CN209313830U - 一种微型微波感应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其是一种微型微波感应器。它包括集成于同一PCB基板的微波振荡模组、天线感应模组和微波信号处理器；微波信号处理器为一内部集成有低压线性稳压器的信号混合处理芯片，微波振荡模组和天线感应模组的电源输入端同时与低压线性稳压器的稳压输出端相连，天线感应模组的信号接收端与信号混合处理芯片的信号触发端相连。本实用新型通过将感应器的主要功能器件集成在同一块PCB基板上，可为减小感应器的整体体积创造条件，利用内置低压线性稳压器，无需为感应器的配置独立的电源稳压器以及相应线路，极大地简化了感应器的设计电路，从而规避了传统微波感应器中的功能器件因采用分立式的结构布局而产生的系列问题。

Description

一种微型微波感应器

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其是一种微型微波感应器。

背景技术

众所周知，微波感应器(又称微波传感器、微波探测器或微波感应开关等等)是一种依照多普勒效应原理设计并利用微波特性来检测移动物体的距离、运动速度、角度等物理量信息的物体感应或探测器件，其一般由微波发射器(又称微波振荡器)、微波天线(分为发射天线和接收天线)、信号处理器等主要器件构成，并以非接触的方式来探测物体的位置是否发生移动，继而利用相应的信号变化作为探测依据，即：微波发射器所产生的微波信号通过发射天线对外发送，微波在遇到被测物体时将被吸收或者反射，当接收天线接收到被测物体反射回来的微波信号后，其功率即会发生变化，信号处理器对相应信号进行转换处理后，即可实现对被测物体的微波探测功能。因其所具有的不受温度、湿度、光线、气流等因素影响的特性而在自动感应控制领域(如照明自动控制系统、交通测速雷达及辅助巡航系统、入侵安全防护系统等等)被广泛应用。

目前，诸如专利申请号为201610121545.7的中国发明专利所公开的《一种微型微波感应模块》等现有微波感应器，普遍存在的问题在于：构成感应器的微波发射器、信号处理器和电源稳压器等主要器件大多以分体的方式进行器件选型、布局及结构设计；如此，不但会极大地增加感应器的设计线路及制作工艺的复杂性、降低信号抗干扰能力，而且往往需要采用双层叠装的PCB基板对各主要器件进行分区布置，从而因产品的体积过大、生产成本过高而导致感应器的应用范围受到极大地限制。鉴于此，有必要对现有的微波感应器提出改进方案。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种微型微波感应器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微型微波感应器，它包括PCB基板、微波振荡模组、天线感应模组和微波信号处理器；所述微波信号处理器为一内部集成有低压线性稳压器的信号混合处理芯片，所述微波振荡模组、天线感应模组和微波信号处理器集成于同一PCB基板上，所述微波振荡模组和天线感应模组的电源输入端同时与低压线性稳压器的稳压输出端相连，所述天线感应模组的信号接收端与信号混合处理芯片的信号触发端相连。

优选地，所述天线感应模组包括一与微波振荡模组相连的微波信号发射天线以及一连接于微波振荡模组与信号混合处理芯片的信号触发端之间的反射信号接收天线；

所述微波信号发射天线由一沿PCB基板的轮廓边沿设置于PCB基板的表面上的开环式铜箔微带线构成；所述反射信号接收天线由一设置于PCB基板的表面上的蛇形铜箔微带线构成，所述反射信号接收天线位于微波信号发射天线的轮廓范围之内。

优选地，所述PCB基板的背面且与反射信号接收天线相对应的区域不作覆铜屏蔽处理。

优选地，所述微波信号发射天线由设置于PCB基板的同一表面上的双层开环式铜箔微带线构成，所述微波振荡感应模组中起到产生振荡信号作用的器件夹持于双层铜箔微带线之间。

优选地，所述微波振荡模组包括高频三极管以及若干个同时夹持于微波信号发射天线的双层铜箔微带线之间的感应电容，若干个所述感应电容并联于低压线性稳压器的稳压输出端与接地端之间，所述高频三极管的集电极和基极分别与低压线性稳压器的稳压输出端相连、发射极通过反射信号接收天线连接信号混合处理芯片的信号触发端。

