CN216771991U - 一种毫米波近感探测器以及智能探测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种毫米波近感探测器，包括处理器、信号发生器、收发集成芯片、发射天线、单刀多掷射频开关以及多个接收天线，信号发生器的输出端与收发集成芯片的第一输入端连接，收发集成芯片的第一输出端与发射天线连接，收发集成芯片的第二输入端与单刀多掷射频开关连接的输出端连接，单刀多掷射频开关的多个输入端一一对应连接多个接收天线，收发集成芯片的第二输出端连接处理器，处理器还连接信号发生器以及单刀多掷射频开关；还提供了一种智能探测系统，由控制器以及多个毫米波近感探测器组成；本实用新型能够更为准确的探测被测物体的位置，且体积小，实用性强。

Description

一种毫米波近感探测器以及智能探测系统

技术领域

本实用新型涉及雷达探测技术领域，具体而言，涉及一种毫米波近感探测器以及智能探测系统。

背景技术

随着人工智能和物联网应用的推广与扩大，多维度的感知传感技术应用需求正在逐步成长，其中毫米波传感器是这其中的重要组成部分。毫米波雷达工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300GHz频段(波长为1～10mm)。毫米波导引头具有体积小、质量轻、空间分辨率高、抗干扰等优点，在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。

现有的毫米波近感探测器通常分为两种类型：一为单个收发通道，只能完成单路收发，当收发通道被其他物体遮挡，会使得接收通道接受的回波信号减小，影响探测效果，严重时会中断探测工作；二为多个收发通道，能够同时进行多路发射以及多路接收，但具有多个收发通道的毫米波近感探测器结构复杂，体积较大。基于此，本实用新型提供一种毫米波近感探测器以及智能探测系统，既能提高探测的准确性，又具有结构简单小巧的特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种毫米波近感探测器以及智能探测系统，其解决上述技术问题。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

一方面，提供一种毫米波近感探测器，包括处理器、信号发生器、收发集成芯片、发射天线、单刀多掷射频开关以及多个接收天线，所述信号发生器的输出端与所述收发集成芯片的第一输入端连接，收发集成芯片的第一输出端与所述发射天线连接，所述收发集成芯片的第二输入端与所述单刀多掷射频开关连接的输出端连接，所述单刀多掷射频开关的多个输入端一一对应连接多个接收天线，所述收发集成芯片的第二输出端连接所述处理器，所述处理器还连接所述信号发生器以及所述单刀多掷射频开关。

优选地，所述信号发生器包括晶振以及锁相环，所述晶振的输出端连接所述锁相环输入端，所述锁相环输出端连接所述收发集成芯片。

优选地，所述收发集成芯片包括压控振荡器、第一功分器、发射信道以及接收信道，所述压控振荡器的输入端连接所述信号发生器的输出端，所述压控振荡器的输出端连接所述第一功分器的输入端，所述第一功分器的第一输出端连接所述发射信道的输入端，所述发射信道的第一输出端连接所述发射天线，所述发射天线的第二输出端连接所述处理器，所述第一功分器的第二输出端连接所述接收信道的第一输入端，所述接收信道的第二输入端连接所述单刀多掷射频开关，所述接收信道的输出端连接所述处理器。

优选地，所述发射信道包括检波器以及依次连接的驱动放大器、第一功率放大器以及耦合器，所述耦合器的耦合输出端连接所述检波器的输入端，所述检波器的输出端连接所述处理器，所述驱动放大器的输入端连接所述第一功分器的第一输出端，所述耦合器还连接所述发射天线。

优选地，所述接收信道包括第二功率放大器、功分移相器、第一混频器、第二混频器以及第二功分器，所述第二功分器的输入端连接所述单刀多掷射频开关的输出端，所述第二功分器的第一输出端连接所述第一混频器的第一输入端，所述第二功分器的第二输出端连接所述第二混频器的第一输入端，所述第二功率放大器的输入端连接所述第一功分器的第二输出端，所述第二功率放大器的输出端连接所述功分移相器的输入端，所述功分移相器的第一输出端连接所述第一混频器的第二输入端，所述功分移相器的第二输出端连接所述第二混频器的第二输入端，所述第一混频器的输出端以及所述第二混频器的输出端分别连接所述处理器。

优选地，所述毫米波近感探测器还包括第一信号转换电路，所述第一信号转换电路包括依次连接的第一信号调理电路以及第一ADC芯片，所述第一信号调理电路的输入端连接所述收发集成芯片的第三输出端，所述第一ADC芯片的输出端连接所述处理器。

