專利名稱：脈沖無線通信裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超寬帶(UWB =Ultra WideBand)的脈沖式無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，特別是涉及在忌諱復雜電路構成的微波·毫米波段的裝置中實現(xiàn)構成單純化、低成本化、高性能化的技術。
背景技術：
作為近些年引人注目的通信技術有UWB技術。這一技術盡管使用極寬的頻帶，功率頻譜密度卻非常小，所以就有能夠共用已經(jīng)被使用的頻率這一優(yōu)點。另外，還有通過使用數(shù)百微微秒以下的短脈沖，就能夠進行高速的數(shù)據(jù)傳輸這一優(yōu)點。以往的微波/毫米波段UWB技術中的脈沖無線通信裝置是將脈沖信號發(fā)生器、寬帶濾波器及寬帶天線分別用傳輸線路連接起來的結構(例如參照非專利文獻1、非專利文獻2)。非專利文獻 1 :Ian Gresham,"Ultra-Wideband Radar Sensors for Short-Range Vehicular Applications”，MTT VOL. 52，No. 9，pp.2111—2113，Sep.2004非專利文獻 2 Yoichi Kawano, Yasuhiro Nakasha, Kaoru Yokoo, Satoshi Masuda,Tsuyoshi Takahashi,Tatsuya Hirose,Yasuyuki Oishi,and Kiyoshi Hamaguchi, "An RF Chipset for Impulse Radio UffB Using 0. 13ym InP-HEMT Technology", MTT-S Int. Microwave Symp. 2006 Digest pp.316-319這些非專利文獻1或者非專利文獻2所記載的以往的UWB技術中的脈沖無線通信裝置的天線是將發(fā)送用天線和接收用天線分開進行設置，或者作為收發(fā)共用天線通過開關來進行收發(fā)切換。另外，關于這些以往UWB技術中的脈沖無線通信裝置的高頻脈沖信號的發(fā)生以如下方法而構成，即借助于超寬帶濾波電路僅僅所帶脈沖信號(依照基帶信號發(fā)生的單脈沖信號或階躍信號)的頻率分量的某部分得以通過的方法；或者進行利用高速RF開關使CW信號振蕩電路的輸出得以通過/阻止這樣調(diào)制的方法。另一方面，還提出用天線替代傳輸線路及諧振電路的高頻脈沖信號發(fā)生裝置(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。專利文獻1 日本專利公開特開2004-186726號公報專利文獻2 日本專利公開特開2007-1M628號公報這些專利文獻1或者專利文獻2所記載的高頻脈沖信號發(fā)生裝置是對作為傳輸線路及諧振電路的天線進行電荷充電，并利用高速開關等使該電荷急速地進行放電的方式。 通過此急速的放電而發(fā)生的高頻分量之中、作為諧振電路的天線的諧振頻帶的頻率分量被放射。但是，在上述非專利文獻1或者非專利文獻2所記載的發(fā)明中，由于是將脈沖信號發(fā)生器、寬帶濾波器及寬帶天線分別用傳輸線路連接起來這一構成，所以除了傳輸線路的傳輸損耗成為問題外，對忌諱復雜電路構成的微波毫米波段的裝置而言并非所希望的構成。
另外，在上述非專利文獻1或者非專利文獻2所記載發(fā)明的裝置構成中，裝置內(nèi)部的濾波器、放大器及RF開關等各種電路分別要求超寬帶特性。例如，在用傳輸線路連接脈沖發(fā)生電路和濾波電路時，若各個電路的輸入輸出反射系數(shù)及連接部的反射系數(shù)在寬帶上不足夠小，就會在各個電路間產(chǎn)生多重反射。進而，若各個電路的群延遲特性在寬帶上不平坦，就會在脈沖波形上產(chǎn)生失真。因而，這種超寬帶電路設計與狹頻帶電路設計相比就很困難，個個電路全部要求超寬帶特性這樣的裝置就會成為高成本。而且，在上述非專利文獻1或者非專利文獻2所記載的發(fā)明中，由于是將高頻脈沖信號發(fā)生器和超寬帶天線用傳輸線路進行連接這一構成，所以從傳輸線路的阻抗(一般為 50 Ω)向空間阻抗進行阻抗變換就需要超寬帶天線，若該天線的反射系數(shù)在超寬帶上不足夠小，就會在傳輸線路的連接部產(chǎn)生多重反射。作為持有這種超寬帶特性的天線，雖然采用錐形構造非諧振系天線及多諧振系天線，但因錐形構造非諧振系天線的錐形部需要與波長相比較長的尺寸，故不得不變得大型而不利于裝置全體的集成化，從群延遲特性的觀點來看采用多諧振系天線并不理想，其構造亦易于變得復雜。再者，如上述非專利文獻1所記載的發(fā)明那樣，利用高速RF開關使CW信號振蕩電路的輸出得以通過/阻止這樣進行調(diào)制的方法，因不要的CW信號的漏泄本質(zhì)上存在，故不利于UWB通信的應用。另外，因CW信號振蕩電路進行動作，故從消耗電力的觀點來看也不利。另外，如上述非專利文獻2所記載的發(fā)明那樣，借助于諧振器或濾波電路僅僅選出基帶脈沖信號(依照基帶信號而發(fā)生的單脈沖信號或階躍信號)的頻率分量的某部分并使其通過這一方法，使未通過的頻率分量的能量易于成為無用的損耗，并在脈沖信號發(fā)生器上要求超高速性而易于成為高成本。另外，專利文獻1或者專利文獻2所記載的發(fā)明，為了使進行放射的高頻信號分量得以發(fā)生就需要極其高速地進行動作的開關等電路，在開關的驅(qū)動器上亦要求高速性，電路易于復雜化。另外，因沒有接收功能，故在進行通信時就需要另行構成接收天線、收發(fā)切換開關、接收電路等。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的就是提供可實現(xiàn)構造單純化、高性能化、小型集成化、設計容易化、低耗電化、低成本化的微波/毫米波段的UWB脈沖無線通信裝置。為了解決上述課題，技術方案1所涉及的脈沖無線通信裝置的特征是為了在諧振腔發(fā)生負阻使三電極高頻放大元件集成化并且為了共用向空間放射電磁波的天線功能構成放射型振蕩器，基于發(fā)送數(shù)據(jù)信號，通過使上述三電極高頻放大元件短時間進行動作而獲得短時間的負阻，發(fā)生基于該負阻和上述諧振腔之構造所決定的振蕩頻率/頻率帶寬的高頻脈沖信號，并同時將其向空間放射，該向空間放射的高頻脈沖信號是發(fā)送RF信號， 基于在自外部無線通信裝置到來的接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，使上述放射型振蕩器進行振蕩動作，通過由上述放射型振蕩器自身進行的混頻而取得IF信號，來獲得接收數(shù)據(jù)信號。另外，技術方案2所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1所記載的脈沖無線通信裝置中，上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件中的三電極是被控制電流流入電極、被控制電流流出電極和控制電極，對上述被控制電流流入電極或者被控制電流流出電極供給單脈沖信號，將此單脈沖信號自身的電力作為電源電力以獲得短時間的負阻，在上述被控制電流流入電極和單脈沖信號的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流入電極之間取出上述IF信號；或者在上述被控制電流流出電極和單脈沖信號的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流出電極之間取出上述IF信號。 