TWM640848U

TWM640848U - 雷達訊號裝置

Info

Publication number: TWM640848U
Application number: TW111212500U
Authority: TW
Inventors: 林士凱
Original assignee: 立積電子股份有限公司
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-05-11
Also published as: TWM637311U; CN219285392U; TWM640849U

Abstract

雷達訊號裝置包括天線單元、發射電路及接收電路。該天線單元用以同時發射發射訊號及接收接收訊號。天線單元包括金屬層、第一饋電結構及第二饋電結構。開口形成於金屬層。第一饋電結構在金屬層上的第一正投影與開口至少部分重疊。第二饋電結構在金屬層上的第二正投影與開口至少部分重疊。天線單元產生用以發射發射訊號的第一輻射場型及用以接收接收訊號的第二輻射場型。第一輻射場型的共極化電場方向與第二輻射場型的共極化電場方向之間的夾角介於45度至135度之間。第一開口使第一、第二幅射場型分別形成第一、第二雙向輻射場型。

Description

雷達訊號裝置

本創作係相關於一雷達訊號裝置，尤指一種包含金屬層及饋電結構，且饋電結構之投影至少部分重疊於金屬層之開口的雷達訊號裝置。

隨著通訊相關之需求日漸增加，對於天線相關裝置的要求亦隨之提昇。根據當前技術，若要實現高隔離度之天線裝置，常須使用天線陣列，因此，將需要面對元件數量龐大、面積難以縮減、難以使用電路板（例如印刷電路板）製作以及成本高昂等難題。

此外，根據當前技術，可使用貼片天線以進行訊號收發，然而此僅可達到單向輻射場型，導致偵測範圍及應用情境受限，而須設置耦合器等元件以處理訊號。因此，造成天線結構難以簡化，天線效能也難以提昇。

實施例提供一種雷達訊號裝置，包括一天線單元、一發射電路及一接收電路。該天線單元用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號。該天線單元包括一第一金屬層、一第一饋電結構以及一第二饋電結構。一開口形成於該第一金屬層，且該開口貫穿該第一金屬層。該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生。該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生。該發射電路用以產生該第一內部訊號。該接收電路用以產生一處理訊號，其中該處理訊號係相關於該第二內部訊號。該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號且具有一第一共極化電場方向，該第二輻射場型用以接收該接收訊號且具有一第二共極化電場方向。該第一共極化電場方向與該第二共極化電場方向之間夾有一夾角，該夾角的角度大於等於45度且小於等於135度。該第一開口用以使該第一輻射場型形成一第一雙向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二雙向輻射場型。

另一實施例提供一種雷達訊號裝置，包括一天線單元、一發射電路以及一接收電路。該天線單元用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號。該天線單元包括一第一金屬層、一第一饋電結構、一第二饋電結構以及一反射板。一開口形成於該第一金屬層，且該開口貫穿該第一金屬層。該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生。該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生。該反射板與該第一金屬層之間的距離大於等於0.1空氣波長且小於等於1空氣波長。該發射電路用以產生該第一內部訊號。該接收電路用以產生一處理訊號，該處理訊號係相關於該第二內部訊號。該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號且具有一第一共極化電場方向，該第二輻射場型用以接收該接收訊號且具有一第二共極化電場方向。該第一共極化電場方向與該第二共極化電場方向之間夾有一夾角，該夾角的角度大於等於45度且小於等於135度。該反射板用以使該第一輻射場型形成一第一單向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二單向輻射場型。

另一實施例提供一種雷達訊號裝置，包括一天線單元、一發射電路以及一接收電路。該天線單元用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號。該天線單元包括一第一金屬層、一第一饋電結構以及一第二饋電結構。一開口形成於該第一金屬層，且該開口貫穿該第一金屬層。該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生。該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生。該發射電路用以產生該第一內部訊號。該接收電路用以產生一處理訊號，其中該處理訊號係相關於該第二內部訊號。一第一參考線通過該第一饋電結構的一第一饋入點及該開口的一中心點，一第二參考線通過該第二饋電結構的一第二饋入點及該開口的該中心點，該第一參考線與該第二參考線之間的一夾角介於45度至135度之間。該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號，該第二輻射場型用以接收該接收訊號。該第一開口用以使該第一輻射場型形成一第一雙向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二雙向輻射場型。

