CN211086448U - 一种空间微波辐射探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空间微波辐射探测器，其包括依次电性连接的全向天线、阻抗匹配电路、滤波电路、射频放大电路和低频处理电路，其中，所述阻抗匹配电路包括匹配电阻、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和负载电路，匹配电阻的第一端连接全向天线，匹配电阻的第二端串接第一电容后连接由第一电感、第二电感和负载电路构成的并联电路，然后再串联第二电容后接地。本申请通过上述方案，可实现射频10G以内的高频辐射探测，无方向性，微波频段检测范围宽，距离远且透过性好；产品设计精巧，可以随身携带，随时随地探测电磁辐射强度，提醒使用者远离高强度的电磁辐射源，减少人体因电磁辐射所受的损害。

Description

一种空间微波辐射探测器

技术领域

本实用新型涉及微波检测技术领域，具体是针对空间中微波辐射的探测器。

背景技术

超标的微波泄露将会对人的身体健康构成威胁，随着微波使用的普及性越来越广泛，针对微波泄露的探测器在国内外的研究也越来越多。

现有的探测器主要用于探测在工频范围50/60HZ工作的家用电器电线、工业设备以及电脑服务器等设备发送的低频段电磁辐射。这种探测器一般采用传感器检测的方式，后端直接进行数字转换，再通过声音或者灯光显示等方式输出结果供用户使用。

例如授权公告号为CN209132336U的实用新型专利，公开了一种微波漏能检测器，其包括感应器与显示器，感应器通过导线与显示器连接，感应器包括依次连接的检测头、伸缩段以及手持段，导线与检测头连接并从伸缩段与手持段内部通过，伸缩段包括固定段与拉伸段，固定段一端与检测头固定连接，拉伸段一端滑动连接于固定段内部，拉伸段另一端与手持段固定连接。这种微波漏能检测器与目前大多数的探测器一样，具有如下缺陷：传感器接触方式探测距离很近，探测角度受限，传感器透过性不够，一般需要紧靠，而且方向稍微变换后数值不准甚至不能工作，工作频段偏低，只能进行低频段的基本检测，不能用于射频微波段的上G或者10G以内的工作频段检测。虽然上述实用新型公开的微波漏能检测器可通过拉开固定段和拉伸段来增加感应器的长度，然而其依然无法解决这种传感器接触方式探测距离近而对身体造成损害的隐患。

实用新型内容

在下文中给出了关于本实用新型实施例的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的一个方面，提供一种空间微波辐射探测器，其包括依次电性连接的全向天线、阻抗匹配电路、滤波电路、射频放大电路和低频处理电路，其中，所述阻抗匹配电路包括匹配电阻、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和负载电路，匹配电阻的第一端连接全向天线，匹配电阻的第二端串接第一电容后连接由第一电感、第二电感和负载电路构成的并联电路，然后再串联第二电容后接地。

作为一种可行的方案，负载电路采用第三电容和第二电阻并联实现。滤波电路采用第四电容实现。

优选的，所述射频放大电路包括晶体管实现的多级放大器及其跟随电路，具体的，该射频放大电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第一三极管、第二三极管和第三三极管，第一三极管的基极连接第八电阻的第一端、第五电容的第一端、第三二极管的正极、第二二极管的负极、第三电阻的第一端以及阻抗匹配电路，第八电阻的第二端连接第二三极管的基极和第四电阻的第一端，第四电阻的第二端和第三电阻的第二端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第五电阻的第一端和第六电阻的第一端；第一三极管的集电极连接第五电阻的第二端以及第七电阻的第一端，并且该第一三极管的集电极作为放大输出端连接低频处理电路；第一三极管的发射极连接第二三极管的发射极以及第三三极管的集电极；第二三极管的集电极连接第六电阻的第二端和第七电阻的第二端；第二三极管的基极连接第二二极管的正极、第三二极管的负极、第六电容的第一端和第七电容的第一端，第六电容的第二端和第七电容的第二端分别接地；第三三极管的基极连接偏置电压，第三三极管的发射极串接第九电阻后接地。