另外，技術方案3所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1所記載的脈沖無線通信裝置中，上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件中的三電極是被控制電流流入電極、 被控制電流流出電極和控制電極，通過對上述控制電極供給單脈沖信號，以流過短時間的被控制電流并獲得短時間的負阻，在上述被控制電流流入電極和直流電源的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流入電極之間取出上述IF信號；或者在上述被控制電流流出電極和直流電源的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流出電極之間取出上述IF信號。 另外，技術方案4所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案2或者技術方案3所記載的脈沖無線通信裝置中，在上述放射型振蕩器上將單脈沖信號發(fā)生電路集成化。另外，技術方案5所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1 技術方案4所記載的脈沖無線通信裝置中，根據(jù)振蕩動作中以及混頻動作中的上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件具有的從直流到IF帶的放大增益，對IF信號進行放大。另外，技術方案6所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1 技術方案5所記載的脈沖無線通信裝置中，在上述發(fā)送RF信號的高頻脈沖信號上設定脈沖串模式，將上述放射型振蕩器自身用作相關器。另外，技術方案7所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1 技術方案6所記載的脈沖無線通信裝置中，在上述接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，相對于該接收RF 信號的高頻脈沖信號的頻率，以與其不同的任意頻率使上述放射型振蕩器進行振蕩動作。另外，技術方案8所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1 技術方案7所記載的脈沖無線通信裝置中，頻率選擇性濾波部件，從上述放射型振蕩器的放射面隔開適宜距離進行配置，對所要頻率的電波有選擇性地進行濾波。另外，技術方案9所涉及的發(fā)明的特征是在上述技術方案1 技術方案8所記載的脈沖無線通信裝置中，在上述放射型振蕩器的放射方向一側(cè)設置了防止頻率低于所放射的高頻脈沖信號的頻率的不要信號分量漏泄的接地導體構造。根據(jù)技術方案1所涉及的發(fā)明，由于為了在諧振腔發(fā)生負阻使三電極高頻放大元件集成化，并且為了共用向空間放射電磁波的天線功能構成放射型振蕩器，基于發(fā)送數(shù)據(jù)信號，通過使上述三電極高頻放大元件短時間進行動作而獲得短時間的負阻，發(fā)生基于此負阻和上述諧振腔之構造所決定的振蕩頻率/頻率帶寬的高頻脈沖信號，同時向空間進行放射，這一放射至空間的高頻脈沖信號是發(fā)送RF信號，在自外部無線通信裝置到來的接收 RF信號入射到上述放射型振蕩器時，使上述放射型振蕩器進行振蕩動作，通過利用上述放射型振蕩器自身進行混頻而取得IF信號，基于此而獲得接收數(shù)據(jù)信號，所以構造單純，設計簡易，容易小型集成化、低成本化。這一單純構造之類的特征，在抑制特性差異、確保制造上的高成品率方面很有利，在確保高可靠性方面亦很有利。特別是，在需要精密且細微的薄膜加工技術的毫米波段裝置的制造中，裝置為單純構造這一點在品質(zhì)管理上會非常有利。另外，技術方案1所涉及的脈沖無線通信裝置，由于是振蕩器、發(fā)送天線、接收天線以及混頻器渾然一體的構成，所以動作非常高速，作為UWB裝置就是高性能。另外，因不存在對天線進行饋電用傳輸線路故不存在傳輸損耗，DC/RF變換效率較高而低耗電。進而， 因進行振蕩的是極短時間，故晶體管以間歇動作流過短時間的電流，所以是低耗電。進而，技術方案1所涉及的脈沖無線通信裝置，由于在原理上不會有在放射UWB頻譜的中心出現(xiàn)CW信號的漏泄(單一頻譜)這一情況，所以就有能夠有效利用法律所規(guī)定的 UffB通信頻譜模板內(nèi)的頻帶之類的優(yōu)點。另外，借助于諧振器或濾波電路僅僅選出基帶脈沖信號(依照基帶信號發(fā)生的單脈沖信號或階躍信號)的頻率分量的某部分并使其通過的方法，使未通過的頻率分量的能量易于成為無用的損耗，并在脈沖信號發(fā)生器上要求超高速性而易于成為高成本，相對于此，本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置則不需要預先包含有所放射的高頻信號分量的基帶脈沖信號，所以設計性較好、有利于低成本化。根據(jù)以上優(yōu)點，技術方案1所涉及的脈沖無線通信裝置與以現(xiàn)有技術構成同功能的裝置這一情況相比，就能夠有效果地實現(xiàn)單純構造、高性能、小型集成、低耗電、低成本。另外，根據(jù)技術方案2所涉及的發(fā)明，由于上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件中的三電極是被控制電流流入電極、被控制電流流出電極和控制電極，在上述被控制電流流入電極或者被控制電流流出電極上供給單脈沖信號，將此單脈沖信號自身的電力作為電源電力以獲得短時間的負阻，在上述被控制電流流入電極和單脈沖信號的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流入電極之間取出上述IF信號；或者在上述被控制電流流出電極和單脈沖信號的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流出電極之間取出上述IF信號而如此構成，所以就無需用于使負阻發(fā)生的直流電源，能夠以簡易的構成比較廉價地實現(xiàn)脈沖無線通信裝置。另外，根據(jù)技術方案3所涉及的發(fā)明，由于上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件中的三電極是被控制電流流入電極、被控制電流流出電極和控制電極，通過在上述控制電極上供給單脈沖信號，以流過短時間的被控制電流并獲得短時間的負阻，在上述被控制電流流入電極和直流電源的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流入電極之間取出上述IF信號；或者在上述被控制電流流出電極和直流電源的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流出電極之間取出上述IF 信號而如此構成，所以還能夠采用負載驅(qū)動能力較小的電路作為單脈沖信號發(fā)生電路，能夠以簡易的構成比較廉價地實現(xiàn)脈沖無線通信裝置。另外，根據(jù)技術方案4所涉及的發(fā)明，由于將單脈沖信號發(fā)生電路集成化在上述放射型振蕩器上，所以就易于回避放射型振蕩器和單脈沖信號發(fā)生電路之間的多重反射的問題，能夠以簡易的構成比較廉價地實現(xiàn)脈沖無線通信裝置。另外，根據(jù)技術方案5所涉及的發(fā)明，由于根據(jù)振蕩動作中以及混頻動作中的上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件具有的從直流到IF帶的放大增益，對IF信號進行放大，所以能夠獲得信噪比較大的IF信號，并能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的脈沖無線通信裝置。另外，根據(jù)技術方案6所涉及的發(fā)明，由于在上述發(fā)送RF信號的高頻脈沖信號上設定脈沖串模式，將上述放射型振蕩器自身用作相關器，所以能夠獲得信噪比較大的IF信號，并能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的脈沖無線通信裝置。另外，根據(jù)技術方案7所涉及的發(fā)明，由于在上述接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，相對于該接收RF信號的高頻脈沖信號的頻率，以與其不同的任意頻率使上述放射型振蕩器進行振蕩動作，所以就能夠取得任意頻帶的IF信號，設計性變得良好。另外，根據(jù)技術方案8所涉及的發(fā)明，由于具備從上述放射型振蕩器的放射面隔開適宜距離進行配置，對所要頻率的電波有選擇性地進行濾波的頻率選擇性濾波部件，所以就能夠防止不要信號的輻射，另外，由于能夠選擇所希望的高次諧波頻率分量進行放射， 所以就能夠獲得更高品質(zhì)的放射信號。另外，根據(jù)技術方案9所涉及的發(fā)明，由于在上述放射型振蕩器的放射方向一側(cè)設置了防止頻率低于所放射的高頻脈沖信號的頻率的不要信號分量漏泄的接地導體構造， 所以就能夠防止基帶信號及基帶脈沖信號分量的漏泄、不要信號的輻射，并能夠獲得更高品質(zhì)的放射信號。


