整合微波偵測(cè)功能的照明裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種照明裝置，包含微波偵測(cè)器及電源模塊。該微波偵測(cè)器可從數(shù)個(gè)距離閘之中選取的一距離閘以決定其偵測(cè)范圍。微波偵測(cè)器的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊發(fā)射第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬是依據(jù)該距離閘調(diào)整。微波偵測(cè)器用來(lái)于目標(biāo)位于該距離閘之內(nèi)時(shí)，依據(jù)第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)和從目標(biāo)反射的第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)所解調(diào)產(chǎn)生的差頻信號(hào)，計(jì)算微波偵測(cè)器與目標(biāo)之間的距離，再用來(lái)依據(jù)差頻信號(hào)解調(diào)后的都卜勒信號(hào)計(jì)算目標(biāo)的移動(dòng)速度，并用來(lái)依據(jù)目標(biāo)的移動(dòng)速度以及距離決定是否產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。電源模塊用來(lái)依據(jù)觸發(fā)信號(hào)決定是否提供電源以驅(qū)動(dòng)光源發(fā)出光線(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】整合微波偵測(cè)功能的照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明為一種照明裝置，尤指一種整合微波偵測(cè)功能以偵測(cè)偵測(cè)目標(biāo)移動(dòng)距離及 速度的照明裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于現(xiàn)代化智能型居家與綠色節(jié)能的需求，大部分的照明裝置均考慮將省電與節(jié) 能的架構(gòu)納入控制燈具電源開(kāi)關(guān)或燈具照明強(qiáng)度。常用的低功率微型化傳感器，分為紅外 線(xiàn)傳感器與微波傳感器兩種。紅外線(xiàn)傳感器是一種可以偵測(cè)物體移動(dòng)的電子裝置，其利用 人體發(fā)射出來(lái)的紅外線(xiàn)的變化，來(lái)感應(yīng)物體的移動(dòng)。微波傳感器則是通過(guò)量測(cè)移動(dòng)物體的 都卜勒信號(hào)，來(lái)計(jì)算物體的移動(dòng)速度。
[0003] 但受限于傳感器體積的大小與波束方向的考慮，傳感器通常外掛于燈具之外，以 配合單芯片與切換選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行燈具開(kāi)關(guān)與亮度控制。當(dāng)人類(lèi)進(jìn)入到外接于燈具之外的 紅外線(xiàn)偵測(cè)器的感應(yīng)范圍時(shí)，會(huì)觸發(fā)紅外線(xiàn)偵測(cè)器送出信號(hào)以使控制器啟動(dòng)光源的照明功 能。
[0004] 然而欲將省電與節(jié)能的傳感器與控制器納入燈具系統(tǒng)時(shí)，需考慮室內(nèi)布線(xiàn)的問(wèn)題 與外接控制器。若是用于一般住家、學(xué)校與辦公大樓，燈具系統(tǒng)更換維修非一般民眾所能執(zhí) 行，且整個(gè)燈具系統(tǒng)的耗電量可能大于單一燈具的耗能。
[0005] 此外，紅外線(xiàn)偵測(cè)器與高頻段（24GHz)的微波偵測(cè)器，雖然整體體積較小，但其波 束寬度（Beam-width)較窄不易設(shè)計(jì)成全向性（Omnidirectional)的偵測(cè)。因此有些紅外 線(xiàn)傳感器以二次光學(xué)的設(shè)計(jì)將偵測(cè)角度擴(kuò)大。如果降低微波偵測(cè)器的發(fā)射信號(hào)頻率，雖然 可以增加天線(xiàn)場(chǎng)形的波束寬度，但是也會(huì)增加微波偵測(cè)器的體積。若不改變發(fā)射信號(hào)頻率 而改變天線(xiàn)設(shè)計(jì)，有可能將偵測(cè)角度變大，但其天線(xiàn)場(chǎng)形會(huì)產(chǎn)生旁瓣（Side-lobe)，產(chǎn)生偵 測(cè)的死角，因此要將偵測(cè)器與燈具系統(tǒng)整合在單一模塊具有技術(shù)上的困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種照明裝置，包含一光源、一微波偵測(cè)器及一電源模 塊。該微波偵測(cè)器包含一主動(dòng)式天線(xiàn)模塊、一調(diào)變模塊及一鑒別控制模塊。該主動(dòng)式天線(xiàn) 模塊用來(lái)以一掃頻周期朝一目標(biāo)發(fā)射一第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，并接收由該目標(biāo)反射回來(lái)的 一第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)。該調(diào)變模塊電性連接于該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊，用來(lái)依據(jù)從數(shù)個(gè)距離 閘之中選取的一距離閘產(chǎn)生一調(diào)變信號(hào)予該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊，該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶 寬依據(jù)該調(diào)變信號(hào)的振幅調(diào)整，其中該數(shù)個(gè)距離閘是一對(duì)一對(duì)應(yīng)數(shù)個(gè)第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào) 的帶寬。