TWI693742B - 天線模組及包含此天線模組之環場偵測雷達 - Google Patents

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Abstract

一種天線模組，其包含第一天線組及第二天線組。第一天線組包含第一發射端及第一接收端，並提供第一平面方向之偵測範圍，第一平面方向之偵測範圍小於或實質上等於180°。第二天線組包含第二發射端及第二接收端，並提供第二平面方向之偵測範圍，第二平面方向之偵測範圍實質上等於180°。第一天線組之極化方向與第二天線組之極化方向相互垂直，且第一平面、第二平面及此天線模組所在之平面相互垂直。

Description

天線模組及包含此天線模組之環場偵測雷達
本揭露係有關於一種雷達，特別是一種環場偵測雷達。本揭露還涉及包含此環場偵測雷達之偵測方法。
由於科技的進步，無人機的功能也持續不斷的進步；目前，無人機已被廣泛地應用於執行各種不同的任務，例如軍事、農業、救災、交通與環保等。
一般而言，一無人機需透過設置於其機體之相機或光達來進行物體的偵測；然而，當環境之能見度不佳(如雨、霧等)時，相機或光達則無法有效地進行物體的偵測；因此，無人機還通常還同時設置有雷達以有效地進行物體的偵測。
雷達能辨識一物體的位置，提供關於此物體之距離資訊、角度資訊與速度資訊等等，故使無人機能有效地進行物體的偵測；然而，由於雷達結構上的限制，僅能針對一個方向進行偵測，使其偵測範圍受到很大的限制，導致傳統雷達有較大的偵測盲區。
雷達可進一步設置包含馬達的轉動機構，使雷達可以轉動以增加其偵測範圍，並減少其偵測盲區；然而，此轉動機構會大幅增加雷達的重量及體積，使其應用上受到很大的限制。
因此，如何提出一種環場偵測雷達，能夠有效改善之雷達之各種限制已成為一個刻不容緩的問題。
有鑑於上述習知技藝之問題，本揭露之其中一目的就是在提供一種環場偵測雷達，以解決習知技藝之雷達之各種限制。
根據本揭露之其中一目的，提出一種天線模組，其包含第一天線組及第二天線組。第一天線組包含第一發射端及第一接收端，並提供第一平面方向之偵測範圍，第一平面方向之偵測範圍小於或實質上等於180°。第二天線組包含第二發射端及第二接收端，並提供第二平面方向之偵測範圍，第二平面方向之偵測範圍實質上等於180°。第一天線組之極化方向與第二天線組之極化方向相互垂直，且第一平面、第二平面以及此天線模組所在之平面相互垂直。
根據本揭露之其中一目的，再提出一種環場偵測雷達，其包含具有複數個設置面之基座及設置於該些設置面且沿基座之徑向分佈之複數個天線模組。各個天線模組包含第一天線組及第二天線組。第一天線組包含第一發射端及第一接收端，並提供第一平面方向之偵測範圍，第一平面方向之偵測範圍小於或實質上等於180°。第二天線組包含第二發射端及第二接收端，並提供第二平面方向之偵測範圍，第二平面方向之偵測範圍實質上等於180°。第一天線組之極化方向與第二天線組之極化方向相互垂直，且第一平面、第二平面及此天線模組之設置面相互垂直。
以下將參照相關圖式，說明依本揭露之天線模組及包含此天線模組之環場偵測雷達之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之結構圖。如圖所示，環場偵測雷達1包含基座10及二個天線模組11。在本實施例中，基座10為矩形柱狀體，並包含二個設置面；該些個天線模組11則分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈。
請參閱第2圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之安裝示意圖。如圖所示，環場偵測雷達1可設置於無人機U之旋翼臂上，並使旋翼臂貫穿基座10之中心軸。當然，環場偵測雷達1也可應用於其它各種不同的裝置，並不限於無人機的應用。
請參閱第3圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之天線模組之天線結構圖。如圖所示，各個天線模組11包含第一天線組及第二天線組。
第一天線組包含第一發射端111及第一接收端112，並提供第一平面方向之偵測範圍，第一平面方向之偵測範圍小於或約為180°；其中，第一平面及此天線模組11所在之平面相互垂直。以第1圖設置於基座10頂端的天線模組11來看，第一平面即為yz平面，而此天線模組11所在之平面則為xy平面。
第一發射端111包含第一發射端天線單元111T。
第一接收端112包含具有二個第一接收端天線單元112R的第一接收端天線陣列。
第二天線組包含第二發射端121及第二接收端122，並提供第二平面方向之偵測範圍，第二平面方向之偵測範圍約為180°；其中，第二平面、第一平面及此天線模組11所在之平面相互垂直。以第1圖設置於基座10頂端的天線模組11來看，第二平面即為xz平面。
第二發射端121包含第二發射端天線單元121T。
第二接收端122包含具有二個第二接收端天線單元122R的第二接收端天線陣列。
第一天線組之極化方向與第二天線組之極化方向相互垂直。
透過上述的設計，天線模組11在第一平面(即yz平面)可以達到180°的偵測範圍，而在第二平面(xz平面)可以達到180°的偵測範圍；如第1圖所示，該些個天線模組11分別設置於環場偵測雷達1之基座10之二個設置面上，並呈徑向分佈使該些天線模組11之偵測範圍能含蓋基座10之徑向及軸向的所有方向，使環場偵測雷達1能具有環場偵測能力。
請參閱第4圖及第5圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之第二示意圖及相位差-入射角曲線圖。如第4圖所示，第一發射端天線單元111T發送訊號S至一物體O，而該些第一接收端天線單元112R接收由物體O反射回來之訊號RS；透過該些第一接收端天線單元112R接收到的訊號RS之間的相位差即可得到物體O在第一平面的角度資訊，如下式(1)所示：
