TWI588507B - 具定位功能之射頻傳能裝置及射頻能量獵能裝置及具定位功能之射頻傳能方法 - Google Patents

具定位功能之射頻傳能裝置及射頻能量獵能裝置及具定位功能之射頻傳能方法 Download PDF

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楊昇帆
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呂俊億
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國立成功大學
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Description

具定位功能之射頻傳能裝置及射頻能量獵能裝置及具定位功 能之射頻傳能方法
本發明係有關於一種傳能裝置及獵能裝置及傳能方法，特別是一種具定位功能之射頻傳能裝置及射頻能量獵能裝置及具定位功能之射頻傳能方法。
目前的無線訊號獵能系統至少包含下列缺點：
1.大部分的射頻傳能裝置(例如無線電廣播或電信基地台)所發送之無線訊號係為無方向性，使得射頻能量獵能裝置所在位置的能量密度不高，以致於射頻能量獵能裝置之轉換效能偏低。
2.有些射頻傳能裝置所發送之無線訊號能朝向射頻能量獵能裝置的位置，但是射頻能量獵能裝置必須安裝耗電量較大之定位元件，利用例如GPS、Beacon或Wi-Fi通訊元件來達成射頻能量獵能裝置的定位，此不符合獵能器概念。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之第一目的在於提供一種具定位功能之射頻傳能裝置。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之第二目的在於提供一種射頻能量獵能裝置。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之第三目的在於提供一種具定位功能之射頻傳能方法。
為達成本發明之上述第一目的，本發明之具定位功能之射頻傳能裝置係應用於一射頻能量獵能裝置，該具定位功能之射頻傳能裝置包含：一諧波雷達單元；及一諧波雷達控制單元，電性連接至該諧波雷達單元。其中該諧波雷達單元發送一雷達波向一空間掃瞄；該射頻能量獵能裝置接收該雷達波之後，藉由該雷達波，該射頻能量獵能裝置產生一雷達反射諧波；該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；該射頻能量獵能裝置發送該雷達反射諧波；該諧波雷達單元接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波，該諧波雷達控制單元判定該射頻能量獵能裝置的位置；藉由該射頻能量獵能裝置的位置，該諧波雷達控制單元控制該諧波雷達單元，使得該諧波雷達單元所發送之該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的兩倍。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能裝置，係更應用於一功率源，其中該諧波雷達單元包含：一功率分配器，電性連接至該功率源；一可切換式相位延遲模組，電性連接至該功率分配器及該諧波雷達控制單元；及一天線陣列，電性連接至該可切換式相位延遲模組。其中該功率源傳送一電源至 該功率分配器；該功率分配器平均地分配地傳送該電源至該可切換式相位延遲模組；藉由該射頻能量獵能裝置的位置，該諧波雷達控制單元控制該可切換式相位延遲模組以控制該電源的相位，使得該天線陣列所發送之該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該諧波雷達控制單元包含：一諧波雷達控制電路，電性連接至該可切換式相位延遲模組；及一位置判定電路，電性連接至該諧波雷達控制電路。該諧波雷達單元更包含：一諧波接收天線；及一諧波功率偵測器，電性連接至該諧波接收天線及該位置判定電路。其中該位置判定電路透過該諧波接收天線及該諧波功率偵測器接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波的強度與一背景諧波雜訊強度之一比較結果，該位置判定電路判定該射頻能量獵能裝置的存在與否以產生與該射頻能量獵能裝置的位置相關之一位置訊號；該位置判定電路傳送該位置訊號至該諧波雷達控制電路。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該諧波雷達控制單元係以一類比式的調變控制模式控制該可切換式相位延遲模組。
