TWI671950B - 主動式相位切換陣列 - Google Patents

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TWI671950B
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洪子聖
黃立廷
徐忠意
莊卓穎
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國立中山大學
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems

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Abstract

一種主動式相位切換陣列包含複數個天線單元及一偏壓電路，各該天線單元具有一天線、一功率耦合網路及一注入鎖定振盪器，且各該天線單元經由該些功率耦合網路相互耦接，使得各該天線單元之該注入鎖定振盪器不但可操作於自我注入鎖定狀態亦可操作於交互注入鎖定狀態。各該天線單元處於自我注入鎖定狀態時可用以偵測生物體之生命徵象，各該天線單元處於交互注入鎖定狀態時可讓各該天線單元發射之訊號間產生相位差而形成波束，讓該主動式相位切換陣列可同時偵測多個生物體之生命徵象。

Description

主動式相位切換陣列
本發明是關於一種相位陣列，特別是關於一種主動式相位切換陣列。
相位陣列(Phase array)經常應用於通訊系統或探索雷達，相位陣列具有一天線陣列，藉由控制各個天線發出之訊號的相位，可以強化該些訊號於一指定方向的強度，並抑制訊號於其他方向的強度而實現波束成形 (Beamforming)之技術，因此，將形成之波束覆蓋於目標通訊裝置或物體可降低該波束對其他裝置的干擾或是環境雜波對該相位陣列的影響，以強化其通訊或探索之能力。
請參閱第1圖，為一種被動式相位陣列200的示意圖，該被動式相位陣列200具有複數個天線單元210及一傳接模組220，該些天線單元210透過功率分配器耦接該傳接模組220，其中各該天線單元210具有一天線211、一放大器212及一相位位移器213，其中各個訊號經由功率分配器傳送至各該天線單元210，接著經由該相位位移器213之相移後由該放大器212放大，最後該些訊號由該天線211發射，透過各該天線單元210之該相位位移器213對各該訊號之相移讓該些訊號相互疊加及抵銷而形成波束，雖然該被動式相位陣列200可以藉此產生任意方向及寬度之波束，但由於本架構需要較多的主動控制元件對各該訊號進行控制，將導致整體系統之功率消耗、控制複雜度及製作成本的提高。
本發明的主要目的在於藉由該些天線單元之間的交互注入鎖定，讓各該天線單元之輸出訊號產生相位差而形成波束，此外，各該天線單元同時透過自我注入鎖定而處在自我注入鎖定狀態，而對生物體之振動相當敏感，以藉此偵測生物體之生命徵象。
本發明之一種主動式相位切換陣列包含複數個天線單元及一偏壓電路，各該天線單元具有一天線、一功率耦合網路及一注入鎖定振盪器，該功率耦合網路耦接該天線及該注入鎖定振盪器，該注入鎖定振盪器輸出之一輸出訊號經由該功率耦合網路傳送至該天線，該天線將該輸出訊號發射至一生物體，該生物體反射一反射訊號，該反射訊號被該天線接收並經由該功率耦合網路傳送至該注入鎖定振盪器，使該注入鎖定振盪器處於一自我注入鎖定狀態(Self-injection-locked state)，其中該功率耦合網路耦接另一天線單元之該功率耦合網路，使另一天線單元之該注入鎖定振盪器輸出之該輸出訊號經由該些功率耦合電路傳送至該天線單元之該注入鎖定振盪器，使該注入鎖定振盪器處於一交互注入鎖定狀態(Mutual-injection-locked state)，該偏壓電路輸出複數個調制電壓至各該天線單元之該注入鎖定振盪器，以控制各該注入鎖定振盪器之該輸出訊號的一自由振盪頻率，該些天線發射之該輸出訊號形成一可調方向之波束。
