CN220381302U - 微波探测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一微波探测装置，其包括一天线单元、一微波芯片以及一单端信号，其中所述微波芯片包括一振荡电路和一混频电路，其中所述天线单元被馈电连接于振荡电路，其中所述混频电路被连接于所述振荡电路和所述天线单元并基于多普勒效应原理输出对应于所述振荡电路输出的本振信号和相应回馈信号之间频率/相位差异的一多普勒中频信号，其中所述单端信号转差分信号电路被连接于混频电路，以接入所述多普勒中频信号并输出差分信号形态的所述多普勒中频信号，以便所述微波探测装置在后继基于相应处理电路抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号。

Description

微波探测装置
技术领域
本实用新型涉及微波探测领域，特别涉及一种微波探测装置。
背景技术
随着物联网技术的发展，人工智能、智能家居、以及智能安防技术对于环境探测，特别是对于人的存在、移动以及微动的动作特征的探测准确性的需求越来越高，只有获取即时稳定的探测结果，才能够为智能终端设备提供准确的判断依据。其中无线电技术，包括基于多普勒效应原理的微波探测技术作为人与物，物与物之间相联的重要枢纽在行为探测和存在探测技术中具有独特的优势，其能够在不侵犯人隐私的情况下，探测出活动物体，比如人的动作特征、移动特征、以及微动特征，甚至是人的心跳和呼吸特征信息，因而具有广泛的应用前景。
对应图1，所述多普勒微波探测装置的电路结构原理被示意，其中所述多普勒微波探测装置用以发射和/或接收微波的相应天线体10P经一混频器20P被一本振信号馈电而发射对应于所述本振信号频率的一探测波束以形成相应探测空间，和接收所述探测波束被所述探测空间内的物体反射形成的一回波而产生一回馈信号，其中所述混频器20P接收所述回馈信号并以混频检波的方式输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间的频率差异的一多普勒中频信号，则基于多普勒效应原理，所述多普勒中频信号在幅度上的波动理论上对应于所述探测空间内的物体的运动，其中基于所述多普勒微波探测装置的上述工作原理，一方面，能够被所述天线体10P接收的环境干扰信号会被叠加于所述多普勒中频信号而形成所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号；另一方面，能够被所述天线体10P接收的环境干扰信号中与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的信号同时还会叠加于所述回馈信号参与混频检波过程而形成与所述多普勒中频信号中的有效信号混为一体的第二类干扰信号。
对于第一类干扰信号，目前主要采用滤波的方式滤除被叠加于所述多普勒中频信号中的相应频率范围的第一类干扰信号，或同时通过缩窄所述天线体10P的频带宽度的方式缩窄所述天线体10P对环境干扰信号的接收频率范围。然而，基于滤波的工作原理，采用滤波的方式一方面会同时滤除所述多普勒中频信号中相应频率的有效信号而破坏滤波输出的所述多普勒中频信号的完整性；另一方面还会形成对所述多普勒中频信号中相应频率的有效信号的积分处理而难以保障滤波输出的所述多普勒中频信号的相应参数与物理意义的对应关系；此外，参考本实用新型说明书附图之图2所示，在所述探测空间不存在物体活动的状态，当以相应滤波电路对所述混频器20P输出的多普勒中频信号进行滤波处理时，在所述滤波电路的输入端和输出端采样获取的所述多普勒中频信号以上下排布的方式被对比示意，其中由于目前对于多普勒中频信号的滤波处理本质上是选择多普勒中频信号中相应频率范围的信号进行积分平滑处理，其并不能实现真正意义上的消除处理，尤其是在该频率范围的信号强度较高时，因而通常需要进行多次滤波处理，如此以基于前述采用滤波的方式对滤波输出的所述多普勒中频信号的两个方面的多次影响，造成滤波输出的所述多普勒中频信号对所述探测空间内的物体的运动的反馈的准确性难以保障，尤其是对所述探测空间内的微动作的反馈的准确性。
对于第二类干扰信号，即便在知道干扰源所产生的环境干扰信号的频率范围的状态，由于干扰源的频率变化速率的不确定性，在所述多普勒中频信号对应于所述本振信号和所述回馈信号(叠加有环境干扰信号)之间的频率差异的状态，当以相应滤波电路对所述混频器20P输出的多普勒中频信号进行滤波处理时，一方面，所述滤波电路的参数设计与第二类干扰信号的频率范围的对应关系的准确性和稳定性难以保障，以致于相应第二类干扰信号难以通过滤波的方式自所述多普勒中频信号中被分离滤除；另一方面，所述滤波电路的参数设计不存在与第一类干扰信号的频率范围的对应关系而易相互影响和形成对所述多普勒中频信号的多次滤波处理；此外，基于前述采用滤波的方式对滤波输出的所述多普勒中频信号的两个方面的影响，同样会造成滤波输出的所述多普勒中频信号对所述探测空间内的物体的运动的反馈的准确性难以保障。因此，对于第二类干扰信号的抑制，目前认为比较合理的是通过跳/变频的方式，降低所述本振信号长时间与环境干扰信号形成同频、邻频以及倍频之任一频率关系的概率。但这种方式仅能够降低所述多普勒中频信号中长时间存在第二类干扰信号的概率，仍旧无法自所述多普勒中频信号中将第二类干扰信号分离滤除。
