TWM637311U

TWM637311U - 雷達訊號裝置

Info

Publication number: TWM637311U
Application number: TW111206853U
Authority: TW
Inventors: 陳則朋; 李元鈞; 林士凱
Original assignee: 立積電子股份有限公司
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-02-11
Also published as: CN219285392U; TWM640848U; TWM640849U

Abstract

一種雷達訊號裝置，用以偵測一物體的移動。該雷達訊號裝置包含一積體電路及一微波天線。該積體電路包含一射頻收發腳，用以同時發射一發射射頻訊號及接收一接收射頻訊號。該微波天線包含一饋入點，耦接於該射頻收發腳。

Description

雷達訊號裝置

本創作係關於一種雷達訊號裝置，尤指一種包含積體電路且該積體電路包含射頻收發腳以同時發射發射射頻訊號及接收接收射頻訊號之雷達訊號裝置。

在天線之相關領域，目前已可使用天線進行無線訊號之接收及發射。當無線訊號被天線接收後，經適當的處理，可分析訊號所搭載的資訊。然而，關於天線及相關的電路，於本領域中，依然欠缺整合性的解決方案。

實施例提供一種雷達訊號裝置，用以偵測一物體的移動，包含一積體電路及一微波天線。該積體電路包含一射頻收發腳，用以同時發射一發射射頻訊號及接收一接收射頻訊號。該微波天線包含一饋入點，耦接於該積體電路之該射頻收發腳。

另一實施例提供一種雷達訊號裝置，用以偵測一物體的移動，包含一積體電路及一微波天線。該積體電路包含一射頻收發腳、一振盪器、一放大器及一接收訊號處理電路。該射頻收發腳用以同時發射一發射射頻訊號及接收一接收射頻訊號。該放大器耦接於該振盪器與該射頻收發腳及用以產生該發射射頻訊號。該接收訊號處理電路耦接於該射頻收發腳，及用以根據該接收射頻訊號產生相關於該物體的移動的一中頻訊號。該微波天線包含一饋入點，耦接於該積體電路之該射頻收發腳。

第1圖為實施例中，雷達訊號裝置100之示意圖。雷達訊號裝置100可用以收發無線訊號，以透過都卜勒效應偵測物體的移動。雷達訊號裝置100可包含積體電路110及微波天線120。積體電路110可包含射頻收發腳，用以同時發射發射射頻訊號ST及接收接收射頻訊號SR。微波天線120可包含饋入點122，耦接於積體電路110之射頻收發腳。在本實施例中，發射射頻訊號ST被微波天線120發射後，由被物體反射並被微波天線120接收，而產生接收射頻訊號SR。發射射頻訊號ST在一段時間內被持續發射，而使得射頻訊號SR被持續接收。

如第1圖所示，積體電路110可另包含振盪器112、放大器114及接收訊號處理電路116、低壓差穩壓器118及匯流排電路119。匯流排電路119可為內部整合電路（Inter-Integrated Circuit，I ²C）。放大器114可耦接於振盪器112與一射頻收發腳及用以產生發射射頻訊號ST。接收訊號處理電路116可耦接於射頻收發腳及用以根據接收射頻訊號SR產生相關於物體之移動的中頻訊號SIF。如第1圖所示，積體電路110可包含第一腳1101至第六腳1106，其中第四腳1104可為射頻收發腳。在本實施例中，第四腳1104為積體電路110中單一的射頻收發腳。

積體電路110之射頻收發腳（例如，第四腳1104）可選擇性地另用以提供直流偏壓，且微波天線120之饋入點122可對應地具有直流參考電壓，此直流參考電壓可由積體電路110之射頻收發腳所提供。換言之，射頻收發腳提供的直流偏壓，可對應地產生為饋入點122之直流參考電壓。此情況下，饋入點122除了可收發發射射頻訊號ST及接收射頻訊號SR，還可為微波天線120之直流參考點。由於在頻域中，直流偏壓可屬於低頻，而發射射頻訊號ST及接收射頻訊號SR可屬於高頻，故積體電路110之射頻收發腳可同時提供直流偏壓、發射發射射頻訊號ST及接收接收射頻訊號SR。