对于射频系统而言，天线接入后的信号到后端之间最重要的是阻抗匹配，作为一个优选的方案，匹配电阻可用50欧阻抗进行匹配，此时，经过放大电路的最低频段分析，可以得到此电路的输入阻抗为900欧，因此进行的阻抗匹配变换为50欧到900欧，阻抗匹配采用第一电容、第二电容、第一电感和第二电感实现的电容串联、电感并联方式，负载前端并联的第二电感用于具体电路取值，需要根据具体的电路板走线进行微调。经过阻抗分析的900欧输入阻抗变换后，射频信号进入晶体管基极，然后经过三极管隔离和初级的放大进入到后端运放的多级放大，输入偏置提供系统工作基本准位，保证无信号输入的基本工作，有信号输入时也不能信号放大失真，同时提供低功耗操作，可以在无需工作时将其关闭。由于电容的时间常数影响，如果信号通过电容耦合，这种变换可能导致低电平信号瞬间导入，所以大的耦合电容必须很好的耦合。由于天线收到信号比较弱，不能直接输入到基极进行反馈，这里采用二极管钳位一个电压后和天线信号综合后进入，始终保持基极的输入在正常工作范围内。

进一步的，还包括用于供电的电池，电池的输出端与低频处理电路电性连接。

为进一步节能以及便于操作，还包括定时器和开关电路，定时器的输出端接于开关电路的输入端，开关电路的输出端接于电池和低频处理电路之间，通过对于电源功耗特殊设计来预设定时器的定时时间，来控制开关电路的通断，进而实现整个电路的供电与否。开关电路可以由机械开关和/或电子开关实现，电子开关包括但不限于继电器、三极管、晶闸管等器件实现的开关电路。由于采用电池供电，可通过开关电路和定时器决定系统的工作状态，操作简单方便。

为方便警示用户，还包括用于显示数值和/或颜色和/或频率的显示面板，还可以设置根据低频处理电路输出的数值进行指示的指示灯，以及根据低频处理电路输出的数值进行报警的蜂鸣器。通过上述设置，显示面板可当前微波辐射的具体数值，指示灯用于指示该具体数值所属区间(例如正常、超高等等)，当微波辐射的强度高于一定值时，蜂鸣器进行报警。

本实用新型采用上述设计，具有如下优点：

1，全向天线对方向范围不敏感，天线频段范围宽，可接受空中的微波射频信号，经过阻抗匹配电路的阻抗匹配，滤波电路的滤波处理后进入放大电路进行检波放大，将其转换为低频电压信号，该低频电压信号的电压信号可变化范围为0-3.3V，最后通过后端的低频处理电路(模拟数字转换电路)将模拟信号转成内部的数字，通过一定采样时间，结合算法平均值，最高值等处理，可将安全和危险辐射分辨出，在通过不同颜色和频率的灯光闪烁进行提醒。该方案解决了现有技术中需要手持传感器方式中探测距离近而对身体造成损害的隐患；

2，宽频的检波放大设计：通过高频阻抗匹配设计，多级放大，并通过静态工作点偏置电压输入设计，可以将微弱的天线信号放大，同时滤除低频噪音，更进一步增加探测距离，总体的探测频带范围非常宽；

3，另外由于采用电池供电，对于电源功耗特殊设计，通过按键和内置的定时器决定系统的工作状态，最大可能减少电能功耗，延长使用时间；

4，由于采用以上的处理方式，本产品尺寸非常小，微波频段检测范围宽，产品精密，功耗低，因此可以随身携带，随时随地探测电磁辐射强度，给出辐射安全警报，提醒使用者远离高强度的电磁辐射源，减少人体健康因电磁辐射所受的损害；

综上，本申请通过上述方案，可实现射频10G以内的高频辐射探测，无方向性，距离远，透过性好，产品设计精巧，功耗低，具有非常好的实用性。

附图说明

本实用新型可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本实用新型的优选实施例和解释本实用新型的原理和优点。在附图中：

图1为本实用新型中实施例的的空间微波辐射探测器的模块框图；

图2为本实用新型中实施例的的空间微波辐射探测器的阻抗匹配电路的电路原理图；

图3为本实用新型中实施例的的空间微波辐射探测器的滤波电路和射频放大电路的电路原理图。

具体实施方式

应当注意，为了清楚的目的，本实用新型的附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请提供一种低功耗的空间微波辐射探测的应用，本应用可用于民用安全领域检测，能够随时随地检测空间中电磁波的辐射强度，并给出不同级别的安全警报，提醒使用者远离高强度的电磁辐射区域，下面将参照附图来说明本实用新型的实施例。