优选地，所述PCB基板的背面且与高频三极管相对应的区域设置有覆铜屏蔽带，所述高频三极管的集电极通过一设置于PCB基板的表面上的第一电容退耦合铜箔天线与低压线性稳压器的稳压输出端相连、基极连接有一设置于PCB基板的表面上的第二电容退耦合铜箔天线，所述第二电容退耦合铜箔天线通过设置于PCB基板上的连接过孔与覆铜屏蔽带相连。

优选地，所述连接过孔内满镀有锡或化学镍金。

优选地，它还包括一场效应管，所述微波信号处理器为JT850型微波传感器；所述微波信号处理器的延时调节端通过一第一电容接地并通过第一电阻与场效应管的漏极相连，所述微波信号处理器的运放输入端和运放输出端同时与场效应管的源极相连，所述微波信号处理器的稳压输出端与场效应管的漏极相连，所述场效应管的栅极接地，所述天线感应模组的信号接收端通过一光敏感应器连接微波信号处理器的信号触发端。

由于采用了上述方案，实用新型通过将感应器的主要功能器件集成在同一块PCB基板上，可为减小感应器的整体体积创造条件，而利用微波信号处理器内置有低压线性稳压器的特点，无需为感应器的配置独立的电源稳压器以及相应线路，极大地简化了感应器的设计电路；其线路结构简单、抗干扰能力强、体积小、制作成本低廉，具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路结构参考图；

图2是本实用新型实施例的控制原理框图；

图3是本实施例的微波信号处理器的内部功能原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种微型微波感应器，它包括作为整个感应器的电子元器件的焊接载体来使用PCB基板(图中未标注)、用于产生高频信号的微波振荡模组20、用于将高频信号以诸如2.4-3.2GHz的微波信号对外发射并同时接收由移动物体反射回来的发射信号的天线感应模组30以及用于对天线感应模组30所接收的信号进行转换处理以向被控对象(如照明灯具、安全防护门等)输送执行控制信号的微波信号处理器40；其中，微波信号处理器40为一内部集成有低压线性稳压器41的信号混合处理芯片，而微波振荡模组20、天线感应模组30和微波信号处理器40集成于同一PCB基板上，微波振荡模组20和天线感应模组30的电源输入端同时与低压线性稳压器41的稳压输出端相连，天线感应模组20的信号接收端与信号混合处理芯片的信号触发端相连。

由此，通过将感应器的主要功能器件集成在同一块PCB基板上，可为减小感应器的整体体积创造条件，而利用微波信号处理器40内置有低压线性稳压器41的特点，不但无需为感应器的配置独立的电源稳压器以及相应线路，极大地简化了感应器的设计电路，为天线感应模组30和微波振荡模组20在PCB基板上提供了充裕的布置空间，而且天线感应模组30和微波振荡模组20均可通过微波信号处理器40(具体为：低压线性稳压器41)获得工作电压，以实现对相应器件的工作电源的统一管理；基于此，本实施例的感应器完全规避了传统微波感应器的微波发射器件、信号处理器件和电源稳压器件等主要器件因采用分体的结构布局方式而容易增加设计线路的复杂性、体积过大且难以缩小等问题。其中，本实施例的微波信号处理器40可根据实际情况采用诸如JT850型等内置有稳压器的微波传感器或者将稳压器与现有的诸如BISS0001型、SP013型微波传感器进行集成改造处理以形成一个模块化的整体。

