CN104297806A - 微波感应模块 - Google Patents

Abstract

一种微波感应模块，是具有移动人体、物体感应功能的微波电路模组。天线面板1和微波信号底板2，各为两块独立的双面电路板，由一个信号屏蔽铝壳3的四个爪脚，上下叠压在一起，固定在屏蔽铝壳前面。控制双面电路板4在信号屏蔽铝壳3的后面，该控制板上设置有电源输入电路、信号输出电路、微波感应信号放大、处理电路，通过电路板边角上的四组定位直针，实现与天线面板1和微波信号底板2的电路连接。该微波感应模块使用3.7-24V直流电源工作，当有移动的人体、物体进入微波感应模块探测范围内，模块输出感应控制信号。

Description

微波感应模块

技术领域

本发明涉及对移动人体、物体的微波感应技术，尤其涉及微波感应模块。

背景技术

目前，用于探测移动人体、物体感应的感应模块，主要用于自动化和安防感应控制领域，这类模块是一种由电路板和相关电子元器件组成的电路模组，该类模块体积小，使用简单，工作可靠性高，使用直流电源工作，是一种类标准型的电子元器件和相应的电路组合，可作为一种独立的电子元器件，直接用于产品。

用于检测人体或物体移动的感应产品，有热释电红外线感应模块和超声波感应模块等。热释电感应模块对移动人体产生感应信号输出，在室内常温下，感应控制可以满足使用要求，但当环境中有热源或敏感的光源干扰时 热释电感应模块可靠性会降低，甚至不能工作，此模块多由于室内人体安防控制，对于工业控制和室外感应控制，不适宜采用。超声波感应模块具有较高的感应灵敏度和较宽的环境温度使用范围，可以使用在室内外环境下，此类模块的工作频率只有40Khz左右，当工作环境中有较强的射频信号干扰时，超声波感应模块的可靠性也会降低。因此，这两种感应模块的应用范围有一定的局限性。

发明内容

本发明目的是提供一种微波感应模块，该模块可在-20℃--70℃的温度下工作，模块工作频率为9.2-10.699Ghz，较高的工作频率，对于环境中的射频信号、热源和光源等，具有较强的抗干扰能力， 可替代热释电红外线感应模块和超声波感应模块，可用于室内外环境中，实现移动人体、物体感应探测。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一种微波感应模块，是具有移动人体、物体感应功能的微波电路模组，其特征在于：天线面板1和微波信号底板2，各为两块独立的双面电路板，由一个信号屏蔽铝壳3的四个爪脚，上下叠压在一起，固定在屏蔽铝壳前面；在信号底板2底层线路上，有一组左右对称的微带线信号端，结构为“H”字形状，在“H”字的中心、垂直正上方的顶层线路上，各开一个长方形的信号槽，通过该信号槽，实现信号底板2和天线面板1的信号耦合；控制双面电路板4在信号屏蔽铝壳3的后面，该控制板上设置有电源输入电路、信号输出电路、微波感应信号放大、信号处理电路，通过焊接电路板边角上的四组定位直针，实现与天线面板1和微波信号底板2的电路连接；该微波感应模块使用3.7-24V直流电源工作，当有移动的人体、物体进入微波感应模块探测范围内，微波感应模块输出感应控制信号。

优选地，所述的天线面板1的微波信号发射天线和感应信号接收天线，在双面电路板的顶层铜箔线路上；两组对称的长方形天线在电路板中间位置；2块长条状微波信号导引端在电路板正中心的左右两端；该板底层中间部分没有线路铜箔。

优选地，所述的微波信号底板2的双面电路板的顶层中间部分，是整块的镀金的接地铜箔线路；在顶层线路铜箔上开两个长方形信号槽，且对应在底层线路“H”字状的垂直正中心；底层的微波线路在信号屏蔽铝壳内；该板位置于天线面板1的背面。

优选地，所述的微带线“H”字形状微波信号发射端，在电路板垂直正中心右边；天线感应信号接收端，在电路板垂直正中心左边；微波发射信号产生单元在线路板左上方；微波感应信号接收混频、检波单元在线路板左下方。

