CN110347080A - 一种毫米波感应开关电路 - Google Patents

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朱欣恩
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Abstract

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种毫米波感应开关电路，包括信号收集单元，用于收集雷达信号；中频信号处理单元，中频信号处理单元的输入端连接信号收集单元的输出端，用于处理雷达信号以形成一中频信号；状态控制单元，状态控制单元的输入端连接中频信号处理单元的输出端，用以对中频信号的电压幅度进行门限判决，并于中频信号的电压幅度超出判决门限时输出一报警信号；信号输出单元，信号输出单元的输入端连接状态控制单元的输出端，用以根据报警信号进行报警。有益效果：通过电压幅度门限判决代替多普勒算法，简化了后端处理电路，电路结构简单，具有成本低，节能，环境适应性高的优点，并且不同模块间串扰的可能性低，有较强的实用价值。

Description

一种毫米波感应开关电路
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种毫米波感应开关电路。
背景技术
毫米波是指波长为1～10毫米的电磁波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波频段没有太过精确的定义，通常将30～300GHz的频域(波长为1～10毫米)的电磁波称毫米波。与光波相比，毫米波利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。毫米波的优点有4个：带宽极宽、波束窄(可分辨相距更近的小目标)、可全天候使用、系统更加小型化。但毫米波也有缺点，它在大气传播中衰减严重，对于元器件的加工精度要求极高。
传统5.8GHz传感器存在相互串扰严重，并且会干扰5.8GWIFI频段，很难大规模应用；相比之下，24GHz毫米波开关电路可广泛应用于安防、智能家居、智能城市等领域，不存在5.8G的干扰问题。然而，24GHz传感器采用多普勒算法，测试精度高，但是过多依赖后端处理，较高的成本成为应用的瓶颈。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种毫米波感应开关电路。
具体技术方案如下：
所述毫米波感应开关电路包括：
一信号收集单元，所述信号收集单元用于收集雷达信号；
一中频信号处理单元，所述中频信号处理单元的输入端连接所述信号收集单元的输出端，所述中频信号处理单元用于处理所述雷达信号以形成一中频信号；
一状态控制单元，所述状态控制单元的输入端连接所述中频信号处理单元的输出端，用以对所述中频信号的电压幅度进行门限判决，并于所述中频信号的电压幅度超出判决门限时输出一报警信号；
一信号输出单元，所述信号输出单元的输入端连接所述状态控制单元的输出端，所述信号输出单元用以根据所述报警信号进行报警。
优选的，所述信号收集单元包括一天线，所述天线接收所述雷达信号。
优选的，所述中频信号处理单元包括一毫米波芯片，所述毫米波芯片的天线接口连接所述天线，所述毫米波芯片用以处理所述雷达信号以得到所述中频信号。
优选的，所述状态控制单元包括一DSP芯片，所述DSP芯片的信号输入端连接所述毫米波芯片的输出端，用以接收所述中频信号，并对所述中频信号的电压幅度进行门限判决，并于所述中频信号的电压幅度超出所述判决门限时输出所述报警信号；
一参考电源，所述参考电源连接与所述DSP芯片的参考电压引脚，用以设定DSP芯片的电压幅度的所述判决门限。
优选的，所述毫米波芯片的输出端与所述DSP芯片的信号输入端之间还连接有一运算放大单元，所述运算放大单元用以放大所述中频信号。
优选的，所述运算放大单元包括：
一第一运算放大器，所述第一运算放大器的同向输入端连接所述毫米波芯片的输出端，所述第一运算放大器的反向输入端通过第一调节电路连接接地端；所述第一运算放大器的反向输入端还通过一第二调节电路连接所述第一运算放大器的输出端；
一第二运算放大器，所述第二运算放大器的同向输入端通过一分压电路连接一电源；
所述第二运算放大器的反向输入端通过第三调节电路连接所述第二运算放大器的输出端；
所述第一运算放大器的输出端通过第四调节电路连接所述第二运算放大器的反向输入端。
优选的，所述第一调节电路包括：一第一电阻与一第一电容串联，连接于所述第一运算放大器的反向输入端和接地端之间；和/或
所述第二调节电路包括：一第二电阻和一第二电容并联连接于所述第一运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；和/或
所述第三调节电路包括：一第三电阻和一第三电容并联连接于所述第二运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；和/或
所述第四调节电路包括：一第四电阻和一第四电容串联连接于所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的反向输入端之间。
优选的，还包括一封锁时间定时器电路，连接于所述DSP芯片的第一调节引脚组及地之间，用以调整所述DSP芯片的抗干扰性能。
优选的，还包括一延迟时间定时器电路，连接于所述DSP芯片的第二调节引脚组及地之间，用以调整所述DSP芯片的延迟检测及输出时间。
