CN1104648C - 具有距离灵敏度补偿的距离选通场干扰传感器 - Google Patents

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Abstract

一种场干扰传感器用相对低的功率工作，它提供一个可调节的工作距离，在邻近距离不是超灵敏度的，允许在同一地点安装多个传感器，并能廉价地制造。该传感器包括一个发射一个电磁能的脉冲串(19)序列的发射机(11)，该发射机频率在一个中频处被调制。该脉冲串序列具有一个脉冲串重复率，并且每个脉冲串具有一个脉冲串宽度并在一个发射机频率处包括若干周期。该传感器包括一个接收机(21)，该接收机(21)在该发射机频率处接收电磁能，并包含一个混频器(22)，该混频器(22)将一个被发射的脉冲串与相同的被发射的脉冲串的反射波混频以便产生一个中频信号。以及响应该中频信号的电路系统显示在该传感器场中的干扰。该脉冲串重复率随机地或伪随机地被调制使得在该脉冲串序列中的脉冲串具有一个变化的相位。

Description

具有距离灵敏度补偿的距离选通场干扰传感器
根据美国能源部与加利福尼亚大学签订的关于LawrenceLivermore国家实验室运作的W-7405-ENG-48号合同，美国政府享有涉及本发明的权利。
技术领域
本发明涉及邻近传感器的场；尤其涉及场干扰传感器技术。
背景技术
场干扰传感器提供一类具有各式各样的应用的运动检测器，例如汽车防盗警报器、家庭侵入安全装置和机器人传感器、工业计数和过程控制、自动开门工具，以及汽车障碍探测。
这些传感器基本上是通过发射一种电磁信号并在传感器场探测反射能而工作的。当在传感器场中不存在运动时，在该场中的反射能总是达到稳定状态。如果吸收或反射电磁能的物体进入该场，则该反射能的变化就被探测出来。工作在微波频率的场干扰传感器实质上和连续波(CW)多普勒微波传感器相同。
现有的设计存在若干限制传感器应用的值得注意的问题。尤其是，它们易发生来自靠近该传感器的场的其它发射机的干扰所产生的、或由在靠近的范围的这类传感器的过灵敏度所产生的假报警。
现有技术的场干扰传感器在大多数应用中依赖比较高功率微波能。这些高功率微波应用被通信规则限制于非常密集的比较窄的频带。例如，现有的场干扰传感器经常工作在相同的频带中，像微波炉及其它高功率微波设备。这就使这些传感器在该传感器的接收机的范围受到由外部发射机所引起的假读数的影响。因为对于这些应用被分配的频率范围比较窄，可用于这些目的的信道数受限制。因此，可用于给定场的传感器数也受限制。
现有技术的场干扰传感器在靠近的范围也是超灵敏的。因此，当一个昆虫降落在天线表面时，被调谐用来探测大约10英尺内的一个人的运动的传感器就会发射一个假告警信号。这个问题是因为该设备的灵敏度随1/R2函数的下降而产生，此处R是从该发射机到反射目标的距离。另外，这种超灵敏度也使这些传感器受到来自振动或其它机械干扰的假告警信号的影响。
因此，最好是提供一种能克服现有技术设计的假告警问题的场干扰传感器。最好也提供一种系统，该系统允许在无干扰的情况下将多个传感器放置在一个单独的场中。
发明内容
本发明提供一种工作在较低功率下的改进的场干扰传感器，该传感器提供一个可调节的工作范围、在近距离不是超灵敏的，允许在同一地点放置多个传感器，并且能廉价地大量生产。
本发明能以这样的传感器为特征，该传感器包括一个发射机，该发射机发射一种被发射的电磁能的脉冲串序列。该脉冲串序列具有一个脉冲串重复速率，并且每个脉冲串具有一种脉冲串宽度并在一种发射机频率处包含若干周期。该传感器包括一个在该发射机频率接收电磁能的接收机。该接收机包括一个混频器，该混频器将一个被发射的脉冲串与该同样的被发射的脉冲串的反射波相混合产生一个中频信号。该中频是通过在此中频调制该发射机频率或振幅而产生的。连接该接收机并对中频信号起反应的电路系统将显示在该传感器场中的干扰。因为该混频器将被发射的脉冲串与该被发射的脉冲串的反射波相混合，因此，该脉冲串宽度规定该传感距离R大约是脉冲串的1/2。