為達成本發明之上述第二目的，本發明之射頻能量獵能裝置係應用於一具定位功能之射頻傳能裝置，該射頻能量獵能裝置包含：一直流訊號接收與處理單元；一整流與諧波產生單元，電性連接至該直流訊號接收與處理單元；及一雷達波收發單元，電性連接至該整流與諧波產生單元。其中該具定位功能之射頻傳能裝置發送一雷達波向一空間掃瞄；該雷達波收發單元接收該雷達波之後，依據該雷達波，該雷達波收發單元產生一交流訊號；該雷達波收發單元傳送該交流訊號至該整流與諧波產生單元；該整流與諧波產生單元產生一雷達反射諧波及一直流訊號；該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；該整流與諧波產生單元通過該雷達波收發單元發送該雷達反射諧波至該具定位 功能之射頻傳能裝置；該整流與諧波產生單元傳送該直流訊號至該直流訊號接收與處理單元。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的兩倍。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波收發單元包含：一匹配電路，電性連接至該整流與諧波產生單元。其中該雷達波收發單元接收該雷達波之後，依據該雷達波，該匹配電路對該雷達波進行匹配處理以產生該交流訊號；該匹配電路傳送該交流訊號至該整流與諧波產生單元。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波收發單元更包含：一第一選擇開關，電性連接至該匹配電路；及一第二選擇開關，電性連接至該匹配電路及該整流與諧波產生單元。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該匹配電路包含：一諧波最佳化匹配子電路，電性連接至該第一選擇開關及該第二選擇開關；及一獵能最佳化匹配子電路，電性連接至該第一選擇開關及該第二選擇開關。其中如果該直流訊號小於一預設值，該第一選擇開關及該第二選擇開關被操控，使得該諧波最佳化匹配子電路接收該雷達波；如果該直流訊號大於或等於該預設值，該第一選擇開關及該第二選擇開關被操控，使得該獵能最佳化匹配子電路接收該雷達波。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波收發單元更包含：一雷達波接收天線，電性連接至該第一選擇開關；及一諧波發射天線，電性連接至該第二選擇開關及該整流與諧波產生單元。其中該雷達波接收天線係用以接收該雷達波並透過該第一選擇開關傳送該雷達波至該匹配電路；該整 流與諧波產生單元通過該諧波發射天線發送該雷達反射諧波至該具定位功能之射頻傳能裝置。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該整流與諧波產生單元係為一橋式整流器。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，更包含：一低通濾波器，電性連接至該整流與諧波產生單元及該直流訊號接收與處理單元；及一選擇開關控制器，電性連接至該低通濾波器、該第一選擇開關及該第二選擇開關。其中該選擇開關控制器係用以操控該第一選擇開關及該第二選擇開關。
再者，如上所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波接收天線與該諧波發射天線係可整合成為一雙模天線，電性連接至該第一選擇開關。