优选地，所述的信号屏蔽铝壳3的外形尺寸为35mm*25mm*9mm；一个2.6mm*0.8mm长方形定位凸块，位置于铝壳底面左边脚上；铝壳顶面的左上方有一个直径为4mm的微波信号调整螺丝；四个固定爪脚，位置于前面2块电路板的定位缺口处。

优选地，所述的在控制双面电路板4上面，微波感应信号处理、控制电路在电路板的正中心；电源输入和信号输出端在线路板正中心的下方；三个安装定位螺丝孔在位置于线路板上下边缘处；右面是感应信号放大电路；左面是电源电路；一个钽电容在线路板的右上角。

优选地，所述的垂直正中心偏上方是光敏检测；垂直正中心上方左边是时间控制电路，右边是感应灵敏度控制电路。

优选地，所述的定位直针右上角是微波电路板2的电源正极，左上角和左下角是负极，右下角是微波感应信号输入端。

优选地，所述的天线面板1、微波信号底板2和信号控制电路板4的外形尺寸为35mm*30mm双面玻纤电路板；三块电路板边角各有四组定位直针，三块电路板通过定位直针焊接相连。

优选地，所述的微波信号底板2的底层线路为微带线结构；微波介质振荡器DRO和HJ-FET场效应管，产生微波发射信号，频率为9.2-10.699Ghz；肖特基微波管实现混频、检波；移动感应输出的是1-1300Hz低频多普勒信号。

从以上技术方案可以看出，本发明是将天线面板1和信号底板2，由信号屏蔽铝壳3叠压在一起，并通过电路板边角的四组直针焊接，与控制电路板4连接，组成一种具有移动人体或移动物体的微波感应探测模块，电路板上设置有微波器件和相应的其它电子元件，该微波感应模块使用3.7-24V直流电源工作，当有移动的人体、物体进入微波感应模块探测范围内，微波感应模块输出感应控制信号。模块功耗小于2.5mA，可广泛由于人体、物体感应设备，人体感应节能灯具，移动物体感应自动录像设备等。

附图说明

图1为本发明微波感应模块天线面板1的基本框图。

图2为本发明微波感应模块信号底板2的基本框图。

图3为本发明微波感应模块信号屏蔽铝壳3的外形结构框图。

图4为本发明控制双面电路板4电路板的外形结构和元器件位置图。

图5为本发明微波感应模块的电路工作原理控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

 如图1-图4所示，本发明中的微波感应模块，天线面板1和微波信号底板2，各为两块独立的双面电路板，外形尺寸为35mm*30mm，信号屏蔽铝壳3外形尺寸为35mm*25mm*9mm，信号屏蔽铝壳3-3的四个固定爪脚，对于在线路板1-3和2-3的位置，通过工装模具，将固定爪脚压弯成垂直90度，使两块线路板上下叠压在一起，紧紧的固定在铝壳前面，铝壳底面左边脚上，有一个2.6mm*0.8mm长方形定位凸块3-7，插入线路板1-7和2-7中，使两块电路板压合后精确定位，以保障该微波感应模块的两块电路板，具有更好的信号传输特性。天线面板1-4和信号底板2-4是信号连接直针焊盘位置。

压合后的天线面板，顶层上的微波信号导引端1-1和1-6，垂直对应在信号底板2的顶层的长方形的信号槽2-1-1和2-1-6位置，同时对应在底层线板结构为“H”字形微带线信号端2-1和2-6的垂直正中心位置。

信号底板2-2产生的微波发射信号，通过2-5信号耦合电路，输入到右面的“H”字形微带线信号发射端2-6，透过顶层线路上开有的长方形的信号槽2-6-1，将微波发射信号耦合到天线面板1的信号导引端1-6上，通过发射天线1-5发射微波信号。

当有移动的人体或物体进入微波感应模块探测内，天线面板1的接收天线1-2将微波移动感应信号，由信号导引端1-1通过信号底板2的长方形、接收感应信号槽2-1-2，耦合到左边的“H”字形微带线信号接收端2-1上，进入微波混频单元2-7，检波后的信号差频，为1-1300Hz低频多普勒信号，由电路板右下角的定位直针口2-4输出。