本發明之該主動式相位切換陣列藉由各該天線單元之自我注入鎖定，而可用以偵測該生物體之生命徵象，並藉由該天線單元之間的交互注入鎖定使得各該天線單元發射之該輸出訊號間產生相位差，而可達成波束成形之技術，讓該主動式相位陣列可同時偵測多個生物體之生命徵象。
請參閱第2圖，為本發明之一第一實施例，一種主動式相位切換陣列100的電路示意圖，該主動式相位切換陣列100包含複數個天線單元110、一偏壓電路120、一解調電路130及一放大器140，該偏壓電路120耦接該些天線單元110，該解調電路130經由該放大器140耦接該天線單元110。在其他實施例中，若各該天線單元110之輸出功率夠大或是該解調電路130之靈敏度夠高，則可不須該放大器140。
請參閱第2圖，在本實施例中，該主動式相位切換陣列100是以三個天線單元110為例，在其他實施例中，該主動式相位切換陣列100可包含有兩個或三個以上之該天線單元110。其中，各該天線單元110具有一天線111、一功率耦合網路112及一注入鎖定振盪器113，該功率耦合網路112具有一功率分配器112a，各該功率分配器112a具有一第一埠p1、一第二埠p2、一第三埠p3及一第四埠p4，該功率分配器112a之該第一埠p1耦接該注入鎖定振盪器113，該功率分配器112a之該第二埠p2耦接該天線111，該功率分配器112a之該第三埠p3耦接另一功率分配器112a之該第四埠p4。
請參閱第2圖，該偏壓電路120輸出複數個調制電壓VC1 、VC2 及VC3 至各該天線單元110之該注入鎖定振盪器113，以控制各該注入鎖定振盪器113之的自由振盪頻率。各該注入鎖定振盪器113輸出之一輸出訊號SO 經由該功率分配器112a傳送至該天線111，該天線111將該輸出訊號SO 發射至一生物體O，該生物體O反射一反射訊號R，該反射訊號R被各該天線111接收並經由該功率耦合網路112傳送至該注入鎖定振盪器113，使該注入鎖定振盪器113處於一自我注入鎖定狀態(Self-injection-locked state)，此外，由於各該功率分配器112a相互耦接，因此，其中之一注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 經由該功率分配器112a及另一個該功率分配器112a傳送至另一個該注入鎖定振盪器113，使另一個該注入鎖定振盪器113處於一交互注入鎖定狀態(Mutual-injection-locked state)。
請參閱第2圖，透過該些自我交互-注入鎖定振盪器113之間的交互注入鎖定，可讓各該注入鎖定振盪器113輸出之該輸出訊號SO 間產生相位差，而在該些天線111發射該些輸出訊號SO 時形成一可調方向之波束B，因此，藉由該偏壓電路120對各該輸出訊號SO 之自由振盪頻率的控制，可改變形成之該波束B之方向，而能對多個該生物體O進行偵測。
請參閱第3圖，為第一實施例之該些注入鎖定振盪器113之自我注入鎖定路徑的示意圖，各該注入鎖定振盪器113產生之該輸出訊號SO 傳送至各該功率分配器112a之該第一埠p1，並由各該功率分配器112a之該第二埠p2輸出而傳送至各該天線111，各該天線111發射該輸出訊號SO ，該些輸出訊號SO 形成該波束B並朝向該生物體O發射，使該生物體B反射該反射訊號R，其中該反射訊號R含有該生物體B之生命徵象造成之都普勒相移成份。該反射訊號R被該些天線111接收，並由各該功率分配器112a之該第二埠p2接收，最後該反射訊號R由各該功率分配器112a之該第一埠p1輸出並注入各該注入鎖定振盪器113而對各該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 進行頻率調制，使各該注入鎖定振盪器113處於該自我注入鎖定狀態，因此，對該注入鎖定振盪器113輸出之該輸出訊號SO 進行頻率解調及頻譜分析即可得到該生物體O的生命徵象。