另一實施例提供一種雷達訊號裝置，包括一天線單元、一發射電路及一接收電路。該天線單元用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號。該天線單元包括一第一金屬層、一第一饋電結構、一第二饋電結構以及一反射板。一開口形成於該第一金屬層，且該開口貫穿該第一金屬層。該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生。該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生。該反射板與該第一金屬層之間的距離大於等於0.1空氣波長且小於等於1空氣波長。該發射電路用以產生該第一內部訊號。該接收電路用以產生一處理訊號，其中該處理訊號係相關於該第二內部訊號。一第一參考線通過該第一饋電結構的一第一饋入點及該開口的一中心點，一第二參考線通過該第二饋電結構的一第二饋入點及該開口的該中心點，該第一參考線與該第二參考線之間的一夾角介於45度至135度之間。該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號，該第二輻射場型用以接收該接收訊號。該反射板用以使該第一輻射場型形成一第一單向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二單向輻射場型

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可包括天線單元110、發射電路120及接收電路130。第1圖中，天線單元110可為上視圖，且發射電路120及接收電路130為方塊示意圖，而非描述真實的尺寸及比例。第1圖中，天線單元110可用以在一段時間內同時發射發射訊號ST及接收接收訊號SR。發射訊號ST及接收訊號SR可為無線訊號。天線單元110包括第一金屬層115、第一饋電結構111以及第二饋電結構112。第一開口118形成於第一金屬層115，且第一開口118貫穿第一金屬層115。第一饋電結構111及第二饋電結構112之每一者可形成於第一金屬層115，而與第一金屬層115共平面。另一實施例中，第一饋電結構111及第二饋電結構112之每一者可形成於相異於第一金屬層115之其他金屬層，而與第一金屬層115不共平面。根據實施例，第一金屬層115可為地端，而具有參考電位（例如，0伏特）。

若第一饋電結構111及第二饋電結構112與第一金屬層115不共平面，則第一饋電結構111及發射電路120之間可透過傳輸線以傳輸第一內部訊號S1，而第二饋電結構112及接收電路130之間可透過傳輸線以傳輸第二內部訊號S2。傳輸線例如包括微帶線（microstrip）、外部導線、共面波導（coplanar waveguide，CPW）、其變形的接地共面波導（Grounded CPW）或其他可在第一饋電結構111及第二饋電結構112與第一金屬層115之間的結構實現的傳輸線，其中微帶線及共面波導可形成於印刷電路板之導電層。

另一實施例中，若第一饋電結構111及第二饋電結構112與第一金屬層115係共平面，則第一饋電結構111及發射電路120之間可透過共面波導以傳輸第一內部訊號S1，而第二饋電結構112及接收電路130之間可透過共面波導以傳輸第二內部訊號S2。

第一饋電結構111於第一金屬層115上的第一正投影可與第一開口118至少部分重疊。第一饋電結構111可用以接收第一內部訊號S1，且發射訊號ST可根據至少第一內部訊號S1而產生。第二饋電結構112在第一金屬層115上的第二正投影與第一開口118可至少部分重疊，第二饋電結構112可用以輸出第二內部訊號S2，且第二內部訊號S2可根據接收訊號SR而產生。發射電路120可用以產生第一內部訊號S1。接收電路130可用以產生處理訊號SP，其中處理訊號SP可相關於第二內部訊號S2。

於一實施例中，輸入訊號（圖中未示）可被輸入至發射電路120以產生第一內部訊號S1，雷達訊號裝置100更可包括處理單元（圖中未示），處理單元耦接於發射電路120及接收電路130，用以根據處理訊號SP及輸入訊號產生物體的空間資訊。舉例來說，於一時段內，發射訊號ST可持續發射，此時接收訊號SR可持續接收，而發射訊號ST的頻率與接收訊號SR的頻率分別對應於輸入訊號的頻率及處理訊號SP的頻率。當物體移動時，可根據都卜勒效應產生頻偏（frequency shift）。因此，處理單元可根據發射訊號ST及接收訊號SR的頻率差（對應於輸入訊號及處理訊號SP的頻率差），而判斷物體是否移動。當發射訊號ST及接收訊號SR的頻率差實質上為零，則可判斷物體固定不動。

