CN204536539U - 一种平面天线型微波传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种平面天线型微波传感器，包括：振荡电路板，天线板，排针组件以及金属屏蔽罩，天线板固设于振荡电路板的底面，排针组件与振荡电路板的装配部接合，金属屏蔽罩覆盖在振荡电路板的上表面。振荡电路板包括振荡电路板板体、微波振荡器、振荡肖特基二极管双平衡混频器和IF多普勒信号输出模块，天线板包括天线板板体和微波发射/接收天线。应用本实用新型提供的平面天线型微波传感器，天线板结构为独立分离式，设计尺寸小，制作工艺简单，周期短，成本低，经济效益高。

Description

一种平面天线型微波传感器
技术领域
本实用新型属于无线传感器领域，尤其涉及一种平面天线型微波传感器。
背景技术
微波传感器，是利用微波特性来检测一些物理量的器件或装置，包括感应物体的存在，运动速度，距离，角度信息。由发射天线发出的微波，遇到被测物体时将被吸收或反射，使功率发生变化，若利用接收天线接收通过被测物体或由被测物反射回来的微波，并将它转换成电信号，再由测量电路处理，就实现了微波检测。
根据微波传感器的原理，微波传感器可以分为反射式和遮断式两类，反射式微波传感器是通过检测被测物反射回来的微波功率或经过的时间间隔来测量，通常它可以测量物体的位置、位移、厚度等参数。遮断式微波传感器是通过检测接收天线收到的微波功率大小来判断发射天线与接收天线之间有无被测物体或被测物体的厚度、含水量等参数的。
微波传感器通常由微波发射器(即微波振荡器)、微波天线及微波检测器三部分组成。微波振荡器是产生微波的装置，由于微波波长很短，即频率很高(300MHz～300GHz)，要求振荡回路中具有非常微小的电感与电容，因此不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器，构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固态器件，小型微波振荡器也可以采用体效应管。有微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管传输，并通过天线发射出去，天线的常见结构有喇叭形天线、抛物面天线、介质天线与缝隙天线等。
现有的微波传感器结构，大多采用高频板材与PP四层压合工艺制作，设计尺寸较大，制作工艺复杂，工艺周期长，成本高，性价比低，现有的微波传感器在自动感应控制领域，如自动感应照明控制领域中，微波传感器内置于LED灯具应用时，会遮挡LED发光角度，造成阴影，影响LED灯具发光效果。
实用新型内容
为了解决现有微波传感器结构材料多，设计尺寸大，制作工艺复杂，工艺周期长，成本高的缺陷，需要一种新型微波传感器，结构简化，设计尺寸小，工艺简单，周期短，成本经济。
本实用新型提供一种平面天线型微波传感器，包括：振荡电路板，天线板，排针组件以及金属屏蔽罩，振荡电路板具有上表面和底面，天线板固设于振荡电路板的底面，振荡电路板一侧具有装配部，排针组件与振荡电路板的装配部接合，金属屏蔽罩覆盖在振荡电路板的上表面。
进一步地，振荡电路板包括振荡电路板板体、微波振荡器、振荡肖特基二极管双平衡混频器和IF多普勒信号输出模块，振荡电路板板体具有上表面和底面，微波振荡器、微波肖特基二极管双平衡混频器和IF多普勒信号输出模块均设置于振荡电路板板体的上表面，微波振荡器具有输入端和输出端，微波振荡器的输入端与电源连接，微波振荡器的输出端同时与微波肖特基二极管双平衡混频器的输入端和天线板连接，微波肖特基二极管双平衡混频器的输入端还与天线板连接，微波肖特基二极管双平衡混频器的输出端与IF多普勒信号输出模块的输入端连接。
进一步地，天线板包括天线板板体和微波发射/接收天线，微波发射/接收天线设置于天线板板体上，天线板板体的形状为立体矩形板，微波发射/接收天线为平面矩形结构，微波发射/接收天线同时具有发射微波和接受微波的功能，天线板结构为独立分离式，天线板通过SMD贴片方式或金属导线焊接方式固设于振荡电路板的底面。
应用本实用新型提供的平面天线型微波传感器，天线板结构为独立分离式，设计尺寸小，制作工艺简单，周期短，成本低，经济效益高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构示意图；
