CN212410846U - 一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微波雷达探测物体技术领域，公开了一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，包括雷达模块、雷达PCB板、菲涅尔波带片装置，雷达模块通过焊接方式紧贴在雷达PCB板上，菲涅尔波带片装置包括菲涅尔波带片、雷达模块支架，菲涅尔波带片固定在雷达模块支架上方，菲涅尔波带片为阶梯环形设计，菲涅尔波带片为从上往下逐层减小的三层，雷达PCB板安装在雷达模块支架下方，菲涅尔波带片设置在雷达PCB正上方，雷达模块支架保证了菲涅尔波带片与雷达模块之间的距离固定，菲涅尔波带片材质为ABS；本实用新型提高了微波雷达检测效率，通过设置菲涅尔波带片装置提高了微波雷达探测精准度。
Description
技术领域
本实用新型属于微波雷达探测物体技术领域，特别是涉及一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置。
背景技术
随着科技的进步，使用微波雷达探测物体的应用越来越多，微波雷达依靠微波雷达模块反射与接收来探测物体，微波雷达模块安装在产品内部，通过发射毫米无线电波穿透产品外壳到达外部，经过物体反射再次穿透产品外壳，到达微波雷达接收模块，完成微波探测物体。但是微波雷达作为毫米无线电磁波，在发射或接收穿透产品外壳过程中，部分无线电磁波被反射，同原有电磁波容易形成同相位干扰消弱电磁波功效；同时微波雷达呈锥形发射，只有中间区域发射出去的无线电磁波才有可能被目标物体反射接收到，导致微波雷达探测精准度差。
实用新型内容
为了解决现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供了一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，包括雷达模块、雷达PCB板、菲涅尔波带片装置，雷达模块通过焊接方式紧贴在雷达PCB板上，菲涅尔波带片装置包括菲涅尔波带片、雷达模块支架，菲涅尔波带片固定在雷达模块支架上方，菲涅尔波带片为阶梯环形设计，菲涅尔波带片为从上往下逐层减小的三层，雷达PCB板安装在雷达模块支架下方，菲涅尔波带片设置在雷达PCB正上方，雷达模块支架保证了菲涅尔波带片与雷达模块之间的距离固定。
雷达模块发射无线电磁波波长为λ0＝5mm，λ0为空气中的波长。
菲涅尔波带片采用ABS材质加工制作，ABS材质的介电常数∈1＝2.6，根据公式
该无线电磁波在ABS材质中的波长为λ1＝3.1mm，λ1为ABS材质中的波长。
雷达模块与菲涅尔波带片中心间的距离应满足
(n为正整数)，雷达模块中心与每层菲涅尔波带片的边缘距离应满足
(n为正整数)。
雷达模块与菲涅尔波带片中心间的距离为
雷达模块中心距离第一层菲涅尔波带片的边缘的距离为
雷达模块中心距离第二层菲涅尔波带片的边缘的距离为
雷达模块中心距离第三层菲涅尔波带片的边缘的距离为
雷达模块发射微波雷达到达每层菲涅尔波带片的相位一致，部分反射波再次通过雷达PCB板反射到每层菲涅尔波带片的相位同原发射波相位一致，实现了发射波与反射波的相干叠加增强。
雷达无线电磁波在空气中的折射率n0＝1，在ABS材质中的折射率为
即n1＝1.6，根据折射定律公式：
入射角以θi表示，折射角以θt表示，n21称为第二介质对第一介质的相对折射率。
菲涅尔波带片材质为ABS，ABS材质中的折射率为n1＝1.6，微波雷达在菲涅尔波带片内的微波雷达从空气穿过菲涅尔波带片的入射角和折射角满足关系：
入射角θi1大于折射角θt1；入射角从零度逐渐增大到一定位置时，微波雷达就会发射到下一级菲涅尔波带片进行折射，这样就比原有的界面折射的范围扩大，穿过菲涅尔波带片第二层级折射后的微波雷达路径为S1，若菲涅尔波带片没有第二层级，则折射路径为S2，与中心点的距离关系为L1＞L2。
菲涅尔波带片的层级厚度应满足
(n为正整数)。
菲涅尔波带片材质为ABS，每层级厚度为
微波雷达在菲涅尔波带片内的半波长为1.55mm，微波雷达到达菲涅尔波带片T面时，部分通过折射穿过菲涅尔波带片，有一部分通过T面反射回来，在菲涅尔波带片内通过B面再次反射，这样保证同相位叠加，而不会减弱。
微波雷达遇到目标物体后，反射回来，微波雷达模块接收到越多的反射波，微波雷达的测量精准度越好；通过菲涅尔波带片装置可以获得更宽范围的反射波被微波雷达模块接收，有菲涅尔波带片装置，雷达接收模块能接收到的最外侧反射波为S3，对应在目标物体上的中心距为L3；若没有菲涅尔波带片装置，雷达接收模块接收到的最外侧反射波为S4，对应在目标物体上的中心距为L4；两者的关系为L3＞L4。