Figure 02_image001
………………………………………………………………………..(1)
其中，
Figure 02_image003
表示入射角度；
Figure 02_image005
表示第一接收端天線單元112R之中心至另一個第一接收端天線單元112R之中心之間的距離；
Figure 02_image007
表示波長；
Figure 02_image009
表示相位差。
如圖5所示，可透過查表的方式得到相位差對應的入射角；因此，透過兩第一接收端天線單元112R之間的相位差可以得到物體O在第一平面方向之角度第一接收端天線單元112R，如曲線C1。同樣的，透過兩第二接收端天線單元122R之間的相位差可以得到物體O在第二平面方向之角度，如曲線C2(
Figure 02_image011
表示第二接收端天線單元122R之中心至另一個第二接收端天線單元122R之中心之間的距離)。在本實施例中，當基座10之設置面之數量為2時，第一發射端111之第一發射端天線單元111T之數量將大於或等於1，且
Figure 02_image005
及
Figure 02_image011
略小於或約為(約0.4~0.5)天線模組11之操作頻率之1/2波長。
請參閱第6圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之天線模組之電路圖。本實施例舉例說明了天線模組11之電路結構；如圖所示，天線模組11更包含控制晶片CP，而第一發射端111及第二發射端121整合在發射端電路A_T及接收端電路A_R中，並與控制晶片CP連接。
發射端電路A_T包含第一發射端111及第二發射端121。
接收端電路A_R包含第一接收端112及第二接收端122。
控制晶片CP與發射端電路A_T及接收端電路A_R連接以驅動第一發射端天線單元111T、第二發射端天線單元121T、該些第一接收端天線單元112R及該些第二接收端天線單元122R。
當然，上述僅為舉例，環場偵測雷達1之各元件及其協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。
請參閱第7圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第二實施例之結構圖。如圖所示，環場偵測雷達1包含基座10及三個天線模組11。在本實施例中，基座10為三角形柱狀體，並包含三個設置面；該些天線模組11則分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈。
請參閱第8圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第二實施例之天線模組之天線結構圖。如圖所示，各個天線模組11包含第一天線組及第二天線組。
第一天線組包含第一發射端111及第一接收端112，並提供第一平面方向之偵測範圍；由於本實施例之基座10包含三個設置面，而天線模組11分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈，故各個天線模組之第一平面方向之偵測範圍約為120°，使所有天線模組11的之第一平面方向之偵測範圍能達到360°；同樣的，第一平面及此天線模組1所在之平面相互垂直。
第一發射端111包含具有二個並聯的第一發射端天線單元111T的第一發射端天線陣列。
第一接收端112包含具有二個第一接收端天線單元112R的第一接收端天線陣列；其中，
Figure 02_image005
表示第一接收端天線單元112R之中心至另一個第一接收端天線單元112R之中心之間的距離，在本實施例中，
Figure 02_image005
約為天線模組11之操作頻率之1/2波長。
第二天線組包含第二發射端121及第二接收端122，並提供第二平面方向之偵測範圍，第二平面方向之偵測範圍約為180°；同樣的，第二平面、第一平面及此天線模組11所在之平面相互垂直。
第二發射端121包含具有二個串聯的第二發射端天線單元121T的第二發射端天線陣列。
第二接收端122包含具有二個第二接收端天線單元122R的第二接收端天線陣列；其中，
Figure 02_image011
表示第二接收端天線陣列之中心至另一個第二接收端天線陣列之中心之間的距離，在本實施例中，
Figure 02_image011
約為天線模組11之操作頻率之1/2波長。
同樣的，第一天線組之極化方向與第二天線組之極化方向相互垂直。
由上述可知，第一發射端111包含具有二個並聯的天線單元的天線陣列，而第二發射端121及第二接收端122也分別包含具有二個串聯的天線單元的天線陣列。換句話說，第一發射端111之並聯的天線單元之數量可與設置面的數量成正比；第二發射端121之串聯的天線單元之數量可與設置面的數量成正比；同樣的，第二接收端122之串聯的天線單元之數量可與設置面的數量成正比。上述的設置能使天線模組11在第一平面方向的波束寬度(beam width)可以變窄以達到360°/N的偵測範圍；其中，N為設置面的數量。
透過上述的天線結構，使天線模組11在第一平面方向的波束寬度(beam width)可以變窄以達到120°的偵測範圍，以提升天線模組11在第一平面方向的增益；此外，上述的天線結構也可以同時提升天線模組11在第二平面方向的增益，而天線模組11在第二平面方向的偵測範圍仍為180°。因此，與第一實施例相較，本實施例之天線模組11具有更高的增益。
當基座10之設置面之數量為3時，第一發射端111之並聯的第一發射端天線單元111T之數量將大於或等於2，且
Figure 02_image005
及
Figure 02_image011
