TWI434057B - 輻射計之校正裝置、校正系統與校正方法 - Google Patents

Description

輻射計之校正裝置、校正系統與校正方法

本發明係有關於一種校正系統，特別是有關於一種用來校正輻射計之校正系統。

近年來，用以偵測毫米波(microwave)的輻射計(radiometer)廣泛使用在成像系統上。舉例來說，海關、重要會議等等。然而，目前掃描大面積的目標物體時，輻射計需搭配機械式掃描系統，但掃描時需花費很多時間。將輻射計排列成陣列的形式可有效節省時間，但校正輻射計陣列的每一畫素上的輻射計是很困難的。因此，因此亟需一種校正系統與校正方法，來校正輻射計陣列。

有鑑於此，本揭露提供一種校正裝置，用以校正一輻射計之增益，包括一致動器，用以接收從一控制單元所輸出之一校正信號；以及一微機電裝置，耦接至致動器，其中致動器根據校正信號，致使微機電裝置遮蔽輻射計之一天線，使得輻射計根據來自微機電裝置之一等效輻射溫度產生一環境信號，以便控制單元根據環境信號對輻射計的增益進行校正。

本揭露亦提供一種校正系統，用以校正一輻射計陣列之增益，輻射計陣列包括複數輻射計，校正系統包括：複數校正裝置，以陣列方式排列，每個校正裝置包括：一致動器，用以接收校正信號；以及一微機電裝置，耦接至致動器，其中致動器根據校正信號，致使微機電裝置遮蔽對應的輻射計之一天線，使得輻射計根據一等效輻射溫度產生一環境信號，以及一控制單元，用以輸出校正信號，其中控制單元根據複數環境信號對每個輻射計的增益進行均一化。

本揭露亦提供一種校正方法，用以校正一輻射計之增益，包括根據一校正信號，藉由複數微機電裝置遮蔽一輻射計陣列之複數輻射計之複數天線；接收來自複數微機電裝置的一等效輻射溫度，產生複數環境信號；以及根據複數環境信號，均一化上述複數輻射計的增益。

為使本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係為本揭露之校正裝置之一示意圖。如第1圖所示，校正裝置100包括致動器110、微機電裝置120和絕緣裝置(未繪出，如第2圖所示之絕緣裝置240)，用以校正輻射計150。在本揭露實施例中，輻射計150為毫米波輻射計，包括一天線160、一低雜訊放大器151、一功率偵測器152與一可變增益放大器153。詳細而言，致動器(actuator)110用以接收從一控制單元130所輸出之一校正信號CS(calibrating signal)。絕緣裝置具有一凹槽(如第2圖所示之凹槽290)，用以將輻射計150之天線(antenna)160設置在上述凹槽中。微機電裝置(micro-electromechanical,mems)120耦接至致動器110，其中致動器110根據校正信號CS，致使微機電裝置120遮蔽天線160，使得輻射計150根據來自微機電裝置120之一等效輻射溫度(equivalent radiant temperature)產生一環境信號(environmental signal)ES，以便控制單元130根據環境信號對輻射計150的增益進行校正，其中等效輻射溫度為環境溫度所造成(environmental temperature)。

第2圖係為本揭露之校正裝置之一實施例。如第2圖所示，校正裝置200包括致動器210、微機電裝置220和絕緣裝置240，微機電裝置220包括一金屬板(metal plate)270和一推拉桿(push/pull bar)280，絕緣裝置240具有凹槽290，用以將天線設置在凹槽290中，使得天線260的輻射方向沿著凹槽290的開口方向RD。詳細而言，當金屬板270移動至開口並且與開口方向RD垂直時，則金屬板270屏蔽天線260，使得天線接收不到外界的熱輻射。推拉桿280具有一第一端和一第二端分別耦接至金屬板270和致動器210，使得當致動器210根據校正信號CS推動或拉回推拉桿280時，金屬板270移動到凹槽290的開口並且與開口方向RD垂直，以便遮蔽天線260。

