具有距離閘功能的微波偵測器制造技術

一種微波偵測器，包含主動式天線模塊，用來朝目標發射第一FMCW信號，并接收由目標反射回來的第二FMCW信號。射頻晶體管的第二埠和控制端口耦接回路天線的發射端和接收端，且控制埠與第二埠為反相，分別用來解調第一及第二FMCW信號，以產生差頻信號。再利用另一解調器解調差頻信號以產生都卜勒信號。本偵測器利用電路上二階段的降頻方式代替軟件，用來依據差頻信號計算偵測器與目標之間的距離，以及依據都卜勒信號計算目標的移動速度。并利用調頻連續波的距離閘特性控制，律定目標的偵測范圍，再依據其移動速度來啟動傳感器觸發功能。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種微波偵測器，包含主動式天線模塊，用來朝目標發射第一FMCW信號，并接收由目標反射回來的第二FMCW信號。射頻晶體管的第二埠和控制端口耦接回路天線的發射端和接收端，且控制埠與第二埠為反相，分別用來解調第一及第二FMCW信號，以產生差頻信號。再利用另一解調器解調差頻信號以產生都卜勒信號。本偵測器利用電路上二階段的降頻方式代替軟件，用來依據差頻信號計算偵測器與目標之間的距離，以及依據都卜勒信號計算目標的移動速度。并利用調頻連續波的距離閘特性控制，律定目標的偵測范圍，再依據其移動速度來啟動傳感器觸發功能。【專利說明】具有距離閘功能的微波偵測器
本專利技術為一種微波偵測器，尤指一種用于偵測距離及速度的微波偵測器。
技術介紹
請參閱圖1，圖1為現有技術中微波偵測器的結構示意圖。微波偵測器1包括一射 頻模塊10、一調變電路11、一中頻模塊20、一數字信號處理器30、一發射天線15和一接收 天線16、射頻模塊10包含有一壓控振蕩器12、一功率分配器13、一驅動放大器14、一低噪 聲放大器17以及一混波器18。調變電路11是用以產生所需的調變信號，然后將該調變信 號輸出至壓控振蕩器12。壓控振蕩器12是一種電子振蕩電路設計，可經由輸入電壓的不同 來控制振蕩頻率，最后輸出調頻連續波，并由發射天線15發射出發射波。但是在經過發射 天線15之前，功率分配器13會將壓控振蕩器12輸出功率的一部分輸入到混波器18,以利 于之后獲得中頻信號。同時，調頻連續波在被發射天線15接收之前，會經由驅動放大器14 做放大處理。 接收天線16于接收到反射后的調頻連續波之后，會將所接收到的信號輸入至混 波器18,但是信號在傳遞到混波器18之前，會先經過低噪聲放大器17,將信號做放大處理 的同時，又盡可能抑制噪聲，以便于后續的電子組件做處理。然后混波器18會計算出發射 波與接收波之間的頻率差，進而降頻并輸出中頻信號。接著，再透過后端的中頻模塊20來 律定偵測距離范圍，以取得偵測目標的數據。最后會經過模擬數字轉換，將信號送至數字信 號處理器30中，再以數字信號處理器30進行傅立葉變換計算目標距離。若需進行相對速 度的量測，則多以目標通過的時間推導速度或以發射與接收差頻信號的頻率差計算速度。 然而微波偵測器1是將天線15、16與射頻模塊10做分開獨立的設計，然后做進一 步的整合。但是微波偵測器1是以標準雷達原理作為偵測方式，換句話說，即主要是以功率 大小作為偵測距離遠近的參考。同時天線的尺寸與工作頻率為直接相關，當工作頻率愈低 時，尺寸愈大，但是3dB波束寬度較大，偵測的范圍也較廣。反之，當工作頻率愈高時，尺寸 愈小，但是3dB波束寬度變小，偵測的范圍也相對變小。當采用雙天線架構時，因為使用雙 天線必定使體積變大，非常不適用于一般的小型偵測器。但是若提高載波頻率，又會導致天 線的3dB波束寬度變小，并不利于寬角度環境下的移動物體偵測。另外數字信號處理器30 必須使用大量傅立葉變換以計算目標距離，再進行速度計算，因此數字信號處理器30的設 計復雜度較高，因此不符合低單價、小體積（直徑在2cm以內）、低耗能（耗能在I. 5W以內） 的產品，并且需考慮距離閘條件下進行量測速度（三段距離閘）。 因此，如何設計出新的微波偵測器，不僅將天線與射頻模塊得以整合在一起，同時 減少數字信號處理器設計復雜度，以因應微型化實體的需求，便成為十分重要的課題。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種低功率的微波偵測器，包含一主動式天線模塊，用 來以一掃頻周期朝一目標發射一第一調頻連續波信號，并接收由該目標反射回來的一第二 調頻連續波信號，其包含：一回路天線，其包含一發射端以及一接收端，該發射端用來傳遞 該第一調頻連續波信號，該接收端用來傳遞該第二調頻連續波信號；以及一射頻晶體管，具 有一控制埠、一第一埠以及一第二埠，該第二埠耦接該發射端，該控制埠耦接該接收端，且 該控制埠與該第二埠為反相。