CN109143177A - 一种5．8GHz新型微波移动传感器 - Google Patents

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李东升
宋哲
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    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target

Abstract

本发明公开了一种5．8GHz新型微波移动传感器，包括振荡器、功分器、混频器、发射天线及接收天线，还包括电桥，所述电桥用于对振荡器产生的信号进行功分及收发信号的隔离；所述振荡器的输出端连接功分器的输入端，所述功分器包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端连接发射天线，所述第二输出端连接所述电桥的输入端，所述电桥连接混频器及接收天线，所述混频器连接中频输出端。本发明避免了现有技术中单天线5．8GHz移动传感器接收信号和发射信号无法相互隔离的缺陷，提高微波移动传感器的灵敏度和信噪比，通过对双天线的非谐振边降低尺寸的设计，在传统5．8GHz移动传感器有限的尺寸下实现更远的探测距离，具有更好的抗干扰性。

Description

一种5.8GHz新型微波移动传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种5.8GHz新型微波移动传感器。
背景技术
微波移动传感器是由多普勒效应收发机模块利用介质谐振振荡器和微带接插天线技术实现了低电流消耗、高温稳定性、高灵敏度和扁平外形，是理想的低成本移动检测器。广泛红外+微波双鉴探测器、微波红外移动检测器、自动门感应器、灯光控制开关,防盗报警等，通常用于防盗系统中，本模块与红外传感器组成比检测，可以有效地减少误报。微波是波长为1～1000mm的电磁波，它既具有电磁波的性质，又不同于普通无线电波和光波。微波相对于波长较长的电磁波具有下列特点：1.定向辐射装置容易制造；2.遇到工作障碍物易于反射；3.绕射能力较差；4.传输性能良好，传输过程中受烟、火馅、灰尘、强光等的影响很小；5.介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收能力最强。正是这些特点构成了微波检测的基础。
随着智能家居技术及安防技术的发展，微波移动传感器越来越多的应用于智能家居技术及安防技术领域，微波移动传感器在智能家居中用于检测移动物体，在智能家居中，一般使用5.8GHzISM频段的移动物体检测传感器，但是，目前市场大多数的5.8GHz微波移动传感器存在如下问题：其一，现有的微波移动传感器一般采用单天线进行信号的收发，发射信号与接收信号无法相互隔离，灵敏度及信噪比较低。其二，现有的微波移动传感器抗干扰性及探测距离较短，而且尺寸较大，不能满足微型化的设计需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种5.8GHz新型微波移动传感器，采用收发分离的双天线配置，具有体积小，探测距离远及对移动物体能够实现高灵敏度监测的特点。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案来解决：
一种5.8GHz新型微波移动传感器，包括振荡器、功分器、混频器、发射天线及接收天线，还包括电桥，所述电桥用于对振荡器产生的信号进行功分及收发信号的隔离；所述振荡器的输出端连接功分器的输入端，所述功分器包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端连接发射天线，所述第二输出端连接所述电桥的输入端，所述电桥连接混频器及接收天线，所述混频器连接中频输出端。
进一步的，所述混频器包括第一混频二极管及第二混频二极管，所述第一混频二极管的正极和第二混频二极管的负极同时连接所述中频输出端。
优选的，所述电桥为90度电桥或180度电桥。
优选的，所述功分器为威尔金森功分器。
进一步的，所述新型微波移动传感器设置于PCB板上，所述PCB板包括电路层、中间地层及微带天线层。
进一步的，所述发射天线及接收天线均为独立设置于所述微带天线层上的微带贴片天线，所述发射天线与接收天线之间预隔一定间距。
进一步的，所述微带贴片天线的谐振端的长度大于另一端的长度。
进一步的，所述振荡器、功分器、混频器、电桥均设置于所述电路层上，所述电路层上还设置有中频输出电阻R1、振荡器偏置电阻R2、中频滤波器电容C1及隔直电容C2。
优选的，所述振荡器为振荡晶体管。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1.本发明的微波移动传感器设置有电桥，所述电桥用于对振荡器产生的信号进行功分及收发信号的隔离，实现了发射天线与接收天线的分离，接收天线接收的信号全部进入混频器中；振荡器信号功分成两路，分别作为本振信号和发射信号，并无额外的功率损失，避免了现有技术中单天线5.8GHz移动传感器接收信号和发射信号无法相互隔离的缺陷，提高微波移动传感器的灵敏度和信噪比，通过对双天线的非谐振边降低尺寸的设计，在传统5.8GHz移动传感器有限的尺寸下实现更远的探测距离，具有更好的抗干扰性。
2.本发明的新型微波移动传感器设置于多层PCB板上，所述PCB板包括电路层、中间地层及微带天线层，所述发射天线及接收天线均为独立设置于所述微带天线层上的微带贴片天线，所述发射天线与接收天线之间预隔一定间距，微带贴片天线的谐振端的长度大于另一端的长度。通过在较小尺寸的PCB板上对各功能元件的合理布局，在实现高灵敏度和抗干扰性等性能的同时具有小型化特点，不仅降低了成本，且能够满足传感器及应用设备的微型化设计需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为一种5.8GHz新型微波移动传感器的原理框图。