該鑒別控制模塊電性連接該調(diào)變模塊，用來(lái)于該目標(biāo)位于該距離閘之內(nèi)時(shí)，依據(jù)該 第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)以及該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)解調(diào)產(chǎn)生的差頻信號(hào)，計(jì)算該微波偵測(cè)器 與該目標(biāo)之間的距離，用來(lái)依據(jù)該差頻信號(hào)解調(diào)后的都卜勒信號(hào)的頻率計(jì)算該目標(biāo)的移動(dòng) 速度，并用來(lái)依據(jù)該目標(biāo)的移動(dòng)速度以及該距離決定是否產(chǎn)生一觸發(fā)信號(hào)。該電源模塊電 性連接于該微波偵測(cè)器以及該光源之間，用來(lái)依據(jù)該觸發(fā)信號(hào)決定是否提供電源以驅(qū)動(dòng)該 光源發(fā)出光線(xiàn)。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊包含一回路天線(xiàn)及一射頻晶體管。該回 路天線(xiàn)包含一發(fā)射端以及一接收端，該發(fā)射端用來(lái)傳遞該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，該接收端 用來(lái)傳遞該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)。該射頻晶體管具有一控制埠、一第一埠以及一第二埠，該 第二埠耦接該發(fā)射端，該控制埠耦接該接收端，且該控制埠與該第二埠為反相。
[0008] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該微波偵測(cè)器另包含一第一低通濾波器及一第二解調(diào)器。 該第一低通濾波器電性連接該射頻晶體管的第一埠，其中該第一低通濾波器與該射頻晶體 管形成一第一解調(diào)器，該第一解調(diào)器用來(lái)依據(jù)一距離閘解調(diào)出該差頻信號(hào)，且該差頻信號(hào) 具有該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)和該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的頻率差。該第二解調(diào)器電性連接該 第一解調(diào)器輸出，用來(lái)解調(diào)該差頻信號(hào)以產(chǎn)生該都卜勒信號(hào)，該都卜勒信號(hào)的頻率等于一 上掃差頻和一下掃差頻的頻率差。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該第二解調(diào)器包含：一包跡檢測(cè)器，電性連接該射頻晶體管 的第一埠；及一第二低通濾波器，電性連接包跡檢測(cè)器，用來(lái)輸出該都卜勒信號(hào)。
[0010] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該射頻晶體管為一雙極性接面晶體管，該控制埠為一基極， 該第一埠為一發(fā)射極，且該第二埠為一集電極。
[0011] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該射頻晶體管為一場(chǎng)效晶體管，且該場(chǎng)效晶體管系包含一 假型高速電子遷移率晶體管，該控制埠為一柵極，該第一埠為一源極，且該第二埠為一漏 極。
[0012] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該微波偵測(cè)器另包含一第一電容，該第一電容的兩端跨接 該射頻晶體管的該第一埠和該第二端口，其中該回路天線(xiàn)包含：一第一電感，耦接于該射頻 晶體管的該第二埠；一第二電感；一第三電感，耦接于該射頻晶體管的該控制埠；一第二電 容，耦接于該第一電感和該第二電感之間；以及一第三電容，耦接于該第二電感和該第三電 感之間。
[0013] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該鑒別控制模塊包含一距離計(jì)算單元，電性連接于該射頻 晶體管的第一埠，用來(lái)依據(jù)一第一關(guān)系式計(jì)算該微波偵測(cè)器與該目標(biāo)之間的距離，該第一 關(guān)系式為R=fbXcXT) /(2XB),R為該微波偵測(cè)器與該目標(biāo)之間的距離，fb為差頻信號(hào)， B為掃頻帶寬，c為光速，T為掃頻周期。
[0014] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊包含一基板，包含彼此相對(duì)的一第一表 面以及一第二表面；一第一微帶天線(xiàn)金屬，設(shè)置于該基板的第一表面之上；一第二微帶天 線(xiàn)金屬，設(shè)置于該基板的第一表面之上；一第三微帶天線(xiàn)金屬，設(shè)置于該基板的第一表面之 上；一第一耦合金屬片，設(shè)置于該基板的第二表面之上；一第二耦合金屬片，設(shè)置于該第二 表面之上；以及一第三耦合金屬片，設(shè)置于該第二表面之上。該射頻晶體管設(shè)置于該第一表 面，該射頻晶體管的控制埠連接至該第三微帶金屬，且該第一埠以及該第二埠分別連接至 該第一耦合金屬片以及該第一微帶金屬。其中，該第一微帶天線(xiàn)金屬的第一部分以及該第 一耦合金屬片構(gòu)成一第一電容，該第一微帶天線(xiàn)金屬的第二部分、與該第一微帶天線(xiàn)金屬 的該第一部分相鄰的該第二微帶天線(xiàn)金屬的第一部分以及該第二耦合金屬片構(gòu)成一第三 電容，該第二微帶天線(xiàn)金屬的第二部分、與該第二微帶天線(xiàn)金屬的該第二部分相鄰的部分 的該第三微帶天線(xiàn)金屬以及該第三耦合金屬片構(gòu)成一第三電容。
