圖 4-33、圖 4-34 為 24 GHz 雷達的實際照片電路圖，此圖顯示正面的電路 包括了所有 24 GHz 射頻電路，其中包含兩支天線陣列、VCO、兩個倍頻器、兩個 12 GHz 放大器與 24 GHz 低雜訊放大器、兩個濾波器、混頻器…所有的射頻組合 都在這個正面上，背面是整片完整的接地，這樣可避免有背面電路，造成製作上 的不便；當射頻電路合成我們所需要的頻率調變雷達波，再透過天線陣列輻射出 去。同樣的，當有物體時，輻射出去的雷達波將被反射回來，被反射的雷達回波 由接收端的天線陣列接收下來後，經過被動、主動元件的處理後，送到後端電路 繼續做相關係的運算。
基頻(baseband)電路與微控制器( MCU)。圖 4-35 為數位基頻電路板，其中 包含了中頻信號放大器、單晶片控制器，此塊電路板主要的功能是在利用微控制 器產生隨時間改變的電壓值，進一步控制 VCO 來改變 RF 的調變波形與控制 RF 輸出功率，而單晶片控制器也兼任數位信號處理器，是對雷達回波進行取樣與分 析。下面整個雷達系統的外觀尺寸大約為185mm 70× mm。
圖 4-33 24 GHz 雷達正面電路
天線陣列 射頻電路
185mm 70mm
圖 4-34 24 GHz 雷達正面電路
圖 4-35 MCU 與基頻電路
雷達量測的時候，我們先使用相同增益的中頻放大器，比較有使用及沒有使 用低雜訊放大器(LNA)時的不同，圖 4-36 所表示的為實際環境的照片，我們選取 學校附近的停車場，開闊的場地中，雖有幾台車子，但車子的距離和我們雷達所 能測試到的距離來說，還有一大段範圍，就在不在我們的電達偵測的範圍內，所 以並不會影響到我們的量測。首先我們使用第一種情況就是無低雜訊放大器(LNA)
60mm
40mm
們利用程式的控制，控制雷達打出一百個 ramp 的雷達波，看探測到目標物的百 分比機率為多少，我們在此處所選定的成功探測到目標物的百分比機率為 70%～
80%。就是每各情況下，可以成功探測到目標物有百分之七十到百分之八十之間 的最遠探測距離為多少。另外，我們利用一個直徑 30CM、高度 120CM 圓型柱體 來當作一個量測依據，在此相同的條件之下，來做個比較。在無低雜訊放大器(LNA) 的情況下所能測得的最遠距離為17.3m公尺。
第二、三個情況就是有低雜訊放大器(LNA)，但是從接收端天線回來之後第 二個情況是低雜訊放大器(LNA)放在帶通濾波器(BPF)之前，如圖 4-34 為示，第 三個情況就是從接收端天線回來之後接上帶通濾波器(BPF)之後，才接上低雜訊 放大器(LNA)，如圖 4-33 所示。
在第二種情況下，所量測到的最遠距離為34.6m。 而第三種情況下，所量測到的最遠距離為39.5m。
在第二和第三種的情況下，原則上應該所得到的結果要相去不遠，而這邊會 有量測上5m公尺的相差別是說明，由於中頻放大器的增益放大回波信號的不夠 大，使得後端的數位電路，類比轉數位、數位轉類比的時候，有轉換上的誤差(量 化誤差)，這個轉換的誤差在中頻放大器的增益不是很高的時候，對信號的品質、
雜訊佔有很大的一個比例在。所以我們下面會有再將中頻放大器的增益提高，放 大倍率可以將信號的 SNR 比值看的比較明顯，使得轉換誤差的差距離不在是主要 的原因的時候來看，我們可以得到比較客觀的量測結果。
圖 4-36 實際量測的環境照片圖
圖 4-37 實際量測的結果
IF Gain 500
一、 forward-looking don’t have LNA 17.3ｍ 二、new type 1 BPF after LNA 34.6m
三、new type 2 LNA after BPF 39.5m 70%~80% can get target
再接著下來我們調整了中頻放大器的增益值，使雷達可以探測到較遠的距 離，圖 4-38 為了讓量測的場地有不被干擾的問題存在，我們在學校的棒球場進 行量測，此圖表示前方約有一百公尺長、寬度也有五十公尺以上的場地並無任何 的物體在前後左右時，這樣的環境可以使我們更容易看的出雷達前方是不是有物 體的存在，圖 4-36 表示，我們一樣是利用一個直徑 30CM、高度 120CM 圓型柱體 來當作一個量測依據，此時如圖 4-39 所顯示的量測距離為 47M(公尺)。在電腦 上取下的圖，圖 4-40 上的橫軸為距離，但是所代表的距離是要乘上約0.4m以上 的(Index)指示，來換得正確的距離數，現在目標物所站在的 Index 約在 108，