圖1是本發(fā)明第1實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中的放射型振蕩器基板之示意圖。圖2是放射型振蕩器中的導體貼片(patch)以及微波晶體管之構成說明圖。圖3是表示第1實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中的放射型振蕩器基板之第 1改變例的示意圖。圖4是表示第1實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中的放射型振蕩器基板之第 2改變例的示意圖。圖5是表示第1實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中的放射型振蕩器基板之第 3改變例的示意圖。圖6是本發(fā)明第2實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中的放射型振蕩器基板之示意圖。圖7是表示第2實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中的放射型振蕩器基板之第 1改變例的示意圖。圖8是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第1構成例之示意圖。圖9是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第2構成例之示意圖。圖10是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第3構成例之示意圖。圖11是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第4構成例之示意圖。圖12是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第5構成例之示意圖。圖13是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第6構成例之示意圖。圖14是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第7構成例之示意圖。圖15是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第8構成例之示意圖。圖16是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第9構成例之示意圖。圖17是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第10構成例之示意圖。圖18是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第11構成例之示意圖。
圖19是可應用于本發(fā)明的諧振腔的第12構成例之示意圖。圖20是本發(fā)明第3實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置之概略構成圖。圖21是本發(fā)明第4實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置之概略構成圖。圖22是本發(fā)明第5實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置之概略構成圖。圖23是本發(fā)明第6實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置之概略構成圖。
具體實施例方式接著，基于附圖就本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置之實施方式進行說明。圖1表示第1實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置之概略構成。此脈沖無線通信裝置由放射型振蕩器基板Sl和對它供給基帶信號的信號源(圖示省略)；進行直流偏置饋電的電源裝置(圖示省略)以及對所取得的IF信號進行分析以及處理的處理裝置(圖示省略)所構成。這里，放射型振蕩器基板Sl作為“為了在諧振腔發(fā)生負阻使三電極高頻放大元件集成化，并且共用向空間放射電磁波的天線功能的放射型振蕩器”而發(fā)揮功能。然后，以基于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的時間間隔及定時，從此放射型振蕩器放射至空間的高頻脈沖信號就成為發(fā)送RF信號。另一方面，在自外部無線通信裝置到來的接收RF信號入射到此放射型振蕩器時，使上述放射型振蕩器進行振蕩動作，通過利用上述放射型振蕩器自身進行混頻而取得IF信號，基于此就能夠獲得接收數(shù)據(jù)信號。此外，IF信號的處理裝置進行的分析以及處理適宜采用現(xiàn)有的公知方法即可。另外，三電極高頻放大元件是通過根據(jù)較小的電壓或者電流來控制較大的電流來實現(xiàn)放大功能的元件，包含單體晶體管元件及使用多個單體晶體管所構成的元件，并且并不限于可用單體進行操作的零件還包含通過半導體工藝在半導體晶片上制作進來的零件。 此三電極高頻放大元件中的控制電極是施加控制電壓、使控制電流進行流入(或者流出) 的電極，相當于柵極或基極。另外，被控制電流流入電極是被控制的電流流入的電極，被控制電流流出電極是被控制的電流流出的電極，依照元件構造是N型還是P型或者是NPN型還是PNP型，一方相當于漏極或集電極，另一方相當于源極或發(fā)射極。放射型振蕩器基板Sl使用三層基板構成了必要的電路，該三層基板是使作為接地導體層的內(nèi)層GND12介于表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10和里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11之間。具體而言，用表面和內(nèi)層GND12構成放射型振蕩器的RF電路部，并用內(nèi)層GND12和里面構成RF扼流電路以及基帶電路。另外，單脈沖發(fā)生電路7被集成化于里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11 一側(cè)。此外，圖1 (a)表示放射型振蕩器基板Sl的平面(表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10的表面)，圖1 (b)表示放射型振蕩器基板Sl的概略縱截面構造，圖1 (c)表示放射型振蕩器基板Sl的底面(里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11的里面)。