天線單元110可用以產生第一輻射場型及一第二輻射場型，第一輻射場型可用以發射發射訊號ST且具有一第一共極化電場方向E1，第二輻射場型可用以接收接收訊號SR且具有一第二共極化電場方向E2。第一共極化電場方向E1與第二共極化電場方向E2之間夾有夾角θ1。夾角θ1的角度可大於等於45度且小於等於135度，亦即45° ≤ θ1 ≤ 135°。舉例而言，第一輻射場型中的第一共極化電場方向E1可正交於第二輻射場型中的第二共極化電場方向E2，亦即夾角θ1可實質上為90度。

第一開口118可用以使第一輻射場型形成第一雙向輻射場型，並可用以使第二輻射場型形成第二雙向輻射場型，上述的雙向例如為射出紙面（也就是方向d1與d2形成的平面）的方向與進入紙面的方向。如上所述，使用第1圖之雷達訊號裝置100，由於第一共極化電場方向與第二共極化電場方向之間的夾角θ1的角度落於45度至135度的範圍內，發射訊號ST及接收訊號SR之間可具有足夠的隔離度，且藉由第一開口118可產生雙向輻射場型，以提高收發訊號之效能。

如第1圖所示，第一饋電結構111及第二饋電結構112之每一者可為經調整的音叉形結構，其音叉形結構之臂部（例如，臂部111A及臂部112A）可呈彎曲狀。然而，此僅為舉例，而實施例非僅限於此。第1圖之臂部111A及112A呈彎曲狀，係為防止第一饋電結構111及第二饋電結構112彼此碰觸。若第一饋電結構111及第二饋電結構112製作於相異金屬層，或者若空間許可，則第一饋電結構111及/或第二饋電結構112的臂部可不彎曲，而呈T字形。此外，根據其他實施例，第一饋電結構111及第二饋電結構112之每一者亦可具有L字形或直線形結構，且具有彎曲或不彎曲之臂部，並且第一饋電結構111及第二饋電結構112的形狀可為相同或相異。

如第1圖所示，天線單元110可具有第一導電部分117及第二導電部分119，其中第一導電部分117可圍繞第二導電部分119，故第二導電部分119可呈孤島狀。第一導電部分117及第二導電部分119可使用相同金屬層製作，而互為共平面。根據其他實施例，第一導電部分117及第二導電部分119可使用相異之金屬層製作而不為共平面。若第一導電部分117及第二導電部分119不為共平面，則第一導電部分117可高於或低於第二導電部分119。

第1圖中，天線單元110之第一饋電結構111、第二饋電結構112、第一導電部分117及第二導電部分119之任兩者、任三者或四者可為共平面（例如，以相同的金屬層而形成），或者可互為非共平面（例如，以相異的金屬層而形成）。

若第一饋電結構111、第二饋電結構112、第一導電部分117及第二導電部分119其中之兩者並非共平面，則一者可位於另一者之上方。換言之，第一饋電結構111、第二饋電結構112、第一導電部分117及第二導電部分119之一者可形成於較上層的金屬層，且另一者可形成於較下層的金屬層。

天線單元110可選擇性地具有或不具有第1圖之第二導電部分119。倘若天線單元110具有第二導電部分119，則第一導電部分117及第二導電部分119之間的槽孔可為環形槽孔（slot ring）。若天線單元110不具有第二導電部分119，則第一開口118可為孔隙（aperture）。

第1圖中，第一導電部分117及第二導電部分119之間的槽孔為方環形槽孔，然而此僅為舉例，實施例非僅限於此。第一導電部分117及第二導電部分119之間的槽孔亦可為圓環形槽孔或橢圓環形槽孔。

