多段距离选择与超低功率的全模拟式微波检测器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明为一种微波检测器，尤指一种可多段距离选择与超低功率的全模拟式微波 检测器。
【背景技术】
[0002] 请参阅图1，图1为现有技术中微波检测器的结构示意图。微波检测器1包括一射 频模块10、一调制电路11、一中频模块20、一数字信号处理器30、一发射天线15和一接收 天线16、射频模块10包含有一压控振荡器12、一功率分配器13、一驱动放大器14、一低噪 声放大器17以及一混波器18。调制电路11是用以产生所需的调制信号，然后将所述调制 信号输出至压控振荡器12。压控振荡器12是一种电子振荡电路设计，可经由输入电压的不 同来控制振荡频率，最后输出调频连续波，并由发射天线15发射出发射波。但是在经过发 射天线15之前，功率分配器13会将压控振荡器12输出功率的一部分输入到混波器18,以 利于之后获得中频信号。同时，调频连续波在被发射天线15接收之前，会经由驱动放大器 14做放大处理。
[0003] 接收天线16在接收到反射后的调频连续波之后，会将所接收到的信号输入至混 波器18,但是信号在传递到混波器18之前，会先经过低噪声放大器17,将信号做放大处理 的同时，又尽可能抑制噪声，以便于后续的电子组件做处理。然后混波器18会计算出发射 波与接收波之间的频率差，从而降频并输出中频信号。接着，再通过后端的中频模块20来 控制检测距离范围，以取得检测目标的信息。最后会经过模拟数字转换，将信号送至数字信 号处理器30中，再以数字信号处理器30进行傅立叶转换计算目标距离。若需进行相对速 度的量测，则多以目标通过的时间来推导速度，或以发射与接收差频信号的频率差来计算 速度。
[0004] 然而微波检测器1是将天线15、16与射频模块10做分开独立的设计，然后做进一 步的整合。但是微波检测器1是以标准雷达原理作为检测方式，换句话说，即主要是以功率 大小作为检测距离远近的参考。同时天线的尺寸与工作频率直接相关，当工作频率越低时， 尺寸越大，但是3dB波束宽度较大，检测的范围也较广。反之，当工作频率越高时，尺寸越 小，但是3dB波束宽度变小，检测的范围也相对变小。当采用双天线架构时，因为使用双天 线必定使体积变大，非常不适用于一般的小型检测器。但是若提高载波频率，又会导致天线 的3dB波束宽度变小，并不利于宽角度环境下的移动物体检测。另外数字信号处理器30必 须使用大量傅立叶转换以计算目标距离，再进行速度计算，因此数字信号处理器30的设计 复杂度较高，因此不符合低单价、小体积（直径在2cm以内）、低耗能（耗能在I. 5W以内） 的产品，并且需考虑距离闸条件下进行量测速度（三段距离闸）。
[0005] 因此，如何设计出新的微波检测器，不仅将天线与射频模块得以整合在一起，同时 减少数字信号处理器设计复杂度，以因应微型化实体的需求，便成为十分重要的课题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种可多段距离选择与超低功率的全模拟式微波检测器，不 仅将天线与射频模块整合在一起，同时整个微波检测器使用多个模拟电路设计，可以降低 整体微波检测器的功率消耗。
[0007] 本发明提供一种微波检测器，其包含：一主动式天线模块，用来以一扫频周期朝一 目标发射一第一调频连续波信号，并接收由所述目标反射回来的一第二调频连续波信号； 一调制模块，电性连接于所述主动式天线模块，用来根据从多个距离闸中选取的一距离闸 产生一调制信号给所述主动式天线模块，所述第一调频连续波信号的频宽根据所述调制信 号的振幅调整，其中所述多个距离闸是一对一对应多个第一调频连续波信号的频宽；一第 一解调器，电性连接所述主动式天线模块，用来根据一距离闸解调出差频信号，所述差频信 号具有所述第一调频连续波信号和所述第二调频连续波信号的频率差；一第二解调器，电 性连接所述第一解调器，用来解调所述差频信号以产生所述多普勒信号，所述多普勒信号 的频率等于一上扫差频和一下扫差频的频率差；一鉴别电路，电性连接所述第二解调器，用 来比较所述距离闸内的所述目标所对应的所述多普勒信号以及杂波积分后的电压差，以输 出一触发信号。