在表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10的表面?zhèn)纫暂S對稱設置一對導體貼片4、4而形成放射面， 并且將配置在這些一對導體貼片4、4之間的作為三電極高頻放大元件的高頻晶體管1的控制電極即柵電極2以及被控制電流流入電極即漏電極3分別連接到導體貼片4、4，在柵電極 2上連接著柵極直流Bias電壓供給用的RF扼流電路fe。在此RF扼流電路fe上經(jīng)由直流柵極電壓供給端子15從省略了圖示的直流電源進行饋電。另外，在漏電極3上連接著導體貼片4以及RF扼流電路恥。在RF扼流電路恥和單脈沖發(fā)生電路7 (例如由高速邏輯IC或開關構成)之間插入IF帶負載部件100而成為串聯(lián)連接，在單脈沖發(fā)生電路7上連接著基帶信號輸入端子6。在RF扼流電路5b和IF帶負載部件100之間連接著IF信號輸出端子101。單脈沖發(fā)生電路7的GND用通孔17連接到內(nèi)層GND12。在高頻晶體管1的被控制電流流出電極即源電極8上連接著滿足振蕩條件的阻抗線路9，并通孔接地到內(nèi)層GND12。 然后，高頻晶體管1、導體貼片4及RF扼流電路5a、5b的一部分和阻抗線路9構成在表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10的表面(高頻脈沖放射側(cè)一面)，RF扼流電路5a、5b的剩余部分和單脈沖發(fā)生電路7構成在里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11的里面。在RF扼流電路5a、5b上包含通孔部13。這里，導體貼片4作為諧振器、天線而發(fā)揮功能，并且構成反饋電路。通過設定此導體貼片4的面積/形狀等和向上述高頻晶體管進行饋電而實現(xiàn)振蕩放射RF信號的放射型振蕩器。圖2表示一對軸對稱的導體貼片4，各導體貼片4具備被連接到高頻晶體管1的柵電極2或者漏電極3上的等傾斜角的尖銳部，這些尖銳部相互接近配置，設寬度W經(jīng)此尖銳部變得相等的平行部的長度為D，設一對導體貼片4從一端到另一方的全體長度(全長) 為L。在如此構成的導體貼片4中，通過調(diào)整高頻晶體管1的柵電極2或者漏電極3連接的尖銳部的擴展角θ，就能夠調(diào)整高頻晶體管1和諧振器的耦合強度，另外，通過適宜地選擇全長L、寬度W、平行部的長度D，就獲得振蕩條件設定所需要的諸條件的選擇自由度。 另外，雖然省略了圖示，但通過使導體貼片4和內(nèi)層GND12之間隔h(實質(zhì)上為表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10的厚度)在振蕩波長λ的1/15 1/5倍之間進行設定，就能夠確保穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)。此外，導體貼片4的構成并不特別進行限定，只要能夠用表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10以及內(nèi)層GND12構成適合于振蕩RF信號的諧振腔，則不管怎樣的構造都可以。關于諧振腔的改變例在后面進行說明。為了使如上述那樣構成的放射型振蕩器基板Sl進行動作，在直流柵極電壓供給端子15施加適當?shù)闹绷髌珘?，并在基帶信號輸入端?輸入用于使單脈沖發(fā)生電路7進行動作的基帶信號。來自單脈沖發(fā)生電路7的單脈沖輸出信號通過IF帶負載部件100以及 RF扼流電路5b被輸入到高頻晶體管1的漏電極3，單脈沖輸出信號自身就成為電源電力， 短時間產(chǎn)生由高頻晶體管1產(chǎn)生的負阻。以取決于該短時間的負阻、導體貼片4和表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10之構造的頻率、帶寬，進行短時間的RF帶振蕩放射、亦即高頻脈沖信號的發(fā)生放射。通過基于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的時間間隔及定時的基帶信號進行這一短時間的RF帶振蕩放射，并將基于它所發(fā)生放射的高頻脈沖信號作為發(fā)送RF信號，送給作為通信對象方的外部無線通信裝置。另一方面，自外部無線通信裝置到來的接收RF信號被入射到放射型振蕩器基板Si。在此接收RF信號入射到放射型振蕩器基板Sl時，如果再次將單脈沖輸出信號從單脈沖發(fā)生電路7輸入到漏電極3或在漏電極3上施加成為RF帶振蕩放射動作狀態(tài)的偏壓，就通過利用放射型振蕩器自身進行混頻而發(fā)生IF信號。通過從IF信號輸出端子101取出此IF信號，并借助于計算 機等處理裝置進行分析以及處理，就能夠獲得接收數(shù)據(jù)信號。此外，還可以在漏電極3輸入單脈沖信號的期間，如果滿足振蕩條件則無需從外部電源供給在直流柵極電壓供給端子15上施加的直流偏壓，而是通過自給偏壓來進行施力口。例如，如果該柵極的偏壓為ο [V]并滿足振蕩條件，只要將直流柵極電壓供給端子15與內(nèi)層GND等進行電連接并在柵極上施加0[V]，就不用直流偏置饋電用的電源。另 外，還可以如圖3所示的第1改變例(放射型振蕩器基板Sla)那樣，在被控制電流流出電極即源電極8上連接單脈沖發(fā)生電路7，在被控制電流流入電極即漏電極3上連接IF帶負載部件100，并在該IF帶負載部件100和漏電極3之間連接IF信號輸出端子 101以取出IF信號。在此情況下，如果從單脈沖發(fā)生電路7輸出負的單脈沖信號，則與圖 1所示的放射型振蕩器基板Si相比僅僅是接地電位從源電極變成漏電極，只是基準電位不同而已，所以作為脈沖無線通信裝置進行同樣的動作。也就是說，能夠任意地設定將哪個電極的電位作為基準。另外，供給單脈沖信號的電極根據(jù)作為三電極高頻放大元件的晶體管是N型還是P型或者是NPN型還是PNP型進行適宜選擇即可。另外，還可以如圖4所示的第2改變例(放射型振蕩器基板Slb)那樣，在被控制電流流入電極即漏電極3上連接單脈沖發(fā)生電路7，在被控制電流流出電極即源電極8上連接IF帶負載部件100，并在該IF帶負載部件100和源電極8之間連接IF信號輸出端子 101以取出IF信號。在此情況下，IF帶負載部件100被串聯(lián)插入在晶體管1的被控制電流的流路上這一點與圖1所示的放射型振蕩器基板Sl沒有變化，所以能夠取得IF信號并作為脈沖無線通信裝置進行同樣的動作。另外，供給單脈沖信號的電極根據(jù)作為三電極高頻放大元件的晶體管是N型還是P型或者是NPN型還是PNP型進行適宜選擇即可。另外，還可以如圖5所示的第3改變例(放射型振蕩器基板Slc)那樣，在被控制電流流出電極即源電極8和單脈沖發(fā)生電路7之間插入IF帶負載部件100進行串聯(lián)連接， 并在源電極8和IF帶負載部件100之間連接IF信號輸出端子101以取出IF信號。在此情況下，如果從單脈沖發(fā)生電路7輸出負的單脈沖信號，則與圖4所示第2改變例的放射型振蕩器基板Slb相比僅僅是接地電位從源電極變成漏電極，只是基準電位不同而已，所以作為脈沖無線通信裝置進行同樣的動作。也就是說，能夠任意地設定將哪個電極的電位作為基準。另外，供給單脈沖信號的電極根據(jù)作為三電極高頻放大元件的晶體管是N型還是 P型或者是NPN型還是PNP型進行適宜選擇即可。這樣，本實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置(采用放射型振蕩器基板Si、Sla, Sib、Slc某一個的脈沖無線通信裝置)，其構造單純、設計簡易并易于小型集成化、低成本化。這一單純構造之類的特征，在抑制特性差異、確保制造上的高成品率方面很有利， 在確保高可靠性方面亦很有利。特別是，在需要精密且細微的薄膜加工技術的毫米波段裝置的制造中，裝置為單純構造這一點在品質(zhì)管理上會非常有利。另外，由于是振蕩器、發(fā)送天線、接收天線以及混頻器渾然一體的構成，所以動作非常高速，作為UWB裝置就是高性能。另外，因不存在對天線進行饋電用傳輸線路故不存在傳輸損耗，DC/RF變換效率較高而低耗電。進而，因進行振蕩的是極短時間，故晶體管以間歇動作流過短時間的電流，所以是低耗電。進而，由于在原理上不會有在放射UWB頻譜的中心出現(xiàn)CW信號的漏泄(單一頻譜)這一情況，所以就有能夠有效利用法律所規(guī)定的UWB通信頻譜模板內(nèi)的頻帶之類的優(yōu)