為達成本發明之上述第三目的，本發明之具定位功能之射頻傳能方法包含：一諧波雷達單元發送一雷達波向一空間掃瞄；一射頻能量獵能裝置接收該雷達波之後，藉由該雷達波，該射頻能量獵能裝置產生一雷達反射諧波，其中該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；該射頻能量獵能裝置發送該雷達反射諧波；該諧波雷達單元接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波，一諧波雷達控制單元判定該射頻能量獵能裝置的位置；及藉由該射頻能量獵能裝置的位置，該諧波雷達控制單元控制該諧波雷達單元，使得該諧波雷達單元所發送之該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能方法，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能方法，更包含：該諧波雷達單元掃描並記錄複數之雷達電波的功率強度；如果該雷達電波的功率強度大於一背景諧波功率強度一功率預設值(例如3dBm)，該諧波雷達單元判定該雷達電波為該雷達反射諧波。
再者，如上所述之具定位功能之射頻傳能方法，更包含：如果該雷達電波的功率不大於該背景諧波功率強度該功率預設值，該諧波雷達單元判定該雷達電波不為該雷達反射諧波，該諧波雷達單元排除該雷達電波。
本發明之功效至少包含下列內容：
1.射頻傳能裝置所發送之雷達波的雷達波束朝向射頻能量獵能裝置的位置，使得射頻能量獵能裝置所在的位置有較高的能量密度，以便射頻能量獵能裝置能擷取較大的能量。
2.藉由雷達反射諧波的概念，射頻傳能裝置能輕易地找出射頻能量獵能裝置的位置，使得射頻能量獵能裝置的結構簡單而能節省能量以符合獵能器概念。不需要GPS、Beacon或Wi-Fi等通訊元件來達成射頻能量獵能裝置的定位。
10‧‧‧具定位功能之射頻傳能裝置
20‧‧‧射頻能量獵能裝置
30‧‧‧諧波雷達單元
40‧‧‧諧波雷達控制電路
50‧‧‧功率源
52‧‧‧電源
60‧‧‧諧波雷達控制單元
202‧‧‧雷達反射諧波
204‧‧‧直流訊號接收與處理單元
320‧‧‧開關單元
206‧‧‧整流與諧波產生單元
208‧‧‧雷達波收發單元
210‧‧‧交流訊號
212‧‧‧直流訊號
214‧‧‧匹配電路
216‧‧‧第一選擇開關
218‧‧‧第二選擇開關
220‧‧‧諧波最佳化匹配子電路
222‧‧‧獵能最佳化匹配子電路
224‧‧‧雷達波接收天線
226‧‧‧諧波發射天線
228‧‧‧低通濾波器
230‧‧‧選擇開關控制器
232‧‧‧諧波訊號
302‧‧‧雷達波
304‧‧‧位置訊號
306‧‧‧功率分配器
308‧‧‧可切換式相位延遲模組
310‧‧‧天線陣列
312‧‧‧諧波接收天線
314‧‧‧諧波功率偵測器
316‧‧‧位置判定電路
318‧‧‧功率放大器
322‧‧‧相位延遲單元
324‧‧‧天線單元
326‧‧‧第一濾波器
328‧‧‧放大器
330‧‧‧第二濾波器
332‧‧‧類比數位轉換器
S02‧‧‧步驟
S04‧‧‧步驟
S06‧‧‧步驟
S08‧‧‧步驟
S10‧‧‧步驟
圖1為本發明之具定位功能之射頻傳能裝置及射頻能量獵能裝置方塊圖。
圖2為本發明之具定位功能之射頻傳能裝置之一實施例方塊圖。
圖3為本發明之射頻能量獵能裝置之一實施例方塊圖。
圖4為本發明之射頻傳能方法流程圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，而附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明。
請參考圖1，其係為本發明之具定位功能之射頻傳能裝置及射頻能量獵能裝置方塊圖。一具定位功能之射頻傳能裝置10係應用於一射頻能量獵能裝置20及一功率源50；該具定位功能之射頻傳能裝置10包含一諧波雷達單元30及一諧波雷達控制單元60；該諧波雷達單元30包含一功率分配器306、一可切換式相位延遲模組308、一天線陣列310、一諧波接收天線312及一諧波功率偵測器314；該諧波雷達控制單元60包含一諧波雷達控制電路40及一位置判定電路316。
