傳送用于驅(qū)動具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21的頻率控制信號以及由混頻器26輸出的中間頻率信號。具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21，環(huán)行器22、23，定向偶合器24A、24B、25，混頻器26和無反射終端器27都是已知的器件，因此省略了對它們的詳細說明。
平面天線部分3由NRD波導(dǎo)30和隙縫天線33構(gòu)成，通過設(shè)置在導(dǎo)電墊片7中的隔離導(dǎo)體50，與毫米波集成電路部分2相隔離。NRD波導(dǎo)30主要包括導(dǎo)電基板5;電介質(zhì)片30A、30B;以及導(dǎo)電平板6。也就是說，導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6為毫米波集成電路部分2的NRD波導(dǎo)20和平面天線部分3的NRD波導(dǎo)30所共有。電介質(zhì)片30A和30B分別插入到導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6之間。電介質(zhì)片30A和30B采用氟樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂等低損耗樹脂材料制成。
在導(dǎo)電基板5中，在和電介質(zhì)片30A、30B相距一定距離、并由電介質(zhì)片30A、30B傳送的毫米波所形成的電場的具有較高電場強度的位置上分別設(shè)置了用于發(fā)射毫米波的階梯形部分S1和S2，在這一部分中，平面天線部分3具有在厚度方向上不對稱的結(jié)構(gòu)。
參見附圖3，在彼此離開的位置上分別設(shè)置了電介質(zhì)棱鏡34A和34B，用于使微波的發(fā)射方向朝著與電介質(zhì)片30A、30B的長度方向相垂直的方向偏轉(zhuǎn)。電介質(zhì)棱鏡34A、34B采用氟樹脂等電介質(zhì)材料制成。電介質(zhì)棱鏡34A、34B的面對電介質(zhì)片30A、30B的面具有鋸齒波或三角波形狀，其相反的面是平行電介質(zhì)片30A、30B的平面。
如附圖4所示，導(dǎo)電平板6上形成了格子狀的開口32。上述開口32形成的矩形部分構(gòu)成了隙縫天線33。由于形成了開口32而與導(dǎo)電平板6相分離的小片6A通過與設(shè)置在導(dǎo)電平板6前表面上的保護膜(圖中未示)相結(jié)合而予以保持。該保護膜采用能夠使毫米波以較低損失予以通過的材料制成。
具有上述結(jié)構(gòu)的雷達頭1能夠在毫米波發(fā)射方向上實現(xiàn)薄型化，同時能夠確保在與發(fā)射方向相垂直的方向上具有較大的發(fā)射面積。
下面對上述雷達頭1的作用進行說明。
在雷達頭1中，毫米波集成電路部分2的NRD波導(dǎo)20和平面天線部分3中的NRD波導(dǎo)30具有良好的電氣和機械匹配性。因此，由毫米波集成電路部分2的具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21發(fā)射出的毫米波依次通過電介質(zhì)片20A、環(huán)行器22、電介質(zhì)片20C、定向偶合器24A和電介質(zhì)片20D，被引導(dǎo)到定向偶合器25。在定向偶合器25中，毫米波分成被引導(dǎo)到電介質(zhì)片30A的毫米波和引導(dǎo)到電介質(zhì)片30B的毫米波，這兩束毫米波之間具有90度的相位差。
被引導(dǎo)到電介質(zhì)片30A的毫米波在階梯形表面S1的作用下由電介質(zhì)片30A向外漏泄發(fā)射，然后通過電介質(zhì)棱鏡34A，使毫米波在與電介質(zhì)片30A長度方向相垂直的方向上偏轉(zhuǎn)，入射到導(dǎo)電平板6上所形成的隙縫天線33之中。另一方面，被引導(dǎo)到電介質(zhì)片30B的毫米波在階梯形表面S2的作用下由電介質(zhì)片30B向外漏泄發(fā)射，然后通過電介質(zhì)棱鏡34B，使得毫米波波束在與電介質(zhì)片30B長度方向相垂直的方向上偏轉(zhuǎn)，入射到導(dǎo)電平板6上所形成的隙縫天線33之中。入射到隙縫天線33中的上述兩束毫米波相互之間具有90度的相位差，從而以左旋圓極化波或右旋圓極化波的形式由隙縫天線33的開口32向外發(fā)射。