點ο另外，借助于諧振器或濾波電路僅僅選出基帶脈沖信號(依照基帶信號發(fā)生的單脈沖信號或階躍信號)的頻率分量的某部分并使其通過這一方法，使未通過的頻率分量的能量易于成為無用的損耗，并在脈沖信號發(fā)生器上要求超高速性而易于成為高成本，相對于此，本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置則不需要預先包含所放射的高頻信號分量的基帶脈沖信號，所以設計性較好、有利于低成本化。另外，由于是將單脈沖信號自身的電力作為電源電力以獲得短時間的負阻這一構成，所以就無需用于使負阻發(fā)生的直流電源，能夠以簡易的構成比較廉價地實現(xiàn)脈沖無線通信裝置。這樣，本實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置就能夠使用構造單純的放射型振蕩器而構成，可以實現(xiàn)高性能化、小型集成化、設計性容易化、低耗電化、低成本化。接著，基于圖6說明第2實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置。本實施方式的脈沖無線通信裝置由放射型振蕩器基板S2和對它供給基帶信號的信號源(圖示省略)、進行直流偏置饋電的電源裝置(圖示省略)以及對所取得的IF信號進行分析以及處理的處理裝置(圖示省略)所構成。另外，本實施方式的脈沖無線通信裝置的放射型振蕩器基板S2使用三層基板構成了必要的電路，該三層基板是使作為接地導體層的內(nèi)層GND12介于表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10和里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11之間，并用表面和內(nèi)層GND12構成放射型振蕩器的RF電路部，用內(nèi)層GND12和里面構成RF扼流電路以及基帶電路。另外，單脈沖發(fā)生電路7被集成化于里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11 一側(cè)。在高頻晶體管1的柵電極2上連接著導體貼片4以及單脈沖信號供給用的RF扼流電路5a。在高頻晶體管1的漏電極3上連接著導體貼片4以及漏極電壓供給用的RF扼流電路5b。在此RF扼流電路5b和直流漏極供給端子18之間插入IF帶負載部件100而成為串聯(lián)連接，在RF扼流電路5b和IF帶負載部件100之間連接著IF信號輸出端子101。 在直流漏極供給端子18上從省略了圖示的直流電源進行饋電。在RF扼流電路5a和基帶信號輸入端子6之間串聯(lián)連接著單脈沖發(fā)生電路7。在高頻晶體管1的源電極8上連接著滿足振蕩條件的阻抗線路9并接地。高頻晶體管1、導體貼片4及RF扼流電路5a、5b的一部分和阻抗線路9構成在表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10的表面(高頻脈沖放射側(cè)一面)，RF扼流電路5a、5b的剩余部分和單脈沖發(fā)生電路7構成在里面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板11的里面。在RF扼流電路5a、5b上包含通孔部13。為了使如上述那樣構成的放射型振蕩器基板S2進行動作，在直流漏極電壓供給端子18上施加適當?shù)闹绷麟妷?，并在基帶信號輸入端?上輸入用于使單脈沖發(fā)生電路7 進行動作的基帶信號。來自單脈沖發(fā)生電路7的單脈沖輸出信號通過RF扼流電路5a被輸入到高頻晶體管1的柵電極2，通過該單脈沖信號使柵極短時間打開而流過短時間的漏極電流，短時間產(chǎn)生由高頻晶體管1產(chǎn)生的負阻。以取決于該短時間的負阻、導體貼片4和表側(cè)電介質(zhì)基板10之構造的頻率、帶寬，進行短時間的RF帶振蕩放射、亦即高頻脈沖信號的發(fā)生放射。通過基于發(fā)送數(shù)據(jù)信號的時間間隔及定時的基帶信號進行此短時間的RF帶振蕩放射，并將基于它所發(fā)生放射的高頻脈沖信號作為發(fā)送RF信號，送給作為通信對象方的外部無線通信裝置。另一方面，自外部無線通信裝置到來的接收RF信號被入射到放射型振蕩器基板S2。在此接收RF信號入射到放射型振蕩器基板S2時，如果再次將單脈沖輸出信號從單脈沖發(fā)生電路7輸入到柵電極2或在柵電極2上施加成為RF帶振蕩放射動作狀態(tài)的偏壓，就通過利用放射型振蕩器自身進行混頻而發(fā)生IF信號。通過從IF信號輸出端子101 取出此IF信號并輸入至處理裝置進行分析以及處理，就能夠獲得接收數(shù)據(jù)信號。此外，在本實施方式中，由于通過單脈沖信號電壓使高頻晶體管1的柵極打開，所以就需要設定適當?shù)钠珘阂员阍跓o信號時(某單脈沖和下一單脈沖之間的時間)使柵極成為 關閉的狀態(tài)(夾斷=Pitch off)。通過設定此偏壓，就能夠斷開(quenching)短時間的負阻所造成的RF帶振蕩放射。另外，還可以如圖7所示的改變例(放射型振蕩器基板S2a)那樣，在被控制電流流出電極即源電極8上連接IF帶負載部件100，在該IF帶負載部件100和源電極8之間連接IF信號輸出端子101以取出IF信號。在此情況下，IF帶負載部件被串聯(lián)插入在晶體管 1的被控制電流的流路上這一點與圖6所示的放射型振蕩器基板S2沒有變化，所以能夠取得IF信號并作為脈沖無線通信裝置進行同樣的動作。另外，供給單脈沖信號的電極根據(jù)作為三電極高頻放大元件的晶體管是N型還是P型或者是NPN型還是PNP型進行適宜選擇即可。另外，雖然在采用圖6所示的放射型振蕩器基板S2的脈沖無線通信裝置中，設源電極8的電位為接地電位，在采用圖7所示的放射型振蕩器基板S2a的脈沖無線通信裝置中，設漏電極3的電位為接地電位，但能夠任意地設定哪個電極的電位作為基準。這樣，本實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置只要可對于高頻晶體管1進行柵極的開閉控制即可，所以與上述第1實施方式相比，就能夠采用低輸出功率、低驅(qū)動能力的單脈沖發(fā)生電路，能夠以簡易的構成比較廉價地實現(xiàn)脈沖無線通信裝置。此外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，對上述單脈沖信號的波形并無特別限制，無論是矩形波形還是高斯波形還是三角波形都可以。另外，在其波形的上升時間上就無需高速性。例如，在考慮三角波形的情況下，就不需要在該三角波形信號中包含所放射的高頻信號分量。在考慮該三角波形從谷底向波峰頂點的上升的情況下，只要在較該頂點稍微靠前滿足振蕩條件，并在該頂點稍微靠后脫離振蕩條件，縱使上升時間變大也可以。這是因為所放射的高頻信號分量基于上述負阻和上述諧振腔之構造的緣故。另外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，用于構成放射型振蕩器的用作三電極高頻放大元件的高頻晶體管1是包含MOS-FET的IG-FET(Insulated Gate FET)、HEMT(High Electron Mobility Transistor)、MESFET(Metal—Semiconductor FET) 等場效應晶體管(FET :Field Effect Transistor)、或者 HBT (Hetero-junction Bipolar Transistor)等雙極晶體管(BJT bipolar Junction Transistor)等，只要具有通過較小的電壓或者電流來控制較大的電流的放大功能，其種類并不特別進行限定。