CN207164244U - 基于微波雷达的感应系统及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于微波雷达的感应系统，包括：雷达发射单元，用于通过雷达天线辐射电磁波；雷达接收单元，用于通过雷达天线接收回波信号，该回波信号为所述电磁波经物体反射后的反射波；收发转换单元，用于自行完成雷达天线发射与接收之间的相互转化，并使得发射端与接收端相互隔离；电源供给单元，用于为整个系统供电；信号处理单元，用于处理并输出所述回波信号。本实用新型还涉及基于微波雷达的感应装置，包含前述的基于微波雷达的感应系统。本实用新型的系统具有雷达发接简单、间隔时间短、感应准确的优点。

Description

基于微波雷达的感应系统及装置

技术领域

本实用新型属于微波雷达领域，具体涉及一种基于微波雷达的感应系统及装置。

背景技术

雷达系统是国土防空的重要支柱，它们自从二十世纪四十年代正式配装以来，由于其具有作用距离远、全天候、受环境和气候变化影响小等优点而在目标探测、定位和跟踪方面发挥着其它传感器所无法替代的重要作用。

以往的定位系统主要解决的问题是在户外如何实时地实现载体的精确定位，但对于室内环境应用而言，这样的定位系统不能满足实时定位的精确性要求。GPS定位因为在室内容易受到信号干扰以及接收不到卫星信号而无法精确定位；地磁定位因为容易受到地磁干扰而无法精确定位；惯导系统定位因为随着时间发散而影响到定位精度；视觉导航定位系统受环境光照等影响剧烈，定位精度低，且定位可靠性差。

目前对物体定位的电子产品，大多数是通过探测物体辐射的红外信号从而确定物体的位置。其中对红外信号的采集又大多用热释电物体红外传感器，这种传感器只能识别位置不断变化的红外信号点，一旦物体不动时，该传感器的探测能力就会大大的降低，甚至不能对物体进行定位。

如何将微波雷达应用到密闭空间内，对物体进行实时定位，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决微波雷达的定位问题，本实用新型提供了一种基于微波雷达的感应系统及装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

基于微波雷达的感应系统，包括：

雷达发射单元，用于通过雷达天线辐射电磁波；

雷达接收单元，用于通过雷达天线接收回波信号，该回波信号为所述电磁波经物体反射后的反射波；

还包括：

收发转换单元，用于自行完成雷达天线发射与接收之间的相互转化，并使得发射端与接收端相互隔离；

电源供给单元，用于为整个系统供电；

信号处理单元，用于处理并输出所述回波信号；

所述电源供给单元中设有低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器为ADP3300电源芯片，ADP3300电源芯片的1管脚接地，ADP3300电源芯片的2管脚为降噪管脚，用于进一步降低输出噪声；ADP3300电源芯片的3管脚为活动低关闭管脚，用于连接至输入端；ADP3300电源芯片的4管脚是稳压器的输出端口，ADP3300电源芯片的4管脚连接电容C2后接地；ADP3300电源芯片的6引脚是集电极开路输出，ADP3300电源芯片的4、6管脚之间连接电阻R1；ADP3300电源芯片的5引脚是稳压器的输入端，其5引脚连接电容C1后接地。

上述的基于微波雷达的感应系统，所述收发转换单元包括与雷达发射单元连接的二极管D2、与雷达接收单元依序串接的电容C1、二极管D1、电感L3；电源串接开关S1后与电感L3的输出端连接，开关S1串接电感L1后与电容C1的输出端连接；

天线串接电容C2后与二极管D1的负极连接，电容C2的负极还串接电感L2后接地。

上述的基于微波雷达的感应系统，所述雷达发射单元包括用于同步触发信号的射频调制器、用于产生脉冲信号的微波脉冲振荡器，所述射频调制器的电源端与电源供给单元的输出端连接；所述射频调制器的输出端与微波脉冲振荡器连接，所述微波脉冲振荡器的输出端与收发转换电路的输入端连接；

所述微波脉冲振荡器的振荡频率为雷达电磁波发射频率。

上述的基于微波雷达的感应系统，所述雷达接收单元包括与天线连接的感应线圈、用于滤除杂波的射频滤波器、对滤除后的电磁波进行线性放大的线性放大器、用于同步电磁波的同步检波器，所述感应线圈、射频滤波器、线性放大器、同步检波器依次串接；