根据本发明的另一方面，脉冲串变化率调制电路与该发射机相连接以便调制该脉冲串重复频率。在一个方面，脉冲串重复频率被随机地或伪随机地调制，这样使得在该脉冲串序列中的脉冲串有一个相对于在一个大于该脉冲串宽度的范围内变化的标称速率的出现时间。
在一个系统中，该发射机频率大约为千兆赫(例如2G赫)，脉冲串重复频率大约为兆赫(例如1兆赫)，以及该中频大约为千赫(例如10千赫)。在该发射机频率中一个脉冲串可以有大约2-40个周期。这就为该脉冲串序列产生一个低负载周期。通过将该脉冲串的序列的出现时间调制为大于该脉冲串宽度，使得任何二个发射机将产生一个与另一个发射机的脉冲串重合的脉冲串和在该中频(IF)接收机中产生的重要的响应曲线的相位关系中的相似性将降低。二个传感器的中频振荡器将与产生重要干扰的程度一致的低相似性也进一步减少假探测的可能性。因此，该传感器的固有的信道化被提供，从而允许多传感器在一个单独场中被使用。
根据本发明的另一方面，该发射机频率通过在该中频处改变在第一频率和第二频率之间的发射机频率而被调制。该第一频率与第二频率有关，这样使得在第一频率处的脉冲串的末端的脉冲的相位不同于在第二频率处的脉冲串的末端的脉冲相位，即小于一个周期，以及可能小于大约1/2周期。由混频器所产生的中频信号将指示在第一频率和第二频率处的相对的反射量。这些相对量是在第一频率处的一个脉冲串的起端和末端的脉冲之间的相位差和在第二频率处的一个脉冲串的始端和末端的脉冲之间的相位差的函数，并且通过反射的量来表示。因为短距离的相位差远小于最远距离的相位差，因而近距离的设备的灵敏度较之该传感器最远距离的灵敏度被减小。
因此，一个发射机通常可以以2.0或6.5千兆赫或更高的频率为中心，以便用一个脉冲串宽度发射一个射频(RF)脉冲串，该脉冲串宽度正好等于在最远探测距离的双向传输时间。因为被发射的脉冲串被用于该接收混频器(被称为零拍操作)，因此如果在发射机已停止发射之后被反射的信号返回，则不存在混频作用。因此，由该发射机的脉冲串宽度控制所提供的宽度将控制最远探测距离。该脉冲串重复率在一个优选系统中是被噪音调制的以防止与其它传感器相干碰撞，并防止具有射频(RF)干扰的拍频。通过在低通滤波器中综合出所接收的较大数目的脉冲串而能够容易地做到这一点。通常，该脉冲串重复率大约为1兆赫，并且该低通滤波器具有一个10毫秒的响应以便合成大约10000个脉冲串去简化信道化。
该接收混频器可以是单个二极管电路后接一个双极晶体管放大器目的是用于低噪音操作。由于在一个优先应用中存在着该传感器的低负载周期，因此，该接收机起一个采样和保持电路作用以便将被探测的信号从一个脉冲串重复周期延伸到下一个脉冲串重复周期。
低负载周期操作将总的射频(RF)发射能级减小到可能是联邦通信委员会(FCC)操作规程第15部分的那一点，从而打开大的频谱区供使用并取消对紧密频率控制的需要。低负载周期操作的另一方面是低功耗。如果脉冲宽度为10毫微秒，重复周期为10μs(微秒)，发射机电流减小到1/1000，从而允许对电池多年连续工作。
通过该发射机振荡器的频率调制提供了另一新特点，该频率调制使中频，例如10千赫的发射频率周期地漂移。这将导致在混频器输出端出现中频方波。与接收混频器相连接的中频放大器不能以脉冲串重复率或以直流(DC)方式通过频率，并对随发射频率而变化的平均接收回波中的变化起反应。由于与在结束回程期间的零拍操作有关，所以通过对反射信号的频率调制所感应的效应很小，并且很少有中频信号被放大。对于在靠近最远距离的远端回程，该频率调制被设定以便在二个频率处的接收回波中提供一个完全的1/2周期漂移(移位)，或者在包含在脉冲串宽度内的射频(RF)周期总数中提供一个完全的1/2周期漂移(移位)。因此，在最远距离的那些目标提供一种具有在第一和第二调制频率之间的完全的180°倒相的多普勒响应。由于该中频放大器通过按调制率变化的信号，并且这些信号具有与倒相幅度相对应的振幅，因此，在零距离没有灵敏度，并且在最大范围处具有最大灵敏度以补偿随范围的增大而产生的灵敏度上的自然损失。