約為天線模組11之操作頻率之1/2波長；透過上述的設計，天線模組11在第一平面可以達到120°的偵測範圍，而在第二平面可以達到180°的偵測範圍；如第7圖所示，該些個天線模組11分別設置於環場偵測雷達1之基座10之三個設置面上，並呈徑向分佈，使該些天線模組11之偵測範圍能含蓋基座10之徑向及軸向的所有方向，使環場偵測雷達1能具有環場偵測能力。
當然，上述僅為舉例，環場偵測雷達1之各元件及其協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。
值得一提的是，傳統雷達由於結構上的限制，僅能針對一個方向進行偵測，使其偵測範圍受到很大的限制，導致傳統雷達有較大的偵測盲區。相反的，根據本揭露之實施例，環場偵測雷達包含沿基座之徑向分佈之複數個天線模組，且該些天線模組具有特殊的設計，使環場偵測雷達能達到極大的偵測範圍及具有三維環場掃描的能力。
又，傳統雷達需透過包含馬達的轉動機構使雷達可以轉動以增加其偵測範圍，並減少其偵測盲區；然而，此轉動機構會大幅增加雷達的重量及體積，使其應用上受到很大的限制。相反的，根據本揭露之實施例，環場偵測雷達能透過電子掃描的方式達到三維環場掃描的能力，並不需要設置轉動機構，因此不會大幅增加雷達的重量及體積，使其應用上更為廣泛。
此外，根據本揭露之實施例，環場偵測雷達之各個天線模組具有特殊設計的天線陣列，其可同時加強各個天線模組在第一平面方向的增益及在第二平面方向的增益，因此可以大幅增加環場偵測雷達之偵測距離。由上述可知，本揭露之實施例之環場偵測雷達確實可以達到無法預期的技術效果。
請參閱第9圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第三實施例之結構圖。如圖所示，環場偵測雷達1包含基座10及四個天線模組11。在本實施例中，基座10為矩形柱狀體，並包含四個設置面；該些天線模組11則分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈。
而本實施例之天線模組11之天線結構圖與第8圖相同；與前述實施例不同的是，在本實施例中，
Figure 02_image005
略大於(約0.5~0.6)天線模組11之操作頻率之1/2波長；同樣的，
Figure 02_image011
略大於(約0.5~0.6)天線模組11之操作頻率之1/2波長。
由於本實施例之基座10包含四個設置面，而天線模組11分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈，故各個天線模組之第一平面方向之偵測範圍約為90°，使所有天線模組11的之第一平面方向之偵測範圍能達到360°。
透過上述的天線結構，使天線模組11在第一平面方向的波束寬度(beam width)可以變窄以達到90°的偵測範圍，以提升天線模組11在第一平面方向的增益；此外，上述的天線結構也可以同時提升天線模組11在第二平面方向的增益，而天線模組11在第二平面方向的偵測範圍仍為180°。因此，與第一實施例相較，本實施例之天線模組11具有更高的增益。
當基座10之設置面之數量為4時，第一發射端111之並聯的第一發射端天線單元111T之數量將大於或等於2，且
Figure 02_image005
及
Figure 02_image011
略大於天線模組11之操作頻率之1/2波長；透過上述的設計，天線模組11在第一平面可以達到90°的偵測範圍，而在第二平面可以達到180°的偵測範圍；如第9圖所示，該些個天線模組11分別設置於環場偵測雷達1之基座10之四個設置面上，並呈徑向分佈，使該些天線模組11之偵測範圍能含蓋基座10之徑向及軸向的所有方向，使環場偵測雷達1能具有環場偵測能力。
當然，上述僅為舉例，環場偵測雷達1之各元件及其協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。
請參閱第10圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第四實施例之結構圖。如圖所示，環場偵測雷達1包含基座10及六個天線模組11。在本實施例中，基座10為六角形柱狀體，並包含六個設置面；該些天線模組11則分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈。
請參閱第11圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第四實施例之天線模組之天線結構圖。如圖所示，各個天線模組11包含第一天線組及第二天線組。
第一天線組包含第一發射端111及第一接收端112，並提供第一平面方向之偵測範圍；由於本實施例之基座10包含六個設置面，而天線模組11分別設置於該些設置面且沿基座10之徑向分佈，故各個天線模組之第一平面方向之偵測範圍約為60°，使所有天線模組11的之第一平面方向之偵測範圍能達到360°；同樣的，第一平面及此天線模組11所在之平面相互垂直。以第10圖設置於基座10頂端的天線模組11來看，第一平面即為yz平面，而此天線模組11所在之平面則為xy平面。
第一發射端111包含具有三個並聯的第一發射端天線單元111T的第一發射端天線陣列。
第一接收端112包含具有二個第一接收端天線單元112R的第一接收端天線陣列；其中，
Figure 02_image005
表示第一接收端天線單元112R之中心至另一個第一接收端天線單元112R之中心之間的距離，在本實施例中，
Figure 02_image005
約為天線模組11之操作頻率之1/2波長。
第二天線組包含第二發射端121及第二接收端122，並提供第二平面方向之偵測範圍，第二平面方向之偵測範圍約為180°；同樣的，第二平面、第一平面及此天線模組11所在之平面相互垂直。以第10圖設置於基座10頂端的天線模組11來看，第二平面即為xz平面。
