CN108710130B - 移动物体感应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动物体感应器，包括电路板、屏蔽罩体和绘制型电容体，其特征在于：所述的绘制型电容体是由电路板上铜箔组成高频电容耦合器，移动物体探测信号由高频电容耦合器馈送。所述的电容耦合器是两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，所述的Ct和Cr由信号发射单元、信号接收单元和混频器组成。所述的Ct将信号产生单元的高频信号馈送到发射天线，所述的Cr将高频信号由接收天线输入到混频器中,移动物体感应信号由混频器底部输出。信号产生单元连接发射单元和混频器，混频器再与接收单元和感应信号输出连接，信号产生单元连接电源电路。本发明使用两组电容耦合器完成高频信号输入输出，感应灵敏度高，对移动物体的探测距离远。

Description

移动物体感应器

技术领域

本申请涉及车辆移动感应探测、安防探头产品以及门感应器等人体移动感应探测领域，尤其涉及一种移动物体感应器。

背景技术

移动物体感应器的使用由来已久，是利用高频信号发射和接收感应信号，由混频器输出差频信号，感知物体的移动方向和速度等信息，可对于人体、车辆及移动物体的探测，并将感应信号接入设备或网络，实现所需的控制功能。

目前使用是将信号产生单元的高频信号，通过电路板的过孔连接输出到发射天线上面，接收天线的感应信号也采用过孔连接方式输入到混频器中。

在高频电路中，电路过孔具有感抗特性，高频信号耦合衰减较大，信号的传输效率降低，由此使移动物体感应器的信号覆盖范围不规则形状。普通式混频器的电路结构，信号检波效率不高，使感应器的灵敏度随之降低。电路板随着生产批次不同，重复出现以上规律性的变化。信号频率越高，不良效果越明显，同时随使用环境的温度、湿度变化，劣性变化越尤为突出，严重时候使感应器工作失效。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，采用绘制电路板铜箔，形成两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，组成高频电容耦合器，消除过孔连接耦合衰减信号的弊端。同时将混频器设计成平板式电容体Ct和Cr极板结构，提高混频器的检波效率。使本申请成为一种高灵敏度感应的移动物体感应器。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

本发明一种移动物体感应器，包括电路板、屏蔽罩体和绘制型电容体。

其特征在于：所述的绘制型电容体是由电路板上铜箔组成高频电容耦合器，移动物体探测信号由高频电容耦合器馈送。

所述的电容耦合器是两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，

所述的Ct和Cr由信号发射单元、信号接收单元和混频器组成；

所述的Ct将信号产生单元的高频信号馈送到发射天线；

所述的Cr将高频信号由接收天线输入到混频器中, 移动物体感应信号由混频器底部输出

所述的电路板上还包括信号产生单元、发射单元、接收单元、混频器、电源电路和感应信号输出，信号产生单元连接发射单元和混频器，混频器再与接收单元和感应信号输出连接，信号产生单元连接电源电路。