該諧波雷達控制單元60電性連接至該諧波雷達單元30；該功率分配器306電性連接至該功率源50；該可切換式相位延遲模組308電性連接至該功率分配器306及該諧波雷達控制單元60；該天線陣列310電性連接至該可切換式相位延遲模組308；該諧波功率偵測器314電性連接至該諧波接收天線312；該位置判定電路316電性連接至該諧波功率偵測器314及該諧波雷達控制電路40。
該諧波雷達單元30發送一雷達波302向一空間掃瞄；該射頻能量獵能裝置20接收該雷達波302之後，藉由該雷達波302，該射頻能量獵能裝置20產生一雷達反射諧波202。該雷達反射諧波202的頻率與該雷達波302的頻率不同；例如，該雷達反射諧波202的頻率為該雷達波302的頻率的整數倍；又例如，該雷達反射諧波202的頻率為該雷達波302的頻率的兩倍(例如，該雷達波302的頻率為915MHz，該雷達反射諧波202的頻率為1830MHz)。
該射頻能量獵能裝置20發送該雷達反射諧波202；該諧波雷達單元30接收該雷達反射諧波202之後，藉由該雷達反射諧波202的強度與一背景諧波雜訊強度之一比較結果，該諧波雷達控制單元60判定該射頻能量獵能裝置20的位置。藉由該射頻能量獵能裝置20的位置，該諧波雷達控制單元60控制該諧波雷達單元30，使得該諧波雷達單元30所發送之該雷達波302的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置20的位置。
該功率源50傳送一電源52至該功率分配器306；該功率分配器306平均地分配地傳送該電源52至該可切換式相位延遲模組308；藉由該射頻能量獵能裝置20的位置，該諧波雷達控制電路40控制該可切換式相位延遲模組308以控制該電源的相位，使得該天線陣列310所發送之該雷達波302的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置20的位置。換句話說，不同的相位延遲訊號饋入天線會形成不同的天線陣列場型，經過規劃後可以改變天線輻射的方向。該諧波雷達控制電路40係藉由一些邏輯電路(未示於圖1)控制該可切換式相位延遲模組308以控制該天線陣列310。
該位置判定電路316透過該諧波接收天線312及該諧波功率偵測器314接收該雷達反射諧波202之後，藉由該雷達反射諧波202的強度與一背景諧波雜訊強度之一比較結果，該位置判定電路316判定該射頻能量獵能裝置20的存在與否與位置以產生與該射頻能量獵能裝置20的位置相關之一位置訊號304；該位置判定電路316傳送該位置訊號304至該諧波雷達控制電路40。該位置判定電路316可為例如但本發明不限定為一訊號處理單元電路。
請參考圖2，其係為本發明之具定位功能之射頻傳能裝置之一實施例方塊圖。除了圖1所示之元件之外，該諧波雷達單元30更包含一功率放大器318及一第一濾波器326；該可切換式相位延遲模組308包含複數之開關單元320及複數之相位延遲單元322；該天線陣列310包含複數之天線單元324；該諧波功率偵測器314包含一放大器328、一第二濾波器330(為一低通濾波器)及一類比數位轉換器332。
該諧波雷達控制電路40控制該些開關單元320，使得該些相位延遲單元322導通或不導通，使得該些天線單元324所發送之該雷達波302的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置20的位置。
該天線陣列310可為一維或二維排列，圖2所示之實施例當中，該天線陣列310係為一2x2天線陣列；藉由該些開關單元320及該些相位延遲單元322，可產生相位角為0度、+90度或-90度的相位延遲，使得該2x2天線陣列所產生的雷達波束具有不同的方向，且係由該射頻能量獵能裝置20之該雷達反射諧波202所決定。
該諧波雷達控制單元60(或該諧波雷達控制電路40)係以一數位式的調變控制模式控制該可切換式相位延遲模組308，或是當該諧波雷達控制單元60(或該諧波雷達控制電路40)改為一類比式的調變控制模式單元時，可將該可切換式相位延遲模組308改為一類比連續可調式相位延遲模組，該諧波雷達控制單元60(或該諧波雷達控制電路40)係以一類比式的調變控制模式控制該可切換式相位延遲模組308。