第3圖係為本揭露之校正裝置之另一實施例。如第3圖所示，校正裝置300包括致動器310、微機電裝置320和絕緣裝置340，微機電裝置320包括一閘門370與一扭力樑(torsion beam)380，絕緣裝置340構成一凹槽390，用以將天線360設置在凹槽390中，使得天線360的輻射方向沿著凹槽390的開口方向RD。詳細而言，閘門370的金屬板類似於第2圖之金屬板270，其中當閘門370為關閉狀態時，金屬板與開口方向RD垂直，使得金屬板遮蔽天線360。當閘門370為開啟狀態時，金屬板與開口方向RD平行，使得金屬板不遮蔽天線360。扭力樑380耦接於閘門370與致動器310之間，用以分隔閘門370與致動器310，使得當致動器310根據校正信號CS分別為一第一電壓準位(例如低電壓準位)與一第二電壓準位(例如高電壓準位)時，閘門370為關閉狀態與開啟狀態。

詳細而言，當控制單元130藉由校正信號CS在致動器310上施加第一電壓準位(例如低電壓準位)時，藉由扭轉樑380的彈力將閘門370移動到水平位置，因此閘門370完全閉合，使得閘門370上的金屬板移動到凹槽390的開口，以便遮蔽天線360。當控制單元130藉由校正信號CS在致動器310上施加第二電壓準位(例如高電壓準位)時，藉由致動器310的吸引力將閘門370移動到垂直位置，因此閘門370為打開狀態，使得閘門370上的金屬板離開凹槽390的開口，因此天線360可以接收到外界的熱輻射。

第4圖係為本揭露之校正裝置之另一實施例。第4圖之校正裝置與第2圖之校正裝置相似，因此校正裝置400與校正裝置200相同特徵就不再贅述。如第4圖所示，校正裝置400包括致動器410、微機電裝置420和絕緣裝置440，微機電裝置420包括一金屬板(metal plate)470和一撓曲桿480。校正裝置400與校正裝置200差異在於撓曲桿480係由兩種不同的材料481與482所構成。當致動器410驅動撓曲桿480後，由於撓曲桿480的兩個材料481與482的撓曲程度不同，使得撓曲桿480會彎曲。因此，金屬板470可藉由撓曲桿480移動到凹槽490的開口，以便遮蔽天線460。金屬板470亦可藉由撓曲桿480遠離凹槽490的開口，使得天線460可以接收到外界的熱輻射。

第5圖係為本揭露之校正系統之一示意圖。如第5圖所示，校正系統500包括複數個校正裝置100和一控制單元530，並且校正系統500之複數個校正裝置100設置在輻射計陣列510上，使得校正系統500與輻射計陣列510構成具有校正功能之一陣列式毫米波接收機。校正裝置100的特徵已在第1圖至第4圖說明過，因此就不再贅述。當校正系統500校正輻射計陣列510時，控制單元530輸出校正信號CS至每個校正裝置100的致動器110(如第1圖所示)，使得致動器110根據校正信號CS，致使微機電裝置120遮蔽對應的輻射計150之天線160。因此，輻射計150只能根據等效輻射溫度產生環境信號ES。

在輻射計陣列510中，雖然每個輻射計150都偵測相同的等效輻射溫度，但由於每個輻射計150的增益會有些許的不同，因此每個輻射計150所輸出的環境信號ES也會不同。因此，控制單元530接收這些環境信號ES後對每個輻射計150的增益(例如天線、低雜訊放大器、功率偵測器與可變增益放大器的增益)進行均一化(即進行校正)，使得每個輻射計150偵測相同等效輻射溫度時，產生相同的環境信號ES。

第6圖係為本揭露之校正方法之一流程圖。如第6圖所示，於步驟S61，根據一校正信號CS，藉由複數微機電裝置120遮蔽一輻射計陣列510之複數輻射計150之複數天線160。於步驟S62，接收來自複數微機電裝置120的一等效輻射溫度，產生複數環境信號ES。於步驟S63，根據複數環境信號ES，均一化複數輻射計150的增益(即校正複數輻射計150的增益)。

