CN104838283A - 频率侦测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种宽带频率侦测器，具体地涉及一种可侦测所有可引导安全车辆操作并侦测雷达信号以判定车辆速度的信号的频率侦测器。为了达成上述目的，根据本发明的宽带频率侦测器，包括：喇叭天线，用于接收具有特定频率的信号；第一放大器，用于接收来自该喇叭天线具有特定频率的该信号；混波单元，用于接收来自该第一放大器的、通过该第一放大器低噪声放大的信号；第二放大器，与该第一放大器并联设置，并且对来自该喇叭天线的信号进行低噪声放大，以将其传送至该混波单元，其中该第二放大器包括晶体管。

Description

频率侦测器
技术领域
本发明关于一种宽带频率侦测器，尤指，一种可侦测所有可引导安全车辆操作并侦测雷达信号以判定车辆速度的信号的频率侦测器。
背景技术
先进国家投入了相当多的心力在安全车辆操作上，藉由不同微波频率及激光来操作使用各种测速器，并使用传送器来通知各种危险的道路状况以达到事前安全警示的目的。尤其在美国，该类测速器及侦测器是被合法许可的。
使用于该类测量器与侦测器的信号形式会如下依所使用的设备而异。
换句话说，用来防止车辆超速的测速枪利用X波段(10.525GHz)、Ku波段(13.450GHz)、K波段(24.150GHz)、超宽Ka波段(多样地分布于33.000GHz及36.000GHz之间)、及激光(800nm及1100nm之间的波长)；安全警示系统会利用24.070GHz及24.230GHz之间的频率提供安全车辆操作道路信息，并传送“铁路交叉口”、“施工中”、及“紧急车辆”三种信息；及安全警告系统会利用24.075GHz及24.125GHz之间的频率，并传送包含“起雾区”、“施工中”、“校区”、“减速”等等64种编码信息。
上述安全相关收发器系统当金相当盛行于美国，且也扩及到全世界，并预期会与未来智能型运输系统(ITS)密切相关。
上述所有的频率与其使用皆受美国联邦通信委员会(FCC)所规范。
图1绘示一传统宽带雷达侦测器。如图1所示，该宽带雷达侦测器包括：喇叭天线10；信号处理单元20，以侦测由该喇叭天线10所接收的信号；激光模块30，以接收激光信号；中央处理单元40，以控制侦测来自该信号处理单元20及该激光模块30的信号；显现装置50，以视觉显示该侦测信号；及声音装置60，经由声音放大单元61以声音来呈现该侦测信号；并且接收9个频率波段的信号包含X、VG2、Ku、K、SA、SWS、超宽Ka及激光，且依用户状态将接收信号以一最适合的方式输出，藉以协助使用者进行安全车辆操作。
此外，虽然K波段或Ka波段频率可由传统以MMIC为基础可接收24GHz及36GHz之间频率的宽带雷达侦测器所侦测，然而，X波段、VG2波段及Ku波段频率却无法被侦测。因此，目前亟需一种在使用MMIC的情况下可侦测宽带频率的宽带频率侦测器。
发明内容
技术问题
本发明一目的在于提供一种可侦测多个频率波段的宽带侦测器。
本发明另一目的在于提供一种可使用一单一频率侦测器来侦测不只X波段频率还有K波段或Ka波段频率的侦测方法。
本发明再一目的在于提供一频率侦测器，其可快速将X波段频率偏移至K波段或Ka波段频率并侦测其所欲频率。
本发明再一目的在于提供一频率侦测器，其可快速将K波段或Ka波段频率偏移至X波段频率并侦测其所欲频率。
问题的解决方案
为了达成上述目的，本发明揭示一种宽带频率侦测器，其特征在于包括：喇叭天线，被配置为接收具有特定频率的信号；第一放大器，被配置为接收来自该喇叭天线的具有特定频率的该信号；混波单元，被配置为接收来自该第一放大器的执行了低噪声放大的信号；第二放大器，与该第一放大器并联设置，并且被配置为将从该喇叭天线接收的信号执行低噪声放大后传送至该混波单元，其中该第二放大器包括晶体管。
发明的有益效果
本发明的宽带频率侦测器可使用一单一频率侦测器来侦测X波段频率及K波段或甚至Ka波段的频率。此外，本发明的宽带频率侦测器具有可将任何操作频率快速由一特定频率波段偏移至一不同频率波段及使用一多本地振荡单元来侦测其所欲频率的优点。
附图说明
图1绘示一传统宽带雷达侦测器。
图2绘示依据本发明一实施例的一宽带频率侦测器之架构方块图。
图3绘示依据本发明一实施例的pHEMT LNA之架构方块图。
图4绘示依据本发明一实施例用以控制来自该第一本地振荡单元的输出信号之电压波形。
具体实施方式
本段摘述本发明的某些特征，其他特征将参照图式详叙于后续的段落，以让本领域具有通常知识者可以清楚明了并据以实施。本发明藉由附加的申请专利范围定义，其系合并于此段落作为参考。
图2绘示依据本发明一实施例的一宽带频率侦测器之架构方块图。依照本发明一实施例的一宽带频率侦测器的架构将参照图2在此予以详述。
