TWI509257B - 寬頻偵測器 - Google Patents

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TWI509257B TW102133493A TW102133493A TWI509257B TW I509257 B TWI509257 B TW I509257B TW 102133493 A TW102133493 A TW 102133493A TW 102133493 A TW102133493 A TW 102133493A TW I509257 B TWI509257 B TW I509257B
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Description

寬頻偵測器
本發明大致關於一種寬頻偵測器，特別是關於一種頻率偵測器，其偵測所有需要安全引導行駛之車輛的信號，及需要偵測車輛速度的雷達信號。
在先進國家中，對於車輛安全駕駛的大部分努力已體現於使用不同之速度量測裝置中，該些速度量測裝置利用不同微波、雷射光束及初步的安全警示變送器，提供道路上各種危險情況的通知。特別是在美國，使用上述速度量測裝置與探測器是法律所認可的。
關於在這樣量測裝置與探.測器中所使用信號的種類，下列信號依照使用工具之不同而使用。
此即，用於偵測車輛速度以防止車輛超速的測速槍，該測速槍可使用X波段(10.525 GHz)、Ku波段(13.450 GHz)、K波段(24.150 GHz)、超寬Ka波段(不同地分布於33.000至36.000 GHz波段範圍內)及雷射範圍(由800 nm至1100 nm波長範圍)；用於車輛安全駕駛、提供道路資訊警示的安全警報系統，傳送三種型態的資訊(對應於鐵路平交道、施工中 區域及急救車輛)，使用24.070至24.230 GHz的頻寬；安全預警系統對應於霧區、施工中區域、校區、減速區等，編碼64種形態的資訊，且藉由使用u 24.075至24.125 GHz頻寬傳送該編碼的資訊。
上述安全相關的傳輸/接收系統近來已廣用於美國，並已向全世界擴散。期待像這樣的系統與未來智能運輸系統間的關聯性能增加。
所有的頻率及其使用目的由美國聯邦通信委員會所規範管理。
第1圖圖示一種傳統的寬帶雷達探測器。參照第1圖，該寬帶雷達探測器包括一喇叭天線10、一信號處理單元20，用於偵測由喇叭天線10接收到的信號、一雷射模組30，用於接收雷射信號、一中央處理單元40，用於控制信號處理單元20與雷射模組30之信號偵測、一視覺顯示裝置50，用於視覺化地顯示該偵測的信號，及一音頻輸出裝置60，用於經由一音頻放大單元61，以音頻信號輸出該偵測的信號。此寬帶雷達探測器接收8個頻寬的信號，即X、VG2、Ku、K、SA、SWS、超寬Ka與雷射頻寬，並根據使用者的情況，使用最佳方式輸出接收的信號，從而協助使用者安全駕駛。
此外，因為使用單片微波積體電路的傳統寬帶雷達探測器接收24 GHz至36 GHz間的頻寬，有一種問題存在：K波段或Ka波段的頻率能被偵測到，但X波段、VG2波段與Ku 波段的頻率不能被偵測到。因此，亟需當使用單片微波積體電路時，能偵測寬帶頻率的寬頻偵測器。
因而，本發明已牢記上述問題，本發明的一個目的是提供一種寬頻偵測器，能夠偵測多個頻寬。
本發明的另一個目的是提供由使用單一頻率探測器，一種偵測K波段或Ka波段頻率，也能接收X波段頻率的方法。
發明的又一個目的是提供一種頻率探測器，一旦偵測X波段頻率，能迅速移至K波段或Ka波段頻率，從而迅速偵測相應的頻率。
發明的又另一個目的是提供一種頻率探測器，一旦偵測K波段或Ka波段頻率，能迅速移至X波段頻率，從而偵測相應的頻率。
為了實現上述目的，本發明提供一種寬頻偵測器，包含一喇叭天線，用以接收具有特定頻率的信號、一第一放大器，用以自該喇叭天線接收該具有特定頻率的信號、一混合單元，用以自該第一放大器接收低噪音放大信號、及一第二放大器，與該第一放大器並聯排列，用以低噪音地放大自該喇叭天線接收的信號，並傳送該低噪音放大信號到該混合單元。
10‧‧‧喇叭天線
20‧‧‧控制信號處理單元
30‧‧‧雷射模組
40‧‧‧中央處理單元
50‧‧‧視覺顯示裝置
60‧‧‧音頻輸出裝置
