CN102110339A - 微波扰动探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了微波扰动探测器，通过人或物体对电磁环境扰动对混频信号在频谱上的变化判断出入侵动作，并可将入侵行为进行定位。其技术方案为：本发明在投入使用前先对没有入侵者的环境进行测试，得到的频谱分析结果由计算机单元进行存储，在探测器正常工作时，当有入侵者进入，会引起电磁环境的扰动，通过对混频信号进行频谱分析并与正常状态下的频谱进行分析，判断出扰动点在混频信号的哪一个频率点上，通过混频信号频率和距离之间的关系，精确定位入侵行为的发生地点。

Description

微波扰动探测器
技术领域
本发明涉及安防领域中的定位式微波扰动探测器，尤其涉及适用于企事业单位、居民小区、军事单位、仓库、机场等需要对入侵者作出精确定位的周界防护报警装置。
背景技术
在安防领域中，现有的探测器对入侵的定位能力较差，而且易受环境影响，尤其是对风、冰雹、大风带起的碎片对探测器的扰动引起的虚警没有根本的解决方法。
中国专利号03209915.0、名称为《无线电电磁场原理的周界入侵防范系统》中公开了一种探测外来物体入侵的系统，其原理是无线电电磁场泄漏原理，检测信道总信号的幅度及相位完成目标的探测，其安装制造复杂，成本较高，抗干扰能力低。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种微波扰动探测器，通过人或物体对电磁环境扰动对混频信号在频谱上的变化判断出入侵动作，并可将入侵行为进行定位。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种微波扰动探测器，包括三角波发生电路、压控振荡器、第一辅助电缆、微波发射泄漏电缆、第一匹配负载、第二匹配负载、微波接收泄漏电缆、第二辅助电缆、高频放大电路、混频器、低通滤波器、低频放大电路、频谱分析单元、计算机单元以及电源单元，其中
该三角波发生电路的输入端连接该计算机单元的输出端，该三角波发生电路的输出端连接该压控振荡器，产生三角波控制信号以控制该压控振荡器；
该压控振荡器在三角波控制信号的控制下产生一个带有三角波调制的射频信号；
该第一辅助电缆连接该压控振荡器与该微波发射泄漏电缆；
该第二辅助电缆连接该高频放大电路与该微波接收泄漏电缆；
该微波发射泄漏电缆向空间辐射微波信号；
该微波接收泄漏电缆接收微波信号；
该第一匹配负载连接该微波发射泄漏电缆，该第二匹配负载连接该微波接收泄漏电缆，该第一匹配负载和该第二匹配负载完成信号的匹配以及多余能量的吸收；
该高频放大电路将该微波接收泄漏电缆接收到的射频信号进行放大；
该混频器的输入端分别连接该压控振荡器的输出端和该高频放大电路的输出端，将该压控振荡器的信号与该高频放大电路放大后的信号进行混频，得到低频信号；
该低通滤波器的输入端连接该混频器的输出端，对该混频器混频后的信号进行滤波，滤除其中的高频杂波信号；
该低频放大电路的输入端连接该低通滤波器的输出端，对滤波后的信号进行放大；
该频谱分析单元的输入端连接该低频放大电路的输出端，对放大后的低频信号进行频谱分析；
该计算机单元的输入端连接该频谱分析单元的输出端，对频谱分析后的结果与预先存储在该计算机单元内的无入侵行为发生时的频谱进行比较，判断是否存在入侵行为并对入侵行为进行定位；
电源单元，为微波扰动探测器中的各个单元供电。
根据本发明的微波扰动探测器的一实施例，该压控振荡器产生的射频信号的频率在30MHz到90MHz之间。
根据本发明的微波扰动探测器的一实施例，该微波扰动探测器还包括：
报警显示单元，其输入端连接该计算机单元的输出端，用于显示报警信号。
根据本发明的微波扰动探测器的一实施例，该电源单元的输入端连接220V交流电，转换成直流电后供各单元使用。
