本發(fā)明關(guān)于一種雷達(dá)裝置，特別關(guān)于可保護(hù)使用者的雷達(dá)裝置和安全監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)雷達(dá)為避免檢測零點(diǎn)的問題，通常于其中設(shè)計I/Q(In-phase/Quadrature)二路正交信號路徑來解決。然而，使用I/Q正交信號路徑來傳遞信號，則必須搭配至少二個混頻器(Mixer)來作設(shè)計，此將占用額外的基板面積并增加整體制造成本。因此，有必要設(shè)計出一種全新的雷達(dá)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在較佳實施例中，本發(fā)明提供一種雷達(dá)裝置，用于檢測一待測物，并包括：一信號源，產(chǎn)生一入射信號；一第一天線，傳送該入射信號至該待測物；一第二天線，接收來自該待測物的一反射信號；一混頻器，根據(jù)該入射信號和該反射信號，產(chǎn)生一基頻信號；以及一90度耦合器，其中該第二天線經(jīng)由該90度耦合器耦接至該混頻器，或是該信號源經(jīng)由該90度耦合器耦接至該第一天線。

在一些實施例中，該雷達(dá)裝置為一多普勒雷達(dá)，而該基頻信號包括該待測物的一速度信息。

在一些實施例中，該90度耦合器具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端，以及一第二輸出端，其中由該第一輸入端或該第二輸入端進(jìn)入的信號將分割為二路并分別從該第一輸出端和該第二輸出端出來，而該第一輸出端和該第二輸出端之間的一信號相位差恰為90度。

在一些實施例中，該90度耦合器的該第一輸入端耦接至該第二天線，該90度耦合器的該第二輸入端經(jīng)由一匹配電阻器耦接至一接地電位，而該90度耦合器的該第一輸出端和該第二輸出端皆耦接至該混頻器。

在一些實施例中，該90度耦合器的該第一輸入端和該第二輸入端皆耦接至該第二天線，而該90度耦合器的該第一輸出端和該第二輸出端皆耦接至該混頻器。

在一些實施例中，該90度耦合器的該第一輸入端耦接至該信號源，該90度耦合器的該第二輸入端經(jīng)由一匹配電阻器耦接至一接地電位，而該90度耦合器的該第一輸出端和該第二輸出端皆耦接至該第一天線。

在一些實施例中，該90度耦合器的該第一輸入端和該第二輸入端皆耦接至該信號源，而該90度耦合器的該第一輸出端和該第二輸出端皆耦接至該第一天線。

在較佳實施例中，本發(fā)明提供一種雷達(dá)裝置，用于檢測一待測物，并包括：一信號源，產(chǎn)生一入射信號；一第一天線，傳送該入射信號至該待測物；一第二天線，接收來自該待測物的一反射信號；以及一混頻器，根據(jù)該入射信號和該反射信號，產(chǎn)生一基頻信號；其中該第一天線為一圓極化天線且該第二天線為一線性極化天線，或是該第一天線為一線性極化天線且該第二天線為一圓極化天線。

在一些實施例中，該圓極化天線所接收或傳送的信號具有正交極化方向以及恰為90度的相位差。

在一些實施例中，該線性極化天線所接收或傳送的信號具有正交極化方向以及恰為0度的相位差。

在較佳實施例中，本發(fā)明提供一種安全監(jiān)控系統(tǒng)，用于保護(hù)一使用者，并包括：一雷達(dá)裝置，用于檢測該使用者的一狀態(tài)，并產(chǎn)生一基頻信號；一信號處理器，解析該基頻信號，并產(chǎn)生一控制信號；一反應(yīng)元件；以及一控制器，根據(jù)該控制信號來操作該反應(yīng)元件，以維護(hù)該使用者的安全。

在一些實施例中，該反應(yīng)元件為一車輪馬達(dá)。

在一些實施例中，當(dāng)檢測到該使用者的一移動速度下降時，該控制器即調(diào)降該車輪馬達(dá)的一轉(zhuǎn)動速度，而當(dāng)檢測到該使用者的該移動速度上升時，該控制器即調(diào)升該車輪馬達(dá)的該轉(zhuǎn)動速度。