来自外部具有特定频率的信号将由一喇叭天线200进行接收。如所述，本发明的喇叭天线200可接收具有宽带的频率。一般来说，该喇叭天线200的接收频率范围介于10GHz及36GHz之间。
由该喇叭天线200所接收的信号将传送到单晶微波集成电路(在此简称为MMIC)低噪声放大器(在此简称为LNA)202，即该第一放大器，及传送到拟晶式高电子迁移率晶体管(在此简称为pHEMT)低噪声放大器204，即该第二放大器。该MMIC LNA 202是用来接收具有K波段频率范围及Ka波段频率范围的频率，而pHEMT LNA 204则用来侦测X波段频率范围。换句话说，MMIC LNA 202会将具有K波段及Ka波段频率范围的信号在放大后输出，而pHEMT LNA 204会将具有X波段频率范围的信号在放大后输出。更明确的说，pHEMT LNA 204用于侦测频率约10GHz的信号，而MMIC LNA 202则是用来侦测频率超过20GHz的信号。
由MMIC LNA 202及pHEMT LNA 204所输出的信号将传送到该第一混波单元206。该第一混波单元206会输出具有第一中间频率范围的一信号，该信号为来自MMIC LNA 202及pHEMT LNA 204的信号与来自该第一LNA 208的信号之混合。换句话说，该第一混波单元206会将来自MMICLNA 202的信号及来自pHEMT LNA 204的信号与来自该第一LNA 208的信号之频率混合为1GHz。
该第一LNA 208会将产生自该第一本地振荡单元212的具有特定频率范围的信号放大，并将放大信号传送至该第一混波单元206。
该第一本地振荡单元212会藉由产生自扫掠(sweep)控制单元214的DAC扫掠电压波形来控制(重新调整)电压以改变频率。该第一本地振荡单元212会依据重新调整的电压来产生频率，且当接收一如同在白噪声中的适当信号时，其会经由扫掠电压控制产生可靠白噪声，并消除中/高频率噪声。
来自该第一混波单元206的输出信号将传送到该第二LNA 210。该第二LNA 210将所接收具有低噪声的信号放大并将该信号传送至该第三LNA 218。该第三LNA 218将所接收具有低噪声的信号放大并将该信号传送至该第四LNA 220。该第四LNA 220将所接收具有低噪声的信号放大并将该信号传送至该第二混波单元224。图2绘示由该第二LNA至该第四LNA之信号传送，但不限于此。换句话说，LNA的数量可因宽带频率侦测器的特性而有所不同。
来自中央处理单元238的信号透过一低通滤波器(LPF)222传送至第二混波单元224。
该第二混波单元224依据来自用于接收所有具有宽带频率的传送信号之该第二本地振荡单元226或该第三本地振荡单元228的振荡频率当中接收信号的波段将该第一中间频率转换成该第二中间频率。
该第二本地振荡单元226藉由中央处理单元所输出的脉冲来输出频率由550MHz至650MHz的信号，而该第三本地振荡单元228则输出频率由1500MHz至2000MHz的信号。
传统发明有些限制，当接收到一信号，其振荡频率将被固定，使得在接收另一信号时，无法进行侦测直到先前的接收信号消失，或在一特定期间内对频率进行扫描；然而，如前所述，本发明在接收一特定频率波段内的一信号时，可藉由控制由该第一本地振荡单元至该第三本地振荡单元的振荡频率来在不同频率波段内快速接收信号。因此，本发明可藉由在中央处理单元中快速设定接收信号的优先级来消除实际上无意义的信号范围。
由该第二混波单元224所输出的信号将传送到该第二滤波器230。在接收信号中，只有10MHz的信号可穿过该第二滤波器230并传送到解调单元232。接收信号藉由解调单元232来侦测并传送到该第三滤波器234或该第四滤波器236。低频率范围的信号会从该第三滤波器234穿过以测量接收信号的RSSI，而特定频率范围的信号则会从该第四滤波器236穿过并传送至中央处理单元238。
此外，本发明的宽带频率侦测器包含一显示单元246以显示侦测器的操作情况或其他必要信息，一输入单元244以输入必要信息，及一声音输出单元242以输出侦测器的操作情况或其他必要信息。此外，该宽带频率侦测器包含一储存单元240以储存驱动宽带频率侦测器所需的信息或其他必要信息。
图3绘示依据本发明一实施例的pHEMT LNA之架构方块图。依照本发明一实施例的一pHEMT LNA的架构将参照图3在此予以详述。
依据图3，LNA的架构包含一微电路单元(M/C)、晶体管(TR)、及一频率截止单元。当然本发明不限于先前所述的架构，而亦可包含其他架构。
该第一微波电路单元300接收由喇叭天线200所接收的信号。