在信号屏蔽铝壳3的后面，通过焊接的定位直针4-4，连接到控制双面电路板4， 3.7-24V直流电源由电源输入口4-3，到微波模块稳压电路4-2，以提供给该模块约2.5mA工作电源。线路板右上角的4-4直针口给信号底板2提供可控制的电源，1-1300Hz低频多普勒感应信号，由电路板的右下角的4-4口，输入到微波感应信号放大器4-6。信号处理、控制电路为4-1，外接有光敏检测4-9、时间控制电路4-8，感应灵敏度控制电路4-10，这三种功能开放给使用者，以设置感应模块的工作状态。线路板的右上角的钽电容4-7，可有效的滤除该模块工作时的脉冲干扰。电路板上的4-5为模块安装固定孔，可通过焊接或锁螺丝固定在应用者的产品上面。通过设置模块的工作状态，给微波模块加电后，当有移动的人体、物体进入微波感应模块探测内，微波感应模块的感应控制信号由4-3接口输出。

天线面板1的微波信号发射天线1-5和感应信号接收天线1-2，在双面电路板的顶层铜箔线路上，两组对称的长方形天线在电路板中间位置，这样可以实现微波模块的正前方感应，而背面和侧面感应信号被衰减，提高了模块的工作可靠性。将2块长条状微波信号端1-1和1-6在电路板正中心的左右两端，板底层中间部分没有线路铜箔，可使微波信号，通过长方形的信号槽2-6-1和2-1-1有效的耦合。

微波信号底板2的双面电路板的顶层中间部分，是整块的镀金的接地铜箔线路，在顶层线路铜箔上开两个长方形信号槽2-6-1和2-1-1，且对应在底层线路“H”字状2-6和2-1的垂直正中心，使微波发射和感应信号只有通过信号槽耦合到面板天线上，信号便于控制。为防止微波信号外泄干扰，将底层的微波线路在信号屏蔽铝壳内。

在微波信号屏蔽铝壳内，将微带线“H”字形状微波信号发射端2-6，设置在电路板垂直正中心右边。天线感应信号接收端2-1，设置在电路板垂直正中心左边。微波发射信号产生单元2-2在线路板左上方。微波感应接收混频、检波单元2-7在线路板左下方，这样排列的目的是让微波电路具有更高的可靠性。

信号屏蔽铝壳3的外形尺寸为35mm*25mm*9mm，一个2.6mm*0.8mm长方形定位凸块3-7，位置于铝壳底面左边脚上，四个固定爪脚3-3，位置于前面2块电路板的定位缺口1-3和2-3处，使天线面板1和信号底板2能更精确叠压定位，以保证微波信号传输效率。铝壳顶面的左上方有一个直径为4mm的微波信号调整螺丝3-2，通过调整该螺丝，可以,使微波发射信号频率在9.2-10.699Ghz之间改变。

天线面板1和信号底板2，通过电路板边角的4组定位直针，连接到控制双面电路板4上面，为使该微波模块可靠工作，将微波感应信号处理电路4-1设置在电路板的正中心位置；电源输入和信号输出端4-3在线路板正中心的下方位置。三个安装定位螺丝孔4-5设置在线路板上下边缘处，便于安装操作，同时将感应信号放大电路4-6设置在电路板右面面，电源电路4-2在电路板左面。为使微波感应模块可靠工作，将一个钽电容4-7设置在线路板的右上角，以滤除模块工作是产生的脉冲干扰。

在控制电路板4上面，设置有光敏检测元件4-9，位置于电路板的垂直正中心偏上方，使用者可以通过该处设置，控制该感应模块的明暗光线环境下工作。垂直正中心上方左边的时间控制电路4-8，可设置该模块的控制信号触发方式和感应信号输出时间，右边是感应灵敏度控制电路4-10，可设置该模块的感应距离在0.3-15米的范围内感应。

控制双面板4的四组定位直针4-4，右上角是微波电路板2的电源正极，左上角和左下角是负极，为该模块的微波信号板2提供控制电源。右下角的微波感应信号输入端，将信号输入到信号放大、处理电路中，实现移动人体、物体感应控制。