[0015] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊射出該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的方向與該 目標(biāo)移動(dòng)方向呈一夾角，該速度計(jì)算單元用來(lái)依據(jù)該夾角、光速、該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的 載波的中心頻率計(jì)算該目標(biāo)移動(dòng)方向的速度。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該鑒別控制模塊包含一速度計(jì)算單元，用來(lái)依據(jù)一第二關(guān) 系式計(jì)算該目標(biāo)移動(dòng)方向的速度，該第二關(guān)系式為V= (fV_fb+)Xc/(2Xf；Xcos0),v為 該目標(biāo)移動(dòng)方向的速度，fV為該下掃差頻，fb+為該上掃差頻，c為光速,f。為該載波中心頻 率。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器系一數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù)字轉(zhuǎn)模擬接 口，合成產(chǎn)生該調(diào)變信號(hào)。
[0018] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器為具有一運(yùn)算放大器的加法器，其包含 數(shù)個(gè)輸入端以及一輸出端，每一輸入端與該運(yùn)算放大器的輸入正端之間耦接不同電阻，當(dāng) 其中一個(gè)輸入端接地時(shí)，其余輸入端接浮接，用來(lái)輸出具有不同振幅的該調(diào)變信號(hào)。
[0019] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該照明裝置另包含一燈體，其中該微波偵測(cè)器、該光源以及 該電源模塊皆收容于該燈體之中。
[0020] 相較于習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明照明裝置使用的微波偵測(cè)器是將射頻模塊的震蕩器、混 波器與天線(xiàn)整合為一體，所以微波偵測(cè)器得以簡(jiǎn)化并縮小體積，以利于與光源、電源模塊一 同整合在燈體之中。也因此微波偵測(cè)器與光源都可以直接使用一般交流電源無(wú)需其他外 接的控制電路與線(xiàn)路，如此省去居家的布線(xiàn)與燈具控制電路。此外，傳統(tǒng)紅外線(xiàn)偵測(cè)器及 24GHz微波偵測(cè)器在偵測(cè)微波與光波頻段的輻射體時(shí)，當(dāng)頻率愈高時(shí)，其輻射場(chǎng)型的3dB波 束寬度（Beamwidth)愈窄，若以數(shù)組設(shè)計(jì)或調(diào)整天線(xiàn)形狀來(lái)達(dá)成全向性場(chǎng)型時(shí)，會(huì)在某些 角度產(chǎn)生側(cè)旁波（Side-lobe)而發(fā)生量測(cè)死角。相較于傳統(tǒng)紅外線(xiàn)偵測(cè)器及24GHz微波 偵測(cè)器，本發(fā)明照明裝置使用微波偵測(cè)器1〇〇的輻射場(chǎng)型幾乎為全相性，而沒(méi)有量測(cè)死角。 所以本發(fā)明照明裝置通過(guò)使用微波偵測(cè)器，可用于短距離但是涵蓋角度大時(shí)的移動(dòng)目標(biāo)偵 測(cè)。本發(fā)明的微波偵測(cè)器的第一解調(diào)器利用二極管配合低通濾波器取代混波器，進(jìn)行第一 階段的降頻解調(diào)以取出用來(lái)計(jì)算距離的信息，再利用第二解調(diào)器進(jìn)行第二階段的降頻解調(diào) 以取出用來(lái)計(jì)算速度的信息。由于本發(fā)明的微波偵測(cè)器直接且快速由電路硬件取出并計(jì)算 距離及速度等兩種信息，大幅度減少傳統(tǒng)微波偵測(cè)器的數(shù)字信號(hào)處理器設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。此 夕卜，本發(fā)明利用改變調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生的調(diào)變信號(hào)的振幅以調(diào)整調(diào)變連續(xù)波信號(hào)的射頻 帶寬大小，來(lái)控制不同偵測(cè)范圍。本發(fā)明設(shè)定多個(gè)偵測(cè)范圍，只有在設(shè)定的偵測(cè)范圍內(nèi)的目 標(biāo)才會(huì)被感應(yīng)，將各段偵測(cè)范圍設(shè)定明顯化。
[0021] 為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作 詳細(xì)說(shuō)明如下：

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1繪示本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置。
[0023] 圖2為本發(fā)明的照明裝置的功能方塊圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明的微波偵測(cè)器和電源模塊的功能方塊圖。
[0025] 圖4是圖3的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的等效電路圖。
[0026] 圖5為本發(fā)明的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖。
[0027] 圖6為圖5的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的正面以及反面結(jié)構(gòu)的對(duì)照?qǐng)D。