图2为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构俯视图；
图3为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构正视图；
图4为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构侧视图；
图5为本实用新型的平面天线型微波传感器连接结构示意图；
图6为本实用新型的平面天线型微波传感器电路结构示意图；
图7为本实用新型的平面天线型微波传感器的振荡电路板上表面结构图；
图8为本实用新型的平面天线型微波传感器的振荡电路板底面结构图；
图9为本实用新型的平面天线型微波传感器电磁波场强图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
具体实施例
如图1所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构示意图，如图2所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构俯视图，如图3所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构正视图，如图4所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器产品结构侧视图。
本实用新型的平面天线型微波传感器(100)包括：振荡电路板(102)，天线板(104)，排针组件(106)以及金属屏蔽罩(108)，振荡电路板(102)具有上表面和底面，天线板(104)固设于振荡电路板(102)的底面，振荡电路板(102)一侧具有装配部，排针组件(106)与振荡电路板(102)的装配部接合，金属屏蔽罩(108)覆盖在振荡电路板(102)的上表面。
如图5所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器连接结构示意图，如图6所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器电路结构示意图，如图7所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器的振荡电路板上表面结构图，如图8所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器的振荡电路板底面结构图。
振荡电路板包括振荡电路板板体、微波振荡器、微波肖特基二极管双平衡混频器和IF多普勒信号输出模块，振荡电路板板体具有上表面和底面，微波振荡器、微波肖特基二极管双平衡混频器和IF多普勒信号输出模块均设置于振荡电路板板体的上表面，微波振荡器具有输入端和输出端，微波振荡器的输入端与电源连接，微波振荡器的输出端同时与微波肖特基二极管双平衡混频器的输入端和天线板连接，微波肖特基二极管双平衡混频器的输入端还与天线板连接，微波肖特基二极管双平衡混频器的输出端与IF多普勒信号输出模块的输入端连接。
振荡电路板板体为双面PCB板，振荡电路板板体的型号为RO4003C高频板，振荡电路板板体的形状为立体矩形板，振荡电路板板体的长度为21.5mm，宽度为19mm，基材厚度为0.3mm，振荡电路板板体的介电常数为3.38，振荡电路板板体中电路设计直径为Φ17mm，振荡电路板板体的装配部具有排针通孔，排针通孔的数量为3个。
微波振荡器为电容三点式振荡器，微波振荡器包括高频晶体管、微带电感和微带电容，微带电感铜箔的电感量为1.6～1.9nH，微带电容铜箔的电容量为0.25～0.29pF，微波振荡器可以产生C波段频率为5.8GHz的振荡信号。
微波肖特基二极管双平衡混频器具有环形阻抗，环形阻抗值为50Ω。
天线板包括天线板板体和微波发射/接收天线，微波发射/接收天线设置于天线板板体上，天线板板体为双面PCB板，天线板板体的型号为RO4003C高频板，天线板板体的形状为立体矩形板，天线板板体的长度为19mm，宽度为13.5mm，基材厚度为0.832mm，天线板板体的介电常数为3.38，天线板结构为独立分离式，天线板通过SMD贴片方式或金属导线焊接方式固设于振荡电路板的底面。