請復參考圖1，本發明之該射頻能量獵能裝置20係應用於該具定位功能之射頻傳能裝置10；該射頻能量獵能裝置20包含一直流訊號接收與處理單元204、一整流與諧波產生單元206及一雷達波收發單元208。該整流與諧波產生單元206電性連接至該直流訊號接收與處理單元204；該雷達波收發單元208電性連接至該整流與諧波產生單元206。
該具定位功能之射頻傳能裝置10發送該雷達波302向該空間掃瞄；該雷達波收發單元208接收該雷達波302之後，依據該雷達波302，該雷達波收發單元208產生一交流訊號210；該雷達波收發單元208傳送該交流訊號210至該整流與諧波產生單元206。
該整流與諧波產生單元206接收該交流訊號210之後，依據該交流訊號210，該整流與諧波產生單元206產生一諧波訊號232及一直流訊號212；該整流與諧波產生單元206傳送該諧波訊號232至該雷達波收發單元208；依據該諧波訊號232，該雷達波收發單元208產生並發送該雷達反射諧波202至該具定位功能 之射頻傳能裝置10；該整流與諧波產生單元206傳送該直流訊號212至該直流訊號接收與處理單元204；該直流訊號接收與處理單元204收到該直流訊號212之後，一後端應用裝置(未示於圖1)即可利用該直流訊號212的能量，此即為獵能器之概念。
請參考圖3，其係為本發明之射頻能量獵能裝置之一實施例方塊圖。除了圖1所示之元件之外，該射頻能量獵能裝置20更包含一低通濾波器228及一選擇開關控制器230；該雷達波收發單元208包含一匹配電路214、一第一選擇開關216、一第二選擇開關218、一雷達波接收天線224及一諧波發射天線226；該匹配電路214包含一諧波最佳化匹配子電路220及一獵能最佳化匹配子電路222。
該低通濾波器228電性連接至該整流與諧波產生單元206及該直流訊號接收與處理單元204；選擇開關控制器230電性連接至該低通濾波器228、該第一選擇開關216及該第二選擇開關218；該匹配電路214電性連接至該整流與諧波產生單元206；該第一選擇開關216電性連接至該匹配電路214；該第二選擇開關218電性連接至該匹配電路214及該整流與諧波產生單元206；該雷達波接收天線224電性連接至該第一選擇開關216；該諧波發射天線226電性連接至該第二選擇開關218及該整流與諧波產生單元206；該雷達波最佳化匹配子電路220電性連接至該第一選擇開關216及該第二選擇開關218；該獵能最佳化匹配子電路222電性連接至該第一選擇開關216及該第二選擇開關218。
該雷達波收發單元208接收該雷達波302之後，依據該雷達波302，該匹配電路214對該雷達波302進行匹配處理以產生該交流訊號210；該匹配電路214傳送該交流訊號210至該整流與諧波產生單元206。
在一具體實施例，如果該直流訊號212小於一預設值，該第一選擇開關216及該第二選擇開關218被操控(向上連接)，使得該諧波最佳化匹配子電 路220接收該雷達波302；如果該直流訊號212大於或等於該預設值，該第一選擇開關216及該第二選擇開關218被操控(向下連接)，使得該獵能最佳化匹配子電路222接收該雷達波302。
換句話說，在剛開始的時候，係利用該諧波最佳化匹配子電路220(例如，具有較大的反射係數)，使得該整流與諧波產生單元206可產生較佳的(即，更可被該具定位功能之射頻傳能裝置10所辨識的)該雷達反射諧波202。之後，係利用該獵能最佳化匹配子電路222，使得該整流與諧波產生單元206可具有較好的交流轉直流轉換效率。
該雷達波接收天線224係用以接收該雷達波302並透過該第一選擇開關216傳送該雷達波302至該匹配電路214；該整流與諧波產生單元206傳送該諧波訊號232至該諧波發射天線226；依據該諧波訊號232，該諧波發射天線226產生並發送該雷達反射諧波202至該具定位功能之射頻傳能裝置10。該選擇開關控制器230係用以操控該第一選擇開關216及該第二選擇開關218。
當電磁波碰到不同界面時會產生反射波，而反射諧波的強弱大小與天線輻射及界面的反射係數相關。該整流與諧波產生單元206可為例如但本發明不限定為一橋式整流器；當不同的二極體整流電路接收到電磁波時，不同的二極體整流電路即會產生不同的諧波，再透過天線即會將諧波反射至空間中。