[0028] 圖7為圖5的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的結(jié)構(gòu)的正視圖。
[0029] 圖8是本發(fā)明微波偵測(cè)器發(fā)射的第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)以及接收的第二調(diào)頻連續(xù) 波信號(hào)的頻率與時(shí)間關(guān)系圖。
[0030] 圖9系圖3所示第二解調(diào)器的電路圖。
[0031] 圖10為掃頻帶寬與距離的關(guān)系圖。
[0032] 圖11系圖3調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器的實(shí)施例的電路圖。
[0033] 圖12繪示本發(fā)明的照明裝置應(yīng)用于室內(nèi)空間。
[0034] 圖13繪示本發(fā)明照明裝置掛在3公尺高的天花板，設(shè)定距離閘為5公尺下的輻射 場(chǎng)型。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下各實(shí)施例的說(shuō)明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施 例。本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，例如"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"頂"、"底"、"水平"、 "垂直"等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用以說(shuō)明及理解本發(fā)明，而 非用以限制本發(fā)明。
[0036] 請(qǐng)參閱圖1以及圖2,圖1繪示本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置10,圖2為本發(fā)明的照明 裝置10的功能方塊圖。照明裝置10包含一燈體11、一光源12、一微波偵測(cè)器100以及一 電源模塊20。光源12可以為發(fā)光二極管。微波偵測(cè)器100整合傳統(tǒng)的主動(dòng)式天線(xiàn)和射頻 模塊，用來(lái)于目標(biāo)位于偵測(cè)范圍（亦即距離閘）之內(nèi)時(shí)，計(jì)算微波偵測(cè)器1〇〇與該目標(biāo)之間 的距離以及計(jì)算該目標(biāo)的移動(dòng)速度，并用來(lái)依據(jù)該目標(biāo)的移動(dòng)速度以及該距離決定是否產(chǎn) 生一觸發(fā)信號(hào)。電源模塊20電性連接于微波偵測(cè)器100以及光源12之間，用來(lái)將交流電 源（例如商用交流電源）22轉(zhuǎn)換成直流電源。電源模塊20包含一啟動(dòng)單元24,用來(lái)于接收 該觸發(fā)信號(hào)時(shí)導(dǎo)通，以提供轉(zhuǎn)換后的直流電源予光源12,使得光源12發(fā)出光線(xiàn)。光源12、 微波偵測(cè)器100以及電源模塊20皆收容于燈體11之中。微波偵測(cè)器100以可插拔的方式 設(shè)置于燈體11之中。
[0037] 請(qǐng)參考圖3,圖3為圖2的微波偵測(cè)器100的功能方塊圖。微波偵測(cè)器100包含 一主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110、一第一低通濾波器120、一調(diào)變模塊130、一第二解調(diào)器140b以及 一鑒別控制模塊160。主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110整合天線(xiàn)和射頻模塊的功能，包含一回路天線(xiàn) 101和一射頻晶體管102?；芈诽炀€(xiàn)101用來(lái)朝一目標(biāo)發(fā)射一第一調(diào)頻連續(xù)波（frequency modulationcontinuouswave,FMCW)信號(hào)，并接收由目標(biāo)反射回來(lái)的一第二調(diào)頻連續(xù)波 信號(hào)。第一低通濾波器120與射頻晶體管102形成一第一解調(diào)器140a，第一解調(diào)器140a 用來(lái)依據(jù)一距離閘解調(diào)該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)和第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)以產(chǎn)生一差頻信號(hào)， 且該差頻信號(hào)具有該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)和該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的頻率差。第二解調(diào) 器140b用來(lái)解調(diào)該差頻信號(hào)以產(chǎn)生一都卜勒信號(hào)，該都卜勒信號(hào)的頻率等于一上掃差頻 (up-sweepbeatfrequency)和一下掃差步頁(yè)（down-sweepbeatfrequency)之間的步頁(yè)率 差。調(diào)變模塊130電性連接于主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110,用來(lái)依據(jù)從數(shù)個(gè)距離閘之中選取的一距 離閘產(chǎn)生一調(diào)變信號(hào)予主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110。該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬依據(jù)該調(diào)變信 號(hào)的振幅調(diào)整，其中該數(shù)個(gè)距離閘是一對(duì)一對(duì)應(yīng)數(shù)個(gè)第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬。鑒別控 制模塊160電性連接調(diào)變模塊130,用來(lái)于該目標(biāo)位于該距離閘之外時(shí)，忽略對(duì)該目標(biāo)的計(jì) 算，并用來(lái)于該目標(biāo)位于該距離閘之內(nèi)時(shí)，依據(jù)該差頻信號(hào)計(jì)算微波偵測(cè)器100與該目標(biāo) 之間的距離，以及依據(jù)該都卜勒信號(hào)的頻率計(jì)算該目標(biāo)的移動(dòng)速度，并依據(jù)所計(jì)算出的速 度與距離決定是否產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。調(diào)變模塊130用來(lái)于依據(jù)不同偵測(cè)距離而產(chǎn)生不同振幅 的調(diào)變信號(hào)。各組件的結(jié)構(gòu)與運(yùn)作容后詳述。
