CN203894408U - 一种基于多普勒效应的微波探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于多普勒效应的微波探测器，与现有技术相比解决了探测信号易被干扰、可靠性低的缺陷。本实用新型主控芯片的型号为STM8L151F3U6ATR，放大器的型号为LM324，主控芯片的PB1端口与PWM电源管理电路的控制端口相连，PWM电源管理电路的信号输出端与10.5GHz微波振荡器的信号输入端相连，10.5GHz微波振荡器的信号输出端分别与发射天线和混频器的信号输入端相连，接收天线的信号输出端与混频器相连，混频器的信号输出端依次通过检波器、滤波器、放大器和比较器与主控芯片的PB0端口相连。本实用新型可以低功耗、低成本、抗射频干扰能力强的对运动物体进行探测。

Description

一种基于多普勒效应的微波探测器

技术领域

本实用新型涉及微波探测技术领域，具体来说是一种基于多普勒效应的微波探测器。

背景技术

目前很多行业都使用非接触式探测技术，所使用的探测技术手段也非常多，常用的探测器主要是利用光、声、磁或电容等完成相应的探测数据的获得。其中利用光的测量距离较远且成本较高；利用声的探测距离虽近但穿透力不强，同时极易受到干扰；利用磁的探测只适用于某些金属物体的探测范围；利用电容的探测虽然精度高，但是要求探测距离太近，在实际使用过程中可用的工作环境不多。多普勒理论是以时间为基础的，当无线电波在行进过程中碰到物体时该电波会被反射，反射波的频率会随碰到物体的移动状态而改变。如果无线电波碰到的物体的位置是固定的，那么反射波的频率和发射波的频率应该相等。如果物体朝着发射的方向移动，则反射回来的波会被压缩，就是说反射波的频率会增加；反之反射回波的频率会随之减小。多普勒理论可以很好的实现对移动物体的探测，具有抗射频干扰能力强的特点，可以实时的判断出物体的移动方向和轨迹，那么如何基于多普勒理论而开发出微波探测器已经成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中探测信号易被干扰、可靠性低的缺陷，提供一种基于多普勒效应的微波探测器来解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于多普勒效应的微波探测器，包括主控芯片、比较器、放大器、滤波器、检波器、混频器、接收天线、发射天线、10.5GHz微波振荡器和PWM电源管理电路，所述的主控芯片的型号为STM8L151F3U6ATR，放大器的型号为LM324，主控芯片的PB1端口与PWM电源管理电路的控制端口相连，PWM电源管理电路的信号输出端与10.5GHz微波振荡器的信号输入端相连，10.5GHz微波振荡器的信号输出端分别与发射天线和混频器的信号输入端相连，接收天线的信号输出端与混频器相连，混频器的信号输出端依次通过检波器、滤波器、放大器和比较器与主控芯片的PB0端口相连。

还包括wifi通信芯片，所述的wifi通信芯片与主控芯片的PA2端口和PA3端口相连。

还包括电源、存储器、显示器和报警器，所述的电源、存储器、显示器、报警器分别与主控芯片相连。

有益效果

本实用新型的一种基于多普勒效应的微波探测器，与现有技术相比可以低功耗、低成本、抗射频干扰能力强的对运动物体进行探测。能够完成对0.3-10m内的运动物体的探测，不受温度、湿度、光线、气流、尘埃的干扰和影响，并且可以根据微波的反射情况判断出运动物体的当前运动状态，适用于近距离对运动物体的探测场所。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