微波发射/接收天线为平面矩形结构，微波发射/接收天线采用PCB铜箔设计为矩形天线，矩形天线PCB铜箔的长度为18.25mm，宽度为12.8mm，微波发射/接收天线同时具有发射微波和接收微波的功能，微波振荡器产生5.8GHz频率的振荡信号，输出至微波发射/接收矩形天线发射出5.8GHz频率的微波信号，当探测到移动人体或物体时，微波发射/接收矩形天线接收到反射频率的回波信号。
排针组件包括+5VDC电源输入排针、GND参考排针和信号输出排针，3个排针与振荡电路板板体装配部的排针通孔适配。
本实用新型的平面天线型微波传感器工作原理：
电源通过电源输入排针对振荡电路板的微波振荡器供电，微波振荡器产生5.8GHz频率的振荡信号，振荡信号输出至天线板的微波发射/接收天线，并发射出5.8GHz频率的微波信号，如图9所示，为本实用新型的平面天线型微波传感器电磁波场强图，当探测到移动的人体或物体时，微波发射/接收天线可以接收到反射频率的回波信号，微波振荡器产生的振荡信号和回波信号输出至微波肖特基二极管双平衡混频器中进行差频处理后，输出IF多普勒信号，IF多普勒信号经过选频放大器处理后，通过模数转换得出有效的控制信号。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、改进、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种平面天线型微波传感器，包括：振荡电路板，天线板，排针组件以及金属屏蔽罩，所述振荡电路板具有上表面和底面，所述天线板固设于所述振荡电路板的底面，所述振荡电路板一侧具有装配部，所述排针组件与所述振荡电路板的装配部接合，所述金属屏蔽罩覆盖在所述振荡电路板的上表面；其特征在于，所述振荡电路板包括振荡电路板板体、微波振荡器、微波肖特基二极管双平衡混频器和IF多普勒信号输出模块，所述振荡电路板板体具有上表面和底面，所述微波振荡器、所述微波肖特基二极管双平衡混频器和所述IF多普勒信号输出模块均设置于所述振荡电路板板体的上表面，所述微波振荡器具有输入端和输出端，所述微波振荡器的输入端与电源连接，所述微波振荡器的输出端同时与所述微波肖特基二极管双平衡混频器的输入端和所述天线板连接，所述微波肖特基二极管双平衡混频器的输入端还与所述天线板连接，所述微波肖特基二极管双平衡混频器的输出端与所述IF多普勒信号输出模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的平面天线型微波传感器，其特征在于：所述振荡电路板板体为双面PCB板，所述振荡电路板板体的形状为立体矩形板，所述振荡电路板板体的长度为21.5mm，宽度为19mm，厚度为0.3mm，所述振荡电路板板体的介电常数为3.38，所述振荡电路板板体中电路设计直径为Φ17mm。
3.根据权利要求1所述的平面天线型微波传感器，其特征在于：所述微波振荡器包括高频晶体管、微带电感和微带电容，微带电感铜箔的电感量为1.6～1.9nH，微带电容铜箔的电容量为0.25～0.29pF。
4.根据权利要求1所述的平面天线型微波传感器，其特征在于：所述微波肖特基二极管双平衡混频器具有环形阻抗，所述微波肖特基二极管双平衡混频器的环形阻抗值为50Ω。
5.根据权利要求1所述的平面天线型微波传感器，其特征在于：所述天线板包括天线板板体和微波发射/接收天线，所述微波发射/接收天线设置于所述天线板板体上，所述天线板板体为双面PCB板，所述天线板板体的形状为立体矩形板，所述天线板板体的长度为19mm，宽度为13.5mm，厚度为0.832mm，所述天线板板体的介电常数为3.38。
6.根据权利要求1所述的平面天线型微波传感器，其特征在于：所述天线板结构为独立分离式，所述天线板通过SMD贴片方式或金属导线焊接方式固设于所述振荡电路板的底面。
7.根据权利要求5所述的平面天线型微波传感器，其特征在于：所述微波发射/接收天线为平面矩形结构，所述微波发射/接收天线采用PCB铜箔设计为矩形天线，所述矩形天线PCB铜箔的长度为18.25mm，宽度为12.8mm。
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