天线面板1、微波信号底板2和信号控制电路板4的外形尺寸为35mm*30mm双面玻纤电路板，较小的外形尺寸便于安装使用，焊接电路板边角有四组定位直针，实现3块电路板的控制电源输入和感应信号输出的电路连接。

微波感应模块的控制电路工作原理如图1-图5所示：

3.7-24V直流电源，通过电源输入口4-3输入到微波感应模块的控制电路板4上，4-1输出控制电源通过连接直针口4-4提供给信号底板2的2-4，微波震荡电路 2-2产生的微波发射信号，通过2-5电路，输入到右面的“H”字形微带线信号发射端2-6上面，该发射信号通过顶层线路上的长方形的信号槽2-6-1，耦合到面板天线1的信号导引端1-6上，发射天线1-5将频率为9.2-10.699Ghz的微波信号发射到检测空间中。

当有移动的人体或物体在微波感应模块的检测范围内，天线面板1的接收天线1-2由微波信号导引端1-1，通过信号底板2的长方形的信号槽2-1-1，耦合到“H”字形微带线信号端2-1上，进入微波感应信号接收混频、检波单元2-7，检波后差频为1-1300Hz的低频多普勒信号，由电路板右下角的定位直针口2-4输出到控制电路板4的4-4接口上。由信号电路4-6放大后，提供给控制电路4-1，并通过4-3输出微波感应控制信号。

在控制电路板4上，设置有光敏检测元件4-9，外接接光敏电阻器件，可以抑制白天触发或设置在光线比较阴暗的环境下工作。模块正常工作时，当有物体、人体在该模块的探测范围内移动，模块输出感应控制信号。该模块正常触发输出后，在设定的触发方式时间内，不能因为光线的改变而中断控制信号输出，直至输出控制信号关闭，光敏检测元件4-9才起控制作用。当光敏器件启控时，模块停止工作，但当模块有感应信号输出时，光敏检测元件4-9单元功能被自动解除，只有在该模块输出控制信号关闭后，光敏检测元件4-9的单元功能，才被再次启用。

时间控制电路4-8，可设置该模块输出的感应控制信号为单次触发或重复触发，并将输出控制时间设置在3-30秒内。感应灵敏度控制电路4-10，通过焊接短路口，可设置该模块的感应距离在0.3-15米的范围内感应。时间控制电路4-8和感应灵敏度控制电路4-10，在控制电路板4的底层线路板上，采用2.54mm标准接口方式开放给使用者，可直接短路焊接电路板或外接编码器件，完成微波感应模块的工作模式设定。该微波感应模块未经设定的默认工作模式为：1输出的感应控制信号为单次触发；2输出的感应控制信号时间为3秒；探测感应距离为0.3米。

本发明微波感应模块具有特点：

1采用3块外形尺寸相同的双面电路板组成电路模组，成品模块外形尺寸为35mm*25mm*12mm,。

2,低功耗、宽电源：模块功耗小于2.5mA，使用3.7-24V直流电源工作。

3使用简单：电源+、电源-和信号输出三条引线，采用标准100mil接口从控制线路板4的垂直中心的正下方输入电源和输出感应控制信号，安装固定螺栓孔在线路板上下边缘，便于操作。

4面板1的天线阵列，集中于顶层线路的正中心位置，具有更高的微波信号感应灵敏度。

5信号底板2“H”字形状微波结构，通过顶层线路的长方形信号槽耦合信号，使微波信号能精确控制。

6控制电路板4的顶层线路上，设置有电路元器件，并且位于信号屏蔽铝壳的背面，使该板上的电路元件位置处于半屏蔽状态，可有效排除外界信号的干扰。

本发明是一种具有移动人体、物体感应功能的微波电路模组，通过焊接天线面板1、微波信号底板2和控制双面电路板4边角的四组定位直针，将三块电路板连接在一起，在信号底板2底层线路上，由一组左右对称、结构为“H”字形状的微带线信号端，通过顶层线路开设的长方形的信号槽，实现与天线面板1之间的微波信号相互耦合。控制控制电路板4板上设置有电源输入电路、信号输出电路、微波感应信号放大、信号处理电路等，实现对该微波感应电路模组的控制，该模块使用3.7-24V直流电源工作，功耗小于2.5mA。当有人体、物体进入微波感应模块探测范围内移动，微波感应模块输出感应控制信号。