优选地，其中：

根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：

所述的非对称型平板式电容耦合器Cr的制作方法，包括以下几个步骤：

步骤一：绘制电路板铜箔，使信号混频器下面部分成为250*200mil/100*120mil的凹陷型勺状体；

步骤二：绘制一个175*100mil的工字型、单边开口的信号端，用宽度65mil的线连接到混频器凹壁左侧的正中心；

步骤三：在工字型、单边开口的信号端对应面，绘制一个150*80mil信号端，用10mil的线路连接到接收单元的2个8*6mm的信号接收天线；

步骤四：调整接收单元线路宽度，使电容耦合器的容量Cr=4.6pF

所述的非对称型平板式电容耦合器Ct的制作方法，包括以下几个步骤：

步骤一：绘制电路板铜箔，将信号混频器上面部分成为400*350mil堆积型山字形状；山字状底部的两边有两个75*75mil的方块由过孔接GND；

步骤二：绘制一个175*100mil的工字型、单边开口的信号端，用宽度45mil的线连接到山字状混频器的顶端，与一个贴片电容连接到信号产生单元；

步骤三：在工字型、单边开口的信号端对应面，绘制一个150*80mil信号端，用10mil的线路连接到发射单元的2个8*6mm的信号发射天线；

步骤四：根据权利要求3和根据计算公式Ct=jCr, j=2.4348，调整发射单元线路宽度，使电容耦合器的容量Ct=11.2pF。

优选地，其中：

所述的混频器由两个非对称型平板式电容极板组成，上部分是Ct极板，下部分是Cr极板,混频管连接在Ct和Cr极板上。

优选地，其中：

所述的混频器底部正中心连接一个扇形滤波器，输出的移动物体感应信号。

优选地，其中：

所述的Ct和Cr，绝缘介质是为信号电路板，厚度分别为0.1-10mm,材质为FR4玻璃纤维料，覆盖阻焊绿油形成的绝缘体电容。

优选地，其中：

所述的电源电路有一个贴片电阻连接到信号产生单元HJ-FET管的D极；

所述的HJ-FET管封装为十字架型，左侧有5*3mm的谐振体，用树脂胶贴在十字架底座的电路板上；

所述的D极于S极各有一块扇形状的微带反馈器；

优选地，其中：

所述的屏蔽罩体内有信号产生、部分信号电容耦合器、发射单元、接收单元、混频器、电源电路位于电路板的正中心。

所述的屏蔽罩体有固定齿插入电路板中。

优选地，其中：

所述的电源输入和移动物体感应信号输出位置于电路板的四个角上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请与现有技术相比，达到如下效果：

一：用非对称型平板式电容馈送高频信号，消除了过孔连接耦合信号产生感抗的，对高频信号过度衰减的影响，提高了信号的输入输出效率。

二：使用计算公式Ct=jCr, j=2.4348，确定Cr=4.6pF和Ct=11.2pF，平板式电容值易于确定，方便匹配感应器不同的探测信号频率。

三：绘制的电路板铜箔 将混频器上下两个部分，分别制作成Ct极板与Cr的电容极板部分，以增强混频器的高灵敏度检波输出。

四：用厚度分别为0.1-10mm信号电路板，材质为FR4玻璃纤维料做电容的绝缘介质，覆盖阻焊绿油形成的高频电容耦合器Ct和Cr，电容j值变化小，移动物体感应器灵敏度高，一致性好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的所述移动物体感应器的结构示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些名称、词汇或术语来指称特定组件、电容器件和电路构成,本领域技术人员应可理解，工程技术人员、硬件、元器件制造商可能会用不同名词和词汇来称呼同一个组件和名称。为便于理解、描述和说明，技术人员也会使用相同的名称或术语描述组件和单元电路构成的感应器，如本申请在通篇说明书及权利要求当中所提及的电路板、微带线、信号端、电容耦合器、非对称型平板式电容体Ct和Cr、绝缘介质、信号产生单元、信号馈送、信号输出输入、发射单元、接收单元、混频器、电源电路和感应信号输出等等，这些名称或词汇都以组件或以电路单元的形式出现在本申请中。

本申请的说明书、说明书附图、说明书摘要、摘要附和图权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或电路形成的方式，而是以组件或电路形成在结构上、功能上、应用规则上、设计方法和使用构想上等、于本申请的技术方案方面存在的差异来作为区分的准则。

说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

参见图1，为本申请所述一种移动物体感应器的具体实施例。

本实施例中的移动物体感应器，电路板上包括：感应器电路板、接收天线、信号耦合端301、发射天线、信号耦合端401、电源电路10、信号产生单元20、发射单元40、接收单元30、混频器50、电源电路10和感应信号输出60，信号端301、501、401、502、贴片电容70。

一种移动物体感应器，包括电路板、屏蔽罩体和绘制型电容体，其特征在于：所述的绘制型电容体是由电路板上铜箔组成高频电容耦合器，移动物体探测信号由高频电容耦合器馈送。

所述的高频电容耦合器是两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，所述的Ct和Cr由信号发射单元40、信号接收单元30和混频器50组成；所述的Ct将信号产生单元40的高频信号馈送到发射天线；所述的Cr将高频信号由接收天线输入到混频器50中, 高频信号的馈送传输在信号端301、501、401、502形成的电容耦合器进行。移动物体感应信号由混频器50底部输出。

电路板上还包括信号产生单元20、发射单元40、接收单元30、混频器50、电源电路10和感应信号输出60。信号产生单元20产生的高频信号通过信号端502、401输出到发射单元40的发射天线，实现移动探测物体信号发射，同时将发射信号通过贴片电容 70输入到混频器50，接收单元30将感应信号通过信号端301、501输入到混频器50中，电源电路10连接到信号产生单元20提供电源，产生高频发射信号。