進而，三電極高頻放大元件的內(nèi)部構造亦不特別進行限定，還可以是諸如達林頓連接式晶體管或級聯(lián)連接式晶體管那樣的將多個單體晶體管組合起來的構造的元件。例如，在采用達林頓連接式晶體管的情況下，就有獲得用單體晶體管無法實現(xiàn)的較高電流放大率之類的優(yōu)點。另外，上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置既可以用HMIC(混合微波集成電路hybrid microwave integrated circuit)來實現(xiàn)，也可以用MMIC(單片微波集成電路Monolithic Microwave integrated circuit)來實現(xiàn)。另外，還可以用采用了 LTCC(LowTemperature Co-fired Ceramics)等的三維形態(tài)的集成電路來實現(xiàn)。亦即、還可以無需如第1 第2實施方式所示的放射型振蕩器基板Sl S2那樣將獨立的零件即高頻晶體管1 搭載至基板上，而是與諧振腔(導體貼片等)一起通過同一半導體工藝在半導體晶片上將三電極高頻放大元件以單片方式制作進來。特別是，因毫米波段電波其波長較短故諧振腔的尺寸亦較小，所以如果將三電極高頻放大元件以單片形態(tài)(MMIC)制作進來，就能夠謀求更加小型/輕量化，還具有能夠通過高精度的半導體工藝技術以高品位實現(xiàn)高生產(chǎn)性之類的優(yōu)點。
另外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，雖然RF扼流電路的功能在于防止RF信號泄漏到直流電源側(cè)或單脈沖發(fā)生電路7側(cè)，但縱使RF信號泄漏，只要能夠通過高頻晶體管1獲得超過該泄漏所造成的損耗的負阻，放射型振蕩器就可以進行動作。 因而，即便通過未設置RF扼流電路的放射型振蕩器來構成本發(fā)明，也能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖無線通信裝置。另外，如果單脈沖發(fā)生電路7自身在RF帶是高阻抗的電路，就能夠使單脈沖發(fā)生電路7和放射型振蕩器直接集成化，不需要RF扼流電路。另外，亦無需為了構成RF扼流電路而采用三層基板構造的放射型振蕩器基板。另外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，作為單脈沖發(fā)生電路 7，除高速邏輯IC及開關以外還能夠用基于St印Recovery Diode (SRD)或Nonlinear Transmission Line (NLTL)的電路等來構成。由SRD或NLTL所構成的單脈沖發(fā)生電路能夠不要直流電源，所以如果通過使高頻晶體管1自給偏壓化等還省略柵極偏壓的供給，就能夠?qū)崿F(xiàn)不存在直流電源地進行動作的脈沖無線通信裝置。此時的脈沖無線通信裝置，雖然直流電源和局部振蕩器都不存在，但仍然是如從基帶信號向RF帶高頻脈沖信號變換信號的升頻變頻器一樣的動作，單純且使用方便的構成。另外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，還可以根據(jù)振蕩動作中以及混頻動作中的高頻晶體管1具有的從直流到IF帶的放大增益，對IF信號進行放大。設振蕩動作中以及混頻動作中的高頻晶體管1的相互電導為gm[S]，IF帶負載部件100的阻抗為Ζ[Ω]，如果使gmXZ為1以上就能夠獲得振幅增益，獲得信噪比較大的IF信號，并能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的脈沖無線通信裝置。另外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，還可以在上述發(fā)送RF信號的高頻脈沖信號上設定脈沖串模式(模板脈沖)，將前期放射型振蕩器自身用作相關器。 在此情況下，由于僅在接收RF信號的高頻脈沖信號入射到上述放射型振蕩器的時刻和作為該放射型振蕩器的發(fā)送RF信號的高頻脈沖信號發(fā)生的時刻相吻合時進行混頻，所以能夠通過相關檢波獲得信噪比較大的IF信號，并能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的脈沖無線通信裝置。另外，在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，還可以在上述接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，相對于該接收RF信號的高頻脈沖信號的頻率，以與其不同的任意頻率使上述放射型振蕩器進行振蕩動作。在此情況下，就能夠取得任意頻帶的IF信號，設計性變得良好。此外，為了使放射型振蕩器的振蕩頻率進行變化，在諧振腔上加載可變電容元件等，在任意定時使其電容進行變化，在任意定時使高頻晶體管的偏壓進行變化， 使高頻晶體管自身具有的電容進行變化即可。另外，雖然在上述各實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置中，在放射型振蕩器基板S上具備一對大致扇形導體貼片4，但構成諧振腔的導體貼片的形狀并不特別進行限定，并非必須是一對軸對稱的導體貼片。以下，就可以應用于本發(fā)明的導體貼片之改變例進行說明。
圖8是以軸對稱設置了一對矩形導體貼片4a的第1改變例，圖9是以軸對稱設置了一對矩形導體貼片4b的第2改變例，圖10是以軸對稱設置了一對圓形導體貼片4c的第 3改變例。除此以外，還可以是三角形等多邊形、橢圓形、扇形等導體貼片。在圖8 圖10 中用箭頭E表示電場朝向以表示主要偏振面。GND導體面255對導體貼片4a 4c而言相當于內(nèi)層GND12。電介質(zhì)基板259對導體貼片4a 4c而言相當于表面?zhèn)入娊橘|(zhì)基板10。 雖然導體貼片4a 4c以及GND導體面255、電介質(zhì)基板259構成諧振腔，構成用于振蕩動作的反饋電路的一部分，但只要恰當?shù)孬@得該反饋，就未必需要設置電介質(zhì)基板259及GND 導體面255。例如，如果通過鈑金加工來制作導體貼片并具有保持該導體貼片板的機構，則電介質(zhì)基板259的部分還可以為中空。另外，還可以如圖11所示的第4改變例那樣，在導體貼片4b上搭載用于促進上述反饋的芯片電容器等反饋用零件248。此外，無GND導體面 255時的放射在導體貼片板的兩面方向進行。圖12所示的第5改變例是在大致扇形狀的導體貼片4、4的周圍設置GND導體面 256和將該GND導體面256與GND導體面255進行連接的通孔35，以防止信號在電介質(zhì)基板259內(nèi)部進行傳送從基板一端泄漏出去而成為損耗的例子。如果適當?shù)卦O定GND導體面 256的尺寸/形狀，就能夠取代信號在電介質(zhì)基板259內(nèi)部進行傳送，將該損耗部分的信號能量作為本來的放射能量進行利用。圖13所示的是通過矩形導體貼片4d、4d和與這些導體貼片4d、4d保持適宜的空隙244進行配置的接地導體面256d而構成振蕩用的諧振腔的第6改變例。圖14所示的是在高頻晶體管1上所連接的矩形導體貼片4el、4el的附近，設置與高頻晶體管1不連接的矩形導體貼片4e2、4e2，并將導體貼片4el與導體貼片4e2之間以及與接地導體面256e用空隙244e進行隔開，構成了振蕩用的諧振腔的第7改變例。