第二發射端121包含具有三個串聯的第二發射端天線單元121T的第二發射端天線陣列。
第二接收端122包含具有三個第二接收端天線單元122R的第二接收端天線陣列；其中，
Figure 02_image011
表示第二接收端天線陣列之中心至另一個第二接收端天線陣列之中心之間的距離，在本實施例中，
Figure 02_image011
約為天線模組11之操作頻率之1/2波長。
同樣的，第一天線組之極化方向與第二天線組之極化方向相互垂直。
由上述可知，第一發射端111包含具有三個並聯的天線單元的天線陣列，而第二發射端121及第二接收端122也分別包含具有三個串聯的天線單元的天線陣列。透過上述的天線結構，使天線模組11在第一平面方向(即yz平面)的波束寬度(beam width)可以進一步變窄以達到60°的偵測範圍，以進一步提升天線模組11在第一平面方向的增益；此外，上述的天線結構也可以同時進一步提升天線模組11在第二平面方向(即yz平面)的增益，而天線模組11在第二平面方向的偵測範圍仍為180°。因此，與前述實施例相較，本實施例之天線模組11能具有更高的增益。
此外，環場偵測雷達1之基座10可為三角形柱狀體、矩形柱狀體、五角形柱狀體、六角形柱狀體等等；透過改變基座10之幾何形狀可增加設置面，使環場偵測雷達1能有更高的增益，以符合不同的需求。
當基座10之設置面之數量為5-6時，第一發射端111之並聯的第一發射端天線單元111T之數量將大於或等於3，且
Figure 02_image005
及
Figure 02_image011
約為天線模組11之操作頻率之1/2波長；透過上述的設計，天線模組11在第一平面可以達到約60°~72°的偵測範圍，而在第二平面可以達到180°的偵測範圍；如第10圖所示，該些個天線模組11分別設置於環場偵測雷達1之基座10之六個設置面上，並呈徑向分佈，使該些天線模組11之偵測範圍能含蓋基座10之徑向及軸向的所有方向，使環場偵測雷達1能具有環場偵測能力。
請參閱第12A圖及第12B圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第四實施例之環場偵測雷達之場形圖。本實施例之環場偵測雷達1之六個天線模組11沿基座10之徑向分佈；第12A圖及第12B圖中，基座10之中心軸之軸向為x軸，第12A圖表示環場偵測雷達1在yz平面的場形，而第12B圖表示環場偵測雷達1在xz平面的場形。因此，由第12A圖及第12B圖可看出，環場偵測雷達1的偵測範圍可含蓋基座10周圍的整個球形空間，故確實可具有三維環場掃描的能力。
當然，上述僅為舉例，環場偵測雷達1之各元件及其協同關係均可依實際需求變化，本揭露並不以此為限。
綜上所述，根據本揭露之實施例，環場偵測雷達包含沿基座之徑向分佈之複數個天線模組，且該些天線模組具有特殊的設計，使環場偵測雷達能達到極大的偵測範圍及具有三維環場掃描的能力。
又，根據本揭露之實施例，環場偵測雷達能透過電子掃描的方式達到三維環場掃描的能力，並不需要設置轉動機構，因此不會大幅增加雷達的重量及體積，使其應用上更為廣泛。
此外，根據本揭露之實施例，環場偵測雷達之各個天線模組具有特殊設計的天線陣列，其可以同時加強各個天線模組在第一平面方向的增益及在第二平面方向的增益，因此可以大幅增加環場偵測雷達之偵測距離。
可見本揭露在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本揭露之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。
1:環場偵測雷達
10:基座
11:天線模組
111:第一發射端
111T:第一發射端天線單元
112:第一接收端
112R:第一接收端天線單元
121:第二發射端
121T:第二發射端天線單元
122:第二接收端
122R:第二接收端天線單元
U:無人機
O:物體
A_T:發射端電路
A_R:接收端電路
CP:控制晶片
C1、C2:曲線
S、RS:訊號
d1、d2:距離
θ:角度
第1圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之結構圖。
第2圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之安裝示意圖。
第3圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之天線模組之天線結構圖。
第4圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之示意圖。
第5圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之相位差-入射角曲線圖。
第6圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第一實施例之天線模組之電路圖。
第7圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第二實施例之結構圖。
第8圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第二實施例之天線模組之天線結構圖。
第9圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第三實施例之結構圖。
第10圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第四實施例之結構圖。
第11圖，其係為本揭露之環場偵測雷達之第四實施例之天線模組之天線結構圖。
第12A圖及第12B圖 係為本揭露之環場偵測雷達之第四實施例之環場偵測雷達之場形圖。