电容耦合器是两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，是用电路板的线路铜箔绘制组成的，用于高频信号的输入、输入馈送信号，Ct将信号产生单元20的高频信号由信号端301、501馈送到发射单元的发射天线上面； Cr将接收天线上面的高频信号由接收单元通过信号端401、502输入到混频器50中, 当有车辆、人体或物体在移动物体感应器探测范围内移动时，移动物体感应信号60由混频器底部输出。

两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，是利用感应器的双面电路板铜箔绘制形成的，当前所使用的移动物体感应器，采用在电路板上设置过孔，把高频信号输送到发射天线，感应信号用过过孔连接输入到混频电路中。用于过孔在高频电路中出现较大的感抗，信号衰减严重，同时随着电路板生产工艺和批次不同，产生的劣性更为突出。使用电容耦合信号，消除以上所述的弊端。

经过长久的研究和实验发现，利用线路板的铜箔，将混频器、发射单元和接收单元的电路部分，绘制成一种不对称型的平板式电容结构体Ct和Cr，在结构体上面绘制信号耦合端，形成高频信号耦合电容，实现高频信号是输入输出，感应器的信号覆盖范围和感应灵敏度得到很大的提高。

根据感应器的高频信号频率的特性和感应距离要，需要确定Ct和Cr信号电容的容值。本申请经过无数次的实验、精确计算和反复测试发现，对于5-17Ghz的高频微波信号，馈送到发射天线的输出电容Ct和接收天线输入到微波混频器50的电容Cr的容量比值j=2.4348时，感应信号覆盖范围和灵敏度达到最佳效果。

根据以上特点，通过绘制改变微带线的结构，将微波混频器50输出为凹形、漏斗状，底部连接扇形等特殊形状，FR4电路板材料形成的绝缘介质，和电路板底层的铜箔天线，使电容Cr=4.6pF，根据计算公式Ct=jCr, j=2.4348 , 用类似的设计方法使天线输出电容Ct=11.2pF ,使信号感应器达到最佳的匹配效果。

具体实施如下：

1：非对称型平板式电容耦合器Cr的制作方法，包括以下几个步骤：

步骤一：在双面电路板一面，首先绘制电路板铜箔，使信号混频器50下面部分成为250*200mil/100*120mil的凹陷型勺状体，形成 Cr极板1部分。

步骤二：再次绘制一个175*100mil的工字型、单边开口的信号端501，用宽度65mil的线连接到混频器50凹壁左侧的正中心，形成 Cr极板1部分。

步骤三：在工字型、单边开口的信号端对应面，即电路板的另一面，利用电路板底层铜箔，绘制一个150*80mil信号端301，用10mil的线路连接到接收单元的2个8*6mm的信号接收天线，形成 Cr极板2。

步骤四：调整发射单元线路宽度，使电容耦合器的容量Cr=4.6pF。

2：非对称型平板式电容耦合器Ct的制作方法，包括以下几个步骤：

步骤一：在Cr极板1面，绘制电路板铜箔，将信号混频器50上面部分成为400*350mil堆积型山字形状；山字状底部的两边有两个75*75mil的方块由过孔接GND，形成 Ct极板1。

步骤二：绘制一个175*100mil的工字型、单边开口的信号端502，用宽度45mil的线连接到山字状混频器的顶端，与一个贴片电容70连接到信号产生单元，形成 Ct极板1，贴片电容70将高频信号输入到混频器。

步骤三：在工字型、单边开口的信号端对应面，即双面电路板的另一面，利用电路板底层铜箔，绘制一个150*80mil信号端401，用10mil的线路连接到发射单元的2个8*6mm的信号发射天线，形成 Ct极板2。

步骤四：根据权利要求3和根据计算公式Ct=jCr, j=2.4348，调整发射单元线路宽度，使电容耦合器的容量Ct=11.2pF。

混频器50由两个非对称型平板式电容极板组成，上部分是Ct极板，下部分是Cr极板。混频管连接在Ct和Cr极板上，提高混频器的检波灵敏度。

在混频器50底部正中心位置，连接一个扇形滤波器，输出的移动物体感应信号60，通过线路连接到电路板的右下角，以方便移动感应信号外接使用。

非对称型平板式电容体Ct和Cr设置在双面电路板上，利用电路板做电容体的绝缘介质，板材厚度分别为0.1-10mm,材质为FR4玻璃纤维料，在电路板生产过程中，将线路部分覆盖阻焊绿油形成的绝缘体电容，保证感应器有良好的一致性和稳定性。