有益效果：
1.本实用新型设计雷达模块与菲涅尔波带片间的距离为微波雷达半波长的整数倍
同时设计雷达模块中心距离每层菲涅尔波带片的边缘的距离也为微波雷达半波长的整数倍
从而使雷达模块发射微波雷达到达每层菲涅尔波带片的相位一致，部分反射波再次通过雷达PCB板反射到每层菲涅尔波带片的相位同原发射波相位一致，实现发射波与反射波的相干叠加增强。
2.本实用新型设置菲涅尔波带片为环形阶梯形状，微波雷达通过阶梯状菲涅尔波带片折射后发射面积要比没有设置菲涅尔波带片装置面积广，从而增大了探测目标物体的表面积。
3.本实用新型设置菲涅尔波带片的每层厚度为微波雷达在菲涅尔波带片中半波长的整数倍
使得微波雷达在菲涅尔波带片内部部分再反射波进行同相位叠加增强。
4.本实用新型设置菲涅尔波带片装置，可以使更大面积从目标物体反射的微波通过菲涅尔波带片装置被微波雷达模块接收，从而提高探测精准度。
附图说明
图1为本实用新型菲涅尔波带片装置与雷达模块的距离示意图；
图2为本实用新型菲涅尔波带片各层级边缘结构示意图；
图3为本实用新型雷达模块发射波与反射波再反射叠加示意图；
图4为本实用新型微波雷达在菲涅尔波带片内的折射波与反射波再反射叠加示意图；
图5为本实用新型微波雷达从目标物体反射后被接收的示意图；
如图所示：雷达模块1、雷达PCB板2、菲涅尔波带片3、雷达模块支架4。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，包括雷达模块、雷达PCB板、菲涅尔波带片装置，雷达模块通过焊接方式紧贴在雷达PCB板上，菲涅尔波带片装置包括菲涅尔波带片、雷达模块支架，菲涅尔波带片固定在雷达模块支架上方，菲涅尔波带片为阶梯环形设计，菲涅尔波带片为从上往下逐层减小的三层，雷达PCB板安装在雷达模块支架下方，菲涅尔波带片设置在雷达PCB正上方，雷达模块支架保证了菲涅尔波带片与雷达模块之间的距离固定。
雷达模块发射无线电磁波波长为λ0＝5mm，λ0为空气中的波长。
菲涅尔波带片采用ABS材质加工制作，ABS材质的介电常数∈1＝2.6，根据公式
该无线电磁波在ABS材质中的波长为λ1＝3.1mm，λ1为ABS材质中的波长。
雷达模块与菲涅尔波带片中心间的距离为
雷达模块中心距离第一层菲涅尔波带片的边缘的距离为
雷达模块中心距离第二层菲涅尔波带片的边缘的距离为
雷达模块中心距离第三层菲涅尔波带片的边缘的距离为
雷达模块发射微波雷达到达每层菲涅尔波带片的相位一致，部分反射波再次通过雷达PCB板反射到每层菲涅尔波带片的相位同原发射波相位一致，实现了发射波与反射波的相干叠加增强。
雷达无线电磁波在空气中的折射率n0＝1，在ABS材质中的折射率为
即n1＝1.6，根据折射定律公式：
入射角以θi表示，折射角以θt表示，n21称为第二介质对第一介质的相对折射率。
菲涅尔波带片材质为ABS，ABS材质中的折射率为n1＝1.6，微波雷达在菲涅尔波带片内的微波雷达从空气穿过菲涅尔波带片的入射角和折射角满足关系：
入射角θi1大于折射角θt1；入射角从零度逐渐增大到一定位置时，微波雷达就会发射到下一级菲涅尔波带片进行折射，这样就比原有的界面折射的范围扩大，穿过菲涅尔波带片第二层级折射后的微波雷达路径为S1，若菲涅尔波带片没有第二层级，则折射路径为S2，与中心点的距离关系为L1＞L2。
菲涅尔波带片的层级厚度应满足
(n为正整数)。
菲涅尔波带片材质为ABS，每层级厚度为
微波雷达在菲涅尔波带片内的半波长为1.55mm，微波雷达到达菲涅尔波带片T面时，部分通过折射穿过菲涅尔波带片，有一部分通过T面反射回来，在菲涅尔波带片内通过B面再次反射，这样保证同相位叠加，而不会减弱。
微波雷达遇到目标物体后，反射回来，微波雷达模块接收到越多的反射波，微波雷达的测量精准度越好；通过菲涅尔波带片装置可以获得更宽范围的反射波被微波雷达模块接收，有菲涅尔波带片装置，雷达接收模块能接收到的最外侧反射波为S3，对应在目标物体上的中心距为L3；若没有菲涅尔波带片装置，雷达接收模块接收到的最外侧反射波为S4，对应在目标物体上的中心距为L4；两者的关系为L3＞L4。
当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
