CN108226872A - 一种微波多普勒雷达系统 - Google Patents

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宋哲
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Abstract

本发明公开了一种微波多普勒雷达系统，包括芯片本体和集成在所述芯片本体上且工作在C波段的控制电路；所述控制电路包括发射电路，接收电路，混频与滤波电路，第一放大器，以及微波振荡电路；所述微波振荡电路设有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接发射电路；所述混频与滤波电路设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述微波振荡电路的第二输出端，所述第二输入端连接所述接收电路；所述混频与滤波电路的输出端连接所述第一放大器。该微波多普勒雷达系统由于将工作在C波段的控制电路集成在芯片本体上，从而使用单芯片就可以实现整个雷达系统的功能，不但体积小，而且使用方便，便于携带。

Description

一种微波多普勒雷达系统
技术领域
本发明涉及微波雷达技术领域，尤其涉及一种微波多普勒雷达系统。
背景技术
多普勒微波产品应用在雷达市场是比较成熟的技术，多数采用分立的器件，或者分立的模块电路来搭建微波雷达系统。雷达系统基本包括：振荡源，放大器，混频器，天线，低噪声放大器，滤波器，数字处理器等几部分。雷达系统实现目标移动检测，方位探测，距离探测等。但是现有的雷达系统体积庞大，使用起来不方便，而且难以满足便携的使用需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种微波多普勒雷达系统，其不但体积小，使用方便而且便于携带。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案内容具体如下：
一种微波多普勒雷达系统，包括芯片本体和集成在所述芯片本体上且工作在C波段的控制电路；所述控制电路包括发射电路，接收电路，混频与滤波电路，第一放大器，以及微波振荡电路；所述微波振荡电路设有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接发射电路；所述混频与滤波电路设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述微波振荡电路的第二输出端，所述第二输入端连接所述接收电路；所述混频与滤波电路的输出端连接所述第一放大器。
优选地，所述微波振荡电路包括压控振荡器、锁相环电路和微波振荡源；所述微波振荡源连接所述锁相环电路的输入端，所述锁相环电路的输出端通过所述压控振荡器连接所述发射电路；所述压控振荡器还连接所述混频与滤波电路的第一输入端。
优选地，所述微波振荡源为晶体振荡源，和/或，所述压控振荡器为窄带压控振荡器。
优选地，所述微波振荡电路还包括随机序列发生器，所述随机序列发生器与所述锁相环相电路连接。
优选地，所述锁相环电路包括依次串接的前置预分频器、PS计数器、sigma-delta调制器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器以及锁定检测电路。
优选地，所述发射电路包括发射天线和第二放大器，所述微波振荡电路的第一输出端通过所述第二放大器连接所述发射天线。
优选地，所述接收电路包括接收天线。
优选地，所述混频与滤波电路包括混频器和滤波器，所述第一输入端和第二输入端设置在所述混频器上，所述混频器的输出端通过所述滤波器连接所述第一放大器。
优选地，所述控制电路还包括至少一个用于信号增益控制和滤波电路设置的运算放大器。
优选地，所述控制电路还包括数字调理电路，所述数字调理电路包括脉冲检测与控制电路、至少一个用于延时时间的第一可编程定时器，至少一个用于封锁时间的第二可编程定时器；所述第一可编程定时器和第二可编程定时器分别连接所述脉冲检测与控制电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的微波多普勒雷达系统由于将工作在C波段的控制电路集成在芯片本体上，从而使用单芯片就可以实现整个雷达系统的功能，不但体积小，而且使用方便，便于携带，此外，还结合应用市场的特点，集成了分时控制，随机频道分配功能，解决雷达多节点工作时的干扰问题和功耗问题。同时，本发明的微波多普勒雷达系统还集成独立运算放大器，脉冲检测与控制电路，第一、第二可编程定时器，为照明和智能家居系统提供可定制的时序序列。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的微波多普勒雷达系统较优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
如图1所示，本发明的微波多普勒雷达系统，包括芯片本体4和集成在所述芯片本体4上且工作在C波段的控制电路；所述控制电路包括发射电路，接收电路，混频与滤波电路，第一放大器AMP，以及微波振荡电路；所述微波振荡电路设有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接发射电路；所述混频与滤波电路设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述微波振荡电路的第二输出端，所述第二输入端连接所述接收电路；所述混频与滤波电路的输出端连接所述第一放大器AMP。
本发明的微波多普勒雷达系统由于将工作在C波段的控制电路集成在芯片本体上，从而使用单芯片就可以实现整个雷达系统的功能，不但体积小，而且使用方便，便于携带。
具体地，所述微波振荡电路包括压控振荡器VOC、锁相环电路PLL和微波振荡源1；所述微波振荡源1连接所述锁相环电路PLL的输入端，所述锁相环电路PLL的输出端通过所述压控振荡器VOC连接所述发射电路所述压控振荡器VOC还连接所述混频与滤波电路的第一输入端。在本实施例当中，所述微波振荡源1为晶体振荡源，所述压控振荡器VOC为窄带压控振荡器。
晶体振荡源提供一个低频精确振荡源，锁相环电路PLL将压控振荡器VCO的振荡信号进行分频以后与晶体振荡源信号进行相位比较，锁相环电路PLL是一个闭环控制电路，调整分频信号与晶体振荡源信号相位一致后，将频率锁定。