關於第二導電部分119，其可為方形、圓形、橢圓形或其他適宜且可順利收發訊號之形狀。

第1圖中，若第一導電部分117及第二導電部分119皆形成於第一金屬層115，而第一金屬層115包括第一子金屬層及第二子金屬層，則第一導電部分117可為第一金屬層115之第一子金屬層，且第二導電部分119可為第一金屬層115之第二子金屬層，其中第一子金屬層可圍繞第二子金屬層，且第一開口118可位於第一子金屬層與第二子金屬層之間而形成環形槽孔。舉例而言，第一子金屬層（亦即，第1圖之第一導電部分117）可為地端而具有參考電位，且第二子金屬層（亦即，第1圖之第二導電部分119）則可非為地端。在其他實施例中，例如當第二子金屬層的面積足夠大而使電路結構（如處理單元、發射電路120及接收電路130）設置在第二子金屬層時，則第二子金屬層可為地端而具有參考電位。

根據實施例，使用第一金屬層115產生的第一子金屬層（例如，第1圖之第一導電部分117）可具有第一厚度，使用第一金屬層115產生的第二子金屬層（例如，第二導電部分119）可具有第二厚度，其中第一厚度可相等於第二厚度。舉例而言，若第一金屬層115為印刷電路板之一金屬層，則此處所述之第一厚度可相等於第二厚度。然而，若第一金屬層115為金屬板元件（例如，鐵板件），則此處所述之第一厚度可相異於第二厚度。使用者可根據其技術及製程之需求，選用適宜的條件及金屬層厚度。

根據實施例，在天線單元110中，第一饋電結構111及第二饋電結構112可絕緣於第一導電部分117。在另一實施例中，第一饋電結構111及第二饋電結構112之至少一者可電性連接於第一導電部分117，舉例而言，可透過印刷電路板之導電穿孔（VIA）以電性連接。

如第1圖所示，第一導電部分117及第二導電部分119之間的環形槽孔可為方環形槽孔。第一饋電結構111的第一正投影及第二饋電結構112的第二正投影可分別重疊於方環形槽孔的第一側槽及第二側槽。第一側槽可沿第一方向d1延伸，第二側槽可沿第二方向d2延伸，第一方向d1可垂直於第二方向d2，且第一側槽可與第二側槽相鄰。第1圖中，第一側槽在第二方向d2上可具有第一寬度W1，第二側槽在第一方向d1上可具有第二寬度W2，且第一寬度W1可選擇性地相等於第二寬度W2。

關於第一饋電結構111及第二饋電結構112之位置，其硬體之特徵可如下述。如第1圖所示，於上視觀之，第一參考線L1可通過第一饋電結構111的第一饋入點C111及第一開口118的中心點C118，第二參考線L2可通過第二饋電結構112的第二饋入點C112及第一開口118的中心點C118，且第一參考線L1與第二參考線L2之間的夾角θ2可介於45度至135度之間，亦即45° ≤ θ2 ≤ 135°。其中，一般而言，從俯視角度觀看，第一饋入點C111作為第一饋電結構111與第一開口118靠近傳輸線的邊緣所重疊的位置，第二饋入點C112作為第二饋電結構112與第一開口118靠近傳輸線的邊緣所重疊的位置。

第1圖中，第一饋電結構111之第一正投影及第二饋電結構112之第二正投影並未重疊於第二導電部分119。然而，根據其他實施例，第一饋電結構111之第一正投影及/或第二饋電結構112之第二正投影可重疊於第二導電部分119。此外，第一饋電結構111及/或第二饋電結構112可電性連接於第二導電部分119，此亦屬於實施例的範圍。例如，第一饋電結構111及/或第二饋電結構112可透過印刷電路板之導電穿孔（VIA）電性連接於第二導電部分119。

當天線單元110不具有第二導電部分119，則第1圖之第一導電部分117中的孔洞（亦即，第1圖之第一開口118）可為孔隙，其可為方形孔隙、圓形孔隙或橢圓形孔隙。關於第一開口118為孔隙的實施例將於以下搭配第2圖進一步敘述。