圓極化波的作用是當用作車載雷達頭時，由于能夠形成具有統(tǒng)一極化面的圓極化波，使得由其他車輛所反射的毫米波和對面行駛車輛所發(fā)射的毫米波的極化面相互逆旋，因此能夠僅僅接受由其他車輛所反射的毫米波，防止由對面行駛車輛發(fā)射的毫米波所產(chǎn)生的電磁干擾。
由隙縫天線33的開口32入射到平面天線部分3內(nèi)部的毫米波被電介質(zhì)片30A或30B接收，依次傳送給毫米波集成電路部分2中的定向偶合器25、電介質(zhì)片20E、環(huán)行器23、電介質(zhì)片20F、定向偶合器24B。在定向偶合器24B中，由具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21向外發(fā)射的微波的一部分被定向偶合器24A傳送到電介質(zhì)片20G，這束毫米波和入射到上述平面天線部分3內(nèi)部、并由混頻器26予以引導(dǎo)的毫米波波束相混合，成為中間頻率信號。
下面將對雷達頭1在車輛中的安裝進行說明。
如附圖5所示，將雷達頭1安裝在位于車輛80前部緩沖器81的車輛識別牌的安裝部位81A上，使隙縫天線33面對車輛的前方。更具體地說，將螺絲旋入到導(dǎo)電平板6上的孔67以及車輛識別號碼牌70上的孔71中，將車輛識別號碼牌70安裝在雷達頭1表面上。此時，隙縫天線33基本上位于垂直的位置上，并使得雷達頭1處于車輛識別號碼牌70的外邊緣內(nèi)側(cè)。這樣，雷達頭1位于車輛號碼牌70的背后，基本上不暴露車輛80的外面，從而不會影響車輛的外觀。
車輛識別號碼牌70應(yīng)該采用能夠使微波以低損失通過的材料制成，例如聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、用纖維加強的聚丙烯(FRPP)、ABS等樹脂材料。
附圖6是上述雷達頭1的等效電路。下面將參照附圖4，對安裝在車輛80上的雷達頭1的作用進行說明。
根據(jù)頻率控制信號，由具有FM調(diào)制功能的耿氏振蕩器21發(fā)射出的毫米波通過環(huán)行器22、定向偶合器24A、定向偶合器25、電介質(zhì)片30A、30B，由隙縫天線33的開口32朝車輛80的前方發(fā)射。發(fā)射出的毫米波穿過車輛識別號碼牌70，其一部分到達在前方行駛的車輛。反射回的微波再次穿過車輛識別號碼牌70，經(jīng)過開口32入射到平面天線部分3的內(nèi)部，由電介質(zhì)片30A、30B予以接收之后，通過定向偶合器25、環(huán)行器23、混頻器26，作為中間頻率信號，送到安裝在車輛內(nèi)部的信號處理裝置。該信號處理裝置根據(jù)上述中間頻率信號推算出車輛之間的距離，并將計算出的結(jié)果顯示在安裝在車輛80的液晶顯示器上。
本發(fā)明的用于移動物體的通信裝置并不限于上述實施例，在其要點范圍之內(nèi)還可以對本發(fā)明作出種種改進。
上述實施例是結(jié)合供車輛使用的情況來進行說明的，但是本發(fā)明并不限于上述場合，也可以用作船舶等的通信裝置。
毫米波集成電路部分與平面天線部分之間的位置關(guān)系和它們的尺寸可以是任意的，可以采用各種適合的規(guī)格。
此外，在上述實施例中，導(dǎo)電基板5和導(dǎo)電平板6被分別制成一個平板，但是也可以將其中任何一個制成其毫米波集成電路部分和平面天線部分相分離的形式。
也可以將用于移動物體的通信裝置安裝在識別牌的內(nèi)部，或者將用于移動物體的通信裝置和識別牌制成一個整體，或者將用于移動物體的通信裝置設(shè)置在位于移動物體后部的識別牌中。
也可以通過印刷或者壓制的方式在天線罩上形成識別文字和號碼文字，使天線罩起到識別牌的作用。在這種情況下，采用使得通信裝置具有耐雨、雪、冰的電介質(zhì)材料來制作天線罩，要求這樣的材料具有薄和適合各種氣候的優(yōu)良性能，為此可以采用上述PC、PBT、FRPP、ABS等樹脂材料。
本發(fā)明的用于移動物體的通信裝置除了具有上述實施例中所述的雷達功能之外，還具有在移動物體之間進行通信的功能。
根據(jù)上述說明可以看出，本發(fā)明通信裝置的毫米波集成電路部分和平面天線部分由于分別采用了由兩個平行設(shè)置的導(dǎo)電平板以及設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片組成的非輻射性電介質(zhì)波導(dǎo)，從而提供了一種用于移動物體的通信裝置，其毫米波集成電路部分和平面天線部分具有良好的匹配性。由于至少使構(gòu)成毫米波集成電路部分的兩個導(dǎo)電平板中的一個和構(gòu)成平面天線部分的兩個導(dǎo)電平板中的一個位于同一平面內(nèi)，并形成一整體，因而形成了一種平板狀的薄形通信裝置。這種用于移動物體的通信裝置能夠安裝在識別牌的背后或內(nèi)部，基本上不會暴露在移動物體的表面，因此不會影響移動物體的外觀。其結(jié)果能夠是在不影響移動物體外觀的條件下將通信裝置安裝在移動物體之中。