請參閱第4圖，為第一實施例之該些注入鎖定振盪器113之交互注入鎖定路徑的示意圖，以左側及中間之該天線單元110為例，左側之該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 經由左側之該功率分配器112a及中間之該功率分配器112a注入中間之該注入鎖定振盪器113，且中間之該注入鎖定振盪器113輸出之該輸出訊號SO 亦經由中間之該功率分配器112a及左側之該功率分配器112a注入左側之該鎖定振盪器113，使得該些注入鎖定振盪器113均可處於交互注入鎖定狀態。其中該些注入鎖定振盪器113之間的交互注入鎖定可改變各該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 間的相位差，而能使該主動式相位切換陣列100具有波束成形之功效，藉此讓該主動式相位切換陣列100在不移動的情況下掃描多個生物體O，並進而得到多個生物體O之生命徵象。
請再參閱第2圖，在本實施例中，該解調電路130經由該放大器140耦接至最右側之該功率分配器112a之該第三埠p3，以接收一頻率調制訊號SM ，而最左側之該功率分配器112a之該第四埠p4耦接一匹配負載L，或在其他實施例中，最左側之該功率分配器112a之該第四埠p4亦耦接至該解調電路130，使該解調電路130接收另一頻率調制訊號進行頻率解調，可減少該解調電路130中之功率分配器及低雜訊放大器的使用，本發明不在此限。在本實施例中，該頻率調制訊號SM 為最右側之該天線單元110之該輸出訊號SO ，由於最右側之該天線單元110之該注入鎖定振盪器113亦受到該反射訊號R的自我注入鎖定，因此該解調電路130接收之該頻率調制訊號SM 包含了該生物體O之振動所造成之都普勒相移量，而可藉由該解調電路130對該頻率調制訊號SM 的處理分析得到該生物體O之振動資訊，進而解析該生物體O之生命徵象，在本實施例中，該解調電路130為一延遲式頻率鑑別器(Delay line frequency discriminator)。
請參閱第5圖，為本發明之一第二實施例，其與第一實施例的差異在於各該天線單元110之該功率耦合網路112具有一功率分配器112a及一方向耦合器112b，其中該方向耦合器112b具有一輸入埠pi、一輸出埠po、一第一耦合埠pc1及一第二耦合埠pc2，該功率分配器112a具有一第一埠p1、一第二埠p2及一第三埠p3，該輸入埠pi耦接該注入鎖定振盪器113之一訊號輸出埠113a，該輸出埠po耦接該注入鎖定振盪器113之一注入埠113b，該第一耦合埠pc1耦接該功率分配器112a之該第一埠p1，該功率分配器112a之該第二埠p2耦接該天線111，該方向耦合器112b之該第二耦合埠pc2耦接另一功率分配器112a之該第三埠p3。
請參閱第6圖，為第二實施例之該些注入鎖定振盪器113之自我注入鎖定路徑的示意圖，其中各該注入鎖定振盪器113由該訊號輸出埠113a輸出該輸出訊號SO 至該方向耦合器112b之該輸入埠pi，該輸出訊號SO 由該第一耦合埠pc1輸出並經由該功率分配器112a傳送至該天線111，該些天線111將該輸出訊號SO 發射並形成一波束B至該生物體O，該生物體O反射一反射訊號R，該反射訊號R被該些天線111接收，該反射訊號R經由該功率分配器112a傳送至該方向耦合器112b之該第一耦合埠pc1並由該輸出埠po輸出，最後該反射訊號R注入該注入鎖定振盪器113之該注入埠113b，使該些注入鎖定振盪器113處於自我注入鎖定狀態。