TWI731510B - 連續波雷達系統 - Google Patents

Abstract

一種連續波雷達系統包含：一基板，一發射器及一接收器設置於該基板上方，一隔離裝置包含複數個金屬板平行設置於該發射器及該接收器之間該基板上方，用於衰減從發射器發向接收器的洩漏訊號。該複數個金屬板與該基板電性連接，從而與該發射器及該接收器共地。當該洩漏訊號通過該複數個金屬板時，該複數個金屬板的排列使產生於內的渦電流經由接地的方式導引而出。

Description

連續波雷達系統

本揭露是關於一種連續波雷達系統，並且更具體地，關於一種具有用於衰減洩漏訊號的隔離裝置的連續波雷達系統。本申請案主張於2019年11月25日申請的美國專利“Continusous wave radar system” 申請號16/695118之優先權。

長久以來，發射器與接收器之間的洩漏訊號一直是設計連續波雷達系統的挑戰之一。一般來說，在發射器與接收器之間使用物理分隔是減少洩漏訊號的常見手段，例如：增加發射器與接收器之間的距離，或是在發射器與接收器之間設置遮蔽物。然而，對連續波雷達系統而言，增加距離會顯著地增加整體尺寸大小，而設置遮蔽物則會顯著地增加整體重量。

此外，在連續波雷達系統內設置一個訊號抵消電路亦為另一個應對洩漏訊號的常見手段。該訊號抵消電路耦接至該接收器，以利用抵消信號來抵消該發射器所發出的洩漏訊號。倘若設置該抵消電路，則連續波電達系統的整體電路複雜度增加，因此設計及製造成本亦隨之提升。

因此，本領域需要一種可有效減少發射器與接收器之間之洩漏訊號的連續波雷達系統。

本揭露是關於一種可有效減少發射器與接收器之間之洩漏訊號且不會顯著地增加整體尺寸大小、重量或電路複雜度的連續波雷達系統。

本揭露提供一種連續波雷達系統包含：一基板，一發射器及一接收器設置於該基板上方，一隔離裝置包含複數個金屬板平行設置於該發射器及該接收器之間該基板上方，用於衰減從發射器發向接收器的洩漏訊號。該複數個金屬板與該基板電性連接，從而與該發射器及該接收器共地。當該洩漏訊號通過該複數個金屬板時，該複數個金屬板的設置使產生於每一該金屬板內的渦電流經由接地的方式被導引而出。

根據本揭露一實施例，其中該複數個金屬板等距間隔設置於該基板上方。

根據本揭露另一實施例，其中該複數個金屬板與該基板約略垂直。

根據本揭露又一實施例，其中該複數個金屬板之間的間距可為0.25-0.45個該發射器所發出之一波的波長。

根據本揭露再一實施例，其中該發射器與該接收器之間的距離可為3-5個該發射器所發出之一波的波長。

根據本揭露另一實施例，其中該隔離裝置被設置為與該發射器及該接收器等距。

根據本揭露又一實施例，其中該複數個金屬板的高度沿著該發射器朝該接收器的方向變化。

根據本揭露再一實施例，其中該複數個金屬板的頂端形成一山形。

根據本揭露另一實施例，其中該山形為對稱的山形。

根據本揭露又一實施例，其中該山形為不對稱的山形。

根據本揭露再一實施例，其中該山形的斜率由該複數個金屬板中的每對相鄰的金屬板之間的高度差形成，而該高度差為0.1-0.5個該發射器所發出之一波的波長。

根據本揭露另一實施例，其中該複數個金屬板的高度為3-6個該發射器所發出之一波的波長。

根據本揭露又一實施例，其中該複數個金屬板比該發射器及該接收器高。

根據本揭露再一實施例，其中該複數個金屬板的頂端為圓弧形。

根據本揭露另一實施例，其中該複數個金屬板的厚度為1-5 mm。

根據本揭露又一實施例，其中該複數個金屬板由鋁製成。

根據本揭露再一實施例，其中該隔離裝置進一步包含置於該複數個金屬板之間的一吸波材質。

根據本揭露另一實施例，其中該隔離裝置進一步包含一吸波材質，該吸波材質以塗層的形式覆於該複數個金屬板的表面。

根據本揭露又一實施例，其中該發射器或該接收器進一步包含一指向性天線。

根據本揭露再一實施例，其中該複數個金屬板被螺絲固定於該基板上。

以下將參照相關圖式，說明本發明較佳實施例之一種連續波雷達系統，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