优选的，所述天线的材质为FR4板材。
上述技术方案的有益效果：本技术方案通过电压幅度门限判决代替多普勒算法，简化了后端处理电路，电路结构简单，具有成本低，节能，环境适应性高的优点，并且不同模块间串扰的可能性低，具有较强的实用价值。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明的一种毫米波感应开关电路的实施例的原理框图；
图2为本发明的一种毫米波感应开关电路的实施例的电路连接图；
信号收集单元1；天线11；中频信号处理单元2；毫米波芯片21；运算放大单元22；分压电路220；第一调节电路221；第二调节电路222；第三调节电路223；第四调节电路224；状态控制单元3；DSP芯片31；参考电源32；封锁时间定时器电路33；延迟时间定时器电路34；信号输出单元4；电源5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
毫米波感应开关电路包括：
一信号收集单元1，信号收集单元1用于收集雷达信号；
一中频信号处理单元2，中频信号处理单元2的输入端连接信号收集单元1的输出端，中频信号处理单元2用于处理雷达信号以形成一中频信号；
一状态控制单元3，状态控制单元3的输入端连接中频信号处理单元2的输出端，用以对中频信号的电压幅度进行门限判决，并于中频信号的电压幅度超出判决门限时输出一报警信号；
一信号输出单元4，信号输出单元4的输入端连接状态控制单元3的输出端，信号输出单元4用以根据报警信号进行报警。
具体的，结合图1所示，毫米波感应开关电路中，信号收集单元1收集雷达信号，将该雷达信号传送到中频信号处理单元2将雷达信号转变成中频信号，通过状态控制单元3对中频信号的电压幅度进行门限判决，若中频信号的电压幅度超出判决门限时输出一报警信号，信号输出单元4报警信号进行报警。若中频信号的电压幅度未超出判决门限时，则状态控制单元3不做反应。上述技术方案，通过电压幅度门限判决代替多普勒算法，简化了感应开关电路，电路结构简单，具有低成本的优点，且通过应用毫米波代替传统的5.8G频段，使该技术方案环境适应性更高，并且不同模块间串扰的可能性较低，具有较强的实用价值。
在一种较优的实施例中，信号收集单元1包括一天线11，天线11接收雷达信号。
具体的，结合图2所示，信号收集单元1包括一天线11，天线11用以接收一移动的目标反射的雷达信号。需要说明的是，此处的天线11为接收天线，当然，在某些技术方案中，接收天线和发射天线可以为同一物理结构，由于天线结构不是本发明的重点，因此不再赘述。根据雷达工作的原理，发射天线发射有电磁波承载的信号，接收天线接收被目标反射的信号，并根据发射的信号和接收的信号之间的差异获取目标对应的信息，由于本发明的技术方案仅讨论接收部分的开关感应电路，因此对发射部分的结构不做详细展开。
在一种较优的实施例中，中频信号处理单元2包括一毫米波芯片21，毫米波芯片21的天线接口连接天线11，毫米波芯片21用以处理雷达信号以得到中频信号。
具体的，结合图2所示，中频信号处理单元2包括毫米波芯片21，毫米波芯片21的接收天线输入引脚连接天线11，毫米波芯片21可采用SRK1102A型号的24GHz射频信号处理芯片。
在一种较优的实施例中，状态控制单元3包括一DSP芯片31，DSP芯片31的信号输入端连接毫米波芯片21的输出端，用以接收中频信号，并对中频信号的电压幅度进行门限判决，并于中频信号的电压幅度超出判决门限时输出报警信号；
一参考电源32，参考电源32连接与DSP芯片31的参考电压引脚，用以设定DSP芯片31的电压幅度的判决门限。
具体的，结合图2所示，状态控制单元3包括一DSP芯片31，DSP芯片31可采用STM32F103、BIS0001型号的数字信号处理器芯片，上述的图2中是以BIS0001芯片为实施例的电路结构。
在一种较优的实施例中，毫米波芯片21的输出端与DSP芯片31的信号输入端之间还连接有一运算放大单元22，运算放大单元22用以放大中频信号。
具体的，结合图2所示，毫米波芯片21的输出端与DSP芯片31的信号输入端之间还连接有一运算放大单元22，可以调节放大中频信号变为中频放大信号。
在一种较优的实施例中，运算放大单元22包括：
一第一运算放大器Q1，第一运算放大器Q1的同向输入端连接毫米波芯片21的输出端，第一运算放大器Q1的反向输入端通过第一调节电路221连接接地端GND；第一运算放大器Q1的反向输入端还通过一第二调节电路222连接第一运算放大器Q1的输出端；
一第二运算放大器Q2，第二运算放大器Q2的同向输入端通过一分压电路220连接一电源5；
第二运算放大器Q2的反向输入端通过第三调节电路223连接第二运算放大器Q2的输出端；
第一运算放大器Q1的输出端通过第四调节电路224连接第二运算放大器Q2的反向输入端。
具体的，结合图2所示，分压电路220为二运算放大器Q2的同向输入端输入一偏置电压；第一运算放大器Q1和第二运算放大器Q2可以调节放大中频信号变为中频放大信号。
在一种较优的实施例中，第一调节电路221包括：一第一电阻R1与一第一电容C1串联，连接于第一运算放大器Q1的反向输入端和接地端之间；和/或
第二调节电路222包括：一第二电阻R2和一第二电容C2并联连接于第一运算放大器Q1的反向输入端与第一运算放大器Q1的输出端之间；和/或
第三调节电路223包括：一第三电阻R3和一第三电容C3并联连接于第二运算放大器Q2的反向输入端与第一运算放大器Q1的输出端之间；和/或