在信号产生单元50，电源电路10有一个贴片电阻连接到信号产生单元HJ-FET管的D极提供电源，HJ-FET管封装为十字架型，D极于S极各有一块扇形状的微带反馈器，匹配信号，左侧有5*3mm的谐振体，用树脂胶贴在十字架底座的电路板上，固定器件，跟换不同的谐振体，可以产生5-17Ghz的高频微波信号，满足信号频率选择要求。根据计算公式Ct=jCr, j=2.4348 ,确定耦合器Ct和Cr的容值，使信号感应器达到最佳的匹配效果。

为是感应器工作可靠，将信号产生20、部分信号电容耦合器、发射单元40、接收单元30、混频器50、电源电路10和信号输出放在一个长方形的屏蔽罩体内，位于信号电路板的正中心，防止外界信号干扰和内部高频信号外溢。在屏蔽罩体的边缘处设置固定齿，安装时插入电路板中，以防止屏蔽壳滑动脱落。

为使感应器内部电路工作可靠和方便与外部电路连接使用，本发明将电源输入和移动物体感应信号输出位置于电路板的四个角上。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

一：用非对称型平板式电容馈送高频信号，消除了过孔连接耦合信号产生感抗的，对高频信号过度衰减的影响，提高了信号的输入输出效率。

二：使用计算公式Ct=jCr, j=2.4348，确定Cr=4.6pF和Ct=11.2pF，平板式电容值易于确定，方便匹配感应器不同的探测信号频率。

三：绘制的电路板铜箔 将混频器上下两个部分，分别制作成Ct极板与Cr的电容极板部分，以增强混频器的高灵敏度检波输出。

四：用厚度分别为0.1-10mm信号电路板，材质为FR4玻璃纤维料做电容的绝缘介质，覆盖阻焊绿油形成的高频电容耦合器Ct和Cr，电容j值变化小，移动物体感应器灵敏度高，一致性好。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种移动物体感应器，包括电路板、屏蔽罩体和绘制型电容体，其特征在于：所述的绘制型电容体是由电路板上铜箔组成高频电容耦合器，移动物体探测信号由高频电容耦合器馈送；

所述的高频电容耦合器是两组非对称型平板式电容体Ct和Cr，所述的Ct和Cr由信号发射单元、信号接收单元和混频器组成；所述的Ct将信号产生单元产生的高频信号馈送到发射单元；所述的Cr将高频信号由接收单元输入到混频器中,移动物体感应信号由混频器底部输出；

所述的电路板上还包括信号产生单元、发射单元、接收单元、混频器、电源电路和感应信号输出部分；信号产生单元连接发射单元和混频器；混频器再与接收单元和感应信号输出连接，信号产生单元连接电源电路。

2.根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：

所述的非对称型平板式电容体Cr的制作方法，包括：

调整接收单元线路宽度，使电容耦合器的容量Cr＝4.6pF；

所述的非对称型平板式电容体Ct的制作方法，包括：

根据Cr＝4.6pF和计算公式Ct＝jCr,j＝2.4348，调整发射单元线路宽度，使电容耦合器的容量Ct＝11.2pF。

3.根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：所述的混频器由两个非对称型平板式电容极板组成，上部分是Ct极板，下部分是Cr极板,混频管连接在Ct和Cr极板上。

4.根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：所述的混频器底部正中心连接一个扇形滤波器，输出移动物体感应信号。

5.根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：所述的Ct和Cr，绝缘介质为信号电路板，厚度为0.1mm-10mm,材质为FR4玻璃纤维料，覆盖阻焊绿油形成的绝缘体电容。

6.根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：

所述的电源电路有一个贴片电阻连接到信号产生单元HJ-FET管的D极；

所述的HJ-FET管封装为十字架型，左侧有5mm*3mm的谐振体，用树脂胶贴在十字架底座的电路板上；

所述的D极与S极各有一块扇形状的微带反馈器。

7.根据权利要求1所述的移动物体感应器，其特征在于：将信号产生单元、部分高频电容耦合器、发射单元、接收单元、混频器、电源电路放在所述的屏蔽罩体内，位于电路板的正中心；所述的屏蔽罩体有固定齿，插入电路板中；电源输入和移动物体感应信号输出部分，置于电路板的四个角上。