为保证整个感应器的信号发射及接收效果，本实施例的天线感应模组30包括一与微波振荡模组20相连的微波信号发射天线31以及一连接于微波振荡模组20与信号混合处理芯片的信号触发端之间的反射信号接收天线32；其中，微波信号发射天线31由一沿PCB基板的轮廓边沿设置于PCB基板的表面上的开环式铜箔微带线构成；而反射信号接收天线32则由一设置于PCB基板的表面上的蛇形铜箔微带线构成，并且反射信号接收天线32位于微波信号发射天线31的轮廓范围之内。由此，微波振荡模组20所产生的高频信号可通过微波信号发射天线31对外发射，当信号遇到移动物体后则会被移动物体进行反射以被发射信号接收天线32所接收，此时反射波与发射波会存在相位变化，信号混合处理芯片即可根据此信号的变化来输出最终的执行信号。同时，采用开环式铜箔微带线来构成发射天线可保证对微波信号的发射强度和效果，而所述及的“开环”可以理解为是非闭合的结构，如PCB基板为矩形板体结构时，发射天线是沿着PCB基板的其中连续的三边分布的，余下的一边则空出。

为保证对反射波信号的接收效果或者接收强度，在PCB基板的背面且与反射信号接收天线32相对应的区域不作覆铜屏蔽处理。以此，保证反射信号能够有效穿过PCB基板后被反射信号接收天线32所接收；在具体实施时，可通过适当加宽反射信号接收天线32的线宽、波形幅度以及在蛇形铜箔微带线上密布过孔等方式来提高感应信号的强度和灵敏度。

作为一优选方案，本实施例的微波信号发射天线31由设置于PCB基板的同一表面上的双层开环式铜箔微带线构成，而微波振荡感应模组20中起到产生振荡信号作用的器件则夹持于双层铜箔微带线之间。以此，既可以保证天线感应模组30与微波振荡感应模组20之间的点连接关系，也可以避免由电源串扰进来的其他信号对发射天线所发射的信号造成干扰。

为优化整个感应器的电路结构，本实施例的微波振荡模组20包括高频三极管Q1以及若干个同时夹持于微波信号发射天线31的双层铜箔微带线之间的感应电容Cg，若干个感应电容Cg并联于低压线性稳压器41的稳压输出端与接地端之间，高频三极管Q1的集电极和基极分别与低压线性稳压器41的稳压输出端相连、发射极通过反射信号接收天线32连接信号混合处理芯片的信号触发端。由此，可利用两侧铜箔之间的感应电容Cg、三极管的内阻等构成类似于RC振荡电路的结构，由振荡电路产生的高频信号，经过高频三极管Q1的放大后，可最终通过围绕PCB基板的开环发射天线对外发送。

为提高高频三极管Q1的抗干扰能力，进而为增强整个感应器的抗干扰能力创造条件，在PCB基板的背面且与高频三极管Q1相对应的区域设置有覆铜屏蔽带(图中未示出)，高频三极管Q1的集电极通过一设置于PCB基板的表面上的第一电容退耦合铜箔天线11与低压线性稳压器41的稳压输出端相连、基极连接有一设置于PCB基板的表面上的第二电容退耦合铜箔天线12，第二电容退耦合铜箔天线12通过设置于PCB基板上的连接过孔13与覆铜屏蔽带相连。以此，利用覆铜屏蔽带可挡住由高频三极管Q1的背侧进来的反射波，防止其因受到反射信号的干扰而对整个感应器的性能造成负面影响。