因此，一种改进了的场干扰传感器被提供，该传感器被进行距离选通，允许在一个单独场中放置多个传感器，从而克服了在现有技术的近距离中的超灵敏度。而且，该系统制造简单、成本低，并且用能工作多年的电池这样低功率工作。
附图说明
在观察下面的附图、详细说明和权利要求书时，就能了解本发明的其它方面情况和优点。
图1是一个本发明的距离选通场干扰传感器的方框图；
图2是一个说明本发明的频率调制的定时图；
图3是一个说明本发明的混频和距离选通操作的定时图；
图4是一个表示根据本发明的传感器特性的曲线图；
图5是一个根据本发明的传感器的一个实施例的示意图；
图6是一个根据本发明的传感器的另一实施例的示意图；
图7是一个供图6的电路使用的一个电池组电源的示意图；
图8是一个在二个发射机频率的图6的元件值的表格。
具体实施方式
根据这些图下面提供了本发明的实施例的详细说明。
图1是一个根据本发明的具有距离灵敏度补偿的距离选通的场干扰传感器的方框图。该基本系统包含一个驱动一个发射天线11的选通射频(RF)振荡器10。该选通RF振荡器10产生具有一个脉冲串宽度的一序列脉冲串，该脉冲串宽度由穿过线路1连接选通RF振荡器的一个脉冲串宽度调制器12来确定。该脉冲串宽度调制器12根据输入控制14定义脉冲串宽度以便选择该设备的范围。该脉冲串重复率由一个驱动该脉冲串宽度调制器的时钟15来确定。时钟15由一个随机信源16调制相位，例如该随机信源是可以放大用来产生一个调制信号的噪音，或者是在脉冲串重复率振荡器中固有的噪音。也可以使用伪随机信源调制。
该选通的RF振荡器10的频率是由经过线路18连接到该选通的RF振荡器10的一个中频信号源17调制的频率。
被发射的脉冲串19从目标20反射，并且该回波被一个接收天线21探测。如由线路34所图示说明那样，该接收天线21驱动一个也连接该发射信号的RF混频器22。该RF混频器22的输出连接到一个被调谐到FM中频信号源17的频率的中频放大器23。中频放大器23的输出连接到被FM中频信号源17同步的一个同步整流器24。该整流器24的输出经由一个低带通滤波器25和基带放大器26供给一个门限检测电路，通常是27。该门限检测电路包括一个具有连接一个正门限值29的负输入和连接基带放大器26的输出的一个正输入的第一比较器28。该门限检测器也包括具有连接基带放大器26的输出的一个负输入和连接负门限31的正输入的第二比较器30。当基带放大器26的输出幅度超过该门限值时，则一个告警信号供给线路32以便驱动一个告警电路，例如报警器33或其它响应装置。该报警器33可以被替换，例如被一种驱动许许多多的响应装置的开关替换。
此外，基带放大器还可以被数字化并被处理以便确定在所接收的信号中所显示的干扰特性，例如运动速度，大小等，而不是如图1所说明的那样驱动一个门限检测/告警电路。
在一个被设计的系统中，被选通的RF振荡器将产生一个大约2千兆赫的脉冲串。FM振荡器17工作在大约10千赫，并调制在例如2.00千兆赫和2.10千兆赫之间的振荡器10的输出频率。由本实施例中的振荡器15所定义的脉冲串重复频率大约为2兆赫噪音源16最好在一个大致大于该脉冲串宽度的等效距离上调制脉冲串重复频率振荡器15的相位。
脉冲串宽度规定了该设备的作用范围，因为只有在该脉冲串发送期间混频器22中的RF混频才发生。在上述的2千兆系统中，该脉冲串宽度可以大约是选通RF振荡器10的2～40个周期左右，从而为该发射机提供一个低负载周期，并因此提供一种低功耗。在一个2千兆赫发射机频率中和在大约12英寸距离，该脉冲串宽度应为大约4个周期，或大约为2毫微秒。
图2说明在该脉冲串序列中的脉冲串的某些特性。如图1所说明的那样，RF振荡器是由大约10千赫的方波调制的频率。因此，该脉冲串将用第一低频fL和第二高频fH来产生。这些频率如图2所说明的那样仅仅稍微不同。因此，在邻近距离内，例如在4个周期以后，在二个频率之间给定距离的相位差(ΔΦN)很小。但是，在脉冲串的末端，在二个频率之间的脉冲串的末端的相位差(ΔΦF)大约是180°。因此，对于给定的脉冲串宽度由于相对相位移大约为0°，所以频率为fH的脉冲串头部60的相位大致与尾部61的相同。相反，由于在相同的脉冲串宽度处的相对相位移大约是180°，所以频率为fL的脉冲串的头部62与尾端63的相位不同，大约为180°。这就在从最远距离的目标所接收的回波中的中频提供完全的180°倒相，该最远距离是基于180°相对相移差。