第2圖為另一實施例中，雷達訊號裝置200之示意圖。第2圖可為上視圖，且第2圖僅為示意，而非呈現精確的尺寸及比例。雷達訊號裝置200可相似於雷達訊號裝置100，然而雷達訊號裝置200中，天線單元110不具有第二導電部分119，且第一開口118可為圓形孔隙。第2圖中，第一饋電結構111為直線形，且第二饋電結構112為T字形。第2圖係用以舉例，以描述天線單元110之不同樣態。如第2圖所示，第二饋電結構112之兩臂部可具有弧度，以對應於第一開口118之形狀，此樣態亦屬於實施例的範圍。

第3圖為實施例中，天線單元110具有第一金屬層115及第二金屬層116之示意圖。第3圖可為第1圖沿剖線3-3’的剖面圖，且第3圖僅為示意，而非呈現精確的尺寸及比例。根據實施例，天線單元110可另包括第二金屬層116，其中第一金屬層115與第二金屬層116可沿厚度方向dt排列，厚度方向dt垂直於第一方向d1且垂直於第二方向d2。如第2圖所示，第二開口116A可形成於第二金屬層116且貫穿第二金屬層116。第一開口118及第二開口116A可彼此至少部分重疊，以避免第二金屬層116阻擋第一開口118。根據另一實施例，第一開口118及第二開口116A可彼此完全重疊。第一開口118及第二開口116A重疊處，可供無線訊號通過以避免阻擋無線訊號而可以形成雙向輻射場型。

在第3圖之示例中，第一金屬層115可作為地端，且第一饋電結構111及第二饋電結構112可與第二金屬層116共平面。換言之，第一饋電結構111及第二饋電結構112可形成於第二金屬層116。第3圖中，第二金屬層116位於第一金屬層115之上方，然此僅為舉例，根據其他實施例，第二金屬層116亦可位於第一金屬層115之下方。

第4圖為另一實施例中，雷達訊號裝置400之示意圖。第4圖可為斜視圖，且第4圖僅為示意，而非呈現精確的尺寸及比例。雷達訊號裝置400可相似於第1圖之雷達訊號裝置100及第2圖之雷達訊號裝置200，相似之處不另重述。相較於雷達訊號裝置100及雷達訊號裝置200，雷達訊號裝置400的天線單元1101可另包括反射板410。反射板410可用以例如反射第一輻射場型以使第一輻射場型形成第一單向輻射場型，以及用以例如反射第二輻射場型以使第二輻射場型形成第二單向輻射場型。反射板410與第一金屬層115之間的距離dx可大於等於0.1空氣波長（free space wavelength）且小於等於1空氣波長，其中空氣波長可為發射訊號ST及接收訊號SR之一者於空氣中的波長。反射板410與第一金屬層115之間的介質可為空氣，故可使用螺栓及/或海綿、或其他元件以分隔及固定反射板410與第一金屬層115。藉由此方式，可大幅降低製造成本以及製程難度。反射板410之材質，可為金屬等可反射無線訊號之導體材質。

第5圖、第6圖及第7圖為相異實施例中，第4圖之雷達訊號裝置400之天線場型的示意圖。第5圖、第6圖及第7圖中，曲線510、520、530、610、620、630、710、720及730可用以表示天線場型。曲線510、520、530、610、620、630、710、720及730可分別對應於天線單元1101中，反射板410與第一金屬層115之間的距離dx為0.05空氣波長、0.1空氣波長、0.25空氣波長、0.35空氣波長、0.4空氣波長、0.45空氣波長、0.5空氣波長、0.6空氣波長及0.8空氣波長時的天線場型。第5圖至第7圖之資料表中，欄位max可為對應之曲線的增益（gain）最大值，欄位3dB Beamwidth可為3dB之波束寬度（beam width），且欄位6dB Beamwidth可為6dB之波束寬度。如第5圖及第6圖所示，當反射板410與第一金屬層115之間的距離dx越大，則天線場型於左右兩側對應之增益值可較大。因此，舉例而言，於走廊的環境，可視雷達訊號裝置400放置在走廊的不同位置，例如角落、走廊中央、天花板等，來調整距離dx以調整天線場形，進而調整偵測半徑，以便於能偵測到走廊上的物體。第5圖之天線場型於0度附近之增益較大，適合放置於角落的位置。第6圖之天線場型於±45度附近之增益較大，適合放置於走廊中央的位置。而第7圖之天線場型於0度附近及左右兩側之增益較大，舉例而言，可於較特殊之場景及空間中進行物體偵測。