圖15所示的是通過半橢圓狀的導體貼片4f、4f和與這些導體貼片4f、4f保持適宜的空隙244f進行配置的接地導體面256f而構成振蕩用的諧振腔的第8改變例。此空隙 244f的寬度依照位置而變化以滿足振蕩條件。導體貼片以及空隙的形狀并非限定于上述圖12 圖15所示的構成例，只要滿足振蕩條件，則不管怎樣的構成都可以應用于本發(fā)明。另外，雖然導體貼片以及空隙、GND導體面、電介質(zhì)基板構成用于振蕩動作的反饋電路的一部分，但只要恰當?shù)孬@得該反饋，則未必需要設置電介質(zhì)基板259、GND導體面255。此外，無GND導體面255時的放射在導體貼片面的兩側(cè)方向進行。圖16所示的是通過隙縫245和接地導體面256而構成振蕩用的諧振腔的第9改變例。此隙縫245相對于圖8所例示的矩形導體貼片4a處于互補關系并滿足振蕩條件。 當然，只要滿足振蕩條件則隙縫245的形狀并不特別進行限定。在本構成例中，為了在高頻晶體管1的柵極和漏極上施加不同的直流偏壓，設置將柵極和漏極在直流上進行分離并在高頻下使其導通的電容耦合部246。此電容耦合部246能夠采用基于間隙的電容及 MIM(Metal-Insulator-Metal)電容、電容器零件等而實現(xiàn)，未必需要設置電介質(zhì)基板259 及GND導體面255。此外，無GND導體面255時的放射在導體貼片面的兩側(cè)方向進行。雖然上述的導體貼片的改變例都是表示相對于高頻晶體管1對稱地設置一對導體貼片的例子，但也可以采用非對稱形狀的導體貼片。
圖17所示的是非對稱地構成矩形第1導體貼片4gl和矩形第2導體貼片4g2的第10改變例。即便這樣使第1導體貼片4gl和第2導體貼片4g2為非對稱形狀，因諧振頻率基本上取決于導體貼片部全體的尺寸(圖17(a)中L所示)，故只要滿足振蕩條件，就可以作為天線和振蕩電路渾然一體類型的放射型振蕩器使其進行動作。圖18所示的是通過大致半圓形導體貼片4h、4h和與這些導體貼片4h、4h保持適宜的空隙244h進行配置的接地導體面256h，而在放射面一側(cè)形成環(huán)形隙縫型天線，并構成振蕩用的諧振腔的第11改變例。圖19所示的是在矩形導體貼片4i、4i的周邊適宜地配置與高頻晶體管1不連接的導體貼片247，可以控制放射定向性的第12改變例。通過適宜設定導體貼片4i、4i和導體貼片247的位置關系及尺寸關系，就能夠使其進行例如八木天線(波道式天線)那樣的動作。接著，基于圖20說明第3實施方式所涉及的脈沖無線通信裝置。本實施方式的脈沖無線通信裝置是在放射型振蕩器基板S3 (與上述放射型振蕩器基板Si、Sla, Sib、Sic、 S2、S2a相同的高頻脈沖振蕩/放射構造，其動作亦同)上具備作為頻率選擇性濾波部件的頻率選擇性平面(FSS frequency Selective Surface)。另外，還具備用于防止頻率低于所放射的高頻脈沖信號頻率的不要信號分量(例如基帶信號分量、單脈沖信號分量)漏泄的接地導體構造。在放射型振蕩器基板S3的放射方向一側(cè)配置將低通濾波器圖案30在內(nèi)面(與放射型振蕩器基板S3的放射面相對的面)側(cè)進行布圖的FSS基板31，并通過作為接地導體構造的金屬導體構造物32a從放射面隔開適宜距離進行支撐。放射型振蕩器基板S3如圖12 所示的第5改變例那樣以包圍導體貼片4周圍的方式設置接地導體全面圖案33，此接地導體全面圖案33用通孔34與內(nèi)層GND連接起來。此外，通孔34以比波長充分短的間隔在導體貼片的周圍配置多個。上述金屬導體構造物32a經(jīng)由接地導體全面圖案33與內(nèi)層GND電接觸，對直流乃至比較低的頻率而言，金屬導體構造物32a作為本裝置的框架地線(本裝置全體的基本接地導體)發(fā)揮功能。另外，金屬導體構造物32a形成從放射型振蕩器基板S3的放射面一側(cè)朝向FSS基板31進行擴徑的喇叭形狀的放射空腔部，以使高頻脈沖信號的放射定向性變得尖銳。亦即、金屬導體構造物32a兼顧放射定向性的尖銳化功能和作為框架地線的功能。這樣，在具備FSS基板31和金屬導體構造物32a的本實施方式的高頻脈沖無線通信裝置中，能夠使所發(fā)生的高頻脈沖信號的不要高次諧波頻率分量在以低通濾波器圖案30 所形成的FSS基板31進行衰減。進而，欲從導體貼片4漏泄的基帶信號以及單脈沖信號分量(從直流到比較低的頻率分量)的電磁場在導體貼片4和框架地線之間被關閉起來而不至于被放射。此外，在基帶信號以及單脈沖信號的頻率分量相對于高頻脈沖信號的頻率分量而言充分低的情況下，即便拆除金屬導體構造物32a僅僅用接地導體全面圖案33和內(nèi)層 GND構成框架地線，也具有防止漏泄的功能。另外，本實施方式的高頻脈沖無線通信裝置是通過FSS基板31、金屬導體構造物 32a和放射型振蕩器基板S3將高頻晶體管1和導體貼片4、4的部分包圍進來的形態(tài)，能夠?qū)F電路部與外部空氣進行隔離。據(jù)此，就使FSS基板31、金屬導體構造物32a和放射型振蕩器基板S3作為本裝置的氣密罩殼的一部分，能夠防止外部環(huán)境所引起的性能劣化。另外，若不是如金屬導體構造物32a那樣使放射空腔部朝向放射方向進行擴徑的喇叭形狀，而是如圖21所示的金屬導體構造物32b那樣采用直線管狀(第4實施方式)， 或者如圖22所示的金屬導體構造物32c那樣朝向放射方向進行縮徑的形狀(第5實施方式)，并設定其口徑的尺寸以使基帶信號以及單脈沖信號的頻率分量截止，就能夠防止基帶信號以及單脈沖信號的不要漏泄。設定成截止就是采用口徑尺寸以便低于波導管之處的截止頻率(低域截止頻率)，截止頻率就是電磁波變得無法沿管軸方向在管內(nèi)行進的分界點頻率。這種低通濾波器是簡易的構造，而且還具備頻率選擇性濾波部件的功能和基于接地導體構造的不要信號漏泄防止部件的功能。另外，還能夠?qū)υO置于FSS基板31上的電路圖案進行適宜設定，使所發(fā)生的高頻脈沖信號的基本波頻率分量進行衰減，使任意的高次諧波頻率分量有選擇性地透過并進行放射。通過這樣不是將高次諧波頻率分量作為不要信號而是積極地進行利用，就能夠?qū)崿F(xiàn)即便采用fmax(最大振蕩頻率)較小的低成本/低性能的晶體管，也可實現(xiàn)頻率比較高的脈沖信號放射的裝置。此外，在采用高次諧波頻率分量的高頻脈沖無線通信裝置中，盡管與采用基本波頻率分量的情況相比放射電力變得微弱，卻能夠作為近距離通信或近距離傳感器的信號源進行利用。此外，雖然在本實施方式中在FSS基板31上對FSS圖案面進行布圖而實現(xiàn)作為頻率選擇性濾波部件的FSS，但只要能夠保持FSS圖案面就不特別需要基板。另外，采用FSS以外的頻率選擇性濾波部件的第6實施方式的脈沖無線通信裝置如圖23那樣配置了波導管濾波器40。波導管濾波器40具備將放射型振蕩器的放射波變換成波導管的傳輸波的變換部41 ；用虹膜板等波導管電路所構成的濾波器42 ；通過該濾波器42選出所希望的RF頻帶使其通過或者衰減并使已通過的信號進行放射的喇叭形天線43。此外，變換部41是例如借助于錐形狀構造使管的粗細徐徐進行變化直到所希望大小的波導管口為止，假如放射型振蕩器基板S3的導體貼片4是小于所希望大大的波導管口的尺寸就無需錐形狀構造，只要是能夠?qū)碜苑派湫驼袷幤骰錝3的放射波高效率地變換成波導管的傳輸波的構造即可。以上，基于若干實施方式就本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置進行了說明，但本發(fā)明并非僅僅限定于這些實施方式，只要不變更權利要求范圍所記載的構成則作為權利范圍包涵可以實現(xiàn)的全部脈沖無線通信裝置。起到上述特征性效果的本發(fā)明的脈沖無線通信裝置通過使用在各種UWB無線系統(tǒng)中就能夠活用 上述優(yōu)點。特別是，在零件成本較高、因傳輸損耗增加或設備性能而成為低電力效率的毫米波段的系統(tǒng)中預計有較大的優(yōu)越性。