根据一种优选实施例，该传感器在最远传感距离的二个RF频率之间具有小于360°的相对相移差，而且最好是大约小于180°。
根据本发明，该传感器就是使用大于一周期的相对相移差进行运转的。但是，当相对相移差大于180°时，该设备的灵敏度将下降。此外，在特定的距离上，如果相对相移差下降到零，那么在该传感器场内可能产生盲点。因此，在具有可调脉冲宽度的该优先系统中，频率调制被设定，使得在最远距离相对相移差大约为180°，这样当该距离通过缩短该脉冲串宽度被调谐时，该相对相移差将小于180°。对于非常短的距离的操作，该相对相移差很小。为一个给定的设计选择特定的关系将取决于配置传感器的场特性，并且该部分经常用来补充传感器。
因此，例如，对于一个给定的脉冲串宽度在发射频率fL处可以有N个周期。对于该实施例，在发射频率fH处，在对于较高频率的脉冲串宽度中可以有N+1/2个周期。当然，在一个脉冲串中的绝对周期数将依据经常用来产生该脉冲串的电路而变化。但是，该相位关系足以通过控制该发射机频率而被强迫执行。
图3说明所接收的周期的混频功能。因此，在图3中，轨迹50图解说明被发射的脉冲串。轨迹51图解说明一个接收反射(波形)。轨迹52图解说明其间发生混频的周期。就是说，混频从在点53处的反射信号的接收开始出现直到在点54处发射信号结束。
在轨迹52处还图解说明了在低频fL和高频fH处的接收的回波幅度。这一振幅差ΔA是距离的函数，在该距离中，当在发射的脉冲串和被接收的反射之间的相位差被反射，则产生干扰以及干扰幅度。在实际系统中，中频信号是以集合大量混频的信号脉冲，在该中频处的fH和fL之间进行振荡为基础的。因此，在非常近的距离，取决于对于一个给定的干扰幅度的频率调制的幅度差将低于在较长距离中的混频信号的幅度差。
图4说明在其设定距离内的传感器的特性，示出了在近距离灵敏度基本上不增加。因此，如在图4中所说明的那样，该中频响应在基带放大器26的输出端被采样。由于该距离被设定在大约12英寸处，该信号通过移动一个交进(hand in)接触该发射机而被产生，然后取消。如在点70的近距离处能看到的那样，该信号幅度实质上不大于点71的大约6英寸处的信号幅度。图4还说明超出该距离以外的特性，在那里几乎没有中频信号产生。
图5是一个根据本发明的一个传感器的电路示意图，该示意图用于图4的曲线图的形成。发射机由一个射频晶体管100驱动，该晶体管100被加偏压以便以发射机频率振荡。晶体管100的集电极连接天线101，并经过电感102(在物理布局中仅仅是固有的)连接到偏置节点103。偏置节点103经电容器104连接到地，并经由电阻器105连接一个由反相器106和反相器107组成的FM振荡器。反相器106驱动FM振荡器的输出，并经由电容器108返馈连接到反相器107的输入。同样地，反相器107的输出经电阻器109连接到它的输入端。
节点103经过电阻器110连接电容器111，该电容器在它的另一个端子接地。二极管112的阴极连接电容器111，而它的阳极连接到二极管113的阴极。二极管113的阳极连接到5V电源。二极管112的阳极和二极管113的阴极经过电容器114连接到反相器115的输出端。反相器115的输入连接到设定在大约2兆赫的脉冲串重复频率振荡器，该振荡器由反相器116和反相器117组成。反相器116的输出连接到反相器115的输入，并经过电容器118连接到反相器117的输入。而且，反相器117的输出经过电阻器119连接到它的输入。
与电阻器121串联的电位计120组成一个可变电阻，而并联电阻器122从反相器117的输出连接到反相器123的输入。此外，反相器123的输入还经过电容器124接地。反相器123的输出经过电阻器199连接到振荡晶体管100的发射极。此外，电容器125还从晶体管100的发射极连接到地。