如第1圖所示，雷達訊號裝置100可另包含直流低阻抗路徑130，連接於微波天線120之饋入點122及積體電路110之射頻收發腳。

第2圖為另一實施例中，雷達訊號裝置200之示意圖。相較於第1圖之雷達訊號裝置100，積體電路可另包含直流偏壓腳（例如，第二腳1102及/或第三腳1103），用以提供直流偏壓。舉例而言，第二腳1102可提供地端偏壓VGND，且第三腳1103可提供預定偏壓VCC。雷達訊號裝置200中，微波天線120可另包含直流參考點124。直流參考點124可具有直流參考電壓，此直流參考電壓可由積體電路110之直流偏壓腳（例如，第二腳1102或第三腳1103）所提供。換言之，直流參考點124上的直流參考電壓，可對應地產生為積體電路110之直流偏壓腳所提供之直流偏壓。

第3圖為另一實施例中，雷達訊號裝置300之示意圖。相較於第1圖之雷達訊號裝置100，積體電路110可另包含第一直流偏壓腳及第二直流偏壓腳。舉例而言，積體電路110之第一直流偏壓腳可為第三腳1103，用以提供第一直流偏壓（例如，預定偏壓VCC），且第二直流偏壓腳可為第二腳1102，用以提供第二直流偏壓（例如，地端偏壓VGND）。雷達訊號裝置300中，除了饋入點122，微波天線120可另包含第一直流參考點126及第二直流參考點128。第一直流參考點126可具有第一直流參考電壓，此第一直流參考電壓可由積體電路110之第一直流偏壓腳（例如，第三腳1103）所提供。第二直流參考點128可具有第二直流參考電壓，此第二直流參考電壓可由積體電路110之第二直流偏壓腳1102所提供。因此，在第3圖中，第一直流參考電壓可為預定偏壓VCC，且第二直流參考電壓可為地端偏壓VGND。

第4圖為另一實施例中，雷達訊號裝置400之示意圖。雷達訊號裝置400中，積體電路110之射頻收發腳（例如，第四腳1104）可另用以提供第一直流偏壓。積體電路110可另包含第二直流偏壓腳（例如，第二腳1102或第三腳1103），用以提供第二直流偏壓。微波天線120之饋入點122可具有第一直流參考電壓V1，第一直流參考電壓V1可由積體電路110之射頻收發腳所提供。微波天線120可另包含第二直流參考點129，第二直流參考點129具有第二直流參考電壓V2，第二直流參考電壓V2可由積體電路110之第二直流偏壓腳所提供。

第5圖為第1圖至第4圖之微波天線120之示意圖。如第5圖所示，微波天線120可包含輻射單元1210，用以無線收發分別對應於接收射頻訊號SR及發射射頻訊號ST及之無線訊號SR1及ST1。微波天線120另可選擇性包含匹配電路1220，耦接於輻射單元1210及饋入點122之間，用以調整阻抗。根據實施例，匹配電路1220可省略。

根據實施例，微波天線120可包含貼片天線（patch antenna）、帶有地端穿孔之貼片天線（patch antenna with ground vias）、平面倒F型天線（Planar Inverted-F antenna，PIFA）、單極天線（Monopole antenna）、槽孔天線（Slot antenna）、八木天線（YAGI antenna）、線狀天線（line antenna）、槽環天線（slot ring antenna）、偶極天線（dipole antenna）、領結天線（bowtie antenna）、槽領結天線（slot bowtie antenna）、孔徑天線（aperture antenna）、碟形天線（dish antenna）、喇叭天線（horn antenna）、腔體天線（cavity antenna）、線天線（wire antenna）、透鏡天線（lens antenna）、反射器天線（reflector antenna）、螺旋天線（Helical antenna）、螺旋天線（spiral antenna）、對數週期天線（Log periodic antenna）、環形天線（loop antenna）、介質諧振天線（Dielectric resonant antenna）及/或晶片天線（chip antenna）。微波天線120可具有雙向輻射場型（Bi-directional radiated pattern）、全向性輻射場型（Omi-directional radiated pattern）或指向性輻射場型（uni-directional radiated pattern）。

關於微波天線120，可選擇性地外加反射器（reflector）。藉由調整微波天線120及反射器之間的距離，可得到較佳的增益值（gain）、或得到較適合的場型（pattern），例如是單向性輻射場型（uni-directional radiation pattern）、錐形（conical）場型、或具有較寬波束（wider beam）之場型。

根據實施例，匹配電路1220可包含串聯匹配網路（series matching network）結構、並接匹配網路（shunt matching network）結構、串聯-並接匹配網路（series-shunt matching network）、並接-串聯匹配網路（shunt-series matching network）結構、短路截線（short stub）結構、開路截線（open stub）結構、π型匹配網路（π matching network）結構，及/或T型匹配網路（T matching network）結構。匹配電路1220可包含電容、電阻、電感及/或其組合。