在一些實施例中，該反應(yīng)元件為一充氣氣墊。

在一些實施例中，當(dāng)檢測到該使用者發(fā)生一跌倒事件時，該控制器即控制該充氣氣墊立刻充飽氣體，以支撐住該使用者。

在一些實施例中，該反應(yīng)元件為一警示器。

在一些實施例中，當(dāng)檢測到該使用者發(fā)生一跌倒事件時，該控制器即控制該警示器發(fā)出閃光和聲音。

在一些實施例中，該雷達(dá)裝置包括：一信號源，產(chǎn)生一入射信號；一第一天線，傳送該入射信號至該使用者；一第二天線，接收來自該使用者的一反射信號；一混頻器，根據(jù)該入射信號和該反射信號，產(chǎn)生一基頻信號；以及一90度耦合器，其中該第二天線經(jīng)由該90度耦合器耦接至該混頻器，或是該信號源經(jīng)由該90度耦合器耦接至該第一天線。

在一些實施例中，該雷達(dá)裝置包括：一信號源，產(chǎn)生一入射信號；一第一天線，傳送該入射信號至該使用者；一第二天線，接收來自該使用者的一反射信號；以及一混頻器，根據(jù)該入射信號和該反射信號，產(chǎn)生一基頻信號；其中該第一天線為一圓極化天線且該第二天線為一線性極化天線，或是該第一天線為一線性極化天線且該第二天線為一圓極化天線。

附圖說明

圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置的示意圖；

圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置的示意圖；

圖1C顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置的示意圖；

圖1D顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置的示意圖；

圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置的示意圖；

圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置的示意圖；

圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；

圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用的示意圖；

圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用的示意圖；

圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用的示意圖。

【符號說明】

101、102、103、104、201、202、310～雷達(dá)裝置；

110～信號源；

121、221～第一天線；

122、222～第二天線；

130～混頻器；

140～90度耦合器；

141～90度耦合器的第一輸入端；

142～90度耦合器的第二輸入端；

143～90度耦合器的第一輸出端；

144～90度耦合器的第二輸出端；

150～匹配電阻器；

180～待測物；

300、401、402、403～安全監(jiān)控系統(tǒng)；

320～信號處理器；

330～控制器；

340、441、442、443～反應(yīng)元件；

380～使用者；

450、480～行走輔具；

460～車輪；

S1～入射信號；

S2～反射信號；

SB～基頻信號；

SC～控制信號；

VSS～接地電位。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出本發(fā)明的具體實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置101的示意圖。雷達(dá)裝置101可檢測一待測物(Objection Under Detection，OUD)180的一狀態(tài)，例如：一位移、一速度，或是一加速度。如圖1A所示，雷達(dá)裝置101包括：一信號源110、一第一天線121、一第二天線122、一混頻器(Mixer)130，以及一90度耦合器(90-degree Coupler)140。信號源110可以是一正弦波振蕩器(Sinusoidal Oscillator)。第一天線121和第二天線122可以是任意種類的天線，例如：單極天線(Monopole Antenna)、偶極天線(Dipole Antenna)、環(huán)形天線(Loop Antenna)、圓極化天線(Circular Polarization Antenna)、橢圓極化天線 (Elliptical Polarization Antenna)，或是螺旋天線(Helical Antenna)?；祛l器130用于將輸入的信號于時域上執(zhí)行相乘積后輸出。90度耦合器140具有一第一輸入端141、一第二輸入端142、一第一輸出端143，以及一第二輸出端144，其中由第一輸入端141或第二輸入端142進(jìn)入的信號將分割為二路并分別從第一輸出端143和第二輸出端144出來，而第一輸出端143和第二輸出端144之間的一信號相位差(Phase Difference)恰為90度。

以下圖1A-1D的實施例用于說明本發(fā)明的雷達(dá)裝置的不同組態(tài)，其主要利用90度耦合器140來取代傳統(tǒng)需要至少二混頻器的I/Q信號路徑。必須理解的是，這些實施例僅為舉例，并非用于限制本發(fā)明。