晶体管100的基极经由电感器126以脉冲串重复率频率由反相器116的输出所驱动。
在操作中，晶体管100的振荡频率在节点103被偏压改变。该偏压由反相器107和106所组成的振荡器调制在7千赫，当基板-发射极电压超过它的门限值时，晶体管100就产生振荡。振荡产生在反相器116的输出的上升沿，并形成一个脉冲串长度，该脉冲串长度由电组120～122和电容124组成的RC网络形成的延迟以及反相器123的驱动决定。因此，当反相器123的输出上升时，晶体管100的基极和发射极之间的电压差下降到门限值以下，于是就停止振荡。因此，在反相器116的输出的上升沿，由天线101发射具有能通过调节电位器120调节的一个脉冲串长度的一个脉冲串。因此，该电路为该发射机电路设定脉冲串长度。当反相器116和123用普通的单片集成相匹配时将脉冲串宽度中不希望有的变化减小到最小。对于一个2兆赫重复率和一个7千赫频率调制率来说，每个中频(IF)周期有大约6500个脉冲串。
该接收机包含连接到节点151的接收天线150。从节点151，一个电感器152接地。此外，肖特基二极管153的阴极连接到节点151。二极管153的阳极经过电容器154接地，并经过电阻器155连接正5伏电源，并且经由电容器156连接到被连接作为放大器的中频晶体管157。因此，该晶体管157的基极经过电阻器158连接到它的集电极。而且，该集电极经过电阻器159连接5伏电源。晶体管157的发射极接地。晶体管157的集电极经由电容器160连接到由具有反馈连接的电阻器162的反相器161组成的中频放大器。反相器161的输出连接到一个由晶体管163组成的采样保持电路，晶体管163的基极经过电阻器164连接到FM振荡器中的反相器107的输出，晶体管163的集电极连接到电容器165的第一端子。电容器165的第二端子接地。而且，晶体管163的集电极经由电容器166和电阻器167连接到被连接作为一个基带放大器的反相器168的输入。电阻器169和电容器170并联连接并构成反相器168的反馈。反相器168的输出经过电阻器171连接到反相器172的输入，该反相器172被连接成放大器该放大器有并联连接并作为反馈的电阻器173和电容器174。反相器172的输出经由电容器175和电阻器176连接到反相器177的输入。电阻器178跨过反相器177被反馈连接。反相器177的输出驱动一个门限检测电路。该门限检测电路的输入是节点198。一个第一电阻器179连接在节点198和反相器180的输入之间。此外，电阻器181被连接在反相器180的输入和5伏电源之间。一个第二电阻器182连接在节点198和反相器183之间。此外，电阻器184连接在反相器183的输入和地之间。反相器180的输出经由二极管185连接到节点186。反相器183的输出经由反相器187和二极管188被连接到节点186。节点186经过由电阻器189和电容器190组成的RC网络连接到晶体管191的栅极。此外，电阻器192连接在晶体管191的栅极和地之间。晶体管191的源极接地，晶体管191的漏极经由电阻器193连接到一个用电阻器195加偏压和用电容器196旁路的告警器194。
因此，在操作中，被发射的信号连接到靠近发射机和接收机的接收天线。被反射的信号被接收天线接收并在二极管153中混频。该混频了的信号的每个周期通过二极管153采样，并将电容器154充电到被采样的信号的振幅。电容器154的电压幅度如上所述将在中频变化。该中频信号经过由晶体管157组成的放大器和反相器161连接到由晶体管163所驱动的采样和保持电路。晶体管163与发射机的调制频率同步以便对混频信号的平均幅度进行采样和保持。该平均幅度被放大然后提供给一个峰值检测电路。通过设定峰值检测电路的往返值(tripValue)，就能选择该传感器的灵敏度。