由於本發明之校正系統500與校正裝置100係由微機電元件(例如致動器、絕緣裝置和微機電裝置)所構成，並且使用微機電裝置120屏蔽外界的熱輻射，因此校正系統500與校正裝置100的體積小、花費低，並且可與輻射計陣列510結合在一起。除此之外，在輻射計陣列的每個畫素中，可以同時對天線的增益與可變增益放大器(或者其他元件)的增益進行校正，以便減少誤差。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

100、200、300、400．．．校正裝置

110、210、310、410．．．致動器

120、220、320、420．．．微機電裝置

130、530．．．控制單元

240、340、440．．．絕緣裝置

150．．．輻射計

151．．．低雜訊放大器

152．．．功率偵測器

153．．．可變增益放大器

160、260、360、460．．．天線

CS．．．校正信號

ES．．．環境信號

RD．．．開口方向

500．．．校正系統

270、470．．．金屬板

280．．．推拉桿

290、390、490‧‧‧凹槽

370‧‧‧閘門

380‧‧‧扭力樑

480‧‧‧撓曲桿

481、482‧‧‧材料

510‧‧‧輻射計陣列

第1圖係為本揭露之校正裝置之一示意圖；

第2圖係為本揭露之校正裝置之一實施例；

第3圖係為本揭露之校正裝置之另一實施例；

第4圖係為本揭露之校正裝置之另一實施例；

第5圖係為本揭露之校正系統之一示意圖；以及

第6圖係為本揭露之校正方法之一流程圖。

100．．．校正裝置

110．．．致動器

120．．．微機電裝置

130．．．控制單元

150．．．輻射計

151．．．低雜訊放大器

152．．．功率偵測器

153．．．可變增益放大器

160．．．天線

CS．．．校正信號

ES．．．環境信號

Claims (21)