为了避免多个雷达芯片间可能产生的同频率干扰问题，所述微波振荡电路还包括随机序列发生器RN，所述随机序列发生器RN与所述锁相环电路PLL相连接。
为了实现调频及相位锁定，所述锁相环电路包括依次串接的前置预分频器、PS计数器、sigma-delta调制器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器以及锁定检测电路。
为了实现调频连续波测距功能，本发明还设有开关SW。
所述发射电路包括发射天线TX和第二放大器PA，所述微波振荡电路的第一输出端通过所述第二放大器PA连接所述发射天线TX。
所述接收电路包括接收天线RX。
所述混频与滤波电路包括混频器2和滤波器3，所述第一输入端和第二输入端设置在所述混频器2上，所述混频器2的输出端通过所述滤波器3连接所述第一放大器AMP。所述第一放大器AMP在芯片本体4上的输出引脚为IF。
锁相环电路PLL引入了随机序列发生器RN，通过振荡采样的真随机数发生器产生随机数，用于控制锁相环电路PLL的前置预分频器，使芯片本体4每次启动时工作在随机的若干频道上。当开关SW控制端为低电平时，锁相环电路PLL锁定以后通过其锁定检测电路的输出控制开启第二放大器PA，使压控振荡器VCO的射频振荡信号经过第二放大器PA放大以后输出到发射天线TX；当开关SW为高电平时，第二放大器PA上电以后一直保持开启状态。
所述控制电路还包括至少一个用于信号增益控制和滤波电路设置的运算放大器OPA。在本实施例中，所述运算放大器OPA的数量为二。其中，第一个运算放大器OPA的两个输入引脚分别为P1和N1，输出引脚为O1，而第二个运算放大器OPA的两个输入引脚分别为VM和N2，输出引脚为O2。
所述控制电路还包括数字调理电路，所述数字调理电路包括脉冲检测与控制电路、至少一个用于延时时间的第一可编程定时器，至少一个用于封锁时间的第二可编程定时器；所述第一可编程定时器和第二可编程定时器分别连接所述脉冲检测与控制电路。在本实施例中，苏搜第一可编程定时器的数量为二，其在所述芯片本体4上的引脚为C1和C3，所述第二可编程定时器的数量为一，其在所述芯片本体4上的引脚为C2。并且，在所述数字调理电路中，引脚VO为数字条路电路的输出端口，输出有效的高低电平信号，引脚EN用于实现数字条路电路的开启与关闭，而引脚VC用于数字调理电路的时序电路设置。
并且，所述芯片本体4上还设有接收天线安装端口和发射天线安装端口，接收天线安装端口和发射天线安装端口分别独立对应连接接收天线和发射天线，从而实现接收天线与发射天线的隔离，或者也可以直接在芯片本体4上通过增加环形器或微带线分支线耦合器来实现接收天线与发射天线的隔离。
而且，本发明的芯片本体4还可以通过供电控制来实现断续工作，从而来实现功耗的降低，所述芯片本体4的供电接口为VDD。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种微波多普勒雷达系统，其特征在于：包括芯片本体和集成在所述芯片本体上且工作在C波段的控制电路；所述控制电路包括发射电路，接收电路，混频与滤波电路，第一放大器，以及微波振荡电路；所述微波振荡电路设有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端连接发射电路；所述混频与滤波电路设有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端连接所述微波振荡电路的第二输出端，所述第二输入端连接所述接收电路；所述混频与滤波电路的输出端连接所述第一放大器。
2.根据权利要求1所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述微波振荡电路包括压控振荡器、锁相环电路和微波振荡源；所述微波振荡源连接所述锁相环电路的输入端，所述锁相环电路的输出端通过所述压控振荡器连接所述发射电路；所述压控振荡器还连接所述混频与滤波电路的第一输入端。
3.根据权利要求2所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述微波振荡源为晶体振荡源，和/或，所述压控振荡器为窄带压控振荡器。
4.根据权利要求2所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述微波振荡电路还包括随机序列发生器，所述随机序列发生器与所述锁相环电路相连接。
5.根据权利要求2所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述锁相环电路包括依次串接的前置预分频器、PS计数器、sigma-delta调制器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器以及锁定检测电路。
6.根据权利要求1-5任何一项所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述发射电路包括发射天线和第二放大器，所述微波振荡电路的第一输出端通过所述第二放大器连接所述发射天线。
7.根据权利要求1-5任何一项所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述接收电路包括接收天线。
8.根据权利要求1-5任何一项所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述混频与滤波电路包括混频器和滤波器，所述第一输入端和第二输入端设置在所述混频器上，所述混频器的输出端通过所述滤波器连接所述第一放大器。
9.根据权利要求1-5任何一项所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述控制电路还包括至少一个用于信号增益控制和滤波电路设置的运算放大器。
10.根据权利要求1-5任何一项所述的微波多普勒雷达系统，其特征在于：所述控制电路还包括数字调理电路，所述数字调理电路包括脉冲检测与控制电路、至少一个用于延时时间的第一可编程定时器，至少一个用于封锁时间的第二可编程定时器；所述第一可编程定的器和第二可编程定时器分别连接所述脉冲检测与控制电路。
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