[0038] 請(qǐng)參閱圖4,圖4是圖3的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110的等效電路圖。主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110 具有自身混波解調(diào)架構(gòu)，包含有一回路天線(xiàn)101和一射頻晶體管102?；芈诽炀€(xiàn)101具有發(fā) 射端101T以及接收端101R，發(fā)射端101T用來(lái)傳遞該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，接收端101R用 來(lái)傳遞該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)?；芈诽炀€(xiàn)101包含一第一電感L11、一第二電感L12、一第 三電感L13、一第一電容C11、一第二電容C12、一第三電容C13以及一變?nèi)荻O管103。射 頻晶體管102具有控制埠1023、第一埠1021以及第二埠1022。第二埠1022耦接發(fā)射端 101T，控制埠1023耦接接收端101R。第一埠1021及第二埠1022分別連接第一電容C11的 兩端。第一埠1021電性連接第一低通濾波器120,用以作為中頻（基頻）解調(diào)信號(hào)的輸出 端。變?nèi)荻O管103并聯(lián)于第二電容C12。
[0039] 值得注意的是，在圖4中，發(fā)射端101T與接收端101R必需要相位差180°以形成 正回授電路，才能使回路天線(xiàn)101獲得良好的振蕩。射頻晶體管102系以雙極性接面晶體 管（bipolarjunctiontransistor，BJT)表示，但事實(shí)上，射頻晶體管102亦可以為場(chǎng)效晶 體管（fieldeffecttransistor，F(xiàn)ET)，若為場(chǎng)效晶體管（fieldeffecttransistor，F(xiàn)ET) 時(shí)，可以為假型高速電子遷移率晶體管（P-Hemt)。當(dāng)射頻晶體管102為BJT時(shí)，控制埠1023 為一基極，第一埠1021也就是降頻埠為一發(fā)射極，而第二埠1022為一集電極。而當(dāng)射頻晶 體管102為FET時(shí)，控制埠1023為一柵極，第一埠1021也就是降頻埠為一源極，而第二埠 1022為一漏極。
[0040] 請(qǐng)參考圖5和圖6,圖5為本發(fā)明的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的結(jié)構(gòu)的橫向剖面圖，圖6為 圖5的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的正面以及反面結(jié)構(gòu)的對(duì)照?qǐng)D。主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110包含有一第一 微帶天線(xiàn)金屬1011、一第二微帶天線(xiàn)金屬1012、一第三微帶天線(xiàn)金屬1013、一基板106、一 射頻晶體管102、一第一稱(chēng)合金屬片1051、一第二稱(chēng)合金屬片1052以及一第三稱(chēng)合金屬片 1053。第一微帶天線(xiàn)金屬1011、第二微帶天線(xiàn)金屬1012以及第三微帶天線(xiàn)金屬1013設(shè)置 于基板106的第一表面107(即正面）上。而第一稱(chēng)合金屬片1051、第二稱(chēng)合金屬片1052 以及第三稱(chēng)合金屬片1053系設(shè)置于基板106的第二表面108 (即反面）上，第一表面107和 第二表面108系指基板106的相對(duì)兩面。第一微帶天線(xiàn)金屬1011、第二微帶天線(xiàn)金屬1012、 第三微帶天線(xiàn)金屬1013、基板106、第一稱(chēng)合金屬片1051、第二稱(chēng)合金屬片1052以及第三 耦合金屬片1053系構(gòu)成如圖3所示的回路天線(xiàn)101。第一微帶天線(xiàn)金屬1011、第二微帶天 線(xiàn)金屬1012、第三微帶天線(xiàn)金屬1013、第一稱(chēng)合金屬片1051、第二稱(chēng)合金屬片1052以及第 三耦合金屬片1053的材質(zhì)可以為銅箔。射頻晶體管102的第一埠1021、第二埠1022以及 控制埠1023分別連接至第一稱(chēng)合金屬片1051、第一微帶天線(xiàn)金屬1011以及第三微帶天線(xiàn) 金屬1013,且第一埠1021為一降頻埠，用以作為中頻（基頻）解調(diào)信號(hào)的輸出端。貫孔A、 貫孔H、貫孔D、貫孔E均貫通基板106且有銅箔貼附以形成導(dǎo)電通道。貫孔A連接第一微 帶天線(xiàn)金屬1011，也是做為天線(xiàn)電源信號(hào)輸入端，即一天線(xiàn)電源信號(hào)系經(jīng)由第一微帶天線(xiàn) 金屬1011 (等效于圖4的第一電感L11)輸入。貫孔H連接第二微帶天線(xiàn)金屬1012,也是 做為調(diào)變信號(hào)輸入端，亦即貫孔H耦接于調(diào)變模塊130,使調(diào)變信號(hào)經(jīng)由第二微帶天線(xiàn)金屬 1012 (等效于圖4的第二電感L12)輸入，且該調(diào)變信號(hào)可為三角波或是弦波。貫孔D連接 第三微帶天線(xiàn)金屬1013,也是做為射頻晶體管102的偏壓輸入端，當(dāng)射頻晶體管102為FET 時(shí)，貫孔D所連接可以是固定電壓（可為接地端）。貫孔E連接第一耦合金屬片1051。