其中，1-主控芯片、2-比较器、3-放大器、4-滤波器、5-检波器、6-混频器、7-接收天线、8-发射天线、9-10.5GHz微波振荡器、10-PWM电源管理电路、11-wifi通信芯片、12-报警器、13-显示器、14-存储器、15-电源。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本实用新型所述的一种基于多普勒效应的微波探测器，包括主控芯片1、比较器2、放大器3、滤波器4、检波器5、混频器6、接收天线7、发射天线8、10.5GHz微波振荡器9和PWM电源管理电路10，主控芯片1的型号为STM8L151F3U6ATR，放大器3的型号为LM324。比较器2用于把放大器3的输出信号与基准电压进行比较后给主控芯片1进行处理；放大器3用于对信号放大功能；滤波器4用于减少和消除谐波；检波器5用于对混频器6的输出信号进行检波处理；混频器6用于把发射天线8与接收天线9的信号进行混频；PWM电源管理电路10用于发出脉冲宽度调试信号。主控芯片1的PB1端口与PWM电源管理电路10的控制端口相连，通过主控芯片1对PWM电源管理电路10发现控制信号，从而打开PWM电源管理电路10。PWM电源管理电路10的信号输出端与10.5GHz微波振荡器9的信号输入端相连，10.5GHz微波振荡器9的信号输出端分别与发射天线8和混频器6的信号输入端相连。通过PWM电源管理电路10对10.5GHz微波振荡器9产生PWM信号，10.5GHz微波振荡器9产生的10.5GHz的信号通过发射天线8发射出去。接收天线7的信号输出端与混频器6相连，混频器6的信号输出端依次通过检波器5、滤波器4、放大器3和比较器2与主控芯片1的PB0端口相连。发射天线8接收天线7反弹回来的信号后，联同10.5GHz微波振荡器9发出的本振信号经过混频器6处理，并经过检波器5、滤波器4、放大器3进行检波、滤波、放大过程后，送至比较器2进行信号之间的对比。而比较的结果则再传至主控芯片1，从而体现出当前所探测的物体情况。

为了保证更好的使用效果，还包括wifi通信芯片11，wifi通信芯片11用于传递主控芯片1的操控记录和后期的日常维护。wifi通信芯片11与主控芯片1的PA2端口和PA3端口相连，PA2端口负责输入工作，PA3端口负责输出工作。还可以包括电源15、存储器14、显示器12和报警器13，电源15、存储器14、显示器12、报警器13分别与主控芯片1相连。存储器14用于存储相关配置数据信息和探测数据，显示器12用于显示探测结果和维护，报警器13用于探测过程中相关信息的报警提醒，电源15则为整个装置进行电源供应。

在实际使用中，主控芯片1通过PB1端口给PWM电源管理电路10发送控制信号，PWM电源管理电路10按照该频率给其内的无线模块间歇性供电，产生一定频率、20%-30%占空比的PWM信号。10.5GHz微波振荡器9按照该PWM频率发射出10.5GHz的微波信号，根据多普勒效应微波遇到移动物体时频率会发生变化，实现对移动物体的探测。接收天线7接收发射天线8发射的信号，通过型号为HSMS-8202-TRIG的混频器6进行混频，混频后产生中频信号输出到检波器5，同时10.5GHz微波振荡器9也向混频器6发送10.5GHz的本振信号。两路信号经检波器5检波后输出到滤波器4，滤波器4滤除信号中的高次谐波及信号处理中产生的杂波后，信号的幅值很小，再通过放大器3对信号进行放大识别，信号放大后再通过比较器2比较后输入主控芯片1的PB0端口。如果接收天线7前面有移动的物体，那么此时放大后的信号会产生一系列的高电平脉冲，高电平信号与基准电压在比较器2比较后的信号作为中断信号传回主控芯片1，主控芯片1收到中断信号后通过报警器13进行报警，并在显示器12中显示出来。相关数据信息和操作记录存入存储器14中，以供后期通过wifi通信芯片11对外传输。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。  

Claims (3)

1.一种基于多普勒效应的微波探测器，包括主控芯片（1）、比较器（2）、放大器（3）、滤波器（4）、检波器（5）、混频器（6）、接收天线（7）、发射天线（8）、10.5GHz微波振荡器（9）和PWM电源管理电路（10），其特征在于：所述的主控芯片（1）的型号为STM8L151F3U6ATR，放大器（3）的型号为LM324，主控芯片（1）的PB1端口与PWM电源管理电路（10）的控制端口相连，PWM电源管理电路（10）的信号输出端与10.5GHz微波振荡器（9）的信号输入端相连，10.5GHz微波振荡器（9）的信号输出端分别与发射天线（8）和混频器（6）的信号输入端相连，接收天线（7）的信号输出端与混频器（6）相连，混频器（6）的信号输出端依次通过检波器（5）、滤波器（4）、放大器（3）和比较器（2）与主控芯片（1）的PB0端口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于多普勒效应的微波探测器，其特征在于：还包括wifi通信芯片（11），所述的wifi通信芯片（11）与主控芯片（1）的PA2端口和PA3端口相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于多普勒效应的微波探测器，其特征在于：还包括电源（15）、存储器（14）、显示器（12）和报警器（13），所述的电源（15）、存储器（14）、显示器（12）、报警器（13）分别与主控芯片（1）相连。