所述感应线圈的两端还并接一电容，该电容用于传输某一频率范围之内的回波信号。

上述的基于微波雷达的感应系统，还包括用于检测雷达天线方位的检测单元，该检测单元检测到的方位值即为被感应物体的方位。

上述的基于微波雷达的感应系统，所述雷达天线用于接收雷达发射单元将产生的脉冲射频信号，并将该脉冲射频信号汇聚成束后向某一方向辐射出去；

所述雷达天线还用于接收物体反射后的反射波，并将该反射波传输至雷达接收单元。

一种基于微波雷达的感应装置，包括上述的基于微波雷达的感应系统。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的雷达发射单元经天线向待感应区域辐射电磁波，当待感应区域的电磁波与物体接触后，电磁波经物体反射后将反射波发送至雷达接收单元，雷达接收单元再将反射信号发送至信号处理单元，该信号处理单元主要是处理并输出回波信号，将回波信号反馈至终端，从而完成物体感应的过程。因此，本实用新型的系统具有雷达发接简单、间隔时间短、感应准确的优点。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是收发转换单元的电路原理图。

图3是ADP3300电源芯片的封装图。

图4是ADP3300电源芯片的电路示意图。

图中： 100. 雷达发射单元； 200.雷达接收单元；300. 收发转换单元；400. 电源供给单元；500. 信号处理单元；600.物体；10.电磁波；20.反射波。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

为了将微波雷达应用到密闭空间内，对物体进行实时定位，本实施例提供了一种如图1-图4所示的基于微波雷达的感应系统，该雷达的频段优选24GHZ，该系统包括：

雷达发射单元，用于通过雷达天线辐射电磁波；

雷达接收单元，用于通过雷达天线接收回波信号，该回波信号为电磁波经物体反射后的反射波；

还包括：

收发转换单元，用于自行完成雷达天线发射与接收之间的相互转化，并使得发射端与接收端相互隔离；

电源供给单元，用于为整个系统供电；

信号处理单元，用于处理并输出回波信号；

电源供给单元中设有低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器为ADP3300电源芯片，ADP3300电源芯片的1管脚接地，ADP3300电源芯片的2管脚为降噪管脚，用于进一步降低输出噪声；ADP3300电源芯片的3管脚为活动低关闭管脚，用于连接至输入端；ADP3300电源芯片的4管脚是稳压器的输出端口，ADP3300电源芯片的4管脚连接电容C2后接地；ADP3300电源芯片的6引脚是集电极开路输出，ADP3300电源芯片的4、6管脚之间连接电阻R1；ADP3300电源芯片的5引脚是稳压器的输入端，其5引脚连接电容C1后接地。

本实施例的收发转换单元使用的是收发转换开关，该收发转换开关是利用多个PIN二极管工作的；具体地，收发转换单元包括与雷达发射单元连接的二极管D2、与雷达接收单元依序串接的电容C1、二极管D1、电感L3；电源串接开关S1后与电感L3的输出端连接，开关S1串接电感L1后与电容C1的输出端连接；天线串接电容C2后与二极管D1的负极连接，电容C2的负极还串接电感L2后接地。

雷达发射单元包括用于同步触发信号的射频调制器、用于产生脉冲信号的微波脉冲振荡器，射频调制器的电源端与电源供给单元的输出端连接；射频调制器的输出端与微波脉冲振荡器连接，微波脉冲振荡器的输出端与收发转换电路的输入端连接；微波脉冲振荡器的振荡频率为雷达电磁波发射频率。

雷达接收单元包括与天线连接的感应线圈、用于滤除杂波的射频滤波器、对滤除后的电磁波进行线性放大的线性放大器、用于同步电磁波的同步检波器，感应线圈、射频滤波器、线性放大器、同步检波器依次串接；感应线圈的两端还并接一电容，该电容用于传输某一频率范围之内的回波信号。

为了使密闭空间内的任何地方都能被检测到，本实施例的微波雷达系统还包括用于检测雷达天线方位的检测单元，该检测单元检测到的方位值即为被感应物体的方位。

本实施例的雷达天线用于接收雷达发射单元将产生的脉冲射频信号，并将该脉冲射频信号汇聚成束后向某一方向辐射出去；雷达天线还用于接收物体反射后的反射波，并将该反射波传输至雷达接收单元。