11:天線模組
111:第一發射端
111T:第一發射端天線單元
112:第一接收端
112R:第一接收端天線單元
121:第二發射端
121T:第二發射端天線單元
122:第二接收端
122R:第二接收端天線單元
d1、d2:距離

Claims (20)

  1. 一種天線模組，係包含：一第一天線組，係包含一第一發射端及一第一接收端，並提供一第一平面之方向之偵測範圍，該第一平面之方向之偵測範圍小於或實質上等於180°；以及一第二天線組，係設置於該第一發射端及該第一接收端之間，且該第一天線組與該第二天線組設置於同一平面，該第二天線組包含一第二發射端及一第二接收端，並提供一第二平面之方向之偵測範圍，該第二平面之方向之偵測範圍實質上等於180°；其中，該第一天線組之極化方向與該第二天線組之極化方向相互垂直，且該第一平面、該第二平面及該天線模組所在之一平面相互垂直。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中該第一發射端包含一第一發射端天線單元，而該第一接收端包含具有二個第一接收端天線單元的一第一接收端天線陣列。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之天線模組，其中該些第一接收端天線單元之間的距離小於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中該第二發射端包含一第二發射端天線單元，而該第二接收端包含具有二個第二接收端天線單元的一第二接收端天線陣列。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之天線模組，其中該些第二接收端天線單元之間的距離小於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中該第一發射端包含具有複數個並聯的第一發射端天線單元的一第一發射端天線陣列，而該第一接收端包含具有二個第一接收端天線單元的一第一接收端天線陣列。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之天線模組，其中該些第一接收端天線單元之間的距離大於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之天線模組，其中該第二發射端包含具有複數個串聯的第二發射端天線單元的一第二發射端天線陣列，而該第二接收端包含二個具有複數個串聯的第二接收端天線單元的一第二接收端天線陣列。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之天線模組，其中該些第二接收端天線陣列之間的距離大於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  10. 一種環場偵測雷達，係包含具有複數個設置面之一基座及設置於該些設置面且沿該基座之徑向分佈之複數個天線模組，各個該天線模組包含：一第一天線組，係包含一第一發射端及一第一接收端，並提供一第一平面之方向之偵測範圍，該第一平面之方向之偵測範圍小於或實質上等於180°；以及一第二天線組，係設置於該第一發射端及該第一接收端之間，且該第一天線組與該第二天線組設置於同一平面，該第二天線組包含一第二發射端及一第二接收端，並提供一第二平面之方向之偵測範圍，該第二平面之方向之偵測範圍實質上等於180°；其中，該第一天線組之極化方向與該第二天線組之極化方向相互垂直，且該第一平面、該第二平面及該天線模組之該設置面相互垂直。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之環場偵測雷達，其中當該設置面之數量為2時，該第一天線組在該第一平面之方向之偵測範圍實質上等於180°，而該第二天線組在該第二一平面之方向之偵測範圍實質上等於180°。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之環場偵測雷達，其中該第一發射端包含一第一發射端天線單元，而該第一接收端包含具有二個第一接收端天線單元的一第一接收端天線陣列。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之環場偵測雷達，其中該些第一接收端天線單元之間的距離小於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之環場偵測雷達，其中該第二發射端包含一第二發射端天線單元，而該第二接收端包含具有二個第二接收端天線單元的一第二接收端天線陣列。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之環場偵測雷達，其中該些第二接收端天線單元之間的距離小於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之環場偵測雷達，其中當該設置面之數量為大於2之一整數時，該第一天線組在該第一平面之方向之偵測範圍實質上等於360°除以該整數，而該第二天線組在該第二一平面之方向之偵測範圍實質上等於180°。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之環場偵測雷達，其中該第一發射端包含具有複數個並聯的第一發射端天線單元的一第一發射端天線陣列，而該第一接收端包含具有二個第一接收端天線單元的一第一接收端天線陣列。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之環場偵測雷達，其中該些第一接收端天線單元之間的距離大於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之環場偵測雷達，其中該第二發射端包含具有複數個串聯的第二發射端天線單元的一第二發射端天線陣列，而該第二接收端包含二個具有複數個串聯的第二接收端天線單元的一第二接收端天線陣列。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之環場偵測雷達，其中該些第二接收端天線陣列之間的距離大於或實質上等於該天線模組之操作頻率之1/2波長。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783791B (zh) * 2021-11-23 2022-11-11 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組