由该第一微波电路单元300所输出的信号将输入到晶体管302的栅极。晶体管302的源极接地，而漏极则连接到该第二微波电路单元304。该第二微波电路单元304的一端连接到频率截止单元306而另一端则连接到混波单元206。在此将详述pHEMT LNA中所进行的操作。
该第一微波电路单元300会使输入信号的阻抗与晶体管302的阻抗相匹配。亦或该第一微波电路单元300会将输入信号的电压与晶体管302的电压相匹配。
该第二微波电路单元304会使晶体管302输出信号的阻抗与混波单元206的阻抗相匹配。
频率截止单元306会将该第二微波电路单元304输入信号当中具有特定频率的信号予以截止。换句话说，频率截止单元306让具有特定频率的信号可被传送到混波单元206，并防止具有其他于特定频率的频率的信号被传送到混波单元。如上所述，频率截止单元306会将具有10GHz至14GHz之间的频率的信号传送至混波单元206，并防止具有10GHz至14GHz之间的频率的信号被传送到电源供应器(Vcc)。
图4绘示依据本发明一实施例用以控制来自该第一本地振荡单元的输出信号之电压波形。在经由调频过程预先将对应于频率的值作适当地设定后，电压的最大及最小值将储存于存储器。本发明藉由进行周期性连续的短扫掠(150至153)以增加侦测的可能性来侦测产生自“瞬间脉冲方法”的多普勒信号。在本发明中，为了调整各个频率可以被侦测的接收灵敏度，调整从中央处理单元所输出的电压(DAC电压)的斜率，原则上，接收灵敏度会随着斜率越陡而减少并随着斜率的降低而增加。换句话说，DAC电压用于该第一振荡单元且于该第一混波单元中与输入频率进行混合，其中此过程的操作时间会因灵敏度而有所差异，且其受扫掠斜率所控制。
使用此原则，当操作反应速度调整为正常时，对于灵敏度应为最大的频率范围(除了33.8GHz、34.7GHz、及24.150GHz的频率范围之外)，其扫掠的斜率会减少。
同时，对于灵敏度会或多或少减少的频率，短信号却可应用的情况下，扫掠的斜率最好设成陡，而足以满足该频率的频率范围将被连续而又快速地掠扫数次，藉以增加频率接收速度。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视所附之权利要求所界定者为准。
(符号说明)
200：喇叭天线                    202：MMIC LNA
204：pHEMT LNA                   206：第一混波单元
208：第一LNA                     210：第二LNA
212：第一本地振荡单元            214：扫掠控制单元
300：第一微波电路单元            302：晶体管
304：第二微波电路单元            306：频率截止单元

Claims (6)

1.一种宽带频率侦测器，包括：
第一放大器，被配置为接收来自喇叭天线的具有特定频率的信号；
混波单元，被配置为接收来自所述第一放大器并且经历了低噪声放大的信号；及
第二放大器，与所述第一放大器并联设置，并且被配置为将从所述喇叭天线接收到的信号执行低噪声放大后传送至所述混波单元，
其中所述第二放大器包括晶体管。
2.一种宽带频率侦测器，包括：
喇叭天线，被配置为接收具有特定频率的信号；
第一放大器，被配置为接收来自所述喇叭天线的所述具有特定频率的信号；
混波单元，被配置为接收来自所述第一放大器的并且经历了低噪声放大的信号；及
第二放大器，与所述第一放大器并联设置，并且被配置为将从所述喇叭天线接收到的信号执行低噪声放大后传送至所述混波单元，
其中所述第二放大器包括晶体管。
3.根据权利要求1或2所述的宽带频率侦测器，其中，所述第一放大器为单晶微波集成电路低噪声放大器(MMIC LNA)，而所述第二放大器为拟晶式高电子迁移率晶体管低噪声放大器(PHEMT LNA)。
4.根据权利要求3所述的宽带频率侦测器，其中，所述拟晶式高电子迁移率晶体管低噪声放大器包括：
第一微波电路单元，被配置为使所述喇叭天线的阻抗与所述晶体管的阻抗相匹配；
第二微波电路单元，被配置为使所述晶体管输出信号的阻抗与所述混波单元的阻抗相匹配；及
频率截止单元，被配置为截止具有特定频率的信号并且连接到所述第二微波电路单元，
其中所述第二微波电路单元被配置为将具有特定频率范围的信号传送至所述混波单元。
5.根据权利要求4所述的宽带频率侦测器，其中，所述第一放大器被配置为执行K波段或Ka波段频率信号的低噪声放大，而所述第二放大器被配置为执行X波段频率信号的低噪声放大。
6.根据权利要求5所述的宽带频率侦测器，其中，所述混波单元将来自所述第一放大器或所述第二放大器的信号与来自本地振荡单元的振荡信号进行混合，并且输出混合后的信号。
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