1. 一種輻射計之校正裝置，用以校正一輻射計之增益，包括：一致動器，用以接收從一控制單元所輸出之一校正信號；以及一微機電裝置，耦接至上述致動器，其中上述致動器根據上述校正信號，致使上述微機電裝置遮蔽上述輻射計之一天線，使得上述輻射計根據來自上述微機電裝置之一等效輻射溫度產生一環境信號，以便上述控制單元根據環境信號對上述輻射計的增益進行校正。
2. 如申請專利範圍第1項所述之輻射計之校正裝置，更包括具有一凹槽之一絕緣裝置，用以將上述天線設置在上述凹槽中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之輻射計之校正裝置，其中上述輻射計包括一低雜訊放大器、一功率偵測器與一可變增益放大器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之輻射計之校正裝置，其中上述輻射計為毫米波輻射計。
5. 如申請專利範圍第1項所述之輻射計之校正裝置，其中上述微機電裝置包括：一金屬板，用以遮蔽上述天線；以及一推拉桿，具有一第一端和一第二端分別耦接至上述金屬板和耦接至上述致動器，使得當上述致動器根據上述校正信號推動或拉回上述推拉桿時，上述金屬板遮蔽上述 天線。
6. 如申請專利範圍第1項所述之輻射計之校正裝置，其中上述微機電裝置包括：一閘門，具有一金屬板，其中當上述閘門為關閉狀態時，遮蔽上述天線；以及一扭力樑，耦接於上述閘門與上述致動器之間，用以分隔上述閘門與上述致動器，使得當上述致動器根據上述校正信號分別為一第一電壓位準與一第二電壓位準時，上述閘門分別為關閉狀態與開啟狀態。
7. 如申請專利範圍第1項所述之輻射計之校正裝置，其中上述微機電裝置包括：一金屬板，用以遮蔽上述天線；以及一撓曲桿，具有一第一端和一第二端分別耦接至上述金屬板和耦接至上述致動器，使得當上述致動器根據上述校正信號撓曲上述撓曲桿時，上述金屬板遮蔽上述天線。
8. 一種輻射計之校正系統，用以校正一輻射計陣列之增益，上述輻射計陣列包括複數輻射計，上述校正系統包括：複數校正裝置，以陣列方式排列，每個上述校正裝置包括：一致動器，用以接收上述校正信號；以及一微機電裝置，耦接至上述致動器，其中上述致動器根據上述校正信號，致使上述微機電裝置遮蔽上述對應的輻射計之一天線，使得上述輻射計根據一等效輻射溫度產 生一環境信號，以及一控制單元，用以輸出上述校正信號，其中上述控制單元根據上述複數環境信號對每個上述輻射計的增益進行均一化。
9. 如申請專利範圍第8項所述之輻射計之校正系統，其中每個上述校正裝置包括具有一凹槽之一絕緣裝置，用以將對應之上述輻射計之上述天線設置在上述凹槽中。
10. 如申請專利範圍第8項所述之輻射計之校正系統，其中每個上述輻射計包括一低雜訊放大器、一功率偵測器與一可變增益放大器。
11. 如申請專利範圍第8項所述之輻射計之校正系統，其中上述輻射計為毫米波輻射計。
12. 如申請專利範圍第8項所述之輻射計之校正系統，其中上述微機電裝置包括：一金屬板，用以遮蔽上述天線；以及一推拉桿，具有一第一端和一第二端分別耦接至上述金屬板和耦接至上述致動器，使得當上述致動器根據上述校正信號推動或拉回上述推拉桿時，上述金屬板遮蔽上述天線。
13. 如申請專利範圍第8項所述之輻射計之校正系統，其中上述微機電裝置包括：一閘門，具有一金屬板，其中當上述閘門為關閉狀態時，遮蔽上述天線；以及一扭力樑，耦接於上述閘門與上述致動器之間，用以 分隔上述閘門與上述致動器，使得當上述致動器根據上述校正信號分別為一第一電壓位準與一第二電壓位準時，上述閘門分別為關閉狀態與開啟狀態。
14. 如申請專利範圍第8項所述之輻射計之校正系統，其中上述微機電裝置包括：一金屬板，用以遮蔽上述天線；以及一撓曲桿，具有一第一端和一第二端分別耦接至上述金屬板和耦接至上述致動器，使得當上述致動器根據上述校正信號撓曲上述撓曲桿時，上述金屬板遮蔽上述天線。
15. 一種輻射計之校正方法，用以校正一輻射計之增益，包括：根據一校正信號，藉由複數微機電裝置遮蔽一輻射計陣列之複數輻射計之複數天線；接收來自上述複數微機電裝置的一等效輻射溫度，產生複數環境信號；以及根據上述複數環境信號，均一化上述複數輻射計的增益。
16. 如申請專利範圍第15項所述之輻射計之校正方法，包括：將上述輻射計之上述天線設置在上述對應之校正裝置之上述凹槽中。
17. 如申請專利範圍第15項所述之輻射計之校正方法，其中每個上述輻射計包括一低雜訊放大器、一功率偵測器與一可變增益放大器。
18. 如申請專利範圍第15項所述之輻射計之校正方法，其中上述輻射計為毫米波輻射計。
19. 如申請專利範圍第15項所述之輻射計之校正方法，包括：根據上述校正信號推動或拉回上述微機電裝置之一推拉桿，使得上述微機電裝置之一金屬板遮蔽上述天線。
20. 如申請專利範圍第15項所述之輻射計之校正方法，包括：根據上述校正信號開啟或關閉上述微機電裝置之一閘門，使得上述微機電裝置之一金屬板遮蔽上述天線。
21. 如申請專利範圍第15項所述之輻射計之校正方法，包括：根據上述校正信號撓曲上述微機電裝置之一撓曲桿，使得上述微機電裝置之一金屬板遮蔽上述天線。