具体的，参见图1，本实施例中的空间微波辐射探测器包括依次电性连接的全向天线、阻抗匹配电路、滤波器电路、对数检波放大器电路以及微处理器，其中，对数检波放大器电路用于射频放大，微处理器包括用于低频处理的模拟数字转换电路、低功耗控制电路、功能按键电路以及用于连接外设的外部接口。微处理器可采用现有的芯片(SS-968控制芯片)实现，也可以采用自行设计且能实现上述电路模块的DSP微处理器实现。

参见图2，本实施例中，阻抗匹配电路包括匹配电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第三电容C3和第二电阻R2，匹配电阻R1的第一端连接全向天线，匹配电阻R1的第二端串接第一电容C1后连接第一电感L1的第一端、第二电感L2的第一端、第三电容C3的第一端和第二电阻R2的第一端，第一电感L1的第二端、第二电感L2的第二端、第三电容C3的第二端和第二电阻R2的第二端相连后串联第二电容C2后接地。其中，第三电容C3和第二电阻R2并联连接，作为负载电路。

射频放大电路包括晶体管实现的多级放大器及其跟随电路，参见图3，滤波电路采用第四电容C4实现，射频放大电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3，第一三极管Q1的基极连接第八电阻R8的第一端、第五电容C5的第一端、第三二极管D3的正极、第二二极管D2的负极、第三电阻R3的第一端以及阻抗匹配电路，第八电阻R8的第二端连接第二三极管Q2的基极和第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端和第三电阻R3的第二端连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极连接第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端；第一三极管Q1的集电极连接第五电阻R5的第二端以及第七电阻R7的第一端，并且该第一三极管Q1的集电极作为放大输出端连接低频处理电路；第一三极管Q1的发射极连接第二三极管Q2的发射极以及第三三极管Q3的集电极；第二三极管Q2的集电极连接第六电阻R6的第二端和第七电阻R7的第二端；第二三极管Q2的基极连接第二二极管D2的正极、第三二极管D3的负极、第六电容C6的第一端和第七电容C7的第一端，第六电容C6的第二端和第七电容C7的第二端分别接地；第三三极管Q3的基极连接偏置电压，第三三极管Q3的发射极串接第九电阻R9后接地。

对于射频系统而言，天线接入后的信号到后端之间最重要的是阻抗匹配，作为一个优选的方案，匹配电阻R1可用50欧阻抗进行匹配，此时，经过放大电路的最低频段分析，可以得到此电路的输入阻抗为900欧，因此进行的阻抗匹配变换为50欧到900欧，阻抗匹配采用第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2实现的电容串联、电感并联方式，负载前端并联的第二电感L2用于具体电路取值，需要根据具体的电路板走线进行微调。经过阻抗分析的900欧输入阻抗变换后，射频信号进入晶体管基极，然后经过三极管隔离和初级的放大进入到后端运放的多级放大，输入偏置提供系统工作基本准位，保证无信号输入的基本工作，有信号输入时也不能信号放大失真，同时提供低功耗操作，可以在无需工作时将其关闭。由于电容的时间常数影响，如果信号通过电容耦合，这种变换可能导致低电平信号瞬间导入，所以大的耦合电容必须很好的耦合。由于天线收到信号比较弱，不能直接输入到基极进行反馈，这里采用二极管钳位一个电压后和天线信号综合后进入，始终保持基极的输入在正常工作范围内。

此外，本申请的空间微波辐射探测器还包括用于供电的电池、定时器和开关电路，电池的输出端与低频处理电路电性连接。定时器的输出端接于开关电路的输入端，开关电路的输出端接于电池和低频处理电路之间，通过对于电源功耗特殊设计来预设定时器的定时时间，来控制开关电路的通断，进而实现整个电路的供电与否。开关电路可以由机械开关和/或电子开关实现，电子开关包括但不限于继电器、三极管、晶闸管等器件实现的开关电路。定时器和开关电路用于进一步节能以及便于操作，同时，由于采用电池供电，可通过开关电路和定时器决定系统的工作状态，操作简单方便。