优选地，所述毫米波近感探测器还包括第二信号转换电路，所述第二信号转换电路包括依次连接的低通滤波器、第二信号调理电路以及第二ADC芯片，所述低通滤波器的输入端连接所述收发集成芯片的第二输出端，所述第二ADC芯片的输出端连接所述处理器。

优选地，所述接收天线与所述单刀多掷射频开关之间还连接有低噪声放大器。

优选地，所述毫米波近感探测器还包括探测器壳体，所述处理器、信号发生器、收发集成芯片以及单刀多掷射频开关均设置在所述探测器壳体内，所述发射天线以及接收天线均设置与所述探测器壳体表面，多个所述接收天线均匀分布。

另一方面，还提供一种智能探测系统，包括控制器以及多个所述的毫米波近感探测器，所述控制器分别与多个所述毫米波近感探测器通信连接。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型通过设置多个接收天线，由单刀多掷开关选取最优回波信号的接收通路，提高了探测的准确性；

本实用新型设计合理、结构简单，体积小，实用性强。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的毫米波近感探测器的结构示意图；

图2为本本实用新型实施例1提供毫米波近感探测器探测示意图；

图标：1-晶振，2-锁相环，3-压控振荡器，4-第一功分器，5-驱动放大器，6-第一功率放大器，7-耦合器，8-检波器，9-发射天线，10-第二功率放大器，11-功分移相器，12-第一混频器，13-第二混频器，14-第二功分器，15-单刀多掷射频开关，16-低噪声放大器，17-第一信号调理电路，18-第一ADC芯片，19-低通滤波器，20-第二信号调理电路，21-第二ADC芯片，22-处理器，23-接收天线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

如图1-2所示，一方面，提供一种毫米波近感探测器，包括处理器22、信号发生器、收发集成芯片、发射天线9、单刀多掷射频开关15以及多个接收天线23，所述信号发生器的输出端与所述收发集成芯片的第一输入端连接，收发集成芯片的第一输出端与所述发射天线9连接，所述收发集成芯片的第二输入端与所述单刀多掷射频开关15连接的输出端连接，所述单刀多掷射频开关15的多个输入端一一对应连接多个接收天线23，所述收发集成芯片的第二输出端连接所述处理器22，所述处理器22还连接所述信号发生器以及所述单刀多掷射频开关15。所述毫米波近感探测器还包括探测器壳体，所述处理器22、信号发生器、收发集成芯片以及单刀多掷射频开关15均设置在所述探测器壳体内，所述发射天线9以及接收天线23均设置与所述探测器壳体表面，多个所述接收天线23均匀分布。

具体的，在本实施例中，单刀多掷射频开关15包括射频传输层，射频传输层包括PCB基板以及设置在PCB基板上的微带线，微带线包括第一输入输出端口、第二输入输出端口以及多个信号传输线，信号传输线围绕在第一输入输出端口外侧；第一输入输出端口与每一个信号传输线之间均设有一个电容，电容的两极分别与第一输入输出端口和对应的信号传输线连接；第二输入输出端口的数量与信号传输线的数量相同，且每个第二输入输出端口均位于一个信号传输线正对的位置，第二输入输出端口和信号传输线之间存在间隙以形成电容。采用本实施例中的单刀多掷射频开关15，能够有效滤除射频信号中的直流部分。

所述毫米波近感探测器还包括探测器壳体，所述处理器22、信号发生器、收发集成芯片以及单刀多掷射频开关15均设置在所述探测器壳体内，所述发射天线9以及接收天线23均设置与所述探测器壳体表面，多个所述接收天线23均匀分布。接收天线23可以均匀分布于壳体表面，也可以按照实际需求进行设定，满足空间布局的灵活性。

本实用新型设置一个发射天线9对收发集成芯片产生的波束进行发射；设置多个接收天线23，对回波信号进行接收，避免出现只有一个接收天线23，但接收天线23被遮挡物挡住，无法准确获取回波信号，探测准确率不高的情况。

具体的，如图2所示，毫米拨探测器有4个均匀分布的接收天线23，当第二接收天线23距被测物体的距离最近此时信号最强，第四接收天线23由于自身遮挡，信号最弱；此时，处理器22通过控制单刀双掷射频开关选取第二接收天线23的接收通道连通，其他接收天线23的接收通路断开，获取信号最强的回波波束，从而提高探测的准确性。随着毫米波近感探测器的移动，处理器22控制单刀多掷射频开关15选通其他信号最强的通路。