第四调节电路224包括：一第四电阻R4和一第四电容C4串联连接于第一运算放大器Q1的输出端与第二运算放大器Q2的反向输入端之间。
具体的，结合图2所示，运算放大单元22中，通过第一电阻R1和第一电容C1串联、第二电阻R2和一第二电容C2并联连接于第一运算放大器Q1的反向输入端与第一运算放大器Q1的输出端之间、第三电阻R3和一第三电容C3并联连接于第二运算放大器Q2的反向输入端与第一运算放大器Q1的输出端之间、第四电阻R4和一第四电容C4串联连接于第一运算放大器Q1的输出端与第二运算放大器Q2的反向输入端之间进行调节放大增益和频响曲线。
在一种较优的实施例中，状态控制单元3还包括一封锁时间定时器电路33，连接于DSP芯片31的第一调节引脚组及地之间，用以调整DSP芯片31的抗干扰性能。
在一种较优的实施例中，状态控制单元3还包括一延迟时间定时器电路34，连接于DSP芯片31的第二调节引脚组及接地端GND之间，用以调整DSP芯片31的延迟检测及输出时间。
在一种较优的实施例中，天线11的材质为FR4板材。
上述技术方案的有益效果：本技术方案通过电压幅度门限判决代替多普勒算法，简化了后端处理电路，电路结构简单，具有成本低，节能，环境适应性高的优点，并且不同模块间串扰的可能性低，具有较强的实用价值。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种毫米波感应开关电路，其特征在于，所述毫米波感应开关电路包括：
一信号收集单元，所述信号收集单元用于收集雷达信号；
一中频信号处理单元，所述中频信号处理单元的输入端连接所述信号收集单元的输出端，所述中频信号处理单元用于处理所述雷达信号以形成一中频信号；
一状态控制单元，所述状态控制单元的输入端连接所述中频信号处理单元的输出端，用以对所述中频信号的电压幅度进行门限判决，并于所述中频信号的电压幅度超出判决门限时输出一报警信号；
一信号输出单元，所述信号输出单元的输入端连接所述状态控制单元的输出端，所述信号输出单元用以根据所述报警信号进行报警。
2.根据权利要求1所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述信号收集单元包括一天线，所述天线接收所述雷达信号。
3.根据权利要求2所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述中频信号处理单元包括一毫米波芯片，所述毫米波芯片的天线接口连接所述天线，所述毫米波芯片用以处理所述雷达信号以得到所述中频信号。
4.根据权利要求3所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述状态控制单元包括一DSP芯片，所述DSP芯片的信号输入端连接所述毫米波芯片的输出端，用以接收所述中频信号，并对所述中频信号的电压幅度进行门限判决，并于所述中频信号的电压幅度超出所述判决门限时输出所述报警信号；
一参考电源，所述参考电源连接与所述DSP芯片的参考电压引脚，用以设定DSP芯片的电压幅度的所述判决门限。
5.根据权利要求4所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述毫米波芯片的输出端与所述DSP芯片的信号输入端之间还连接有一运算放大单元，所述运算放大单元用以放大所述中频信号。
6.根据权利要求5所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述运算放大单元包括：
一第一运算放大器，所述第一运算放大器的同向输入端连接所述毫米波芯片的输出端，所述第一运算放大器的反向输入端通过第一调节电路连接接地端；所述第一运算放大器的反向输入端还通过一第二调节电路连接所述第一运算放大器的输出端；
一第二运算放大器，所述第二运算放大器的同向输入端通过一分压电路连接一电源；
所述第二运算放大器的反向输入端通过第三调节电路连接所述第二运算放大器的输出端；
所述第一运算放大器的输出端通过第四调节电路连接所述第二运算放大器的反向输入端。
7.根据权利要求6所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述第一调节电路包括：一第一电阻与一第一电容串联，连接于所述第一运算放大器的反向输入端和接地端之间；和/或
所述第二调节电路包括：一第二电阻和一第二电容并联连接于所述第一运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；和/或
所述第三调节电路包括：一第三电阻和一第三电容并联连接于所述第二运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；和/或
所述第四调节电路包括：一第四电阻和一第四电容串联连接于所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的反向输入端之间。
8.根据权利要求4所述毫米波感应开关电路，其特征在于，还包括一封锁时间定时器电路，连接于所述DSP芯片的第一调节引脚组及地之间，用以调整所述DSP芯片的抗干扰性能。
9.根据权利要求8所述毫米波感应开关电路，其特征在于，还包括一延迟时间定时器电路，连接于所述DSP芯片的第二调节引脚组及地之间，用以调整所述DSP芯片的延迟检测及输出时间。
10.根据权利要求2所述毫米波感应开关电路，其特征在于，所述天线的材质为FR4板材。
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