第8圖為實施例中，使用第1圖之雷達訊號裝置100所產生之S參數曲線圖。第8圖中，曲線810、820及830可分別為S22參數、S21參數及S11參數。第8圖中，曲線810及830可用以觀測回波損耗（return loss），且曲線820可用以觀測隔離度。如第8圖所示，S22參數及S11參數約可低於-8.5dB，且S21參數可低於-18dB，因此可知，回波損耗足夠小，且隔離度足夠大。

由於雷達訊號裝置之天線單元的隔離度足夠，因此可使用外掛之放大器，例如低雜訊放大器（low noise amplifier，LNA），以放大根據接收訊號SR所產生的處理訊號SP或第二內部訊號S2，從而改善雷達訊號裝置的效能，且可避免用以處理第二內部訊號S2之積體電路內的放大器因飽和而無法正常操作。

綜上，使用實施例提供的雷達訊號裝置100及200，以及上述各種樣態的天線單元110，可實現具有雙向輻射場型之雷達裝置。雷達訊號裝置之天線單元的隔離度及回波損耗，皆落於理想範圍。並且，使用實施例提供的雷達訊號裝置100及200，硬體之面積及體積皆可落於足夠小之範圍。此外，使用實施例提供的雷達訊號裝置400以及上述天線單元1101，由於天線單元1101中，反射板410與第一金屬層115之間的距離dx可選用0.1空氣波長與1空氣波長之間的數值，可視使用環境需求藉由反射板以調整天線場型，進而實現各種特殊的天線場型設計，故可應用於多種場景之物件偵測。再者，反射板410與第一金屬層115之間的介質可為空氣，故可大幅降低製造成本以及製程難度。因此，實施例提供的雷達訊號裝置對於處理效能及製程方面之諸多難題，皆有助益。

100,200,400:雷達訊號裝置 110,1101:天線單元 111:第一饋電結構 111A,112A:臂部 112:第二饋電結構 115:第一金屬層 116:第二金屬層 116A:第二開口 117:第一導電部分 118:第一開口 119:第二導電部分 120:發射電路 130:接收電路 3-3’:剖線 410:反射板 510至530,610至630,710至730,810至830:曲線 C111:第一饋入點 C112:第二饋入點 C118:中心點 d1:第一方向 d2:第二方向 dt:厚度方向 E1:第一輻射場型中的第一共極化電場方向 E2:第二輻射場型中的第二共極化電場方向 L1:第一參考線 L2:第二參考線 S1:第一內部訊號 S2:第二內部訊號 SP:處理訊號 SR:接收訊號 ST:發射訊號 W1:第一寬度 W2:第二寬度 θ1,θ2:夾角

第1圖為實施例中，雷達訊號裝置之示意圖。第2圖為另一實施例中，雷達訊號裝置之示意圖。第3圖為實施例中，天線單元具有第一金屬層及第二金屬層之示意圖。第4圖為另一實施例中，雷達訊號裝置之示意圖。第5圖、第6圖及第7圖為相異實施例中，第4圖之雷達訊號裝置之天線場型的示意圖。第8圖為實施例中，使用第1圖之雷達訊號裝置所產生之S參數曲線圖。