为最大限度地增强感应器对反射信号的接收强度，使PCB基板背侧的反射波只能透过PCB基板被接收天线所接收，在连接过孔13内满镀有锡或化学镍金。

为最大限度地优化整个感应器的电路结构并提升其整体性能以及为其实际应用扩展空间，本实施例的感应器还包括一场效应管N，微波信号处理器40优选为JT850型微波传感器；微波信号处理器40的延时调节端通过一第一电容C1接地并通过第一电阻R1与场效应管N的漏极相连，微波信号处理器40的运放输入端和运放输出端同时与场效应管N的源极相连，微波信号处理器40的稳压输出端与场效应管N的漏极相连，场效应管N的栅极接地，天线感应模组30的信号接收端通过一光敏感应器D连接微波信号处理器40的信号触发端。由此，可利用微波信号处理器40所具有的输入电压最高可达24V、输出电压5.0V、输出电流能力30mA、内部具有稳压器和两级信号运算放大器、运放电压增益及滤波特性可通过外部调节、内部固定40dB增益等特点，可实现对信号处理电路以及电源稳压电路的集成化效果，增强整个感应器对高频干扰信号的抑制性能；以感应器应用于照明自动控制系统为例，可利用光敏感应器D来检测环境内的光照强度以实现对诸如白天和夜晚的判断，只有在光敏感应器D导通的情况下，整个感应器才会进行执行信号的输出；其中通过干煸第一电阻R1和第一电容C1的参数可实现对感应时间的设置。另外，需要指出的是：本实施例的感应器的具体电路结构可参考图1进行设置。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种微型微波感应器，它包括PCB基板、微波振荡模组、天线感应模组和微波信号处理器；其特征在于：所述微波信号处理器为一内部集成有低压线性稳压器的信号混合处理芯片，所述微波振荡模组、天线感应模组和微波信号处理器集成于同一PCB基板上，所述微波振荡模组和天线感应模组的电源输入端同时与低压线性稳压器的稳压输出端相连，所述天线感应模组的信号接收端与信号混合处理芯片的信号触发端相连。

2.如权利要求1所述的一种微型微波感应器，其特征在于：所述天线感应模组包括一与微波振荡模组相连的微波信号发射天线以及一连接于微波振荡模组与信号混合处理芯片的信号触发端之间的反射信号接收天线；

所述微波信号发射天线由一沿PCB基板的轮廓边沿设置于PCB基板的表面上的开环式铜箔微带线构成；所述反射信号接收天线由一设置于PCB基板的表面上的蛇形铜箔微带线构成，所述反射信号接收天线位于微波信号发射天线的轮廓范围之内。

3.如权利要求2所述的一种微型微波感应器，其特征在于：所述PCB基板的背面且与反射信号接收天线相对应的区域不作覆铜屏蔽处理。

4.如权利要求2所述的一种微型微波感应器，其特征在于：所述微波信号发射天线由设置于PCB基板的同一表面上的双层开环式铜箔微带线构成，所述微波振荡感应模组中起到产生振荡信号作用的器件夹持于双层铜箔微带线之间。

5.如权利要求4所述的一种微型微波感应器，其特征在于：所述微波振荡模组包括高频三极管以及若干个同时夹持于微波信号发射天线的双层铜箔微带线之间的感应电容，若干个所述感应电容并联于低压线性稳压器的稳压输出端与接地端之间，所述高频三极管的集电极和基极分别与低压线性稳压器的稳压输出端相连、发射极通过反射信号接收天线连接信号混合处理芯片的信号触发端。

6.如权利要求5所述的一种微型微波感应器，其特征在于：所述PCB基板的背面且与高频三极管相对应的区域设置有覆铜屏蔽带，所述高频三极管的集电极通过一设置于PCB基板的表面上的第一电容退耦合铜箔天线与低压线性稳压器的稳压输出端相连、基极连接有一设置于PCB基板的表面上的第二电容退耦合铜箔天线，所述第二电容退耦合铜箔天线通过设置于PCB基板上的连接过孔与覆铜屏蔽带相连。

7.如权利要求6所述的一种微型微波感应器，其特征在于：所述连接过孔内满镀有锡或化学镍金。

8.如权利要求1-7中任一项所述的一种微型微波感应器，其特征在于：它还包括一场效应管，所述微波信号处理器为JT850型微波传感器；所述微波信号处理器的延时调节端通过一第一电容接地并通过第一电阻与场效应管的漏极相连，所述微波信号处理器的运放输入端和运放输出端同时与场效应管的源极相连，所述微波信号处理器的稳压输出端与场效应管的漏极相连，所述场效应管的栅极接地，所述天线感应模组的信号接收端通过一光敏感应器连接微波信号处理器的信号触发端。