本实施例中的左右上下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，其特征在于：包括雷达模块、雷达PCB板、菲涅尔波带片装置，所述雷达模块通过焊接方式紧贴在雷达PCB板上，所述菲涅尔波带片装置包括菲涅尔波带片、雷达模块支架，所述菲涅尔波带片固定在雷达模块支架上方，所述菲涅尔波带片为阶梯环形设计，所述菲涅尔波带片为从上往下逐层减小的三层，所述雷达PCB板安装在雷达模块支架下方，所述菲涅尔波带片设置在雷达PCB正上方。
2.根据权利要求1所述的一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，其特征在于：所述菲涅尔波带片材质为ABS，所述雷达模块发射的无线电磁波在ABS材质中的波长为
=3.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，其特征在于：所述雷达模块与菲涅尔波带片中心间的距离为
，所述雷达模块中心距离第一层菲涅尔波带片的边缘的距离为
，所述雷达模块中心距离第二层菲涅尔波带片的边缘的距离为
，所述雷达模块中心距离第三层菲涅尔波带片的边缘的距离为
。
4.根据权利要求1所述的一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置，其特征在于：所述菲涅尔波带片的层级厚度为
。
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| CN201922359036.XU CN212410846U (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置 |
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| CN201922359036.XU CN212410846U (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置 |
Publications (1)
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| CN201922359036.XU Active CN212410846U (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 一种增强微波雷达探测精度的菲涅尔波带片装置 |
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| CN (1) | CN212410846U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113267889A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种二次相位离轴菲涅尔波带片设计方法 |
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2019
- 2019-12-25 CN CN201922359036.XU patent/CN212410846U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113267889A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种二次相位离轴菲涅尔波带片设计方法 |
| CN113267889B (zh) * | 2021-06-08 | 2024-05-24 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种二次相位离轴菲涅尔波带片设计方法 |
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Denomination of utility model: A Fresnel zone plate device for enhancing the detection accuracy of microwave radar Effective date of registration: 20231229 Granted publication date: 20210126 Pledgee: China People's Property Insurance Co.,Ltd. Qingdao Branch Pledgor: QINGDAO CRAM IOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023370010140 |