根据本发明的微波扰动探测器的一实施例，该计算机单元通过对混频信号的频谱分析结果和正常状态下的频谱分析结果进行比较，判断出扰动点在混频信号上的位置，通过混频信号频率和距离之间的关系精确定位入侵行为的发生地点。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明在投入使用前先对没有入侵者的环境进行测试，得到的频谱分析结果由计算机单元进行存储，在探测器正常工作时，当有入侵者进入，会引起电磁环境的扰动，通过对混频信号进行频谱分析并与正常状态下的频谱进行分析，判断出扰动点在混频信号的哪一个频率点上，通过混频信号频率和距离之间的关系，精确定位入侵行为的发生地点。对比现有技术，本发明的技术效果是：(1)由于构成探测器的部件例如三角波发生电路、压控振荡器、混频器、微波发射泄漏电路、微波接收泄漏电路等器件均有成熟电路，因此实现较为方便；(2)报警、定位等事项均由计算机软件完成，可方便地根据不同的环境进行设定。
附图说明
图1是本发明的微波扰动探测器的实施例的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
微波扰动探测器的实施例的结构
图1示出了本发明的微波扰动探测器的实施例的结构。请参见图1，本实施例的微波扰动探测器包括三角波发生电路1、压控振荡器2、第一辅助电缆121、微波发射泄漏电缆31、第一匹配负载41、第二匹配负载42、微波接收泄漏电缆32、第二辅助电缆122、高频放大电路13、混频器5、低通滤波器6、低频放大电路7、频谱分析单元8、计算机单元9、报警显示单元10以及电源单元11。
这些模块之间的关系是：三角波发生电路1的输入端连接计算机单元9的输出端，三角波发生电路1的输出端连接压控振荡器2的输入端。压控振荡器2有两个输出端，分别连接第一辅助电缆121和混频器5。第一辅助电缆121连接微波发射泄漏电缆31，进而连接第一匹配负载41的输入端。高频放大电路13通过第二辅助电缆122和微波接收泄漏电缆32连接第二匹配负载42。混频器5的输入端连接高频放大电路13的输出端。低通滤波器6的输入端连接混频器5的输出端。低频放大电路7的输入端连接低通滤波器6的输出端。频谱分析单元8的输入端连接低频放大电路7的输出端。计算机单元9的输入端连接频谱分析单元8的输出端。报警显示单元10的输入端连接计算机单元9的输出端。
三角波发生电路1产生三角波控制信号，用于对压控振荡器2进行控制。压控振荡器2在三角波产生电路1的三角波控制下，产生一个带有三角波调制的射频信号，信号的频率控制在30～90MHz内。
第一辅助电缆121完成连接压控振荡器2与微波发射泄漏电缆31的功能，第二辅助电缆122完成连接高频放大电路13与微波接收泄漏电缆32的功能。这两根微波发射泄漏电缆31和微波接收泄漏电缆32完成向空间辐射微波信号以及接收微波信号的功能。第一匹配负载41和第二匹配负载42完成信号的匹配以及吸收多余能量的功能。
高频放大电路13将微波接收泄漏电缆32接收到的射频信号进行放大。混频器5将压控振荡器2的信号与高频放大电路13放大后的信号进行混频，得到一个低频信号。低通滤波器6对混频器5混频后的信号进行滤波，滤除其中的高频杂波信号。低频放大电路7对滤波后的信号进行放大。
频谱分析单元8用于对放大后的低频信号进行频谱分析。计算机单元9用于对频谱分析后的结果与预先存储在计算机单元内的无入侵行为发生时的频谱进行比较，判断是否存在入侵行为并对入侵行为进行定位。
报警显示单元10用于显示报警信号。电源单元11的输入端连接220V交流电，转换成直流电后供探测器内的各个单元使用。
微波扰动探测器的实施例的工作原理