相同地，由於該反射訊號R具有該生物體O振動造成之都普勒相移量，因此，請參閱第6圖，在本實施例中，該解調電路130耦接至最右側之該方向耦合器112b之該第二耦合埠pc2，以接收一頻率調制訊號SM ，該解調電路130用以對該頻率調制訊號SM 解調，以進而得到該生物體O之該生命徵象，此外，最左側之該功率分配器112a之該第三埠p3耦接一匹配負載L，或在其他實施例中，最左側之該功率分配器112a之該第三埠p3亦耦接至該解調電路130，使該解調電路130接收另一頻率調制訊號進行頻率解調，可減少該解調電路130中之功率分配器及低雜訊放大器的使用。
請參閱第7圖，為第二實施例之該些注入鎖定振盪器113之交互注入鎖定路徑的示意圖，以左側及中間之該天線單元110為例，左側之該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 輸入左側之該方向耦合器112b之該輸入埠pi並由左側之該第二耦合埠pc2輸出至中間之該天線單元110之該功率分配器112a，最後由中間之該方向耦合器112b注入中間之該注入鎖定振盪器113，相對地，中間之該注入鎖定振盪器113所輸出之該輸出訊號SO 亦經由中間之該方向耦合器112b、中間之該功率分配器112a及左側之該方向耦合器112b注入左側之該注入鎖定振盪器113，使得該些注入鎖定振盪器113均可處於交互注入鎖定狀態。其中該些注入鎖定振盪器113之間的交互注入鎖定可改變各該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 間的相位差，而能使該主動式相位切換陣列100具有波束成形之功效，藉此讓該主動式相位切換陣列100在不移動的情況下掃描多個生物體O。在本實施例中，該方向耦合器112b為一複合式方向耦合器，該方向耦合器112b之該第一耦合埠pc1及該第二耦合埠pc2之間的相位差為90度，可讓各該注入鎖定振盪器113輸出之該輸出訊號SO 之間產生相位差。
請參閱第8圖，為本發明之一第三實施例，其與第一實施例的差異在於各該天線單元110之該功率耦合網路112具有一方向耦合器112b、一第一功率分配器112c及一第二功率分配器112d，該方向耦合器112b具有一輸入埠pi、一輸出埠po、一第一耦合埠pc1及一第二耦合埠pc2，該第一功率分配器112c具有一第一埠p1、一第二埠p2及一第三埠p3，該第二功率分配器112d具有一第四埠p4、一第五埠p5及一第六埠p6，該輸入埠pi耦接該注入鎖定振盪器113之一訊號輸出埠113a，該輸出埠po耦接該注入鎖定振盪器113之一注入埠113b，該第一耦合埠pc1耦接該第一功率分配器112c之該第一埠p1，該第一功率分配器112c之該第二埠p2耦接該天線111，該第一功率分配器112c之該第三埠p3耦接一匹配負載L，該方向耦合器112b之該第二耦合埠pc2耦接該第二功率分配器112d之該第四埠p4，該第二功率分配器112d之該第五埠p5耦接該天線111，該第二功率分配器112d之該第六埠p6耦接另一第一功率分配器112c之該第三埠p3。
請參閱第9圖，為第三實施例之該些注入鎖定振盪器113之自我注入鎖定路徑的示意圖，其中各該注入鎖定振盪器113由該訊號輸出埠113a輸出該輸出訊號SO 至該方向耦合器112b之該輸入埠pi，該輸出訊號SO 由該第一耦合埠pc1及該第二耦合埠pc2輸出，並分別經由該第一功率分配器112c及該第二功率分配器112d傳送至該天線111，該些天線111將該輸出訊號SO 發射並形成一波束B至該生物體O，該生物體O反射一反射訊號R，該反射訊號R被該些天線111接收，該反射訊號R分別經由該第一功率分配器112c及該第二功率分配器112d傳送至該方向耦合器112b之該第一耦合埠pc1及該第二耦合埠pc2並由該輸出埠po輸出，最後該反射訊號R注入該注入鎖定振盪器113之該注入埠113b，使該些注入鎖定振盪器113處於自我注入鎖定狀態。