图2为一种5.8GHz新型微波移动传感器的PCB板结构示意图。
图3为一种5.8GHz新型微波移动传感器的PCB板电路布局图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的具体实施过程如下：
请参考图1，一种5.8GHz新型微波移动传感器，包括振荡器1、功分器2、混频器、发射天线3及接收天线5，还包括电桥4，所述电桥4用于对振荡器1产生的信号进行功分及收发信号的隔离，所述振荡器1用于产生发射信号和提供混频器本振信号，所述的混频器用于接收信号和本振信号的混频，输出相应的中频/多普勒信号；
所述振荡器1的输出端连接功分器2的输入端，所述功分器2包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端连接发射天线3，所述第二输出端连接所述电桥4的输入端，所述电桥4连接混频器及接收天线5，所述混频器连接中频输出端。所述发射天线3用于发射所述功分器2的第一输出端输出的信号，所述接收天线5用于接收通过移动物体产生的回波信号，发射天线3与接收天线5通过所述电桥分离式设置，实现了信号的收发隔离。
功分器2对振荡器的输出信号进行功率分配，其中一部分功率通过发射天线3发出，另一部分功率输入至所述电桥4，且给混频器提供本振信号，功分器2可以采用隔离性能较好的威尔金森功分器，也可以采用直接分出两路信号的方式进行对功率分配。
所述混频器包括第一混频二极管D1及第二混频二极管D2，所述第一混频二极管D1的正极和第二混频二极管D2的负极同时连接所述中频输出端，所述的电桥4实现本振信号分配至所述第一混频二极管D1及第二混频二极管D2，并且实现收发信号的隔离，接收到的信号不会向本振端口泄露，信号全部进入到混频器中，有效提高了传感器的灵敏度，电桥合适的附加相位差使得本振信号两路的自混频信号输出相位正好差180度，相互抵消，降低了振荡器相位噪声变频后在中频端口的输出，提高信噪比，所述的电桥可以采用90度电桥，也可以采用180度电桥。
请参考图2至图3，所述新型微波移动传感器设置于PCB板上，所述PCB板由普通的FR4材料的PCB板材加工实现，这里需要说明的是，所述微波移动传感器的天线部分和其他电路部分可以由两个独立的PCB板构成，也可以采用多层板工艺来实现，本实施例中优选的采用多层板PCB，所述多层板PCB包括电路层、中间地层及微带天线层。所述振荡器、功分器、混频器、电桥均设置于所述电路层上，所述振荡器为振荡晶体管。图3为本发明的PCB板电路层的电路布局图，其中，Vcc为电压输入端，IF为中频输出端，Rx为接收天线，Tx为发射天线，R1为中频输出电阻或者电感，R2为振荡器偏置电阻，C1为中频滤波器电容，C2为RF隔直输出电容，Q1为振荡晶体管，D1为混频二极管。为接收天线Rx和为发射天线Tx分布于PCB板的不同位置，且相隔一定间距.
所述发射天线Tx及接收天线Rx均为独立设置于所述微带天线层上的微带贴片天线，发射天线Tx和接收天线Rx之间预留一定间距后，收发之间的互耦合可以降低，提高灵敏度和信噪比。发射天线Tx与接收天线Rx的微带贴片天线的谐振端长度大于另一端的长度，微带贴片天线只要保证谐振方向的长度，另一个方向的长度可以适度降低，这种设计有利于降低微带贴片天线的面积，进一步缩小了微波移动传感器的尺寸。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种5.8GHz新型微波移动传感器，包括振荡器、功分器、混频器、发射天线及接收天线，其特征在于：还包括电桥，所述电桥用于对振荡器产生的信号进行功分及收发信号的隔离；
所述振荡器的输出端连接功分器的输入端，所述功分器包括第一输出端及第二输出端，所述第一输出端连接发射天线，所述第二输出端连接所述电桥的输入端，所述电桥连接混频器及接收天线，所述混频器连接中频输出端。
2.根据权利要求1所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述混频器包括第一混频二极管及第二混频二极管，所述第一混频二极管的正极和第二混频二极管的负极同时连接所述中频输出端。
3.根据权利要求1所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述电桥为90度电桥或180度电桥。
4.根据权利要求1所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述功分器为威尔金森功分器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述新型微波移动传感器设置于PCB板上，所述PCB板包括电路层、中间地层及微带天线层。
6.根据权利要求5所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述发射天线及接收天线均为独立设置于所述微带天线层上的微带贴片天线，所述发射天线与接收天线之间预隔一定间距。
7.根据权利要求6所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述微带贴片天线的谐振端的长度大于另一端的长度。
8.根据权利要求5所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述振荡器、功分器、混频器、电桥均设置于所述电路层上，所述电路层上还设置有中频输出电阻R1、振荡器偏置电阻R2、中频滤波器电容C1及隔直电容C2。
9.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8任一项所述的5.8GHz新型微波移动传感器，其特征在于：所述振荡器为振荡晶体管。
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