压控振荡器2在三角波发生电路1的调制下，产生三角波调制的宽带调频信号，调频速率为2ΔF/ΔT，其中ΔF为调频带宽，ΔT为三角波周期。当调频信号F1经微波发射泄漏电缆31发射后，在距离S米处被微波接收泄漏电缆32接收到，经过高频放大电路13后送到混频器5。此时已经过2S/C(C为电缆线中微波信号传播的速度)的时间，压控振荡器2产生的信号频率已变成F1+(4(ΔF×S)/ΔT×C)，混频器将这两个信号混频后输出2F1+4(ΔF×S)/(ΔT×C)和4(ΔF×S)/(ΔT×C)两个混频信号，经过低通滤波器6后，得到4(ΔF×S)/(ΔT×C)的一个中频信号F0。由此可以看出，建立了一个F0＝(4ΔF/(ΔT×C))×S的对应关系，即混频信号的频率与距离成正比关系。
假设辅助电缆的长度为10米，微波发射泄漏电缆和微波接收泄漏电缆的长度为100米，扫频范围为30MHz，三角波周期为5ms，通过计算可以得知，中频信号F0的范围在1.12～13.32KHz之间，对应100米长的微波发射接收泄漏电缆的长度。
本发明的微波扰动探测器在投入使用前，先对没有入侵者的环境进行测试以及频谱分析，将频谱分析的结果存储在计算机单元9中。在正常工作时，如果有入侵者进入，必然会引起电磁环境的扰动。通过对混频信号进行频谱分析并将其与正常状态下的频谱进行分析，可以判断出扰动点在混频信号的哪一个频率点上，通过上述混频信号频率与距离之间的关系，就可以精确定位入侵行为的发生地点。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (5)

1.一种微波扰动探测器，包括三角波发生电路、压控振荡器、第一辅助电缆、微波发射泄漏电缆、第一匹配负载、第二匹配负载、微波接收泄漏电缆、第二辅助电缆、高频放大电路、混频器、低通滤波器、低频放大电路、频谱分析单元、计算机单元以及电源单元，其中
该三角波发生电路的输入端连接该计算机单元的输出端，该三角波发生电路的输出端连接该压控振荡器，产生三角波控制信号以控制该压控振荡器；
该压控振荡器在三角波控制信号的控制下产生一个带有三角波调制的射频信号；
该第一辅助电缆连接该压控振荡器与该微波发射泄漏电缆；
该第二辅助电缆连接该高频放大电路与该微波接收泄漏电缆；
该微波发射泄漏电缆向空间辐射微波信号；
该微波接收泄漏电缆接收微波信号；
该第一匹配负载连接该微波发射泄漏电缆，该第二匹配负载连接该微波接收泄漏电缆，该第一匹配负载和该第二匹配负载完成信号的匹配以及多余能量的吸收；
该高频放大电路将该微波接收泄漏电缆接收到的射频信号进行放大；
该混频器的输入端分别连接该压控振荡器的输出端和该高频放大电路的输出端，将该压控振荡器的信号与该高频放大电路放大后的信号进行混频，得到低频信号；
该低通滤波器的输入端连接该混频器的输出端，对该混频器混频后的信号进行滤波，滤除其中的高频杂波信号；
该低频放大电路的输入端连接该低通滤波器的输出端，对滤波后的信号进行放大；
该频谱分析单元的输入端连接该低频放大电路的输出端，对放大后的低频信号进行频谱分析；
该计算机单元的输入端连接该频谱分析单元的输出端，对频谱分析后的结果与预先存储在该计算机单元内的无入侵行为发生时的频谱进行比较，判断是否存在入侵行为并对入侵行为进行定位；
电源单元，为微波扰动探测器中的各个单元供电。
2.根据权利要求1所述的微波扰动探测器，其特征在于，该压控振荡器产生的射频信号的频率在30MHz到90MHz之间。
3.根据权利要求1所述的微波扰动探测器，其特征在于，该微波扰动探测器还包括：
报警显示单元，其输入端连接该计算机单元的输出端，用于显示报警信号。
4.根据权利要求1所述的微波扰动探测器，其特征在于，该电源单元的输入端连接220V交流电，转换成直流电后供各单元使用。
5.根据权利要求1所述的微波扰动探测器，其特征在于，该计算机单元通过对混频信号的频谱分析结果和正常状态下的频谱分析结果进行比较，判断出扰动点在混频信号上的位置，通过混频信号频率和距离之间的关系精确定位入侵行为的发生地点。
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