相同地，由於該反射訊號R具有該生物體O的振動資訊，因此，在本實施例中，該解調電路130耦接至最右側之該方向耦合器112b之該第二功率分配器112d之該第六埠p6，以接收一頻率調制訊號SM ，該解調電路130用以對該頻率調制訊號SM 解調，以進而得到該生物體O之該生命徵象訊號，或在其他實施例中，最左側之該第一功率分配器112c之該第三埠p3亦耦接至該解調電路130，使該解調電路130接收另一頻率調制訊號進行頻率解調，可減少該解調電路130中之功率分配器及低雜訊放大器的使用。
請參閱第9圖，在本實施例中，由於各該天線單元110之該輸出訊號SO 經由方向耦合器112b、該第一功率分配器112c及該第二功率分配器112d傳送時，會有兩個具有90度相位差之該輸出訊號SO 饋入該天線111，使得各該天線111發射出左手圓極化波至該生物體O，而該生物體O反射右手圓極化波至各該天線111，可有效的達到空間極化分集(Polarization diversity)之特性以增加整體系統之靈敏度。
請參閱第10圖，為第三實施例之該些注入鎖定振盪器113之交互注入鎖定路徑的示意圖，以左側及中間之該天線單元110為例，左側之該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 輸入左側之該方向耦合器112b之該輸入埠pi並由該第二耦合埠pc2輸出至左側之該第二功率分配器112d，並經由中間之該第一功率分配器112c及中間之該方向耦合器112b注入中間之該注入鎖定振盪器113，相對地，中間之該天線單元110之該注入鎖定振盪器113所輸出之該輸出訊號SO 亦經由中間之該方向耦合器112b、中間之該第一功率分配器112c、左側之該第二功率分配器112d及左側之該方向耦合器112b注入左側之該注入鎖定振盪器113，使得該些注入鎖定振盪器113均處於交互注入鎖定狀態。其中該些注入鎖定振盪器113之間的交互注入鎖定可改變各該注入鎖定振盪器113之該輸出訊號SO 間的相位差，而能使該主動式相位切換陣列100具有波束成形之功效，藉此讓該主動式相位切換陣列100能在不移動的情況下掃描多個生物體O。
請參閱第11圖，為本發明之一第四實施例，其與第三實施例的差異在於各該天線單元110具有一壓控相移器114，各該天線單元110之該壓控相移器114耦接該注入鎖定振盪器113之該訊號輸出埠113a及該方向耦合器112b之該輸入埠pi，以分別對各該天線單元110之該注入鎖定振盪器113輸出之該輸出訊號SO 進行相位位移，本實施例是對第N個該天線單元110提供的相位差，藉此可讓鄰近之兩個該天線單元110所發射之該輸出訊號SO 之間的相位差最大達到360°，可再進一步地改善該主動式相位切換陣列100的掃描範圍，並在後續可搭配該些天線111及差場型技術，將該些天線111之場型的極點及零點在不同方位角間進行掃描並比對資訊，以提升方位角解析度。
請參閱第12a、12b及12c圖，為本發明之該主動式相位切換陣列100偵測三位併坐之受測者的實驗結果，其中三位併坐之各個受測者相距1公尺，且位於該主動式相位切換陣列100的掃描範圍中，可以在12a、12b及12c圖中可清楚看到三位受測者之呼吸及心跳所造成相移成份，可證明本發明之該主動式相位切換陣列100確實具有同時偵測多個生物體之生命徵象訊號之功效。