为方便警示用户，本申请的空间微波辐射探测器还包括用于显示数值和/或颜色和/或频率的显示面板，还可以设置根据低频处理电路输出的数值进行指示的指示灯，以及根据低频处理电路输出的数值进行报警的蜂鸣器。通过上述设置，显示面板可当前微波辐射的具体数值，指示灯用于指示该具体数值所属区间(例如正常、超高等等)，当微波辐射的强度高于一定值时，蜂鸣器进行报警。

其中，全向天线对方向范围不敏感，天线频段范围宽，可接受空中的微波射频信号，经过阻抗匹配电路的阻抗匹配，滤波电路的滤波处理后进入放大电路进行检波放大，将其转换为低频电压信号，该低频电压信号的电压信号可变化范围为0-3.3V，最后通过后端的低频处理电路(模拟数字转换电路)将模拟信号转成内部的数字，通过一定采样时间，结合预设算法处理，可将安全和危险辐射分辨出，在通过不同颜色和频率的灯光闪烁进行提醒。另外由于采用电池供电，对于电源功耗特殊设计，通过按键和内置的定时器决定系统的工作状态，最大可能减少电能功耗，延长使用时间。

由于采用以上的处理方式，本产品尺寸非常小，微波频段检测范围宽，产品精密，功耗低，因此可以随身携带，随时随地探测电磁辐射强度，给出辐射安全警报，提醒使用者远离高强度的电磁辐射源，减少人体健康因电磁辐射所受的损害。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本实用新型的具体实施例的描述对本实用新型进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本实用新型的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空间微波辐射探测器，其特征在于：包括依次电性连接的全向天线、阻抗匹配电路、滤波电路、射频放大电路和低频处理电路，其中，所述阻抗匹配电路包括匹配电阻、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感和负载电路，匹配电阻的第一端连接全向天线，匹配电阻的第二端串接第一电容后连接由第一电感、第二电感和负载电路构成的并联电路，然后再串联第二电容后接地。

2.根据权利要求1所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：所述负载电路采用第三电容和第二电阻并联实现。

3.根据权利要求1所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：所述射频放大电路包括晶体管实现的多级放大器及其跟随电路。

4.根据权利要求3所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：所述射频放大电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第一三极管、第二三极管和第三三极管，第一三极管的基极连接第八电阻的第一端、第五电容的第一端、第三二极管的正极、第二二极管的负极、第三电阻的第一端以及阻抗匹配电路，第八电阻的第二端连接第二三极管的基极和第四电阻的第一端，第四电阻的第二端和第三电阻的第二端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第五电阻的第一端和第六电阻的第一端；第一三极管的集电极连接第五电阻的第二端以及第七电阻的第一端；第一三极管的发射极连接第二三极管的发射极以及第三三极管的集电极；第二三极管的集电极连接第六电阻的第二端和第七电阻的第二端；第二三极管的基极连接第二二极管的正极、第三二极管的负极、第六电容的第一端和第七电容的第一端，第六电容的第二端和第七电容的第二端分别接地；第三三极管的基极连接偏置电压，第三三极管的发射极串接第九电阻后接地。

5.根据权利要求1-4任一所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：还包括用于供电的电池，电池的输出端与低频处理电路电性连接。

6.根据权利要求5所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：还包括定时器和开关电路，定时器的输出端接于开关电路的输入端，开关电路的输出端接于电池和低频处理电路之间，通过对于电源功耗特殊设计来预设定时器的定时时间，来控制开关电路的通断，进而实现整个电路的供电与否。

7.根据权利要求6所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：所述开关电路是由机械开关和/或电子开关实现，电子开关包括但不限于继电器、三极管或者晶闸管器件实现的开关。

8.根据权利要求1-4任一所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：还包括用于显示数值和/或颜色和/或频率的显示面板。

9.根据权利要求1-4任一所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：还包括根据低频处理电路输出的数值进行指示的指示灯。

10.根据权利要求1-4任一所述的空间微波辐射探测器，其特征在于：还包括根据低频处理电路输出的数值进行报警的蜂鸣器。

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