[0041] 主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110另可包含一變?nèi)荻O管103,設(shè)置于第一表面107上。變?nèi)?二極管107兩端分別連接第一微帶天線(xiàn)金屬1011和第二微帶天線(xiàn)金屬1012。變?nèi)荻O管 107的電容會(huì)隨施加于其兩端的電壓變化而改變。當(dāng)主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110應(yīng)用于FM調(diào)諧器 和FM調(diào)變電路時(shí)，用來(lái)調(diào)諧FM信號(hào)。
[0042] 請(qǐng)參閱圖7,圖7為圖5的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊的結(jié)構(gòu)的正視圖。第一微帶天線(xiàn)金屬 1011的第一部分10111以及第一耦合金屬片1051重迭之處構(gòu)成一第一電容C11。第一微 帶天線(xiàn)金屬1011的第二部分10112、與第一微帶天線(xiàn)金屬1011的第二部分10112相鄰的第 二微帶天線(xiàn)金屬1012的第一部分10121以及第二耦合金屬片1052重迭之處構(gòu)成一第三電 容C13。第一微帶天線(xiàn)金屬1011大致呈一弧型結(jié)構(gòu)，其第一部分10111和第二部份10112 分別位于該弧型結(jié)構(gòu)的兩端。第二微帶天線(xiàn)金屬1012的第二部分10122、與第二微帶天線(xiàn) 金屬1012的第二部分10122相鄰的第三微帶天線(xiàn)金屬1013的第一部分10131以及第三耦 合金屬片1053重迭之處構(gòu)成一第二電容C12。第二微帶天線(xiàn)金屬1012大致呈一弧型結(jié)構(gòu)， 其第一部分10121和第二部份10122分別位于該弧型結(jié)構(gòu)的兩端。射頻晶體管102則設(shè)置 于第一表面107上，射頻晶體管102的控制埠1023連接至第三微帶天線(xiàn)金屬1013。
[0043] 在設(shè)計(jì)本發(fā)明的回路天線(xiàn)101時(shí)，必需透過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行分析驗(yàn)證，即是將本 發(fā)明的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110轉(zhuǎn)換成如圖3所示的雙端口電路。請(qǐng)一并參考圖7,平面的回 路天線(xiàn)101其圓周長(zhǎng)約為射頻波長(zhǎng)的二分之一（A/2=2r)，其正面的第一微帶天線(xiàn)金屬 1011、第二微帶天線(xiàn)金屬1012以及第三微帶天線(xiàn)金屬1013的外緣直徑為17. 1mm，則其頻率 應(yīng)大于2. 79GHz，但以圖7的結(jié)構(gòu)可知，反面的銅箔實(shí)為等效的金屬耦合電容，使得LC共振 器（LCTank)的等效長(zhǎng)度大于17. 1Jr(mm)的圓周長(zhǎng)，故使得天線(xiàn)頻率降至2. 79GHz以下。 另外在射頻晶體管102的相位控制，由于射頻晶體管102本身的漏極-柵極或是集電極-基 極存在不同電性相位長(zhǎng)度（PhaseDelay)，其與天線(xiàn)在工作頻率的相位長(zhǎng)度結(jié)合后，形成正 回授（180° )的長(zhǎng)度時(shí)，即形成最佳的震蕩條件。因此，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，使用AT41486晶體 管作為震蕩器時(shí)，其震蕩頻率為2. 3-2. 4GHz，若采用BFR92晶體管作為震蕩器時(shí)，則其震蕩 頻率為2. 0-2. 1GHz，因此配合金屬耦合電容及不同晶體管，可以使在原尺寸在2. 79GHz震 蕩條件的天線(xiàn)，降至為2. 0-2. 1GHz的震蕩，此一貢獻(xiàn)即使天線(xiàn)尺寸進(jìn)行縮裝與微型化。 [0044] 但是，必需注意的是，做調(diào)整時(shí)金屬耦合電容會(huì)影響回路天線(xiàn)101的穩(wěn)定性。以 BJT作為射頻晶體管102為例，由BJT的簡(jiǎn)易小信號(hào)模型方程式可知，若金屬等效耦合電容 作為第一電容C11的電容值愈小，則射頻晶體管102內(nèi)部阻抗愈小，使得基極電流IB值增 大，而基極電流IB值增大就會(huì)使集電極電流I。值增大，因此回路天線(xiàn)101的射頻震蕩輻射 穩(wěn)定性隨之增加。另外，若射頻晶體管102為BJT時(shí)，必需要考慮到基極電流IB、發(fā)射極電 流IE以及集電極電流I。，而若射頻晶體管102為FET時(shí)，則必需考慮到柵極電流L、源極電 壓Vs以及漏極電流ID。例如，發(fā)射極電流IE決定了輻射信號(hào)的強(qiáng)弱，將直接影響偵測(cè)范圍， 因此在設(shè)計(jì)時(shí)就必需特別注意?？梢岳斫獾氖?，振蕩器的工作點(diǎn)可以經(jīng)由偏壓來(lái)決定，理論 值很容易求出，但是最適宜點(diǎn)則必需由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從信號(hào)噪聲比（S/N)大于要求的情形中 找出最佳的工作點(diǎn)。