請同時參考圖1；反射至空間中的二次諧波能量取決於二極體之非線性整流特質及原接收天線(該雷達波接收天線224)之輻射效率。利用該射頻能量獵能裝置20之該整流與諧波產生單元206(例如為橋式整流器)反射至空間中的諧波，該射頻能量獵能裝置20可被視為一個諧波訊號源，其強度恰好在該具定位功能之射頻傳能裝置10(該諧波雷達單元30)之該天線陣列310所產生的該雷達波302的雷達波束指向該射頻能量獵能裝置20時是最強的。
所以應用雷達的概念，如果該雷達波302的雷達波束沒有掃描到該射頻能量獵能裝置20時，該具定位功能之射頻傳能裝置10之該諧波接收天線312所接收到的諧波的能量將是最低的(背景雜訊)。相反地，如果該雷達波302的雷達波束剛好掃描到該射頻能量獵能裝置20時，該具定位功能之射頻傳能裝置10之該諧波接收天線312所接收到的諧波的能量將是最強的。
該雷達波接收天線224與該諧波發射天線226可為例如但本發明不限定為整合成為一雙模天線(或雙頻天線，例如八木天線)。再者，該整流與諧波產生單元206與該雷達波收發單元208可為例如但本發明不限定為整合成為一整流天線(rectenna)。
請參考圖4，其係為本發明之射頻傳能方法流程圖。本發明之具定位功能之射頻傳能方法至少包含下列步驟：
S02：一諧波雷達單元發送一雷達波向一空間掃瞄。
S04：一射頻能量獵能裝置接收該雷達波之後，藉由該雷達波，該射頻能量獵能裝置產生一雷達反射諧波。
S06：該射頻能量獵能裝置發送該雷達反射諧波。
S08：該諧波雷達單元接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波，一諧波雷達控制單元判定該射頻能量獵能裝置的位置。
S10：藉由該射頻能量獵能裝置的位置，該諧波雷達控制單元控制該諧波雷達單元，使得該諧波雷達單元所發送之該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；例如，該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍；又例如，該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的兩倍。
其中在步驟S08，該諧波雷達單元掃描並記錄複數之雷達電波的功率強度；如果該雷達電波的功率強度大於一背景諧波功率強度一功率預設值(例如3dBm)，該諧波雷達單元判定該雷達電波為該雷達反射諧波；如果該雷達電波的功率強度不大於該背景諧波功率強度該功率預設值，該諧波雷達單元判定該雷達電波不為該雷達反射諧波，該諧波雷達單元排除該雷達電波。而該功率預設值可被設定。再者，向空間掃描並記錄相關所接收之諧波功率強度及相位延遲模組設定值，然後按照上述之操作概念以便位置偵測。
再者，在另一具體實施例，複數之該射頻能量獵能裝置同時存在於空間中；此時，該功率預設值可被設定，使得該諧波雷達單元所發送之該雷達波的雷達波束朝向該些射頻能量獵能裝置的該些位置，其中該些射頻能量獵能裝置的所發送的該些雷達電波強度大於該背景諧波功率強度該功率預設值。
該諧波雷達單元的非線性諧波成份可能洩漏至如圖1所示之該諧波接收天線312，此稱為背景諧波雜訊；該些雷達電波即可能包含了背景諧波雜訊、該雷達反射諧波以及反射於其他物品之反射波，而背景諧波雜訊以及反射於其他物品之反射波必須被排除，只有該雷達反射諧波能提供該射頻能量獵能裝置之位置資訊。
本發明之具定位功能之射頻傳能方法之其餘內容與前述圖1~3的內容相同，為簡潔因素，故於此不再贅述。再者，請復參考圖1，該具定位功能之射頻傳能裝置10加上該射頻能量獵能裝置20可被稱為具定位功能之射頻傳能系統。
本發明之功效至少包含下列內容：
1.射頻傳能裝置所發送之雷達波的雷達波束朝向射頻能量獵能裝置的位置，使得射頻能量獵能裝置所在的位置有較高的能量密度，以便射頻能量獵能裝置能擷取較大的能量。
2.藉由雷達反射諧波的概念，射頻傳能裝置能輕易地找出射頻能量獵能裝置的位置，使得射頻能量獵能裝置的結構簡單而能節省能量以符合獵能器概念。不需要GPS、Beacon或Wi-Fi等通訊元件來達成射頻能量獵能裝置的定位。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧具定位功能之射頻傳能裝置