61‧‧‧音頻放大單元
150‧‧‧短期掃描
151‧‧‧短期掃描
152‧‧‧短期掃描
153‧‧‧短期掃描
200‧‧‧喇叭天線
202‧‧‧單片微波積體電路低噪音放大器
204‧‧‧應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器
206‧‧‧第一混合單元
208‧‧‧第一低噪音放大器
210‧‧‧第二低噪音放大器
212‧‧‧第一局部振盪單元
214‧‧‧掃描控制單元
216‧‧‧開關控制單元
218‧‧‧第三低噪音放大器
220‧‧‧第四低噪音放大器
222‧‧‧低通濾波器
224‧‧‧第二混合單元
226‧‧‧第二局部振盪單元
228‧‧‧第三局部振盪單元
230‧‧‧第二過濾器
232‧‧‧解調單元
234‧‧‧第三過濾器
236‧‧‧第四過濾器
238‧‧‧中央處理單元
240‧‧‧儲存單元
242‧‧‧音頻輸出單元
244‧‧‧輸入單元
246‧‧‧顯示單元
第1圖圖示一種傳統的寬頻雷達探測器；第2圖為顯示依照本發明實施例之寬頻偵測器組態的方塊圖；第3圖圖示依照本發明實施例中，需要用來控制自一第一局部振盪單元輸出之訊號的電壓波形。
第4圖為顯示需要用來控制一第二局部振盪單元或一第三局部振盪單元信號的波形圖；及第5圖為照本發明實施例，顯示一X波段低噪音放大器與一K/Ka波段低噪音放大器的控制波形圖。
本發明的上述與其它態樣、特色及優點，將可以更清楚地從附圖結合以下詳細描述中理解。在下文中，本發明的實施例將詳細地描述，以使本領域的技術人員可以藉使用這些實施例，容易地理解和實施本發明。
第2圖為顯示依照本發明的實施例之寬頻偵測器組態的方塊圖。以下，將詳盡地描述依照本發明之實施例的一種寬頻偵測器組態。
一喇叭天線200自外部環境中接收具有特定頻率的信號。如上所述，依照本發明的喇叭天線200接收寬帶頻 率。通常來說，由喇叭天線200接收的頻寬範圍從10 GHz到36 GHz。
由喇叭天線200接收到的信號被傳送到一第一放大器，即一單片微波積體電路低噪音放大器202，與一第二放大器，即一應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204中。單片微波積體電路低噪音放大器202被用來接收K波段頻率信號與K波段頻率信號，應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204被用來尋找X波段頻率的信號。亦即，該單片微波積體電路低噪音放大器202放大K波段頻率信號與Ka波段頻率信號，並輸出該放大信號。該應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204X波段頻率信號，並輸出該放大信號。更詳細地來說，應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204被用來尋找s具有約10 GHz頻率的信號，單片微波積體電路低噪音放大器202被用來尋找具有20 GHz頻率之上的信號。
進一步，當自一開關控制單元216接收控制信號時，單片微波積體電路低噪音放大器202與應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204由喇叭天線200接收信號。回應該控制信號，開關控制單元216控制單片微波積體電路低噪音放大器202與應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204的操作。此即，回應該控制信號，開關控制單元216控制是否操作該單片微波積體電路低噪音放大器202與應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204。