[0008] 根据本发明的实施例，所述主动式天线模块包括一回路天线及一射频晶体管。所 述回路天线包含一发射端以及一接收端，所述发射端用来传递所述第一调频连续波信号， 所述接收端用来传递所述第二调频连续波信号。所述射频晶体管具有一控制端、一第一端 以及一第二端，所述第二端耦接所述发射端，所述控制端耦接所述接收端，且所述控制端与 所述第二端为反相。
[0009] 根据本发明的实施例，所述微波检测器还包含一第一低通滤波器，电性连接所述 射频晶体管的第一端，其中所述第一低通滤波器与所述射频晶体管形成所述第一解调器。 [0010] 根据本发明的实施例，所述第二解调器包含：一包迹检测器，电性连接所述射频晶 体管的第一端；及一第二低通滤波器，电性连接包迹检测器，用来输出所述多普勒信号。 [0011] 根据本发明的实施例，所述射频晶体管为一双极性结型晶体管，所述控制端为一 基极，所述第一端为一发射极，且所述第二端为一集电极。
[0012] 根据本发明的实施例，所述射频晶体管为一场效晶体管，且所述场效晶体管包含 一赝配高电子迁移率晶体管，所述控制端为一栅极，所述第一端为一源极，且所述第二端为 一漏极。
[0013] 根据本发明的实施例，所述微波检测器还包含一第一电容，所述第一电容的两端 跨接所述射频晶体管的所述第一端和所述第二端，其中所述回路天线包含：一第一电感，耦 接于所述射频晶体管的所述第二端；一第二电感；一第三电感，耦接于所述射频晶体管的 所述控制端；一第二电容，耦接于所述第一电感和所述第二电感之间；以及一第三电容，耦 接于所述第二电感和所述第三电感之间。
[0014] 根据本发明的实施例,所述主动式天线模块包含一基板,包含彼此相对的一第一 表面以及一第二表面；一第一微带天线金属，设置在所述基板的第一表面之上；一第二微 带天线金属，设置在所述基板的第一表面之上；一第三微带天线金属，设置在所述基板的 第一表面之上；一第一耦合金属片，设置在所述基板的第二表面之上；一第二耦合金属片， 设置在所述基板的第二表面之上；以及一第三耦合金属片，设置在所述基板的第二表面之 上。所述射频晶体管设置在所述第一表面，所述射频晶体管的控制端连接至所述第三微带 金属，且所述第一端以及所述第二端分别连接至所述第一耦合金属片以及所述第一微带金 属。其中，所述第一微带天线金属的一第一部分以及所述第一耦合金属片构成一第一电容， 所述第一微带天线金属的一第二部分、与所述第一微带天线金属的所述第一部分相邻的所 述第二微带天线金属的一第一部分以及所述第二耦合金属片构成一第三电容，所述第二微 带天线金属的一第二部分、与所述第二微带天线金属的所述第二部分相邻的所述第三微带 天线金属以及所述第三耦合金属片构成一第三电容。
[0015] 根据本发明的实施例，所述调制模块包含：一三角波产生器，用来输出一三角波信 号；一第一切换开关，其包含多个第一切换端以及一第一连接端，所述第一连接端连接至一 固定电压端，多个第一切换端一对一连接至多个电阻；以及一第一运算放大器，其具有第一 输入正端、第一输入负端及第一输出端，所述第一输入正端I禹接于所述三角波产生器输出 的所述三角波信号，所述第一输入负端耦接至所述第一切换开关，用来根据所述第一切换 开关切换使得所述第一输入负端通过其中一个第一切换端而电性连接所述固定电压端时， 由所述第一输出端输出具有不同振幅的所述调制信号。
[0016] 根据本发明的实施例，所述鉴别电路包含第一积分器，电性连接于所述第二解调 器，用来对所述距离闸内的所述目标所对应的所述多普勒信号进行积分运算，以产生一第 一比较电压；一第二积分器，电性连接于所述第二解调器，用来对所述距离闸内杂波进行积 分运算，以产生一第二比较电压；一比较器，电性连接所述第一积分器以及所述第二积分 器，用来在所述第一比较电压大于所述第二比较电压时，输出所述触发信号。
[0017] 根据本发明的实施例，所述第一积分器的阶数小于所