在优选系统中，发射和接收天线101和150是用安装成2千赫发射机频率的偶极子天线中的1-1/2英寸长的导线构成的，并被定位使得发射的信号以足够大的振幅连接到接收天线以便进行混频操作。
脉冲串重复频率发生器被在为图5所说明的实施例选择的反相器中固有的噪音所调制，这样，就不需要附加的调制电路。
使用该图中所说明的部件值，该电路是可以从大约零到大约12英尺的距离进行调谐。RF振荡器的调制在最远距离处被设立为大约180c倒相。
图6说明根据本发明的距离选通邻近传感器的另一实施例。在该实施例中，RF振荡器由晶体管200驱动。晶体管200的基极经由电感器254接地。晶体管200的发射极经过电容器201连接到地，并经过电阻器202连接到节点203。节点203经过电阻器204接地，并经过电容器205连接到2兆赫脉冲串重复率振荡器。该振荡器包括串联连接的反相器206和反相器207。该反相器207的输出连接到电容器205，并经过电容器208连接到反相器207的输入。此外，反相器207的输出还经过电阻器209连接到它的输入。
晶体管200的集电极经由电感器255由在节点210的信号所调制，节点210经过电容器211接地，并经过电阻器212连接到5伏电源。此外，节点210还经过电阻器213连接到由串联连接的反相器214和215所组成的调制振荡器的输出。反相器214的输出经过电容器216连接到反相器215的输入。此外，反相器215的输出还经过电阻器217连接到它的输入。
接收机共用由振荡器200驱动的天线218。因此，该接收机包括具有它的连接到天线218的阳极的肖特基二极管219。二极管219的阴极连接到节点220。电容器221从节点220接地。电阻器222从节点220接地。此外，节点220经由电容器223和电阻器224连接到一个放大器，该放大器由具有反馈连接的电阻器226的反相器225组成。反相器225的输出经过电阻器227连接到反相器228的输入。反相器228的输出经由二极管229驱动连接到节点230。电阻器231从节点230连接到反相器228的输入。此外，电容器232还从节点230接地。节点230经由电容器233和电阻器234连接到反相器235的输入。节点230的电压是检测由IF放大器225供给的IF信号值的峰值。电阻器236从反相器235的输出反馈连接到它的输入。此外，反相器235的输出还经过电阻器237连接到反相器238的输入。反相器238的输出具有并联连接并进行反馈的电阻器239和电容器240。反相器238的输出经由电容器241和电阻器242连接到反相器243的输入。反相器243具有反馈连接的电阻器244和电容器245。反相器243的输出经由电容器246和电阻器247连接到节点248。节点248还经过电阻器249接地。此外，反相器243的输出还经由电阻器259连接反相器251的输入。反相器251的输入经过电阻器252连接正电源。反相器251的输出是在线路253上指示在该场中检测干扰的一个信号。此外，节点248也可以用来驱动如所希望那样的告警电路。
图6的电路是由像图7所示那样的电源驱动。因此，一个9伏电池组275经由一个电源开关276连接到一个变换器电路，该电路包含从开关276接地的电容器277，以及一个具有一个大约5伏的输出279电压变换器电路278，此外，该输出279还经过电容器280接地。5伏电源用来驱动图6所说明的电路。
该发射机的频率可以被调节为适合于一个特定设计的需要。对于一个2千赫中心频率，被标记的元件值在图8中说明。对于一个6.5千兆赫的中心频率也可以使用图8中所说明的值。
图5和图6中所说明的电路设计是由容易为精于此技术的人员所采用的畅销的元件组成，它们的数值例子被示于这些图中。人们将公认，这些电路可以在应用特殊集成电路(ASICs)或在元件的其它组合中被提供用来适于一个特写设计者的需要。