第6圖為實施例中，雷達訊號裝置600之上視圖。第6圖中，微波天線120之輻射體可為環形輻射體，其饋入點122可耦接於積體電路110之射頻收發腳（例如，第四腳1104）。環形輻射體之另一端點12D可為直流參考點，端點12D可電性連接於導電層CL。舉例而言，導電層CL可為地端，且積體電路110之直流偏壓腳（例如，第二腳1202）可耦接於導電層CL。

第7圖為另一實施例中，雷達訊號裝置700之上視圖。雷達訊號裝置700相似於雷達訊號裝置600，但雷達訊號裝置700之微波天線120之環形輻射體可圍繞導電層CL，故可產生不同於雷達訊號裝置600的天線場型。

第7圖中，導電層CL及微波天線120之環形輻射體可製造於同一導電層，但在另一實施例中，導電層CL及微波天線120之環形輻射體可製造於相異之導電層，且環形輻射體之端點12D及導電層CL可透過導電路徑，例如導電穿孔（via），從而電性連接。

第8圖為另一實施例中，雷達訊號裝置800之上視圖。雷達訊號裝置800中，微波天線120之輻射單元為槽孔（slot）1290。槽孔1290可產生於導電層CL，導電層CL可為地端。微波天線120可包含導線1280，導線1280之端點12D可為直流參考點，而導線1280之另一端可為微波天線120之饋入點122。導線1280可使用適宜的導電結構而產生，例如，導線1280可為微帶線（microstrip line）。積體電路110之射頻收發腳（例如，第四腳1104）可耦接於饋入點122，且積體電路110之直流偏壓腳（例如，第二腳1102）可耦接於導電層CL，以接收直流偏壓（例如地端電壓）。

第8圖中，導電層CL及導線1280可製造於同一導電層，但在另一實施例中，導電層CL及導線1280可製造於相異導電層，且導線1280之端點12D及導電層CL可透過導電路徑，例如導電穿孔（via），從而電性連接。

第9圖為另一實施例中，雷達訊號裝置900之上視圖。雷達訊號裝置900相似於第6圖之雷達訊號裝置600，相似之處不另重述，但雷達訊號裝置900之微波天線120的輻射體可為平面倒F輻射體，從而形成平面倒F天線（planar inverted-F antenna，PIFA）。

第10圖為另一實施例中，雷達訊號裝置1000之斜視圖。第10圖之微波天線120可包含導電貼片1288及導電穿孔（via）1299，導電貼片1288可透過導電穿孔1299以電性連接於導電層CL。如第10圖所示，導電貼片1288及導電層CL可產生於相異的導電層。透過導電貼片1288及導電穿孔1299，微波天線120可為帶有短路穿孔之貼片天線（patch antenna with shorting via）。導電層CL可為地端，耦接於積體電路110之直流偏壓腳（例如，第二腳1102）。微波天線120之饋入點122可透過穿過孔洞H的導電路徑PTH，耦接於積體電路110之射頻收發腳（例如，第四腳1104），其中孔洞H可產生於導電層CL。

第11圖為實施例中，具有兩直流參考點12D1及12D2之微波天線120的示意圖。第11圖中，微波天線120之匹配電路1220為π型匹配網路結構，具有匹配元件1221至1223。匹配元件1221至1223可包含電容、電阻、電感及/或其組合。如第11圖所示，匹配元件1222可耦接於饋入點122及直流參考點12D1之間，且匹配元件1223可耦接於輻射單元1210及直流參考點12D2之間。舉例而言，第11圖之微波天線120可應用於第3圖之雷達訊號裝置300。

第1圖至第11圖係為示意圖，用以說明實施例之原理，而非呈現精準的比例及所有細節。

綜上，根據實施例，積體電路110可包含射頻收發腳，耦接於微波天線120之饋入點122，用以同時發射發射射頻訊號ST及接收接收射頻訊號SR，實施例也說明相關的結構。因此，實施例已提供更具整合性的解決方案。

100,200,300,400,600,700,800,900,1000:雷達訊號裝置 110:積體電路 1101至1106:腳 112:振盪器 114:放大器 116:接收訊號處理電路 118:低壓差穩壓器 119:匯流排電路 120:微波天線 1210:輻射單元 122:饋入點 1220:匹配電路 1221,1222,1223:匹配元件 124,126,128,129,12D1,12D2:直流參考點 1280:導線 1288:導電貼片 1290:槽孔 1299:導電穿孔 12D:端點 130:直流低阻抗路徑 CL:導電層 H:孔洞 PTH:導電路徑 SIF:中頻訊號 SR:接收射頻訊號 SR1,ST1:無線訊號 ST:發射射頻訊號 V1,V2:直流參考電壓 VCC:預定偏壓 VGND:地端偏壓