由單片微波積體電路低噪音放大器202與應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204輸出的信號被傳送到一第一混合單元206。第一混合單元206於一第一中間頻寬輸出信號，該第一中間頻寬由混合自單片微波積體電路低噪音放大器202與應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204接收到的信號與自一第一低噪音放大器208接收到的信號而獲得。亦即，第一混合單元206混合自單片微波積體電路低噪音放大器202與應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器204接收到的信號與自第一低噪音放大器208接收到的信號，以便混合信號的頻率為1 GHz。
第一低噪音放大器208放大一特定頻寬的信號，該特定頻寬由一第一局部振盪單元212所產生，第一低噪音放大器208並傳送該放大信號至第一混合單元206。
第一局部振盪單元212控制(重新調整)電壓，以便頻率藉由從一掃描控制單元214輸出之數位類比轉換器的掃描電壓波形而變化。第一局部振盪單元212依照該重新調整的電壓產生該頻率。當一合適的信號在白噪音的情況下被接收時，第一局部振盪單元212由控制掃描電壓，產生明確的白噪音脈衝，消除中間/高頻率噪音。
由第一混合單元206輸出的信號被傳送至一第二低噪音放大器210。第二低噪音放大器低噪音地放大及接收信號，且傳送該低噪音放大信號至一第三低噪音放大器218。第 三低噪音放大器218低噪音地放大接收的信號，並傳送該低噪音放大信號至一第四低噪音放大器220。第四低噪音放大器220低噪音地放大接收的信號，傳送該低噪音放大信號至一第二混合單元224。第2圖描述第二至第四低噪音放大器，但低噪音放大器的數量並不限於這樣的例子中。亦即，取決於寬頻偵測器的特徵，低噪音放大器的數量可以不同。
來自一中央處理單元238的信號會透過一低通濾波器222傳送至該第二混合單元224。
第二混合單元224依照接收的信號頻寬，轉換先前已經偵測到的第一中間頻率為一第二中間頻率，該第二中間頻率取決於對應的一第二局部振盪單元226與一第三局部振盪單元228的振盪頻率其中一個。該二單元被設計在所接收信號的頻寬基礎上，接收所有傳送的寬頻頻率信號。
第二局部振盪單元226輸出具有回應於由一中央處理單元輸出脈衝的550 MHz至650 MHz的頻率信號，第三局部振盪單元228輸出於1500 MHz至2000 MHz頻率震盪的信號。
傳統的技術前提是當信號被接收時，其振盪頻率是固定的，因此即便其它信號被接收，在先前接收的信號消失前，該等信號無法被偵測，又或是頻率必須於一個特定的時間週期掃描內。相反地，當藉由控制第一至第三局部振盪頻率而接收特定頻寬信號時，本發明可迅速接收其它頻寬信 號，如上所述。因此，本發明特徵在於接收的信號之優先順序，迅速地由中央處理單元重設，並因而實際上毫無意義的信號頻寬可以預先消除。
由第二混合單元224輸出的信號被傳送至一第二過濾器230。該第二過濾器230僅由該接收的信號中，通過10 MHz頻寬的信號，並傳送該通過的信號至一解調單元232。解調單元232偵測該接收的信號，並在之後傳送該偵測的信號至一第三過濾器234或一第四過濾器236。第三過濾器234由該接收的信號，通過需要量測接收信號強度指示的低頻段信號。第四過濾器236由該接收的信號通過特定頻寬信號，並傳送該通過的頻寬信號至該中央處理單元238。
此外，本發明的寬頻偵測器包含一顯示單元246，用以顯示探測器操作狀態或顯示其它需要的資訊、一輸入單元244，用以輸入需要的資訊、及一音頻輸出單元242，用以輸出探測器操作狀態或其它需要的資訊為音頻信號。進一步，該寬頻偵測器包括一儲存單元240，用以儲存操作寬頻偵測器需要的資訊，或儲存其它需要的資訊。
第3圖圖示依照本發明實施例中，需要用來控制自一第一局部振盪單元輸出之訊號的電壓波形。電壓的最大值與最小值是通過一調整程序，先前按照頻率設定的，並接著儲存在記憶體中。由定期和不斷作出的短期掃描150至153，本發明實施以偵測瞬間脈衝的都普勒信號，從而提高偵 測機率。進一步，本發明調整從中央處理單元輸出的一電壓梯度(一數位類比轉換器電壓)，從而控制被偵測的各頻率的接收靈敏度。在這種情況下，基本上，如果該梯度是陡的，接收靈敏度惡化；而如果梯度平緩，接收靈敏度則獲得改善。亦即，數位類比轉換器電壓施加到第一局部振盪單元，且由第一混合單元將之與一輸入頻率混合。執行該操作所需要的時間涉及靈敏度，且為使用該掃描的斜率所控制。