在圖1A的實施例中，信號源110用于產(chǎn)生一入射信號S1。第一天線121用于傳送入射信號S1至待測物180。第二天線122用于接收來自待測物180的一反射信號S2。第二天線122經(jīng)由90度耦合器140耦接至混頻器130，而90度耦合器140可用于分割反射信號S2并且調(diào)整反射信號S2的相位。混頻器130再根據(jù)入射信號S1和反射信號S2，產(chǎn)生一基頻信號SB。雷達(dá)裝置101可以是一多普勒雷達(dá)(Doppler Radar)，而基頻信號SB可以包括待測物180的一速度信息。詳細(xì)而言，90度耦合器140的第一輸入端141耦接至第二天線122，90度耦合器140的第二輸入端142經(jīng)由一匹配電阻器150耦接至一接地電位VSS，而90度耦合器140的第一輸出端143和第二輸出端144皆耦接至混頻器130。在此設(shè)計下，混頻器130將接收到來自90度耦合器140的二路已分割的反射信號S2，其間具有90度的信號相位差，此即近似于傳統(tǒng)I/Q二路正交信號。因此，圖1A的雷達(dá)裝置101可以沒有第二混頻器的情況下，實現(xiàn)出二路正交信號傳遞路徑。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有簡化設(shè)計、降低成本等優(yōu)點(diǎn)，其適合應(yīng)用于各種雷達(dá)檢測的技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中。

圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置102的示意圖。圖1B和圖1A相似。在圖1B的實施例中，信號源110用于產(chǎn)生入射信號S1。第一天線121用于傳送入射信號S1至待測物180。第二天線122用于接收來自待測物180的反射信號S2。第二天線122經(jīng)由90度耦合器140耦接至混頻器130，而90度耦合器140可用于分割反射信號S2并且調(diào)整反射信號S2的相位?；祛l器130再根據(jù)入射信號S1和反射信號S2，產(chǎn)生基頻信號SB。詳細(xì)而言，90度耦合器140的第一輸入端141和第二輸入端142皆耦接至第二天線122，而90度耦合器140的第一輸出端143和第二輸出端144皆耦接至混頻器130。 在此設(shè)計下，混頻器130將接收到來自90度耦合器140的二路已分割的反射信號S2，其間具有90度的信號相位差，此即近似于傳統(tǒng)I/Q二路正交信號。圖1B的雷達(dá)裝置102的其余特征皆與圖1A的雷達(dá)裝置101相似，故此二實施例均可達(dá)成相似的操作效果。

圖1C顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置103的示意圖。圖1C和圖1A相似。在圖1C的實施例中，信號源110用于產(chǎn)生入射信號S1。信號源110經(jīng)由90度耦合器140耦接至第一天線121，而90度耦合器140可用于分割入射信號S1并且調(diào)整入射信號S1的相位。第一天線121用于傳送入射信號S1至待測物180。第二天線122用于接收來自待測物180的反射信號S2?；祛l器130再根據(jù)入射信號S1和反射信號S2，產(chǎn)生基頻信號SB。詳細(xì)而言，90度耦合器140的第一輸入端141耦接至信號源110，90度耦合器140的第二輸入端142經(jīng)由一匹配電阻器150耦接至一接地電位VSS，而90度耦合器140的第一輸出端143和第二輸出端144皆耦接至第一天線121。在此設(shè)計下，第一天線121將傳送出來自90度耦合器140的二路已分割的入射信號S1，其間具有90度的信號相位差，此即近似于傳統(tǒng)I/Q二路正交信號。圖1C的雷達(dá)裝置103的其余特征皆與圖1A的雷達(dá)裝置101相似，故此二實施例均可達(dá)成相似的操作效果。

圖1D顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置104的示意圖。圖1D和圖1A相似。在圖1D的實施例中，信號源110用于產(chǎn)生入射信號S1。信號源110經(jīng)由90度耦合器140耦接至第一天線121，而90度耦合器140可用于分割入射信號S1并且調(diào)整入射信號S1的相位。第一天線121用于傳送入射信號S1至待測物180。第二天線122用于接收來自待測物180的反射信號S2。混頻器130再根據(jù)入射信號S1和反射信號S2，產(chǎn)生基頻信號SB。詳細(xì)而言，90度耦合器140的第一輸入端141和第二輸入端142皆耦接至信號源110，而90度耦合器140的第一輸出端143和第二輸出端144皆耦接至第一天線121。在此設(shè)計下，第一天線121將傳送出來自90度耦合器140的二路已分割的入射信號S1，其間具有90度的信號相位差，此即近似于傳統(tǒng)I/Q二路正交信號。圖1D的雷達(dá)裝置104的其余特征皆與圖1A的雷達(dá)裝置101相似，故此二實施例均可達(dá)成相似的操作效果。

圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置201的示意圖。雷達(dá)裝置201可檢測一待測物180的一狀態(tài)，例如：一位移、一速度，或是一加速 度。如圖2A所示，雷達(dá)裝置201包括：一信號源110、一第一天線221、一第二天線222，以及一混頻器130。信號源110可以是一正弦波振蕩器。第一天線221和第二天線222其中一個為一圓極化天線(Circular Polarization Antenna)，而另外一個為一線性極化天線(Linear Polarization Antenna)。混頻器130用于將輸入的信號于時域上執(zhí)行相乘積后輸出。

以下圖2A-2B的實施例用于說明本發(fā)明的雷達(dá)裝置的不同組態(tài)，其主要利用圓極化天線和線性極化天線來取代傳統(tǒng)需要至少二混頻器的I/Q信號路徑。必須理解的是，這些實施例僅為舉例，并非用于限制本發(fā)明。

在圖2A的實施例中，第一天線221為一圓極化天線且第二天線222為一線性極化天線。信號源110用于產(chǎn)生一入射信號S1。第一天線221用于傳送入射信號S1至待測物180。第二天線222用于接收來自待測物180的一反射信號S2。第二天線222可以是一雙端口正交線性極化天線，或是包括互相垂直的二單端口線性極化天線?；祛l器130再根據(jù)入射信號S1和反射信號S2，產(chǎn)生一基頻信號SB。雷達(dá)裝置201可以是一多普勒雷達(dá)，而基頻信號SB可以包括待測物180的一速度信息。詳細(xì)而言，第一天線221(圓極化天線)所傳送的信號具有正交極化方向以及恰為90度的相位差(例如：第一天線221可傳送X方向極化信號和Y方向極化信號，兩者的信號相位差可為90度)，而第二天線222(線性極化天線)所接收的信號具有正交極化方向以及恰為0度的相位差(例如：第二天線222可接收X方向極化信號和Y方向極化信號，兩者的信號相位差可為0度)，此即近似于傳統(tǒng)I/Q二路正交信號。因此，圖2A的雷達(dá)裝置201可以沒有第二混頻器的情況下，實現(xiàn)出二路正交信號傳遞路徑。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有簡化設(shè)計、降低成本等優(yōu)點(diǎn)，其適合應(yīng)用于各種雷達(dá)檢測的技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中。

圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的雷達(dá)裝置202的示意圖。圖2B和圖2A相似。在圖2B的實施例中，第一天線221為一線性極化天線且第二天線222為一圓極化天線。信號源110用于產(chǎn)生入射信號S1。第一天線221用于傳送入射信號S1至待測物180。第二天線222用于接收來自待測物180的反射信號S2。第一天線221可以是一雙端口正交線性極化天線，或是包括互相垂直的二單端口線性極化天線?；祛l器130再根據(jù)入射信號S1和反射信號S2，產(chǎn)生基頻信號SB。詳細(xì)而言，第一天線221(線性極化天線)所傳送的信號具有正交極化方向以及恰為0度的相位差(例如：第一天線221可傳送X方 向極化信號和Y方向極化信號，兩者的信號相位差可為0度)，而第二天線222(圓極化天線)所接收的信號具有正交極化方向以及恰為90度的相位差(例如：第二天線222可接收X方向極化信號和Y方向極化信號，兩者的信號相位差可為90度)，此即近似于傳統(tǒng)I/Q二路正交信號。圖2B的雷達(dá)裝置202的其余特征皆與圖2A的雷達(dá)裝置201相似，故此二實施例均可達(dá)成相似的操作效果。

圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)300的示意圖。安全監(jiān)控系統(tǒng)300可用于保護(hù)一使用者380。如圖3所示，安全監(jiān)控系統(tǒng)300包括：一雷達(dá)裝置310、一信號處理器320、一控制器330，以及一反應(yīng)元件340。雷達(dá)裝置310用于檢測使用者380的一狀態(tài)(例如：一位移、一速度，或是一加速度)，并產(chǎn)生一基頻信號SB。信號處理器320用于解析基頻信號SB，并產(chǎn)生一控制信號SC。控制器330根據(jù)控制信號SC來操作反應(yīng)元件340，以維護(hù)使用者380的安全。

以下圖4A-4C的實施例用于說明本發(fā)明的安全監(jiān)控系統(tǒng)的不同組態(tài)。必須理解的是，這些實施例僅為舉例，并非用于限制本發(fā)明。

圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)401的應(yīng)用的示意圖。在圖4A的實施例中，安全監(jiān)控系統(tǒng)401設(shè)置于一行走輔具450上，其中行走輔具450具有多個車輪460，并可用于協(xié)助一使用者380進(jìn)行移動。安全監(jiān)控系統(tǒng)401的一反應(yīng)元件441為一車輪馬達(dá)，其可用于控制行走輔具450的車輪460的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。例如，當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)401檢測到使用者380的一移動速度下降時，其控制器可調(diào)降反應(yīng)元件441(車輪馬達(dá))的一轉(zhuǎn)動速度；反之，當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)401檢測到使用者380的移動速度上升時，其控制器可調(diào)升反應(yīng)元件441(車輪馬達(dá))的轉(zhuǎn)動速度。換言之，安全監(jiān)控系統(tǒng)401可自動控制行走輔具450的車輪460的轉(zhuǎn)動速度，以配合使用者380的移動速度，此設(shè)計可預(yù)防使用者380因行走輔具450的速度不當(dāng)而發(fā)生一跌倒事件。

圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)402的應(yīng)用的示意圖。在圖4B的實施例中，安全監(jiān)控系統(tǒng)402設(shè)置于一行走輔具480上，其中行走輔具480可以是一無輪式輔具，或是如圖4A般的一有輪式輔具，并可用于協(xié)助一使用者380進(jìn)行移動。安全監(jiān)控系統(tǒng)402的一反應(yīng)元件442為一充氣氣墊，其原本處于未充氣狀態(tài)。當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)402檢測到使用者380 發(fā)生一跌倒事件時(例如：使用者380的移動速度突然提高)，其控制器可控制反應(yīng)元件(充氣氣墊)442立刻充飽氣體，以支撐住使用者380。此設(shè)計可避免使用者380因跌倒事件而發(fā)生嚴(yán)重傷害。在一些實施例中，安全監(jiān)控系統(tǒng)402的雷達(dá)裝置可為一光感測雷達(dá)。此光感測雷達(dá)平常發(fā)射光線至使用者380并接收其反射光，而當(dāng)光感測雷達(dá)檢測到使用者380的反射光的強(qiáng)度變?nèi)鯐r，代表使用者380可能跌倒，此時安全監(jiān)控裝置402可立即將反應(yīng)元件(充氣氣墊)442充飽氣體。

圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的安全監(jiān)控系統(tǒng)403的應(yīng)用的示意圖。在圖4C的實施例中，安全監(jiān)控系統(tǒng)403設(shè)置于一行走輔具480上。安全監(jiān)控系統(tǒng)403的一反應(yīng)元件443為一警示器，其原本處于不亮且無聲狀態(tài)。當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)403檢測到使用者380發(fā)生一跌倒事件時，其控制器可控制反應(yīng)元件(警示器)443發(fā)出閃光和聲音。此設(shè)計可立即通知附近人員針對已跌倒的使用者380進(jìn)行施救。

必須注意的是，圖1A-1D、圖2A-2B的實施例所述的雷達(dá)裝置，均可應(yīng)用于圖3、4A-4C的實施例的安全監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，以監(jiān)控使用者(等同待測物)的狀態(tài)。本發(fā)明的安全監(jiān)控系統(tǒng)可與傳統(tǒng)行走輔具作結(jié)合，并應(yīng)用于老人看護(hù)等領(lǐng)域，可保護(hù)老人或身障者的生命安全。

本發(fā)明雖以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍是以本發(fā)明的權(quán)利要求書為準(zhǔn)。