以下描述包含關於本揭露中例示實施方式的具體資訊。本揭露中的附圖及其伴隨的詳細描述僅是針對例示的實施方式。然而，本揭露並不限於這些例示實施方式。本領域技術人員將意識到本揭露的其他變型和實施方式。除非另外指出，否則附圖中相似或對應元件可由相同或相應的附圖標記表示。此外，本揭露中的附圖和例示一般不按比例繪製，且非對應於實際的相對尺寸。

基於一致性和便於理解的目的，類似的特徵在例示圖中是以數字作標識(但是在一些例示中未示出)。然而，不同實施方式中的特徵在其他方面可能不同，因此不應狹義地限於圖中所示的內容。

針對「一種實施方式」、「一實施方式」、「例示實施方式」、「不同的實施方式」、「一些實施方式」、「本申請的實施方式」等用語，可指示如此描述的本申請實施方式可包含特定的特徵、結構或特性，但並不是本申請的每個可能的實施方式都必須包含特定的特徵、結構或特性。此外，重複地使用短語「在一種實施方式中」、「在一例示實施方式中」、「一實施方式」並不一定是指相同的實施方式，儘管它們可能相同。此外，諸如「實施方式」之類的短語與「本申請」關聯使用，並不意味本申請的所有實施方式必須包含特定特徵、結構或特性，並且應該理解為「本申請的至少一些實施方式」包含所述的特定特徵、結構或特性。術語「耦接」被定義為連接，無論是直接還是間接地透過中間元件作連接，且不一定限於實體連接。當使用術語「包含」時，意思是「包含但不限於」，其明確地指出所述的組合、群組、系列和均等物的開放式包含或關係。

圖1是本揭露一實施例中，設有隔離裝置14的連續波雷達系統1的側視示意圖。在本實施例中，該連續波雷達系統1包含：基板11、發射器12、接收器13以及該隔離裝置14，該發射器12、該接收器13及該隔離裝置14設置於該基板11上方，且該隔離裝置14設置於該發射器12及該接收器13之間。該隔離裝置14包含複數個金屬板141用於衰減從該發射器12發向該接收器13的洩漏訊號。該複數個金屬板141彼此之間平行且間隔排列，且經由該複數個金屬板141與該基板11之間的電連接而接地；該發射器12及該接收器13亦有接地。換句話說，該發射器12、該接收器13及該隔離裝置14經由該基板11共地。當該洩漏訊號從該發射器12向該接收器13的方向穿過該隔離裝置14的複數個金屬板141，每個金屬板141之中皆會產生渦電流，而該渦電流會經由接地的方式導引而出，因此，該隔離裝置14可以衰減該接收器13所接收的洩露訊號。

在本揭露的一實施例中，該發射器12及/或該接收器13可包含具有天線場型P的指向性天線，其中該指向性天線可對一預設的方向發射或接收電磁波，而該預設的方向可與該基板11約略垂直。

圖2是本揭露一實施例中，連續波雷達系統1的隔離裝置14衰減從發射器12發向接收器13的洩漏訊號的側視示意圖。在一實施例中，該連續波雷達系統1包含：該基板11、該發射器12、該接收器13以及該隔離裝置14，該發射器12、該接收器13及該隔離裝置14設置於該基板11上方，且該隔離裝置14設置於該發射器12及該接收器13之間。該隔離裝置14包含複數個金屬板：141a、141b、141c、141d及141e。當該發射器12將一洩漏訊號W1發向該接收器13，該洩漏訊號W1經過金屬板141a，同時在該金屬板141a中產生渦電流i1。由於該金屬板141a已接地，該渦電流i1即從該金屬板141a中向地面流出。因此，該洩漏訊號W1在經過該金屬板141a後被衰減為一洩漏訊號W2。隨後，在分別穿過該金屬板141b、141c、141d及141e之後，該洩漏訊號W2即被衰減為洩漏訊號W3、W4、W5及W6。換句話說，隨著渦電流i2、i3、i4及i5分別產生於該金屬板141b、141c、141d及141e之中並接地導出後，該洩漏訊號W2被依次衰減為洩漏訊號W3、W4、W5 及W6。此外，該渦電流的大小從i1減小到i5。