这里所说明的实施例具有在中频调制的频率的RF发射机。使用振荡器调制技术中的已知技术，另一些系统可以具有振幅调制(调幅)的RF发射机，或用其它方法调制的发射机。例如，RF振荡器可以用一种双脉冲串方式工作，此处，第一脉冲串发射后继之以其间具有固定间隔的第二脉冲串。第一脉冲串只在一个特殊距离将与第二脉冲串混频，该特殊距离由该脉冲群间隔确定。这将节省较长距离的平均功率输出，同时在近距离防止来自测量的干扰。此外，其它包络整形(envelope shaping)技术也可采用以便产生各种效果。
因此，本发明提供了一种场干扰传感器，该传感器能精确地进行距离选通，避免邻近同类传感器或其它噪音源的干扰，并具有克服近距离内超灵敏度的补偿。而且，该电路功率很小，因而能使电池长期地工作。因此，为基于微波的近传感器提供了各式各样的新应用，例如，这些新应周包括：近传感汽车报警，家庭安全系统，无键输入系统，后备预警雷达等。
该系统使用距离选通来限定最远探测距离以便对于用于6英尺到12英尺的当前实施例的一种典型可调节距离减少假报警。脉冲串重复频率是被编码的噪音以便允许在同一地点配置多个传感器。该接收机很灵敏，允许减小发射功率。因此，它不必在15M波段工作，这些波段与其它高供电微波用户如微波炉的波段密集在一起。这样导致一种低工作电流，使电池寿命可能维持多年，并且制造成本非常低。低制造成本部分是由于低发射功率，该低发射功率避免复杂电路系统以便遵守通信规则。此外，该系统对距离灵敏度进行了补偿，因而消除了现有技术系统的1/R2特征。因此，该系统在邻近距离不是超灵敏度的系统，并且从0到最远距离合理地维持恒定的灵敏度。
本发明的优选实施例的上述说明是用于图解和说明。不打算详细讨论或将本发明限制在所公开的严谨的形式。显然，对于熟悉此技术的专业人员来说，许多修改和变更将是显而易见的。我们的意图是，本发明的范围将由下面的权利要求书及其等效物来定义。

Claims (29)

1.一种传感器，包括：
一个发射机，该发射机发射一个电磁能的被发射的脉冲串序列以便产生一个传感器场，该序列脉冲串具有一个脉冲串重复率，并且每个脉冲串具有一个脉冲串宽度并在一个发射机频率处包括若干周期；
一个接收机，它以发射机频率接收电磁能，该接收机包含一个混频器，该混频器将一个被发射的脉冲串与该被发射的脉冲串的反射(脉冲)相混频以便产生一个中频，这样使得该脉冲串宽度确定一个传感距离；以及
电路系统，该系统连接接收机并响应该中频信号，以便显示出在该传感器场中的干扰。
2.权利要求1的传感器包括一个连接到该发射机的电路，该电路以中频调制被发射的脉冲串序列。
3.在权利要求2的传感器中，其中由发射机发射的该脉冲序列以小于或等于该脉冲串重复率被调制。
4.在权利要求2的传感器中，其中由发射机发射的该脉冲串序列通过改变在中频处的第一频率和第二频率之间的发射机频率而被调制，并且该中频小于或等于该脉冲串重复率。
5.在权利要求4的传感器中，其中由发射机发射的该脉冲串具有一个开头部分和结尾部分，并且在接近开头部分周期和接近结尾部分周期之间具有一个相对相位移，并且对于在第一频率处的脉冲串宽度的相对相位移在传感距离处以小于360°不同于对于在第二频率处的脉冲串宽度的相对相位移。
6.在权利要求5的传感器中，其中由发射机发射的该脉冲串具有一个开头部分和结尾部分，并且在接近开头部分周期和接近结尾部分周期之间具有一个相对相位移，并且其中对于在第一频率处的脉冲串宽度的相对相位移在一个特定的传感距离处以大约180°不同于对于在第二频率处的脉冲串宽度的相对相位移。
7.权利要求1的传感器，包括一个连接到发射机的用以调节脉冲串宽度的电路。
8.权利要求1的传感器包括连接到该发射机并调制脉冲串重复率的脉冲串重复率调制电路。
9.在权利要求8的传感器中，该脉冲串重复率小于该发射机频率，并且该脉冲串重复率调制电路调制该脉冲重复率，这样使得在该序列脉冲串中的脉冲串具有变动的相位。
10.在权利要求9的传感器中，发射机频率大约为千兆赫级，而脉冲串重复率大约为兆赫级。
11.在权利要求1的传感器中，发射机和接收机共用一个单独的天线。
12.在权利要求1的传感器中，发射机包括一个发射天线，接收机包括一个接收天线，并且发射天线和接收天线被安装成这样，使得发射的脉冲串邻近地与接收天线相耦合以便与反射(脉冲串)混频。