[0045] 在此結(jié)構(gòu)中，第一微帶天線(xiàn)金屬1011、第二微帶天線(xiàn)金屬1012以及第三微帶天線(xiàn) 金屬1013與第一f禹合金屬片1051、第二f禹合金屬片1052以及第三f禹合金屬片1053可以形 成所欲選擇的等效電感值與等效電容值。如前所述，配合金屬耦合電容的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，可以將 主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110的工作頻率向低頻做調(diào)整，換句話(huà)說(shuō)，即是將半波長(zhǎng)（Ag/2)等效的尺 寸加長(zhǎng)，并且以射頻晶體管102的工作點(diǎn)做調(diào)整，來(lái)補(bǔ)償其相位的不同。最終將可設(shè)計(jì)出第 一微帶天線(xiàn)金屬1011、第二微帶天線(xiàn)金屬1012以及第三微帶天線(xiàn)金屬1013與第一稱(chēng)合金 屬片1051、第二耦合金屬片1052以及第三耦合金屬片1053作為與射頻晶體管102諧振時(shí) 的共振器。
[0046] 請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D4,本發(fā)明的主動(dòng)式天線(xiàn)模塊110的工作頻率系由電感值L(與第一微 帶天線(xiàn)金屬1011、第二微帶天線(xiàn)金屬1012以及第三微帶天線(xiàn)金屬1013的長(zhǎng)度相關(guān)）以及 第一、第二、第三電容C11、C12、C13的電容值C(與第一電容C11與第二、第三電容C12、C13 的長(zhǎng)度相關(guān)）所決定，當(dāng)LC值愈大時(shí)，射頻振蕩頻率就愈低；相反地，當(dāng)LC值愈小時(shí)，則射 頻振蕩頻率就愈高。但是值得注意的是，射頻穩(wěn)定度與耦合電容、旁路電容的選擇有密切的 關(guān)聯(lián)。當(dāng)射頻晶體管102為BJT時(shí)，由簡(jiǎn)易小信號(hào)模型方程式1。= 0IB可知，若旁路電容C2 的電容值愈小，則射頻晶體管102內(nèi)部阻抗愈小，使得0值增大，亦即集電極電流I。值增 大，因此回路天線(xiàn)101的射頻穩(wěn)定度隨之增力卩。而當(dāng)當(dāng)射頻晶體管102為FET時(shí)，其簡(jiǎn)易小 信號(hào)模型方程式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種照明裝置，其特征在于，包含： 光源，用來(lái)產(chǎn)生光線(xiàn)； 微波偵測(cè)器，其包含： 主動(dòng)式天線(xiàn)模塊，用來(lái)以一掃頻周期朝目標(biāo)發(fā)射第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，并接收由該目 標(biāo)反射回來(lái)的第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)； 調(diào)變模塊，電性連接于該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊，用來(lái)依據(jù)從數(shù)個(gè)距離閘之中選取的一距離 閘產(chǎn)生調(diào)變信號(hào)予該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊，該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬依據(jù)該調(diào)變信號(hào)的振 幅調(diào)整，其中該數(shù)個(gè)距離閘是一對(duì)一對(duì)應(yīng)數(shù)個(gè)第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的帶寬；以及 鑒別控制模塊，電性連接該調(diào)變模塊，用來(lái)于該目標(biāo)位于該距離閘之內(nèi)時(shí)，依據(jù)該第 一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)以及該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)解調(diào)產(chǎn)生的差頻信號(hào)，計(jì)算該微波偵測(cè)器與 該目標(biāo)之間的距離，用來(lái)依據(jù)該差頻信號(hào)解調(diào)后的都卜勒信號(hào)的頻率計(jì)算該目標(biāo)的移動(dòng)速 度，并用來(lái)依據(jù)該目標(biāo)的移動(dòng)速度以及該距離決定是否產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)；以及 電源模塊，電性連接于該微波偵測(cè)器以及該光源之間，用來(lái)依據(jù)該觸發(fā)信號(hào)決定是否 提供電源以驅(qū)動(dòng)該光源發(fā)出光線(xiàn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于：該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊包含： 回路天線(xiàn)，其包含發(fā)射端以及接收端，該發(fā)射端用來(lái)傳遞該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，該接 收端用來(lái)傳遞該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)；以及 射頻晶體管，具有控制埠、第一埠以及第二埠，該第二埠耦接該發(fā)射端，該控制埠耦接 該接收端，且該控制埠與該第二埠為反相。
3. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于：該微波偵測(cè)器另包含： 第一低通濾波器，電性連接該射頻晶體管的第一埠，其中該第一低通濾波器與該射頻 晶體管形成第一解調(diào)器，該第一解調(diào)器用來(lái)依據(jù)距離閘解調(diào)出該差頻信號(hào)，且該差頻信號(hào) 具有該第一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)和該第二調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的頻率差；以及 第二解調(diào)器，電性連接該第一解調(diào)器，用來(lái)解調(diào)該差頻信號(hào)以產(chǎn)生該都卜勒信號(hào)，該都 卜勒信號(hào)的頻率等于上掃差頻和下掃差頻的頻率差。