請參考圖3及圖4，在本揭露的一實施例中，隔離裝置14的複數個金屬板141為平行且等距間隔設置於基板11上方。換句話說，每對相鄰的金屬板141的間距S是一致的。當洩漏訊號經過時，該間距S的均勻分佈可降低每對相鄰金屬板141內生成的渦電流之間耦合的可能性。該隔離裝置14的複數個金屬板141可被排列成不同的式樣，例如：在圖3中，該複數個金屬板141可以被排列成朝向接收器13傾斜；或者，亦可以被排列成朝向發射器12傾斜，如圖4所示。在有些實施例中，如圖5所示，該複數個金屬板141可與該基板11約略垂直，如此排列對於該發射器12及該接收器13的電磁波場型的干擾最小。在有些實施例中，該隔離裝置14被設置為與該發射器12及該接收器13等距。在本揭露的一實施例中，當該隔離裝置14包含十個金屬板141，在金屬板141之間的該間距S可為0.25-0.45個發射器12所發出之波的波長，而該發射器12與該接收器13之間的距離D可為3-5個發射器12所發出之波的波長。然而，該間距S及該距離D的尺寸可以根據該發射器12的工作頻率縮放。

請參考圖6，在本揭露的一實施例中，該連續波雷達系統1的發射器12及接收器13具有第一長度L1，而該連續波雷達系統1的隔離裝置14具有第二長度L2。該第一長度L1與該第二長度L2約略相等，因此該隔離裝置14可以衰減從該發射器12到該接收器13的該洩漏訊號。

請參考圖7、圖8及圖9，在本揭露的一實施例中，複數金屬板141的高度可以不一致或是沿著發射器12朝接收器13的方向變化。更具體地，為了維持該發射器12和該接收器13周圍的電磁波場型，最靠近該發送器12的金屬板141a和最靠近該接收器13的金屬板141b可以是在該隔離裝置14中的該複數個金屬板141之中最短的。如圖8所示，該複數個金屬板141的頂端可以形成一對稱的山形M。該山形M的輪廓可以包含兩個斜波及一個在兩者之間的單峰。如圖9所示，在本揭露的另一實施例中，該隔離裝置14可被設置在較靠近該發射器12處，以滿足某些應用的特定需求。因此，該隔離裝置14與該發射器12之間的第一距離K1可以小於該隔離裝置14與該接收器13之間的第二距離K2；然而，如此設置可能會干擾到該發射器12的電磁波場型。故，若要修正由不相等的第一距離K1與第二距離K2所引起的干擾，又要同時兼顧該洩漏訊號的衰減，則該複數個金屬板141的頂端可以設計成一不對稱的山形M。

請參考圖10，在本揭露的一實施例中，山形M的斜率可以由每對相鄰的金屬板141之間的高度差H形成，而該高度差H可為0.1-0.5個發射器12的波長。在本揭露的另一實施例中，該複數個金屬板141的高度T可為3-6個發射器12所發出之波的波長。為了使該隔離裝置14較好地工作，該複數個金屬板141可比該發射器12及該接收器13高。然而，該高度差H及該高度T的尺寸可以根據圖5中的距離D而對應地縮放。

請參考圖11，在本揭露的一實施例中，該連續波雷達系統1的該隔離裝置14的該複數個金屬板141的頂端可為圓弧形。當有渦電流生於該金屬板141之中時，銳角的頂端較容易成為小型天線，所以該圓弧形的頂端可防止由渦電流造成的無用輻射。在本揭露的一實施例中，該複數個金屬板141的厚度Q可為1-5 mm，並且所有的金屬板141皆一致，以使無用輻射最小化。為了確保結構穩定性，該複數個金屬板141可以由鋁製成，以防止該複數個金屬板141因自重而彎曲或變形。

請參考圖12及圖13，在本揭露的一實施例中，該隔離裝置14可以進一步包含置於該複數個金屬板141之間的吸波材質142。如圖12及圖13所示，該吸波材質142可完全填充或部份填充於該複數個金屬板141之間。如圖14所示，在本揭露的另一實施例中，該吸波材質142可以塗層的形式覆於該隔離裝置14的該複數個金屬板141的表面。該吸波材質142可以是但不限於石墨烯、石墨、鐵氧體、碳化矽、鈦酸鋇等。

請參考圖15，如放大圖V1所示，在本揭露的一實施例中，該複數個金屬板141可以為L形，以利用螺絲15固定該複數個金屬板141於基板11之上。如放大圖V2所示，在本揭露的另一實施例中，可以利用嵌合的方式將該複數個金屬板141 固定於該基板11之上。在本揭露的一實施例中，該基板11可以為金屬，如此即可利用螺絲15或是直接嵌合的方式使該複數個金屬板141透過該基板11接地。

如圖16及圖17所示，圖中顯示發射器12和接收器13之間的隔離度測試結果。圖16中為複數個金屬板141接地之前的隔離度測試結果；而圖17為該複數個金屬板141接地之後的隔離度測試結果。從圖中可見，圖16的隔離度測試結果比在圖17中的低，因此該複數個金屬板141的接地可顯著地提高從該發射器12到該接收器13的洩漏訊號衰減。