第1圖至第10圖為相異實施例中，雷達訊號裝置之示意圖。第11圖為實施例中，具有兩直流參考點之微波天線的示意圖。

100:雷達訊號裝置

110:積體電路

1101至1106:腳

112:振盪器

114:放大器

116:接收訊號處理電路

118:低壓差穩壓器

119:匯流排電路

120:微波天線

122:饋入點

130:直流低阻抗路徑

SIF:中頻訊號

SR:接收射頻訊號

ST:發射射頻訊號

Claims

一種雷達訊號裝置，用以偵測一物體的移動，包含：一積體電路，包含一射頻收發腳，用以同時發射一發射射頻訊號及接收一接收射頻訊號；及一微波天線，包含一饋入點耦接於該積體電路之該射頻收發腳。
如請求項1所述的雷達訊號裝置，其中：該射頻收發腳另用以提供一直流偏壓；及該饋入點具有一直流參考電壓，該直流參考電壓由該積體電路之該射頻收發腳所提供。
如請求項1所述的雷達訊號裝置，另包含一直流低阻抗路徑，連接於該微波天線之該饋入點及該積體電路之該射頻收發腳。
如請求項1所述的雷達訊號裝置，該積體電路包含一振盪器，一放大器耦接於該振盪器與該射頻收發腳及用以產生該發射射頻訊號，及一接收訊號處理電路耦接於該射頻收發腳及用以根據該接收射頻訊號產生相關於該物體的移動的一中頻訊號。
如請求項1所述的雷達訊號裝置，其中：該積體電路另包含一直流偏壓腳，用以提供一直流偏壓，及該微波天線另包含一直流參考點，具有一直流參考電壓，該直流參考電壓由該積體電路之該直流偏壓腳所提供。
如請求項1所述的雷達訊號裝置，其中：該積體電路另包含：一第一直流偏壓腳，用以提供一第一直流偏壓；及一第二直流偏壓腳，用以提供一第二直流偏壓；及該微波天線另包含：一第一直流參考點，具有一第一直流參考電壓，該第一直流參考電壓由該積體電路之該第一直流偏壓腳所提供；及一第二直流參考點，具有一第二直流參考電壓，該第二直流參考電壓由該積體電路之該第二直流偏壓腳所提供。
如請求項1所述的雷達訊號裝置，其中：該積體電路之該射頻收發腳另用以提供一第一直流偏壓，及該積體電路另包含一第二直流偏壓腳，用以提供一第二直流偏壓；及該微波天線之該饋入點具有一第一直流參考電壓，該第一直流參考電壓由該積體電路之該射頻收發腳所提供，及該微波天線另包含一第二直流參考點，該第二直流參考點具有一第二直流參考電壓，該第二直流參考電壓由該積體電路之該第二直流偏壓腳所提供。
一種雷達訊號裝置，用以偵測一物體的移動，包含：一積體電路，包含一射頻收發腳用以同時發射一發射射頻訊號及接收一接收射頻訊號，一振盪器，一放大器耦接於該振盪器與該射頻收發腳及用以產生該發射射頻訊號，及一接收訊號處理電路耦接於該射頻收發腳及用以根據該接收射頻訊號產生相關於該物體的移動的一中頻訊號；及一微波天線，包含一饋入點耦接於該積體電路之該射頻收發腳。
如請求項1至8任一項所述的雷達訊號裝置，其中該微波天線另包含：一輻射單元，用以無線收發對應於該發射射頻訊號及該接收射頻訊號之無線訊號；及一匹配電路，耦接於該輻射單元及該饋入點之間；其中該匹配電路包含電容、電阻、電感或其組合。
如請求項1至8任一項所述的雷達訊號裝置，其中該微波天線包含貼片天線、帶有地端穿孔之貼片天線、平面倒F型天線、單極天線、槽孔天線、八木天線、線狀天線、槽環天線、偶極天線、領結天線、槽領結天線、孔徑天線、碟形天線、喇叭天線、腔體天線、線天線、透鏡天線、反射器天線、螺旋天線、螺旋天線、對數週期天線、環形天線、介質諧振天線及/或晶片天線。