該微波偵測器另包含第一低通濾波器，電性連接該射頻晶體 管的第一埠，其中該第一低通濾波器與該射頻晶體管形成一第一解調器，該第一解調器用 來依據一距離閘解調出一差頻信號，且該差頻信號具有該第一調頻連續波信號和該第二調 頻連續波信號的頻率差；一第二解調器，電性連接該射頻晶體管的第一埠，用來解調該差頻 信號以產生一都卜勒信號，該都卜勒信號的頻率等于一上掃差頻和一下掃差頻的頻率差； 一調變模塊，電性連接于該主動式天線模塊，用來依據從數個距離閘之中選取的一距離閘 產生一調變信號予該主動式天線模塊，該第一調頻連續波信號的帶寬依據該調變信號的振 幅調整，其中該數個距離閘是一對一對應數個第一調頻連續波信號的帶寬；及一鑒別控制 模塊，電性連接該調變模塊，用來于該目標位于該距離閘之外時，忽略對該目標的計算，并 用來于該目標位于該距離閘之內時，依據該差頻信號計算該微波偵測器與該目標之間的距 離，以及依據該都卜勒信號的頻率計算該目標的移動速度。 依據本專利技術的實施例，該微波偵測器另包含一第一低通濾波器，電性連接于該射 頻晶體管的第一埠。 依據本專利技術的實施例，該射頻晶體管為一雙極性接面晶體管，該控制埠為一基極， 該第一埠為一發射極，且該第二埠為一集電極。 依據本專利技術的實施例，該射頻晶體管為一場效晶體管，且該場效晶體管包含一假 型高速電子遷移率晶體管，該控制埠為一柵極，該第一埠為一源極，且該第二埠為一漏極。 依據本專利技術的實施例，該微波偵測器另包含一第一電容，該第一電容的兩端跨接 該射頻晶體管的該第一埠和該第二端口，其中該回路天線包含：一第一電感，耦接于該射頻 晶體管的該第二埠；一第二電感；一第三電感，耦接于該射頻晶體管的該控制埠；一第二電 容，耦接于該第一電感和該第二電感之間；以及一第三電容，耦接于該第二電感和該第三電 感之間。 依據本專利技術的實施例，該調變信號產生器是一數字信號處理器的數字轉模擬接 口，合成產生該調變信號。 依據本專利技術的實施例，該調變信號產生器為具有一運算放大器的加法器，其包含 數個輸入端以及一輸出端，每一輸入端與該運算放大器的輸入正端之間耦接不同電阻，當 其中一個輸入端接地時，其余輸入端接浮接，用來輸出具有不同振幅的該調變信號。 依據本專利技術的實施例，該鑒別控制模塊包含一距離計算單元，電性連接于該射頻 晶體管的第一埠，用來依據一第一關系式計算該微波偵測器與該目標之間的距離，該第一 關系式為R=fbXcXT) /(2XB),R為該微波偵測器與該目標之間的距離，fb為差頻信號， B為掃頻帶寬，c為光速，T為掃頻周期。 依據本專利技術的實施例，該主動式天線模塊射出該第一調頻連續波信號的方向與該 目標移動方向呈一夾角，該速度計算單元用來依據該夾角、光速、該第一調頻連續波信號的 載波的中心頻率計算該目標移動方向的速度。 依據本專利技術的實施例，該鑒別控制模塊包含一速度計算單元，用來依據一第二關 系式計算該目標移動方向的速度，該第二關系式為V= (fV_fb+)Xe/(2XfeXcos0 ),V為 該目標移動方向的速度，fV為該下掃差頻，fb+為該上掃差頻，C為光速,f。為該載波中心頻 率。 依據本專利技術的實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微波偵測器，其特征在于，包含：主動式天線模塊，用來以掃頻周期朝目標發射第一調頻連續波信號，并接收由該目標反射回來的第二調頻連續波信號，其包含：回路天線，其包含發射端以及接收端，該發射端用來傳遞該第一調頻連續波信號，該接收端用來傳遞該第二調頻連續波信號；以及射頻晶體管，具有控制埠、第一埠以及第二埠，該第二埠耦接該發射端，該控制埠耦接該接收端，且該控制埠與該第二埠為反相；第一低通濾波器，電性連接該射頻晶體管的第一埠，其中該第一低通濾波器與該射頻晶體管形成第一解調器，該第一解調器用來依據一距離閘解調出差頻信號，且該差頻信號具有該第一調頻連續波信號和該第二調頻連續波信號的頻率差；第二解調器，電性連接該射頻晶體管的第一埠，用來解調該差頻信號以產生都卜勒信號，該都卜勒信號的頻率等于上掃差頻和下掃差頻的頻率差；調變模塊，電性連接于該主動式天線模塊，用來依據從數個距離閘之中選取的一距離閘產生一調變信號予該主動式天線模塊，該第一調頻連續波信號的帶寬依據該調變信號的振幅調整，其中該數個距離閘是一對一對應數個第一調頻連續波信號的帶寬；以及鑒別控制模塊，電性連接該調變模塊，用來于該目標位于該距離閘之外時，忽略對該目標的計算，并用來于該目標位于該距離閘之內時，依據該差頻信號計算該微波偵測器與該目標之間的距離，以及依據該都卜勒信號的頻率計算該目標的移動速度。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張繼禾，宋云鈞，徐明聰，黃仁志，陸國忠，曹昺昌，蘇麗玉，
申請(專利權)人：均利科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71