20‧‧‧射頻能量獵能裝置
30‧‧‧諧波雷達單元
40‧‧‧諧波雷達控制電路
50‧‧‧功率源
52‧‧‧電源
60‧‧‧諧波雷達控制單元
202‧‧‧雷達反射諧波
204‧‧‧直流訊號接收與處理單元
206‧‧‧整流與諧波產生單元
208‧‧‧雷達波收發單元
210‧‧‧交流訊號
212‧‧‧直流訊號
232‧‧‧諧波訊號
302‧‧‧雷達波
304‧‧‧位置訊號
306‧‧‧功率分配器
308‧‧‧可切換式相位延遲模組
310‧‧‧天線陣列
312‧‧‧諧波接收天線
314‧‧‧諧波功率偵測器
316‧‧‧位置判定電路

Claims (20)

  1. 一種具定位功能之射頻傳能裝置，係應用於一射頻能量獵能裝置，該具定位功能之射頻傳能裝置包含：一諧波雷達單元；及一諧波雷達控制單元，電性連接至該諧波雷達單元，其中該諧波雷達單元發送一雷達波向一空間掃瞄；該射頻能量獵能裝置接收該雷達波之後，藉由該雷達波，該射頻能量獵能裝置產生一雷達反射諧波；該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；該射頻能量獵能裝置發送該雷達反射諧波；該諧波雷達單元接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波，該諧波雷達控制單元判定該射頻能量獵能裝置的位置；藉由該射頻能量獵能裝置的位置，該諧波雷達控制單元控制該諧波雷達單元，使得該諧波雷達單元所發送之該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的兩倍。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具定位功能之射頻傳能裝置，係更應用於一功率源，其中該諧波雷達單元包含：一功率分配器，電性連接至該功率源；一可切換式相位延遲模組，電性連接至該功率分配器及該諧波雷達控制單元；及一天線陣列，電性連接至該可切換式相位延遲模組， 其中該功率源傳送一電源至該功率分配器；該功率分配器平均地分配地傳送該電源至該可切換式相位延遲模組；藉由該射頻能量獵能裝置的位置，該諧波雷達控制單元控制該可切換式相位延遲模組以控制該電源的相位，使得該天線陣列所發送之該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該諧波雷達控制單元包含：一諧波雷達控制電路，電性連接至該可切換式相位延遲模組；及一位置判定電路，電性連接至該諧波雷達控制電路，其中該諧波雷達單元更包含：一諧波接收天線；及一諧波功率偵測器，電性連接至該諧波接收天線及該位置判定電路，其中該位置判定電路透過該諧波接收天線及該諧波功率偵測器接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波的強度與一背景諧波雜訊強度之一比較結果，該位置判定電路判定該射頻能量獵能裝置的存在與否與位置以產生與該射頻能量獵能裝置的位置相關之一位置訊號；該位置判定電路傳送該位置訊號至該諧波雷達控制電路。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具定位功能之射頻傳能裝置，其中該諧波雷達控制單元係以一類比式的調變控制模式控制該可切換式相位延遲模組。
  7. 一種射頻能量獵能裝置，係應用於一具定位功能之射頻傳能裝置，該射頻能量獵能裝置包含：一直流訊號接收與處理單元；一整流與諧波產生單元，電性連接至該直流訊號接收與處理單元；及一雷達波收發單元，電性連接至該整流與諧波產生單元， 其中該具定位功能之射頻傳能裝置發送一雷達波向一空間掃瞄；該雷達波收發單元接收該雷達波之後，依據該雷達波，該雷達波收發單元產生一交流訊號；該雷達波收發單元傳送該交流訊號至該整流與諧波產生單元；該整流與諧波產生單元產生一雷達反射諧波及一直流訊號；該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；該整流與諧波產生單元通過該雷達波收發單元發送該雷達反射諧波至該具定位功能之射頻傳能裝置；該整流與諧波產生單元傳送該直流訊號至該直流訊號接收與處理單元。