100:雷達訊號裝置

110:天線單元

111:第一饋電結構

111A,112A:臂部

112:第二饋電結構

115:第一金屬層

117:第一導電部分

118:第一開口

119:第二導電部分

120:發射電路

130:接收電路

3-3’:剖線

C111:第一饋入點

C112:第二饋入點

C118:中心點

d1:第一方向

d2:第二方向

E1:第一輻射場型中的第一共極化電場方向

E2:第二輻射場型中的第二共極化電場方向

L1:第一參考線

L2:第二參考線

S1:第一內部訊號

S2:第二內部訊號

SP:處理訊號

SR:接收訊號

ST:發射訊號

W1:第一寬度

W2:第二寬度

θ1,θ2:夾角

Claims

一種雷達訊號裝置，包括：一天線單元，用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號，該天線單元包括：一第一金屬層，其中一第一開口形成於該第一金屬層，且該第一開口貫穿該第一金屬層；一第一饋電結構，其中該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該第一開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生；以及一第二饋電結構，其中該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該第一開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生；一發射電路，用以產生該第一內部訊號；以及一接收電路，用以產生一處理訊號，其中該處理訊號係相關於該第二內部訊號；其中該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號且具有一第一共極化電場方向，該第二輻射場型用以接收該接收訊號且具有一第二共極化電場方向，該第一共極化電場方向與該第二共極化電場方向之間夾有一夾角，該夾角的角度大於等於45度且小於等於135度，且該第一開口用以使該第一輻射場型形成一第一雙向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二雙向輻射場型。
如申請專利範圍第1項所述的雷達訊號裝置，其中該天線單元還包括一第二金屬層，該第一金屬層與該第二金屬層沿一厚度方向排列，一第二開口形成於該第二金屬層，且該第一開口與該第二開口彼此至少部分重疊。
如申請專利範圍第2項所述的雷達訊號裝置，其中該第一開口與該第二開口彼此完全重疊。
如申請專利範圍第2項所述的雷達訊號裝置，其中該第一金屬層作為一地端，且該第一饋電結構及該第二饋電結構與該第二金屬層共平面。
如申請專利範圍第1項所述的雷達訊號裝置，其中該第一金屬層包括一第一子金屬層及一第二子金屬層，該第一子金屬層圍繞該第二子金屬層，該第一開口位於該第一子金屬層與該第二子金屬層之間而形成一環形槽孔。
如申請專利範圍第5項所述的雷達訊號裝置，其中該第一子金屬層作為一地端。
如申請專利範圍第5項所述的雷達訊號裝置，其中該環形槽孔為一方環形槽孔，該第一饋電結構的該第一正投影及該第二饋電結構的該第二正投影分別重疊於該方環形槽孔的一第一側槽及一第二側槽，該第一側槽沿一第一方向延伸，該第二側槽沿一第二方向延伸，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一側槽與該第二側槽相鄰。
如申請專利範圍第7項所述的雷達訊號裝置，其中該第一側槽在該第二方向上具有一第一寬度，該第二側槽在該第一方向上具有一第二寬度，且該第一寬度相等於該第二寬度。
如申請專利範圍第5項所述的雷達訊號裝置，其中該環形槽孔包括一圓環形槽孔或一橢圓環形槽孔。
如申請專利範圍第5項所述的雷達訊號裝置，其中該第一子金屬層具有一第一厚度，該第二子金屬層具有一第二厚度，該第一厚度相等於該第二厚度。
如申請專利範圍第1項所述的雷達訊號裝置，其中該第一開口包括一方形孔隙、一圓形孔隙或一橢圓形孔隙。
如申請專利範圍第1項所述的雷達訊號裝置，其中該第一金屬層作為一地端。
如申請專利範圍第1項所述的雷達訊號裝置，該第一饋電結構及該第二饋電結構的形狀包括直線形、T字形或音叉形。
如申請專利範圍第1項所述的雷達訊號裝置，其中該第一共極化電場方向正交於該第二共極化電場方向。