本实施例的雷达发射单元经天线向待感应区域辐射电磁波，当待感应区域的电磁波与物体接触后，电磁波经物体反射后将反射波发送至雷达接收单元，雷达接收单元再将反射信号发送至信号处理单元，该信号处理单元主要是处理并输出回波信号，将回波信号反馈至终端，从而完成物体感应的过程。因此，本实施例的系统具有雷达发接简单、间隔时间短、感应准确的优点。

本实施例还公开了一种基于微波雷达的物体感应装置，该物体感应装置使用上述的物体感应系统。

需指出，本实施例的收发转换单元是利用PIN二极管而不是继电器工作，当天线处于接收状态时，二极管D1、D2断电，此时天线连接至雷达接收单元，在传输过程中，二极管D1、D2都是正向偏置，雷达接收单元开始接收回波信号时，雷达发射单元是停止工作的，图2所示的电路示意图中，12V的电源与一个电阻串联，对二极管D1、D2的电流来限制电流值。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.基于微波雷达的感应系统，包括：

雷达发射单元，用于通过雷达天线辐射电磁波；

雷达接收单元，用于通过雷达天线接收回波信号，该回波信号为所述电磁波经物体反射后的反射波；

其特征在于，还包括：

收发转换单元，用于自行完成雷达天线发射与接收之间的相互转化，并使得发射端与接收端相互隔离；

电源供给单元，用于为整个系统供电；

信号处理单元，用于处理并输出所述回波信号；

所述电源供给单元中设有低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器为ADP3300电源芯片，ADP3300电源芯片的1管脚接地，ADP3300电源芯片的2管脚为降噪管脚，用于进一步降低输出噪声；ADP3300电源芯片的3管脚为活动低关闭管脚，用于连接至输入端；ADP3300电源芯片的4管脚是稳压器的输出端口，ADP3300电源芯片的4管脚连接电容C2后接地；ADP3300电源芯片的6引脚是集电极开路输出，ADP3300电源芯片的4、6管脚之间连接电阻R1；ADP3300电源芯片的5引脚是稳压器的输入端，其5引脚连接电容C1后接地。

2.如权利要求1所述的基于微波雷达的感应系统，其特征在于，所述收发转换单元包括与雷达发射单元连接的二极管D2、与雷达接收单元依序串接的电容C1、二极管D1、电感L3；电源串接开关S1后与电感L3的输出端连接，开关S1串接电感L1后与电容C1的输出端连接；

天线串接电容C2后与二极管D1的负极连接，电容C2的负极还串接电感L2后接地。

3.如权利要求2所述的基于微波雷达的感应系统，其特征在于，所述雷达发射单元包括用于同步触发信号的射频调制器、用于产生脉冲信号的微波脉冲振荡器，所述射频调制器的电源端与电源供给单元的输出端连接；所述射频调制器的输出端与微波脉冲振荡器连接，所述微波脉冲振荡器的输出端与收发转换电路的输入端连接；

所述微波脉冲振荡器的振荡频率为雷达电磁波发射频率。

4.如权利要求2所述的基于微波雷达的感应系统，其特征在于，所述雷达接收单元包括与天线连接的感应线圈、用于滤除杂波的射频滤波器、对滤除后的电磁波进行线性放大的线性放大器、用于同步电磁波的同步检波器，所述感应线圈、射频滤波器、线性放大器、同步检波器依次串接；

所述感应线圈的两端还并接一电容，该电容用于传输某一频率范围之内的回波信号。

5.如权利要求1所述的基于微波雷达的感应系统，其特征在于，还包括用于检测雷达天线方位的检测单元，该检测单元检测到的方位值即为被感应物体的方位。

6.如权利要求1所述的基于微波雷达的感应系统，其特征在于，所述雷达天线用于接收雷达发射单元将产生的脉冲射频信号，并将该脉冲射频信号汇聚成束后向某一方向辐射出去；

所述雷达天线还用于接收物体反射后的反射波，并将该反射波传输至雷达接收单元。

7.基于微波雷达的感应装置，其特征在于，包括权利要求1-6所述的基于微波雷达的感应系统。