所述毫米波近感探测器还包括第一信号转换电路，所述第一信号转换电路包括依次连接的第一信号调理电路17以及第一ADC芯片18，所述第一信号调理电路17的输入端连接所述收发集成芯片的第三输出端，所述第一ADC芯片18的输出端连接所述处理器22。在本实施例中，第一信号调理电路17的输入端连接检波器8的输出端。

所述毫米波近感探测器还包括第二信号转换电路，所述第二信号转换电路包括依次连接的低通滤波器19、第二信号调理电路20以及第二ADC芯片21，所述低通滤波器19的输入端连接所述收发集成芯片的第二输出端，所述第二ADC芯片21的输出端连接所述处理器22。在本实施例中，低通滤波器19的输入端连接第一混频器12的输出端以及第二混频器13的输出端。

所述信号发生器包括晶振1以及锁相环2，所述晶振1的输出端连接所述锁相环2输入端，所述锁相环2输出端连接所述收发集成芯片。

处理器22用于为锁相环2调制信号频率，用于接收来自第一信号转换电路输出的检波信号，以及接收来自第二信号转换电路输出的回波信号；信号发生器通过处理器22调频后产生一定频率的信号源，信号源通过收发集成芯片完成信号的发射以及接收；第一信号转换电路用于对发射信号耦合的检波信号进行信号调理以及AD转换；第二信号转换电路用于对接收通道接收的回波信号进行滤波、信号调理以及AD转换。单刀多掷射频开关15用于切换选通与多个接收天线23的通信链路。

所述收发集成芯片包括压控振荡器3、第一功分器4、发射信道以及接收信道，所述压控振荡器3的输入端连接所述信号发生器的输出端，所述压控振荡器3的输出端连接所述第一功分器4的输入端，所述第一功分器4的第一输出端连接所述发射信道的输入端，所述发射信道的第一输出端连接所述发射天线9，所述发射天线9的第二输出端连接所述处理器22，所述第一功分器4的第二输出端连接所述接收信道的第一输入端，所述接收信道的第二输入端连接所述单刀多掷射频开关15，所述接收信道的输出端连接所述处理器22。

所述发射信道包括检波器8以及依次连接的驱动放大器5、第一功率放大器6以及耦合器7，所述耦合器7的耦合输出端连接所述检波器8的输入端，所述检波器8的输出端连接所述处理器22，所述驱动放大器5的输入端连接所述第一功分器4的第一输出端，所述耦合器7还连接所述发射天线9。耦合器7的耦合端耦合发射信号输出至检波器8进行检波处理，检波器8的输出的检波信号经过第一信号转换电路进行依次进行信号调理以及模数转换后输入至处理器22，处理器22接收检波信号完成检波。耦合器7的输出端连接发射天线9，由发射天线9向被测物体发送毫米波波束。

所述接收信道包括第二功率放大器10、功分移相器11、第一混频器12、第二混频器13以及第二功分器14，所述第二功分器14的输入端连接所述单刀多掷射频开关15的输出端，所述第二功分器14的第一输出端连接所述第一混频器12的第一输入端，所述第二功分器14的第二输出端连接所述第二混频器13的第一输入端，所述第二功率放大器10的输入端连接所述第一功分器4的第二输出端，所述第二功率放大器10的输出端连接所述功分移相器11的输入端，所述功分移相器11的第一输出端连接所述第一混频器12的第二输入端，所述功分移相器11的第二输出端连接所述第二混频器13的第二输入端，所述第一混频器12的输出端以及所述第二混频器13的输出端分别连接所述处理器22。

被测物体在接触毫米波近感探测器发射的毫米波波束时，反射回波信号给毫米波近感探测器，回波信号由多个接收天线23接收并由单刀多掷射频开关15选通；选通后的回波信号经过第二功分器14，被分为第一路回波信号以及第二路回波信号；来自第一功分器4第二输出端的连接波信号依次经过第二功率放大器10以及功分移相器11分为第一支路混频信号与第二支路混频信号，第一支路混频信号与第一回波信号进行分频得到混频I信号，第二支路混频信号与第二回波信号进行混频得到混频Q信号。混频I信号以及混频Q信号分别通过第二信号转换电路进行滤波、信号调理以及AD转换后输入至处理器22。