一種雷達訊號裝置，包括：一天線單元，用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號，該天線單元包括：一第一金屬層，其中一第一開口形成於該第一金屬層，且該第一開口貫穿該第一金屬層；一第一饋電結構，其中該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該第一開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生；一第二饋電結構，其中該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該第一開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生；以及一反射板，其中該反射板與該第一金屬層之間的距離大於等於0.1空氣波長且小於等於1空氣波長；一發射電路，用以產生該第一內部訊號；以及一接收電路，用以產生一處理訊號，該處理訊號係相關於該第二內部訊號；其中該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號且具有一第一共極化電場方向，該第二輻射場型用以接收該接收訊號且具有一第二共極化電場方向，該第一共極化電場方向與該第二共極化電場方向之間夾有一夾角，該夾角的角度大於等於45度且小於等於135度，且該反射板用以使該第一輻射場型形成一第一單向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二單向輻射場型。
如申請專利範圍第15項所述的雷達訊號裝置，其中該天線單元還包括一第二金屬層，該第一金屬層與該第二金屬層沿一厚度方向排列，一第二開口形成於該第二金屬層，且該第一開口與該第二開口彼此至少部分重疊。
如申請專利範圍第16項所述的雷達訊號裝置，其中該第一金屬層作為一地端，且該第一饋電結構及該第二饋電結構與該第二金屬層共平面。
如申請專利範圍第15項所述的雷達訊號裝置，其中該第一金屬層包括一第一子金屬層及一第二子金屬層，該第一子金屬層圍繞該第二子金屬層，該第一開口位於該第一子金屬層與該第二子金屬層之間而形成一環形槽孔。
如申請專利範圍第18項所述的雷達訊號裝置，其中該第一子金屬層作為一地端。
如申請專利範圍第18項所述的雷達訊號裝置，其中該環形槽孔包括一方環形槽孔、一圓環形槽孔或一橢圓環形槽孔。
如申請專利範圍第15項所述的雷達訊號裝置，其中該第一開口包括一方形孔隙、一圓形孔隙或一橢圓形孔隙。
如申請專利範圍第21項所述的雷達訊號裝置，其中該第一金屬層作為一地端。
如申請專利範圍第15項所述的雷達訊號裝置，其中該第一共極化電場方向正交於該第二共極化電場方向。
一種雷達訊號裝置，包括：一天線單元，用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號，該天線單元包括：一第一金屬層，其中一第一開口形成於該第一金屬層，且該第一開口貫穿該第一金屬層；一第一饋電結構，其中該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該第一開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生；以及一第二饋電結構，其中該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該第一開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生；一發射電路，用以產生該第一內部訊號；以及一接收電路，用以產生一處理訊號，其中該處理訊號係相關於該第二內部訊號；其中一第一參考線通過該第一饋電結構的一第一饋入點及該第一開口的一中心點，一第二參考線通過該第二饋電結構的一第二饋入點及該第一開口的該中心點，該第一參考線與該第二參考線之間的一夾角介於45度至135度之間，該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號，該第二輻射場型用以接收該接收訊號，且該第一開口用以使該第一輻射場型形成一第一雙向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二雙向輻射場型。
一種雷達訊號裝置，包括：一天線單元，用以在一段時間內同時發射一發射訊號及接收一接收訊號，該天線單元包括：一第一金屬層，其中一第一開口形成於該第一金屬層，且該第一開口貫穿該第一金屬層；一第一饋電結構，其中該第一饋電結構在該第一金屬層上的一第一正投影與該第一開口至少部分重疊，該第一饋電結構用以接收一第一內部訊號，且該發射訊號係根據至少該第一內部訊號而產生；一第二饋電結構，其中該第二饋電結構在該第一金屬層上的一第二正投影與該第一開口至少部分重疊，該第二饋電結構用以輸出一第二內部訊號，且該第二內部訊號係根據該接收訊號而產生；以及一反射板，其中該反射板與該第一金屬層之間的距離大於等於0.1空氣波長且小於等於1空氣波長；一發射電路，用以產生該第一內部訊號；以及一接收電路，用以產生一處理訊號，其中該處理訊號係相關於該第二內部訊號；其中一第一參考線通過該第一饋電結構的一第一饋入點及該第一開口的一中心點，一第二參考線通過該第二饋電結構的一第二饋入點及該第一開口的該中心點，該第一參考線與該第二參考線之間的一夾角介於45度至135度之間，該天線單元用以產生一第一輻射場型及一第二輻射場型，該第一輻射場型用以發射該發射訊號，該第二輻射場型用以接收該接收訊號，且該反射板用以使該第一輻射場型形成一第一單向輻射場型，以及用以使該第二輻射場型形成一第二單向輻射場型。