 以上内容是结合具体的优选实施方式，对本发明所做的进一步详细说明，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微波感应模块，是具有移动人体、物体感应功能的微波电路模组，其特征在于：天线面板1和微波信号底板2，各为两块独立的双面电路板，由一个信号屏蔽铝壳3的四个爪脚，上下叠压在一起，固定在屏蔽铝壳前面；在信号底板2底层线路上，有一组左右对称的微带线信号端，结构为“H”字形状，在“H”字的中心、垂直正上方的顶层线路上，各开一个长方形的信号槽，通过该信号槽，实现信号底板2和天线面板1的信号耦合；控制双面电路板4在信号屏蔽铝壳3的后面，该控制板上设置有电源输入电路、信号输出电路、微波感应信号放大、信号处理电路，通过焊接电路板边角上的四组定位直针，实现与天线面板1和微波信号底板2的电路连接；该微波感应模块使用3.7-24V直流电源工作，当有移动的人体、物体进入微波感应模块探测范围内，微波感应模块输出感应控制信号。

2.根据权利要求1所述的微波感应模块，其特征在于：天线面板1的微波信号发射天线和感应信号接收天线，在双面电路板的顶层铜箔线路上；两组对称的长方形天线在电路板中间位置；2块长条状微波信号导引端在电路板正中心的左右两端；该板底层中间部分没有线路铜箔。

3.根据权利要求1所述的微波感应模块，其特征在于：微波信号底板2的双面电路板的顶层中间部分，是整块的镀金的接地铜箔线路；在顶层线路铜箔上开两个长方形信号槽，且对应在底层线路“H”字状的垂直正中心；底层的微波线路在信号屏蔽铝壳内；该板位置于天线面板1的背面。

4.根据权利要求3所述的微波感应模块，其特征在于：微带线“H”字形状微波信号发射端，在电路板垂直正中心右边；天线感应信号接收端，在电路板垂直正中心左边；微波发射信号产生单元在线路板左上方；微波感应信号接收混频、检波单元在线路板左下方。

5.根据权利要求1所述的微波感应模块，其特征在于：信号屏蔽铝壳3的外形尺寸为35mm*25mm*9mm；一个2.6mm*0.8mm长方形定位凸块，位置于铝壳底面左边脚上；铝壳顶面的左上方有一个直径为4mm的微波信号调整螺丝；四个固定爪脚，位置于前面2块电路板的定位缺口处。

6.根据权利要求1所述的微波感应模块，其特征在于：在控制双面电路板4上面，微波感应信号处理、控制电路在电路板的正中心；电源输入和信号输出端在线路板正中心的下方；三个安装定位螺丝孔在位置于线路板上下边缘处；右面是感应信号放大电路；左面是电源电路；一个钽电容在线路板的右上角。

7.根据权利要求6所述的微波感应模块，其特征在于：垂直正中心偏上方是光敏检测；垂直正中心上方左边是时间控制电路，右边是感应灵敏度控制电路。

8.根据权利要求6所述的微波感应模块，其特征在于：定位直针右上角是微波电路板2的电源正极，左上角和左下角是负极，右下角是微波感应信号输入端。

9.根据权利要求1所述的微波感应模块，其特征在于：天线面板1、微波信号底板2和信号控制电路板4的外形尺寸为35mm*30mm双面玻纤电路板；三块电路板边角各有四组定位直针，三块电路板通过定位直针焊接相连。

10.根据权利要求4所述的微波感应模块，其特征在于：微波信号底板2的底层线路为微带线结构；微波介质振荡器DRO和HJ-FET场效应管，产生微波发射信号，频率为9.2-10.699Ghz；肖特基微波管实现混频、检波；移动感应输出的是1-1300Hz低频多普勒信号。