本論文主要實現都卜勒雷達（Doppler Radar）感測器取代人體紅外線（Pyro-electric Infrared Detector）感測器之應用。目前市面上普遍使用的人體偵測器90%利用人體紅外線感應器，其因人體紅外線感應器是利用人體在36.5 °C時自然釋放出的紅外線（約9000 nm~10000 nm）波進行偵測。也因此人體紅外線感應器容易受溫度、濕度與空間問題受干擾，因此研究利用微波模式的都卜勒雷達。都卜勒雷達因利用微波發送與接收之特性不受溫度與濕度干擾也有良好的穿透性，不受空間限制也不須挖洞裸出。故為可取代人體紅外線感測器用於人體偵測之應用。
系統架構是由一穩定震盪器產生震盪波經由天線發射波與接收波利用高頻雙極性接面電晶體進行混波，再另用低通濾波器濾掉接收到遠處不需要的雜訊回波後用放大器做二級放大給類比數位轉換器進行判斷有無人體靠近。電路設計主要包括考畢子震盪電路、3 GHz天線、高頻BJT混波器與放大器等。並用頻譜分析儀與示波器清楚地量測到接收到目標物所返回的都卜勒信號與數位訊號高低變化。所設計之都卜勒人體偵測雷達偵測目標設定在3米內偵測，距離太短失去偵測意義，距離太遠又會影響偵測判斷。

This paper focuses on the application of a Doppler radar to replace the pyro-electric infrared detector. Currently, 90 percentage of the commonly used body detectors in the market use human infrared sensors, as they use the infrared waves（approximately 9000 nm~10000 nm）naturally emitted by the human body at 36.5 °C to detect the body. The human infrared sensor is therefore susceptible to interference from temperature, humidity and spatial problems, and therefore a microwave mode radar was developed. The Doppler radar is a microwave transmitter and receiver that does not interfere with temperature and humidity, and has good penetration without space restrictions or the need to dig holes. It can be used to replace human infra-red sensors for human detection applications.
The system architecture of the Doppler human detector is composed of a stabilized oscillator, a low-pass filter and an amplifier. The stabilized oscillator consisted of a high-frequency bipolar transistor generates an oscillating wave and mixed the oscillating wave with the receiving waves from the antenna. Then, the low-pass filter that filters out unwanted noise echoes from distant locations, and the amplifier that is used to determine the proximity of human beings and generates an output signal to analogue digital converter（ADC）. The circuit design includes the Kopi oscillator circuit, 3 GHz antenna, high frequency BJT mixer and amplifier. A spectrum analyzer and an oscilloscope are used to clearly measure the Doppler signal and the digital signal level of the received target. The Doppler human detection radar is designed to detect the target within 3 meters, too short of a distance to be meaningless and too far away to affect the detection judge.

中文摘要I
Abstract......III
目錄......V
圖目錄......VIII
表目錄......X
第一章 緒論......1
1.1　研究動機......1
1.2　研究目的......1
第二章 雷達系統......2
2.1　雷達基本理論......2
2.1.1　雷達發展演變歷史......2
2.1.2　雷達基本原理......4
2.2　雷達分類......5
2.2.1　脈衝波雷達（Pulsed Radar）......5
2.2.2　連續波雷達（Continuous-Wave Radar）......6
2.2.2.1　頻率調變連續波雷達（FMCW）......7
2.2.2.2　都卜勒雷達（Doppler Radar）......9
2.3　都卜勒雷達架構......11
第三章 微波雷達設計之電路與基礎理論......12
3.1　系統架構......12
3.2　巴克豪森準則......13
3.3　震盪器原理......14
3.4　振盪器種類......15
3.4.1　低頻震盪器......15
3.4.1.1　韋恩電橋震盪器（Wien Bridge Oscillator）......15
3.4.1.2　RC相移震盪器......18
3.4.2　高頻震盪器......22
3.4.2.1　考畢子震盪器（Colpitts Oscillator）......22
3.4.2.2　哈特萊震盪器（Hartley Oscillator）......25
3.4.2.3　克列普震盪器（Clapp Oscillator）......28
第四章 實作與量測......31
4.1　方塊圖......31
4.2　震盪頻率......32
4.3　混頻器......35
4.4　低通濾波器......38
4.5　放大倍率......40
4.6　電路......43
4.7　量測結果......45
4.7.1　功耗與頻譜......45
4.7.2　波型......47
4.8　判斷式......49
4.9　距離測試......52
第五章 結論......55
參考文獻......56

圖目錄
圖2.1、脈衝波雷達示意圖......5
圖2.2、頻率調變連續波雷達示意圖......6
圖2.3、頻率調變連續波雷達傳送與接收示意圖......8
圖2.4、都卜勒雷達波型變化示意圖......9
圖2.5、都卜勒雷達架構圖......11
圖3.1、微波雷達系統架構圖......12
圖3.2、振盪器方塊圖......14
圖3.3、韋恩電橋震盪器電路圖......15
圖3.4、RC相移震盪器電路圖......18
圖3.5、考畢子震盪器電路圖......22
圖3.6、哈特萊震盪器電路圖......25
圖3.7、克列普震盪器電路圖......28
圖4.1、微波雷達系統方塊圖......31
圖4.2、考畢子震盪電路圖......32
圖4.3、BFR520頻率響應圖......36
圖4.4、BFR520共射極順向穿透係數（S21）圖......36
圖4.5、BFR520共射極輸入反射係數（S11）圖......37
圖4.6、ADS之電阻訊號衰減(a)模擬電路(b)模擬結果......38
圖4.7、ADS之低通濾波器(a)模擬電路(b)模擬結果......39
圖4.8、放大電路圖......40
圖4.9、都卜勒雷達系統之電路圖......43
圖4.10、都卜勒雷達系統之佈局圖......44
圖4.11、都卜勒雷達系統之實體圖(a)俯視圖(b)仰視圖......44
圖4.12、都卜勒雷達系統之實測功耗圖......45
圖4.13、都卜勒雷達系統之實測功率頻譜圖......46
圖4.14、都卜勒雷達系統之實測頻寬頻譜圖......46
圖4.15、都卜勒雷達系統之靜止不動(a)示波器實測圖(b)Arduino實測圖......47
圖4.16、都卜勒雷達系統之持續揮動(a)示波器實測圖(b)Arduino實測圖......47
圖4.17、都卜勒雷達系統之靜止不動與持續揮動(a)示波器實測圖(b)Arduino實測圖......48
圖4.18、都卜勒雷達系統之測試距離1公尺(a)環境圖(b)Arduino實測圖......52
圖4.19、都卜勒雷達系統之測試距離2公尺(a)環境圖(b)Arduino實測圖......52
圖4.20、都卜勒雷達系統之測試距離3公尺(a)環境圖(b)Arduino實測圖......53
圖4.21、都卜勒雷達系統之測試距離4公尺(a)環境圖(b)Arduino實測圖......53

表目錄
表4.1、BFR520規格表......35
表4.2、TLV9064規格表 ......41
表4.3、都卜勒雷達系統之不同距離測試結果統計表......54

[1] 王小謨（2008）。雷達與探測：信息化戰爭的火眼金睛。國防工業出版社。
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