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的兩倍。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波收發單元包含：一匹配電路，電性連接至該整流與諧波產生單元，其中該雷達波收發單元接收該雷達波之後，依據該雷達波，該匹配電路對該雷達波進行匹配處理以產生該交流訊號；該匹配電路傳送該交流訊號至該整流與諧波產生單元。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波收發單元更包含：一第一選擇開關，電性連接至該匹配電路；及一第二選擇開關，電性連接至該匹配電路及該整流與諧波產生單元。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之射頻能量獵能裝置，其中該匹配電路包含： 一諧波最佳化匹配子電路，電性連接至該第一選擇開關及該第二選擇開關；及一獵能最佳化匹配子電路，電性連接至該第一選擇開關及該第二選擇開關，其中如果該直流訊號小於一預設值，該第一選擇開關及該第二選擇開關被操控，使得該諧波最佳化匹配子電路接收該雷達波；如果該直流訊號大於或等於該預設值，該第一選擇開關及該第二選擇開關被操控，使得該獵能最佳化匹配子電路接收該雷達波。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波收發單元更包含：一雷達波接收天線，電性連接至該第一選擇開關；及一諧波發射天線，電性連接至該第二選擇開關及該整流與諧波產生單元，其中該雷達波接收天線係用以接收該雷達波並透過該第一選擇開關傳送該雷達波至該匹配電路；該整流與諧波產生單元通過該諧波發射天線發送該雷達反射諧波至該具定位功能之射頻傳能裝置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之射頻能量獵能裝置，其中該整流與諧波產生單元係為一橋式整流器。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之射頻能量獵能裝置，更包含：一低通濾波器，電性連接至該整流與諧波產生單元及該直流訊號接收與處理單元；及一選擇開關控制器，電性連接至該低通濾波器、該第一選擇開關及該第二選擇開關，其中該選擇開關控制器係用以操控該第一選擇開關及該第二選擇開關。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之射頻能量獵能裝置，其中該雷達波接收天線與該諧波發射天線係整合成為一雙模天線。
  17. 一種具定位功能之射頻傳能方法，包含：a.發送一雷達波向一空間掃瞄；b.一射頻能量獵能裝置接收該雷達波之後，藉由該雷達波，該射頻能量獵能裝置產生一雷達反射諧波，其中該雷達反射諧波的頻率與該雷達波的頻率不同；c.該射頻能量獵能裝置發送該雷達反射諧波；d.接收該雷達反射諧波之後，藉由該雷達反射諧波，判定該射頻能量獵能裝置的位置；及e.藉由該射頻能量獵能裝置的位置，控制該雷達波的雷達波束朝向該射頻能量獵能裝置的位置。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之具定位功能之射頻傳能方法，其中該雷達反射諧波的頻率為該雷達波的頻率的整數倍。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之具定位功能之射頻傳能方法，其中該步驟d更包含：一諧波雷達單元掃描並記錄複數之雷達電波的功率強度；如果該雷達電波的功率強度大於一背景諧波功率強度一功率預設值，該諧波雷達單元判定該雷達電波為該雷達反射諧波。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之具定位功能之射頻傳能方法，其中該步驟d更包含：如果該雷達電波的功率強度不大於該背景諧波功率強度該功率預設值，該諧波雷達單元判定該雷達電波不為該雷達反射諧波，該諧波雷達單元排除該雷達電波。
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