TWI790052B (zh) * 2021-12-17 2023-01-11 立積電子股份有限公司 射頻開關

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335910A (zh) * 2007-06-29 2008-12-31 中国移动通信集团公司 智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法
WO2014198165A1 (zh) * 2013-06-09 2014-12-18 京信通信系统（中国）有限公司 双极化阵列天线及其辐射单元
TWM535411U (zh) * 2016-10-13 2017-01-11 鋐寶科技股份有限公司 天線系統
US20170288312A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Pulse Finland Oy Dual polarized antenna apparatus and methods
US20170310014A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Accton Technology Corporation Antenna system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011078641A1 (de) * 2011-07-05 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Radarsystem für Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeug mit einem Radarsystem
DE102014111097A1 (de) * 2014-08-05 2016-02-11 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Sensorvorrichtung mit kombiniertem Ultraschallsensor und Radarsensor zum Erfassen eines Objekts in einem Umfeld eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
CN105161861B (zh) * 2015-09-28 2018-10-26 湖南华诺星空电子技术有限公司 一种调频连续波雷达的天线装置
WO2017175190A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 Uhnder, Inc. Adaptive transmission and interference cancellation for mimo radar
KR102589762B1 (ko) * 2016-06-20 2023-10-17 주식회사 에이치엘클레무브 레이더 장치 및 레이더 신호 처리 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101335910A (zh) * 2007-06-29 2008-12-31 中国移动通信集团公司 智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法
WO2014198165A1 (zh) * 2013-06-09 2014-12-18 京信通信系统（中国）有限公司 双极化阵列天线及其辐射单元
US20170288312A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Pulse Finland Oy Dual polarized antenna apparatus and methods
US20170310014A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Accton Technology Corporation Antenna system
TWM535411U (zh) * 2016-10-13 2017-01-11 鋐寶科技股份有限公司 天線系統

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783791B (zh) * 2021-11-23 2022-11-11 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組
TWI790052B (zh) * 2021-12-17 2023-01-11 立積電子股份有限公司 射頻開關

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