本發明之該主動式相位切換陣列100藉由各該天線單元110之自我注入鎖定，而可用以偵測該生物體之生命徵象，並藉由該天線單元110之間的交互注入鎖定使得各該天線單元110發射之該輸出訊號SO 間產生相位差，而可達成波束成形之技術，讓該主動式相位陣列110可同時偵測多個生物體之生命徵象。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
100‧‧‧主動式相位切換陣列
110‧‧‧天線單元
111‧‧‧天線
112‧‧‧功率耦合網路
112a‧‧‧功率分配器
112b‧‧‧方向耦合器
112c‧‧‧第一功率分配器
112d‧‧‧第二功率分配器
113‧‧‧注入鎖定振盪器
113a‧‧‧訊號輸出埠
113b‧‧‧注入埠
114‧‧‧壓控相移器
120‧‧‧偏壓電路
130‧‧‧解調電路
140‧‧‧放大器
200‧‧‧被動式相位陣列
210‧‧‧天線單元
211‧‧‧天線
212‧‧‧放大器
213‧‧‧相位位移器
220‧‧‧傳接模組
B‧‧‧波束
p1‧‧‧第一埠
p2‧‧‧第二埠
p3‧‧‧第三埠
p4‧‧‧第四埠
p5‧‧‧第五埠
p6‧‧‧第六埠
pi‧‧‧輸入埠
po‧‧‧輸出埠
pc1‧‧‧第一耦合埠
pc2‧‧‧第二耦合埠
SO‧‧‧輸出訊號
SM‧‧‧頻率調制訊號
O‧‧‧生物體
R‧‧‧反射訊號
VC1、VC2、VC2‧‧‧調制電壓
L‧‧‧匹配負載
第1圖： 先前技術之一種被動式相位陣列的示意圖。 第2圖： 依據本發明之一第一實施例，一主動式相位切換陣列的示意圖。 第3圖： 依據本發明之該第一實施例，該些天線單元之自我注入鎖定的示意圖。 第4圖： 依據本發明之該第一實施例，該些天線單元之交互注入鎖定的示意圖。 第5圖： 依據本發明之一第二實施例，一主動式相位切換陣列的示意圖。 第6圖： 依據本發明之該第二實施例，該些天線單元之自我注入鎖定的示意圖。 第7圖： 依據本發明之該第二實施例，該些天線單元之交互注入鎖定的示意圖。 第8圖： 依據本發明之一第三實施例，一主動式相位切換陣列的示意圖。 第9圖： 依據本發明之該第三實施例，該些天線單元之自我注入鎖定的示意圖。 第10圖：依據本發明之該第三實施例，該些天線單元之交互注入鎖定的示意圖。 第11圖：依據本發明之一第四實施例，一主動式相位切換陣列的示意圖。 第12a至12c圖：本發明之該主動式相位切換陣列對三位併坐之受測者進行生理徵象偵測的實測結果。

Claims (9)

  1. 一種主動式相位切換陣列，其包含：複數個天線單元，各該天線單元具有一天線、一功率耦合網路及一注入鎖定振盪器，該功率耦合網路耦接該天線及該注入鎖定振盪器，該注入鎖定振盪器輸出之一輸出訊號經由該功率耦合網路傳送至該天線，該天線將該輸出訊號發射至一生物體，該生物體反射一反射訊號，該反射訊號被該天線接收並經由該功率耦合網路傳送至該注入鎖定振盪器，使該注入鎖定振盪器處於一自我注入鎖定狀態(Self-injection-locked state)，其中該功率耦合網路耦接另一天線單元之該功率耦合網路，另一天線單元之該注入鎖定振盪器輸出之該輸出訊號經由該些功率耦合電路傳送至該天線單元之該注入鎖定振盪器，使該注入鎖定振盪器處於一交互注入鎖定狀態(Mutual-injection-locked state)；以及一偏壓電路，輸出複數個調制電壓至各該天線單元之該注入鎖定振盪器，以控制各該注入鎖定振盪器的一自由振盪頻率，該些天線發射之該輸出訊號形成一可調方向之波束；其中，各該天線單元之該功率耦合網路具有一方向耦合器及一功率分配器，該方向耦合器具有一輸入埠、一輸出埠、一第一耦合埠及一第二耦合埠，該功率分配器具有一第一埠、一第二埠及一第三埠，該輸入埠耦接該注入鎖定振盪器之一訊號輸出埠，該輸出埠耦接該注入鎖定振盪器之一注入埠，該第一耦合埠耦接該功率分配器之該第一埠，該功率分配器之該第二埠耦接該天線，該方向耦合器之該第二耦合埠耦接另一該天線單元之該功率分配器之該第三埠。