由于本發(fā)明的通信裝置具有平板形狀，因而能夠簡化結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。
另外，本發(fā)明的通信裝置在導(dǎo)電平板上設(shè)置了階梯形部分，使平面天線部分在厚度方向上具有不對稱的結(jié)構(gòu)，對電介質(zhì)片所傳送的毫米波進行漏泄發(fā)射，因而能夠改善阻抗匹配，并在較寬的頻帶范圍內(nèi)提高發(fā)射效率。
本發(fā)明的通信裝置的平面天線部分具有使漏泄發(fā)射的毫米波的發(fā)射方向朝預(yù)定方向偏轉(zhuǎn)的部分，因而能夠使漏泄發(fā)射的毫米波向同一方向偏轉(zhuǎn)，在實質(zhì)上相同的電場分布狀態(tài)以及基本上無殘留電力的狀態(tài)下發(fā)射毫米波。
本發(fā)明的通信裝置由于實現(xiàn)了在毫米波發(fā)射方向上的薄型化，并在與發(fā)射方向相垂直的方向上具有較大的發(fā)射面積，因而最適合用作安裝在車輛識別號碼牌背后或內(nèi)部的車輛雷達頭。
權(quán)利要求
1.一種用于移動物體的通信裝置，其特征在于包括毫米波集成電路部分，它由兩個平行的導(dǎo)電平板和設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片和電功能元件構(gòu)成；平面天線部分，它由兩個平行的導(dǎo)電平板、設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片、以及設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板中的一個上的開口構(gòu)成；至少使構(gòu)成上述毫米波集成電路部分的兩個平行導(dǎo)電平板中的一個和構(gòu)成上述平面天線部分的兩個導(dǎo)電平板的一個形成位于同一平面上的整體，并將它安裝在識別牌的背后或內(nèi)部，該識別牌用能夠讓毫米波以低損失方式通過的材料制成。
2.一種用于移動物體的通信裝置，其特征在于包括毫米波集成電路部分，它包括設(shè)置在兩個平行導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片和電功能元件;平面天線部分，它包括設(shè)置在上述兩個平行導(dǎo)電平板之間的電介質(zhì)片及設(shè)置在上述兩個導(dǎo)電平板中的一個上的開口;將通信裝置安裝在識別牌的背后或內(nèi)部，該識別牌采用能夠讓毫米波以低損失通過的材料制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于移動物體的通信裝置，其特征在于在導(dǎo)電平板上設(shè)置了階梯形部分，使平面天線部分在厚度方向上具有不對稱的結(jié)構(gòu)，對電介質(zhì)片所傳送的毫米波進行泄漏發(fā)射。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的用于移動物體的通信裝置，其特征在于平面天線部分具有使漏泄發(fā)射的毫米波的發(fā)射方向朝預(yù)定方向偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)部分。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的用于移動物體的通信裝置，其特征在于所述識別牌為車輛的識別號碼牌。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于移動物體的薄型通信裝置，它能夠安裝在移動物體上，并且基本上不會影響移動物體的外觀。其中，用于車輛的雷達頭1具有平板形狀，包括毫米波集成電路部分和平面天線部分。雷達頭1安裝在車輛80前部緩沖器81上的車輛識別號碼牌的安裝部位81A上，使隙縫天線33面向車輛的前方。號碼牌70用能夠使毫米波以低損失方式通過的材料制成。
文檔編號G01S7/03GK1111755SQ95104588
公開日1995年11月15日 申請日期1995年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月7日
發(fā)明者石川容平, 谷崎透 申請人:株式會社村田制作所