作為上述UWB無線系統(tǒng)的例子，可以考慮在家庭或辦公室環(huán)境的PC及周邊設備、 AV設備、便攜式終端設備等中，進行各個設備間的數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。另外，還可以考慮在處于計算機等設備框體之內(nèi)部的多個電子電路基板等中，進行基板間的數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。如果在這種系統(tǒng)中搭載本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置，則與搭載了以往UWB無線通信裝置的系統(tǒng)相比，能夠以低成本進行無電纜化。作為這些系統(tǒng)構成的單純情形，可考慮準備兩個本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置并使其對置，各個脈沖無線通信裝置進行收發(fā)動作這一構成，但作為本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置的通信對象方的無線通信裝置的形態(tài)及臺數(shù)并不特別進行限定，還可以使本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置只進行發(fā)送動作或者只進行接收動作。另外，作為上述UWB無線系統(tǒng)的例子，可考慮將無線數(shù)據(jù)通信和無線傳感器組合起來的無線傳感器網(wǎng)絡等系統(tǒng)。如果在這種系統(tǒng)的傳感器終端設備上應用本發(fā)明所涉及的脈 沖無線通信裝置，則通過使脈沖無線通信裝置自身也作為傳感器而發(fā)揮功能，就能夠?qū)⒏兄Y果的數(shù)據(jù)無線傳輸至其他設備或者用同一脈沖無線通信裝置實現(xiàn)傳感器間數(shù)據(jù)通信等。一般而言，無線數(shù)據(jù)收發(fā)部和傳感器部分別構成，但通過應用本發(fā)明所涉及的脈沖無線通信裝置就成為單純構成以及低成本的系統(tǒng)。特別是，在使用多個傳感器終端設備的系統(tǒng)中，能夠發(fā)揮單純構成以及低成本之類的優(yōu)點。此外，為了使本發(fā)明的脈沖無線通信裝置自身作為傳感器而發(fā)揮功能，只要將從本發(fā)明的脈沖無線通信裝置放射至空間的高頻脈沖信號作為發(fā)送RF信號，并將發(fā)送RF信號的由被測定物產(chǎn)生的反射波作為接收RF信號，在接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，基于使上述放射型振蕩器進行振蕩動作，通過利用上述放射型振蕩器自身進行零差混頻而取得IF信號并進行分析以及處理，進行被測定物的探測即可。
權利要求
1.一種脈沖無線通信裝置，其特征在于為了在諧振腔發(fā)生負阻使三電極高頻放大元件集成化并且為了共用向空間放射電磁波的天線功能構成放射型振蕩器，基于發(fā)送數(shù)據(jù)信號，通過使上述三電極高頻放大元件短時間進行動作而獲得短時間的負阻，發(fā)生基于該負阻和上述諧振腔之構造所決定的振蕩頻率/頻率帶寬的高頻脈沖信號，并同時將其向空間放射，該向空間放射的高頻脈沖信號是發(fā)送RF信號，基于在自外部無線通信裝置到來的接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，使上述放射型振蕩器進行振蕩動作，通過由上述放射型振蕩器自身進行的混頻而取得IF信號，來獲得接收數(shù)據(jù)信號。
2.按照權利要求1所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件中的三電極是被控制電流流入電極、被控制電流流出電極和控制電極，對上述被控制電流流入電極或者被控制電流流出電極供給單脈沖信號，將此單脈沖信號自身的電力作為電源電力以獲得短時間的負阻，在上述被控制電流流入電極和單脈沖信號的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF 帶負載部件和被控制電流流入電極之間取出上述IF信號；或者在上述被控制電流流出電極和單脈沖信號的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流出電極之間取出上述IF信號。
3.按照權利要求1所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件中的三電極是被控制電流流入電極、被控制電流流出電極和控制電極，通過對上述控制電極供給單脈沖信號，以流過短時間的被控制電流并獲得短時間的負阻，在上述被控制電流流入電極和直流電源的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流入電極之間取出上述IF信號；或者在上述被控制電流流出電極和直流電源的饋電路之間插入IF帶負載部件，自該IF帶負載部件和被控制電流流出電極之間取出上述IF信號。
4.按照權利要求2或權利要求3所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于 在上述放射型振蕩器上將單脈沖信號發(fā)生電路集成化。
5.按照權利要求1 權利要求4中任意一項所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于根據(jù)振蕩動作中以及混頻動作中的上述放射型振蕩器的三電極高頻放大元件具有的從直流到IF帶的放大增益，對IF信號進行放大。
6.按照權利要求1 權利要求5中任意一項所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于在上述發(fā)送RF信號的高頻脈沖信號上設定脈沖串模式，將上述放射型振蕩器自身用作相關器。
7.按照權利要求1 權利要求6中任意一項所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于在上述接收RF信號入射到上述放射型振蕩器時，相對于該接收RF信號的高頻脈沖信號的頻率，以與其不同的任意頻率使上述放射型振蕩器進行振蕩動作。
8.按照權利要求1 權利要求7中任意一項所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于具備頻率選擇性濾波部件，從上述放射型振蕩器的放射面隔開適宜距離進行配置，對所要頻率的電波有選擇性地進行濾波。
9.按照權利要求1 權利要求8中任意一項所記載的脈沖無線通信裝置，其特征在于在上述放射型振蕩器的放射方向一側(cè)設置了防止頻率低于所放射的高頻脈沖信號的頻率的不要信號分量漏泄的接地導體構造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可實現(xiàn)構造單純化、高性能化、小型集成化、設計容易化、低耗電化、低成本化的微波/毫米波段的UWB脈沖無線通信裝置。由具備通過短時間動作而產(chǎn)生負阻的微波晶體管(1)和諧振腔構造的放射型振蕩器基板(S1)而構成放射型振蕩器，使基于通過微波晶體管(1)的短時間動作所產(chǎn)生的負阻和諧振腔之構造所決定的振蕩頻率/頻率帶寬的高頻脈沖信號作為發(fā)送RF信號進行發(fā)生，同時向空間進行放射，在自外部無線通信裝置到來的接收RF信號入射到放射型振蕩器時，使放射型振蕩器進行振蕩動作，通過利用放射型振蕩器自身進行混頻而取得IF信號，由此獲得接收數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H01Q13/16GK102210059SQ200980144390
公開日2011年10月5日 申請日期2009年10月6日 優(yōu)先權日2008年10月8日
發(fā)明者松井敏明, 歌川仁史 申請人:株式會社通信裝置研究所, 獨立行政法人情報通信研究機構