所以我們乘上了 0.4~0.43 可以得到量測上接近的距離。圖 4-40 上其他的數值除 了剛剛說到的 Index 表示外，還有前面說到的 Count 就是雷達波發射一百個 ramp，另外 Probability 就是表示能夠探測到目標物的機率次數有多少。在這裡 我們能得到的最遠目標物為 47 公尺，而雷達每發射一百個 ramp 的雷達波下，能 夠探測到目標物的機會是有 95%以上機率，所以在這樣的情況下，是相當的穩 定。在這個時候情況二跟情況三所能量測到的距離是一樣的，下面還有另外對車 輛的測試。
圖 4-38 實際量測的環境照片圖
100m(公尺)以上
圖 4-39 實際量測物體照片圖
圖 4-40 電腦上解出目標物體照片圖 47m(公尺)
因為學校沒有足夠的場地來測試，我們需選取一個開闊的場地來實際量測雷 達的效能，我們所選的地點是在南寮漁港，所使用的車子是馬自達 M3 2.0(Mazda3 2.0)，而此車子的長為4525mm、寬1755mm、高1465mm。
圖 4-41 為量測環境，此圖表示前方有一百公尺長、寬有五十公尺以上的場 地並無任何的物體在前面，這樣的環境下可以使我們更容易準確的讓雷達有能力 分別出有無物體的存在。圖 4-42 表示雷達量測到車子在 20M(公尺)處。圖 4-43 表示雷達量測到車子在 50M(公尺)處。
圖 4-41 實際量測的環境照片圖
圖 4-42 實際量測物體照片圖目標物 20 公尺
圖 4-43 實際量測物體照片圖目標物 50 公尺 20m
50m
第五章 結論
在本論文中，完成了雷達模組射頻性能的測試，包括了每一個模組的測試，
及整體完成後的測試部份，不管是 6 GHz 的壓控振盪器、倍頻器、或是放大器…
等設計，在這個電路構架中學習到了很多知識，也完成了性能上面的要求。更重 要的是完成了 24 GHz 的低雜訊放大器，使得雷達能夠偵測的距離也增加了一倍 之多。
低雜訊放大器的增益為 23dB，其中 S11 為-9.692dB，S22 為-25dB 以下，在 要用的頻段內有相當好的表現，也有滿好的穩定性，但是這個元件畢竟主要的用 途，不是利用在 24 GHz 的這個頻段，在實際的設計上遇到很多的困難點，小小 的傳輸線變化，就會造成滿大的特性改變，應是匹配電路的選擇和偏壓工作點沒 有選擇到較好的位置。但最後，還是完成了這個低雜訊放大器的設計。低雜訊放 大器使用在整個的電路上面沒有問題，也發揮了它應該發揮的動作，使得偵測的 距離能夠達到 50 公尺以上的水準甚至在 60 公尺時也是相當的穩定偵測到目標物 體，此時的目標物體為實際車輛。
在未來的目標上面，應該是把目標放在能夠偵測到更遠的距離，待測目標 物應該放在一百公尺以上，不在只是短距的運用。如此應用，我們雷達在發送端 的電路上面，就必須要有所改變，如再加上一個 24 GHz 的放大器，用來提升輸 出功率，或是有其他更好的做法。
另外偵測的距離加遠了，這也意味天線有修改的可能性，現階段天線的主 波束寬約為 10 度左右，也就是說，當我們的雷達偵測距離越來越遠的時候，這 時候雷達所看到的車道寬度距離就不會在只是前方的一個車道了，這時候所看到 的車道寬，有可能在四個線道上的物體都會是在偵測範圍之內。這就會有雷達偵 測上之困難及複雜度，而這個問題是不是我們所需要，這樣的應用就有要再討論 的地方，所以這也是另外一個可以去探討的問題。
最後在實際車輛測試上，我們都是以靜態的方式在進行，對著已知目標打 雷達波，對著固定車子打雷達波。此時的雷達並沒有移動，但在真正的用途上是 要裝置在車輛上，隨著車子一起移動，這樣的測試才能更有效的指出需要修正的 部份有那些，我們在靜態的測量上都得到很好數據顯示，量測的都是我們想要之 結果，當然也希望在實際運用上跟靜態量測到時是一樣的。在實際車子上量測或 許有我們還沒想到的問題發生，車子溫度的影響、車子環境的影響…等。所以在 未來實測方向上，就是要更進一步的測試實用性為何，這項實際量測將是滿重要 的一個目標。