所述接收天线23与所述单刀多掷射频开关15之间还连接有低噪声放大器16。回波信号由多个接收天线23接收后需要经过低噪声放大处理后，再由单刀多掷射频开关15选通。

另一方面，还提供一种智能探测系统，包括控制器以及多个所述的毫米波近感探测器，所述控制器分别与多个所述毫米波近感探测器通信连接。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种毫米波近感探测器，其特征在于，包括处理器(22)、信号发生器、收发集成芯片、发射天线(9)、单刀多掷射频开关(15)以及多个接收天线(23)，所述信号发生器的输出端与所述收发集成芯片的第一输入端连接，收发集成芯片的第一输出端与所述发射天线(9)连接，所述收发集成芯片的第二输入端与所述单刀多掷射频开关(15)连接的输出端连接，所述单刀多掷射频开关(15)的多个输入端一一对应连接多个接收天线(23)，所述收发集成芯片的第二输出端连接所述处理器(22)，所述处理器(22)还连接所述信号发生器以及所述单刀多掷射频开关(15)。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，所述信号发生器包括晶振(1)以及锁相环(2)，所述晶振(1)的输出端连接所述锁相环(2)输入端，所述锁相环(2)输出端连接所述收发集成芯片。

3.根据权利要求1所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，所述收发集成芯片包括压控振荡器(3)、第一功分器(4)、发射信道以及接收信道，所述压控振荡器(3)的输入端连接所述信号发生器的输出端，所述压控振荡器(3)的输出端连接所述第一功分器(4)的输入端，所述第一功分器(4)的第一输出端连接所述发射信道的输入端，所述发射信道的第一输出端连接所述发射天线(9)，所述发射天线(9)的第二输出端连接所述处理器(22)，所述第一功分器(4)的第二输出端连接所述接收信道的第一输入端，所述接收信道的第二输入端连接所述单刀多掷射频开关(15)，所述接收信道的输出端连接所述处理器(22)。

4.根据权利要求3所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，所述发射信道包括检波器(8)以及依次连接的驱动放大器(5)、第一功率放大器(6)以及耦合器(7)，所述耦合器(7)的耦合输出端连接所述检波器(8)的输入端，所述检波器(8)的输出端连接所述处理器(22)，所述驱动放大器(5)的输入端连接所述第一功分器(4)的第一输出端，所述耦合器(7)还连接所述发射天线(9)。

5.根据权利要求3所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，所述接收信道包括第二功率放大器(10)、功分移相器(11)、第一混频器(12)、第二混频器(13)以及第二功分器(14)，所述第二功分器(14)的输入端连接所述单刀多掷射频开关(15)的输出端，所述第二功分器(14)的第一输出端连接所述第一混频器(12)的第一输入端，所述第二功分器(14)的第二输出端连接所述第二混频器(13)的第一输入端，所述第二功率放大器(10)的输入端连接所述第一功分器(4)的第二输出端，所述第二功率放大器(10)的输出端连接所述功分移相器(11)的输入端，所述功分移相器(11)的第一输出端连接所述第一混频器(12)的第二输入端，所述功分移相器(11)的第二输出端连接所述第二混频器(13)的第二输入端，所述第一混频器(12)的输出端以及所述第二混频器(13)的输出端分别连接所述处理器(22)。

6.根据权利要求1所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，还包括第一信号转换电路，所述第一信号转换电路包括依次连接的第一信号调理电路(17)以及第一ADC芯片(18)，所述第一信号调理电路(17)的输入端连接所述收发集成芯片的第三输出端，所述第一ADC芯片(18)的输出端连接所述处理器(22)。

7.根据权利要求1所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，还包括第二信号转换电路，所述第二信号转换电路包括依次连接的低通滤波器(19)、第二信号调理电路(20)以及第二ADC芯片(21)，所述低通滤波器(19)的输入端连接所述收发集成芯片的第二输出端，所述第二ADC芯片(21)的输出端连接所述处理器(22)。

8.根据权利要求1所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，所述接收天线(23)与所述单刀多掷射频开关(15)之间还连接有低噪声放大器(16)。

9.根据权利要求1所述的一种毫米波近感探测器，其特征在于，还包括探测器壳体，所述处理器(22)、信号发生器、收发集成芯片以及单刀多掷射频开关(15)均设置在所述探测器壳体内，所述发射天线(9)以及接收天线(23)均设置与所述探测器壳体表面，多个所述接收天线(23)均匀分布。

10.一种智能探测系统，其特征在于，包括控制器以及多个如权利要求1-9中任意一项所述的毫米波近感探测器，所述控制器分别与多个所述毫米波近感探测器通信连接。

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