利用這一原理，當操作的反應速度被調節到正常值時，在掃描斜率造成為和緩的頻寬情形下，在該頻寬中的靈敏度必定為最大(除了33.8 GHz、34.7 GHz與24.150 GHz頻寬)。
進一步，在一短信號能被施加的頻率上，即便靈敏度略有下降的情況下，當掃描的斜率造成為稍微陡時，充分滿足該頻率的頻寬不斷反覆地被掃描幾次，從而增加頻率的接收率。
第4圖為顯示需要用來控制一第二局部振盪單元或一第三局部振盪單元信號的波形圖。參照第4圖，需要用來控制第二局部振盪單元或第三局部振盪單元的信號被用來控制與一第一中間頻率混合的頻率。該信號儲存於快閃記憶體中，而該快閃記憶體是在中央處理單元中的程序記憶體，以便選擇各別局部振盪頻率。
第5圖為照本發明實施例，顯示一X波段低噪音 放大器(應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器)與一K/Ka波段低噪音放大器(單片微波積體電路低噪音放大器)的控制波形圖。參照第5圖，在一掃描時間間隔中X波段偵測被檢測，僅X波段低噪音放大器維持操作，以便當一真正的K波段(24.150 GHz)信號流入X波段檢測時間間隔中的情形發生時，會被錯誤地識別為一X波段信號，而主要地防止故障發。此即，當一正常使用者使用該寬頻偵測器時，強K波段信號噪音被錯誤地識別為一X波段信號的情形能避免。進一步，在一掃描時間間隔中K波段或Ka波段偵測被檢測，一X波段低噪音放大器關閉並僅維持一K/Ka波段低噪音放大器操作，一強X波段信號錯誤地流入該時間間隔的情形，如同一K波段信號或一Ka波段信號，可以被防止。
如上所述，依照本發明的寬頻偵測器能偵測K波段頻率或Ka波段頻率，也能由使用單一頻率探測器偵測X波段頻率。進一步，本發明的寬頻偵測器有利於其能藉使用多個局部振盪單元與開關，迅速地由一特定頻寬移至其它頻寬，並能偵測相應的頻率。
雖然本發明的實施例已做為描述目地而揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者將意識到，在不脫離揭露於申請專利範圍之本發明的精神和範圍內，各式之修改、添加和替換是有可能的。
200‧‧‧喇叭天線
202‧‧‧單片微波積體電路低噪音放大器
204‧‧‧應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器
206‧‧‧第一混合單元
208‧‧‧第一低噪音放大器
210‧‧‧第二低噪音放大器
212‧‧‧第一局部振盪單元
214‧‧‧掃描控制單元
216‧‧‧開關控制單元
218‧‧‧第三低噪音放大器
220‧‧‧第四低噪音放大器
222‧‧‧低通濾波器
224‧‧‧第二混合單元
226‧‧‧第二局部振盪單元
228‧‧‧第三局部振盪單元
230‧‧‧第二過濾器
232‧‧‧解調單元
234‧‧‧第三過濾器
236‧‧‧第四過濾器
238‧‧‧中央處理單元
240‧‧‧儲存單元
242‧‧‧音頻輸出單元
244‧‧‧輸入單元
246‧‧‧顯示單元

Claims (3)

  1. 一種寬頻偵測器，包含：一喇叭天線，用以接收具有特定頻率的信號；一第一放大器，用以自該喇叭天線接收該具有特定頻率的信號；一混合單元，用以自該第一放大器接收低噪音放大信號；一第二放大器，與該第一放大器並聯排列，用以低噪音地放大自該喇叭天線接收的信號，並傳送該低噪音放大信號到該混合單元；及一開關控制單元，用以控制該第一放大器與第二放大器，以便自喇叭天線來的信號經由該第一放大器與第二放大器之一而被接收，其中該第一放大器低噪音地放大K波段或Ka波段頻率信號，且該第二放大器低噪音地放大X波段頻率信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻偵測器，其中該第一放大器為單片微波積體電路低噪音放大器，且該第二放大器為應變型高電子遷移率晶體管低噪音放大器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之寬頻偵測器，其中該混合單元自該第一放大器或該第二放大器接收的信號，及由一局部振盪單元振盪所產生的一信號混合，並輸出該混合信號。
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