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動式相位切換陣列，其包含有一解調電路，該解調電路耦接至其中之一該方向耦合器之該第二耦合埠，以接收一頻率調制訊號，該解調電路用以對該頻率調制訊號解調，以得到一生命徵象訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之主動式相位切換陣列，其中該解調電路同時耦接至另一該天線單元之該功率分配器之該第三埠，以接收另一頻率調制訊號，以藉由兩個該頻率調制訊號進行解調。
  4. 一種主動式相位切換陣列，其包含：複數個天線單元，各該天線單元具有一天線、一功率耦合網路及一注入鎖定振盪器，該功率耦合網路耦接該天線及該注入鎖定振盪器，該注入鎖定振盪器輸出之一輸出訊號經由該功率耦合網路傳送至該天線，該天線將該輸出訊號發射至一生物體，該生物體反射一反射訊號，該反射訊號被該天線接收並經由該功率耦合網路傳送至該注入鎖定振盪器，使該注入鎖定振盪器處於一自我注入鎖定狀態(Self-injection-locked state)，其中該功率耦合網路耦接另一天線單元之該功率耦合網路，另一天線單元之該注入鎖定振盪器輸出之該輸出訊號經由該些功率耦合電路傳送至該天線單元之該注入鎖定振盪器，使該注入鎖定振盪器處於一交互注入鎖定狀態(Mutual-injection-locked state)；以及一偏壓電路，輸出複數個調制電壓至各該天線單元之該注入鎖定振盪器，以控制各該注入鎖定振盪器的一自由振盪頻率，該些天線發射之該輸出訊號形成一可調方向之波束；其中，各該天線單元之該功率耦合網路具有一方向耦合器、一第一功率分配器及一第二功率分配器，該方向耦合器具有一輸入埠、一輸出埠、一第一耦合埠及一第二耦合埠，該第一功率分配器具有一第一埠、一第二埠及一第三埠，該第二功率分配器具有一第四埠、一第五埠及一第六埠，該輸入埠耦接該注入鎖定振盪器之一訊號輸出埠，該輸出埠耦接該注入鎖定振盪器之一注入埠，該第一耦合埠耦接該第一功率分配器之該第一埠，該第一功率分配器之該第二埠耦接該天線，該方向耦合器之該第二耦合埠耦接該第二功率分配器之該第四埠，該第二功率分配器之該第五埠耦接該天線，該第二功率分配器之該第六埠耦接另一第一功率分配器之該第三埠。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之主動式相位切換陣列，其包含有一解調電路，該解調電路耦接至其中之一該第二功率分配器之該第六埠，以接收一頻率調制訊號，該解調電路用以對該頻率調制訊號解調，以得到一生命徵象訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之主動式相位切換陣列，其中該解調電路同時耦接至另一該天線單元之該第一功率分配器之該第三埠，以接收另一頻率調制訊號，以藉由兩個該頻率調制訊號進行解調。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之主動式相位切換陣列，其中各該天線單元具有一壓控相移器，各該天線單元之該壓控相移器耦接該注入鎖定振盪器之該訊號輸出埠及該方向耦合器之該輸入埠，以分別對各該天線單元之該注入鎖定振盪器輸出之該輸出訊號進行相位位移。
  8. 如申請專利範圍第1或4所述之主動式相位切換陣列，其中該方向耦合器為一複合式方向耦合器(Hybrid coupler)。
  9. 如申請專利範圍第1或4項所述之主動式相位切換陣列，其中之一該天線單元之該功率耦合網路耦接一匹配負載。
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