4. 如權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于：該第二解調(diào)器包含： 包跡檢測(cè)器，電性連接該第一低通濾波器；及 第二低通濾波器，電性連接包跡檢測(cè)器，用來(lái)輸出該都卜勒信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于：該射頻晶體管為雙極性接面晶體管，該 控制埠為基極，該第一埠為發(fā)射極，且該第二埠為集電極。
6. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于：該射頻晶體管為一場(chǎng)效晶體管，且該場(chǎng) 效晶體管系包含一假型高速電子遷移率晶體管（P-Hemt)，該控制埠為柵極，該第一埠為源 極，且該第二埠為漏極。
7. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于：該微波偵測(cè)器另包含第一電容，該第一 電容的兩端跨接該射頻晶體管的該第一埠和該第二端口，其中該回路天線(xiàn)包含： 第一電感，耦接于該射頻晶體管的該第二埠； 第二電感； 第三電感，耦接于該射頻晶體管的該控制埠； 第二電容，耦接于該第一電感和該第二電感之間；以及 第三電容，耦接于該第二電感和該第三電感之間。
8. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于：該鑒別控制模塊包含距離計(jì)算單元，電 性連接于該射頻晶體管的第一埠，用來(lái)依據(jù)第一關(guān)系式計(jì)算該微波偵測(cè)器與該目標(biāo)之間的 距離，該第一關(guān)系式為R= (fbXcXT)A2XB)，R為該微波偵測(cè)器與該目標(biāo)之間的距離，fb 為差頻信號(hào)，B為掃頻帶寬，c為光速，T為掃頻周期。
9. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于：該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊包含： 基板，包含彼此相對(duì)的第一表面以及第二表面； 第一微帶天線(xiàn)金屬，設(shè)置于該基板的第一表面之上； 第二微帶天線(xiàn)金屬，設(shè)置于該基板的第一表面之上； 第三微帶天線(xiàn)金屬，設(shè)置于該基板的第一表面之上； 第一耦合金屬片，設(shè)置于該基板的第二表面之上； 第二耦合金屬片，設(shè)置于該第二表面之上；以及 第三耦合金屬片，設(shè)置于該第二表面之上； 該射頻晶體管，設(shè)置于該第一表面，該射頻晶體管的控制埠連接至該第三微帶金屬，且 該第一埠以及該第二埠分別連接至該第一耦合金屬片以及該第一微帶金屬； 其中，該第一微帶天線(xiàn)金屬的第一部分以及該第一耦合金屬片構(gòu)成第一電容，該第一 微帶天線(xiàn)金屬的第二部分、與該第一微帶天線(xiàn)金屬的該第一部分相鄰的該第二微帶天線(xiàn)金 屬的第一部分以及該第二耦合金屬片構(gòu)成第三電容，該第二微帶天線(xiàn)金屬的第二部分、與 該第二微帶天線(xiàn)金屬的該第二部分相鄰的部分的該第三微帶天線(xiàn)金屬以及該第三耦合金 屬片構(gòu)成第三電容。
10. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于：該主動(dòng)式天線(xiàn)模塊射出該第一調(diào)頻連 續(xù)波信號(hào)的方向與該目標(biāo)移動(dòng)方向呈一夾角，該鑒別控制模塊用來(lái)依據(jù)該夾角、光速、該第 一調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的載波的中心頻率計(jì)算該目標(biāo)移動(dòng)方向的速度。
11. 如權(quán)利要求10所述的照明裝置，其特征在于：該鑒別控制模塊包含速度計(jì)算單元， 用來(lái)依據(jù)一第二關(guān)系式計(jì)算該目標(biāo)移動(dòng)方向的速度，該第二關(guān)系式為v= (f^-OXc/ (2Xf；Xcos9 ),v為該目標(biāo)移動(dòng)方向的速度，fj為該下掃差頻，fb+為該上掃差頻，c為光 速，f。為該載波中心頻率。
12. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于：該調(diào)變模塊包含數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù) 字轉(zhuǎn)模擬接口，合成產(chǎn)生該調(diào)變信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于：該調(diào)變模塊包含具有運(yùn)算放大器的加 法器，其包含數(shù)個(gè)輸入端以及一輸出端，每一輸入端與該運(yùn)算放大器的輸入正端之間f禹接 不同電阻，當(dāng)其中一個(gè)輸入端接地時(shí)，其余輸入端接浮接，用來(lái)輸出具有不同振幅的該調(diào)變 信號(hào)。
14. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于：所述照明裝置另包含燈體，其中該微 波偵測(cè)器、該光源以及該電源模塊皆收容于該燈體之中。
【文檔編號(hào)】G01S13/58GK104515001SQ201310459759
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】張繼禾, 宋云鈞, 徐明聰, 黃仁志, 陸國(guó)忠, 曹昺昌 申請(qǐng)人:均利科技股份有限公司