13.一种传感器，包括：
一个被调制的发射机，它发射一个电磁能的被发射的脉冲串序列，该被发射的脉冲串序列具有一个脉冲串重复率，并且每个脉冲串具有一个脉冲串宽度并包括在一个发射机频率处的若干周期，该脉冲串序列在一个中频处被调制；
一个接收机，它在该发射机频率处接收电磁能，该接收机包括一个混频器，该混频器将一个被发射的脉冲串与同样的被发射的脉冲串的反射波进行混频以便产生一个中频信号，这样使得该脉冲串宽度确定一个大约1/2个该脉冲串宽度的传感距离；以及
电路系统，连接到该接收机并响应该中频信号以便显示在该传感距离内的运动。
14.在权利要求13的传感器中，其中由被调制的发射机发射的该脉冲串序列被以小于或等于该脉冲串重复率来频率调制。
15.在权利要求13的传感器中，其中由被调制的发射机发射的脉冲串序列是通过改变在中频处的第一频率和第二频率之间的发射机频率来调制的。
16.在权利要求15的传感器中，其中由被调制的发射机发射的该脉冲串具有开头和结尾，并且在靠近开头的周期和靠近结尾的周期之间具有一个相对相位移，而对于在第一频率处的脉冲串宽度的相对相位移在传感距离内以小于360°而不同于对于在第二频率处的脉冲串宽度的相对相位移。
17.在权利要求16的传感器中，其中由被调制的发射机发射的该脉冲串具有开头和结尾，并且在靠近开头的周期和靠近结尾的周期之间具有一个相对相位移，并且其中对于在第一频率处的脉冲串宽度的相对相位移在一个特定的传感距离内以大约180°而不同于在第二频率处的脉冲串宽度的相对相位移。
18.权利要求13的传感器包括连接到发射机的调制脉冲串重复率的脉冲串重复率调制电路。
19.在权利要求18的传感器中，脉冲串重复率小于发射机频率，并且脉冲串重复率调制电路调制脉冲串重复率以便使该脉冲串序列中的脉冲串具有变化的相位。
20.在权利要求19的传感器中，发射机频率大约是千兆赫级，而脉冲串重复率大约为兆赫级。
21.在权利要求13的传感器中，发射机和接收机共用一个单独的天线。
22.在权利要求13的传感器中，发射机包括一个发射天线，接收机包括一个接收天线，并且发射和接收天线是这样安装的，使得被发射的脉冲串邻近地被耦合到接收天线以便与反射波混频。
23.一种传感器，包括：
一个发射机，它发射一个被发射的电磁能的脉冲串序列以便产生一个传感器场，该脉冲串序列具有一个随机地或伪随机地被调制的脉冲串重复率，而每个脉冲串具有一个脉冲串宽度并在一个发射机频率处包含若干周期；
频率调制电路系统，它连接到在中频处在至少一个第一频率和一个第二频率之间转换发射机频率的发射机；
一个接收机，它在发射机频率处接收电磁能，它包括一个混频器，该混频器将一个被发射的脉冲串与该被发射的脉冲串的反射波混频以便产生一个中频信号，使得该脉冲串宽度确定一个传感距离；以及
电路系统，它连接到接收机并响应中频信号，以便显示在该传感器场中的干扰。
24.在权利要求23的传感器中，该脉冲串具有一个开头和结尾，并在靠近开头的周期和靠近结尾的周期之间具有一个相对的相位移，而对于在第一频率处的脉冲串宽度的相对相位移在传感距离内以小于360°而不同于对于在第二频率处的脉冲串宽度的相对相位移。
25.在权利要求24的传感器中，对于在第一频率处的脉冲串宽度的相对相位移在一个特定的传感距离内以大约180°而不同于对于在第二频率处的脉冲串宽度的相对相位移。
26.在权利要求23的传感器中，脉冲串重复率小于发射机频率，并且被调制为，使得在该脉冲串序列中的脉冲串具有一个变化的相位。
27.在权利要求26的传感器中，发射机频率大约为千兆赫级，脉冲串重复率大约为兆赫级，而中频大约为千赫级。
28.在权利要求23的传感器中，发射机和接收机共用一个单独的天线。
29.在权利要求23的传感器中，发射机包括一个发射天线，而接收机包括一个接收天线，并且发射和接收天线是这样安装的，以便使得该被发射的脉冲串邻近地耦合到接收机天线以便与反射波混频。
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