綜上所述，本揭露的連續波雷達系統在各個實施例中皆利用具有複數個金屬板的隔離裝置，以衰減從發射器到該接收器的洩漏訊號。因此，在不顯著地增加該連續波雷達系統的尺寸大小、重量或電路複雜度的情形下，該隔離裝置提高了該發射器與該接收器之間的隔離度。

根據以上描述，明顯地在不脫離這些概念的範圍的情況下，可使用各種技術來實現本申請中所描述的概念。此外，雖然已經具體參考某些實施方式而描述了概念，但本領域具有通常知識者將認識到，可在形式和細節上作改變而不偏離這些概念的範圍。如此，所描述的實施方式在所有方面都會被認為是說明性的而非限制性的。而且，應該理解本申請並不限於上述的特定實施方式，而是在不脫離本揭露範圍的情況下可進行許多重新安排、修改和替換。

1：連續波雷達系統 11：基板 12：發射器 13：接收器 14：隔離裝置 141、141a、141b、141c、141d、141e：金屬板 P：天線場型 W1、W2、W3、W4、W5、W6：洩漏訊號 i1、i2、i3、i4、i5：渦電流 142：吸波材質 15：螺絲

圖1是本揭露一實施例中，設有隔離裝置的連續波雷達系統的側視示意圖。 圖2是本揭露一實施例中，連續波雷達系統中的隔離裝置衰減洩漏訊號的側視示意圖。 圖3是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的排列的側視示意圖。 圖4是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的另一排列的側視示意圖。 圖5是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的金屬板之間的間隔以及發射器和接收器之間的距離的側視示意圖。 圖6是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的俯視示意圖。 圖7是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的配置的側視示意圖。 圖8是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的另一配置的側視示意圖。 圖9是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的又一配置的側視示意圖。 圖10是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的另一配置的側視示意圖。 圖11是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的隔離裝置的金屬板的又一配置的側視示意圖。 圖12是本揭露一實施例中，用於連續波雷達系統的隔離裝置的吸波材料的配置的側視示意圖。 圖13是本揭露一實施例中，用於連續波雷達系統的隔離裝置的吸波材料的另配置的側視示意圖。 圖14是本揭露一實施例中，用於連續波雷達系統的隔離裝置的吸波材料的又一配置的側視示意圖。 圖15是本揭露一實施例中，連續波雷達系統的金屬板和基板之間的各種連接方式的側視示意圖。 圖16是本揭露一實施例中，在金屬板接地之前發射器和接收器之間的隔離度測試示意圖。 圖17是本揭露一實施例中，在金屬板接地之後發射器和接收器之間的隔離度測試示意圖。

無

1：連續波雷達系統 11：基板 12：發射器 13：接收器 14：隔離裝置 141：金屬板 P：天線場型

Claims (18)

1. 一種連續波雷達系統，包含：一基板；一發射器及一接收器設置於該基板上方；一隔離裝置，包含複數個金屬板平行設置於該發射器及該接收器之間，用於衰減從發射器發向接收器的洩漏訊號，該複數個金屬板與該基板電性連接，從而與該發射器及該接收器共地，當該洩漏訊號通過該複數個金屬板時，該複數個金屬板的排列使產生於每一該金屬板內的渦電流經由接地的方式被導引而出，其中該複數個金屬板的頂端形成一山形，該山形的斜率由該複數個金屬板中的每對相鄰的金屬板之間的高度差形成，而該高度差為0.1-0.5個該發射器所發出之一波的波長。
2. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板等距間隔設置於該基板上方。
3. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板與該基板約略垂直。
4. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板之間的間距可為0.25-0.45個該發射器所發出之一波的波長。
5. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該發射器與該接收器之間的距離可為3-5個該發射器所發出之一波的波長。
6. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該隔離裝置被設置為與該發射器及該接收器等距。
7. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板的高度沿著該發射器朝該接收器的方向變化。
8. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該山形為對稱的山形。
9. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該山形為不對稱的山形。
10. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板的高度為3-6個該發射器所發出之一波的波長。
11. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板比該發射器及該接收器高。
12. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板的頂端為圓弧形。
13. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板的厚度為1-5mm。
14. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板由鋁製成。
15. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該隔離裝置進一步包含置於該複數個金屬板之間的一吸波材質。
16. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該隔離裝置進一步包含一吸波材質，該吸波材質以塗層的形式覆於該複數個金屬板的表面。
17. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中至少該發射器或該接收器進一步包含一指向性天線。
18. 如請求項1所述之連續波雷達系統，其中該複數個金屬板被螺絲固定於該基板上。

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