综上所述，采用滤波的方式同时对所述多普勒中频信号中第一类干扰信号和第二类干扰信号的滤波处理，本质上是选择多普勒中频信号中相应频率范围的信号进行积分平滑处理，其并不能实现真正意义上的消除处理，因而通常需要进行多次滤波处理；此外，对于第二类干扰信号，滤波电路的参数设计与第二类干扰信号的频率范围的对应关系并不稳定和准确，且不存在与第一类干扰信号的频率范围的对应关系而易相互影响和形成对所述多普勒中频信号的多次滤波处理。则基于前述采用滤波的方式对滤波输出的所述多普勒中频信号的两个方面的多次影响，滤波输出的所述多普勒中频信号对所述探测空间内的物体的运动的反馈的准确性难以保障。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置基于多普勒效应原理输出对应于相应本振信号和回馈信号之间频率/相位差异的差分信号形态的一多普勒中频信号，并通过形成差分信号形态的多普勒中频信号的方式，基于第一类干扰信号和第二类干扰信号的形成过程，第一类干扰信号和第二类干扰信号分别对应以共模干扰和差模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号而能够被区分，进而能够在后继互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，如此以有利于保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性，对应有利于实现包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等动作特征的组合探测，从而使得所述微波探测装置具有丰富的探测功能而适用于多功能需求的智能探测应用。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置能够生成差分信号形态输出所述多普勒中频信号，则在第二类干扰信号以差模干扰被加载于差分信号形态的所述多普勒中频信号的状态，基于后继通过对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的第二类干扰信号，因而有利于避免采用多次滤波的方式而能够保障所述多普勒中频信号的完整性和保障所述多普勒中频信号的相应参数与物理意义的对应关系，进而提高所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈精度。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中微波探测装置能够生成差分形态的所述多普勒中频信号，从而得以在后续基于对差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号的抑制或消除处理均能够避免采用多次滤波的方式而能够避免由滤波处理造成的信号延时，则所述多普勒中频信号的即时性得以保障而有利于实现包括人体呼吸以及心跳等动作的实时探测。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中第一类干扰信号以共模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号，因而适于通过对差分形态的所述多普勒中频信号的差分放大处理，抑制差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号，同时放大差分信号形态的所述多普勒中频信号，从而抑制环境中能够被所述微波探测装置接收的环境干扰信号所形成的第一类干扰信号对所述多普勒中频信号的干扰，进而有利于提高所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈精度。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中鉴于所述微波探测装置能够生成差分形态的所述多普勒中频信号，则在第一类干扰信号以共模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号的情况下，能够在后继基于差分信号形态的所述多普勒中频信号向单端信号形态的所述多普勒中频信号转换的过程中对共模干扰的抑制和消除作用，通过将差分信号形态的所述多普勒中频信号转换为单端信号形态的所述多普勒中频信号进行数据的识别与运算的方式，抑制和消除能够被所述微波探测装置接收的环境干扰信号所形成的第一类干扰信号对所述多普勒中频信号的干扰，相应所述多普勒中频信号对物体的运动的反馈精度得以保障。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置通过输出差分形态的所述多普勒中频信号，使得差分信号形态的所述多普勒中频信号的对外辐射能够相互抵消，则所述多普勒中频信号对环境和相应线路的干扰能够被抑制，对应有利于提高所述微波探测装置的抗干扰能力。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置能够生成差分形态的所述多普勒中频信号，第一类干扰信号对应以共模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号，则对差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分放大处理和/或向单端信号形态的所述多普勒中频信号的转换能够在保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的完整性的状态实现对所述多普勒中频信号的放大和抗干扰处理，因而有利于基于所述多普勒中频信号获取对包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等人体活动的准确稳定的探测结果。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置能够生成差分形态的所述多普勒中频信号，以便在后继基于对差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分放大处理和/或向单端信号形态的所述多普勒中频信号的转换相对于滤波方式能够大幅减少甚至避免电容元件在所述多普勒中频信号的传输路径中的使用，则所述多普勒中频信号的即时性得以保障而有利于实现包括人体呼吸以及心跳等动作的实时探测。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置包括一天线单元、一单端信号转差分信号电路、以及以集成电路形态被设置且被集成于一微波芯片的一振荡电路和一混频电路，其中所述微波芯片包括一发射引脚和一接收引脚，其中所述天线单元被馈电连接于所述发射引脚和所述接收引脚，其中所述振荡电路包括一本振信号输出端和一激励信号输出端并被设置在被供电的状态分别于所述激励信号输出端和所述本振信号输出端输出同频的激励信号和本振信号，其中所述混频电路包括一回馈信号输入端、一本振信号输入端以及一多普勒中频信号输出端，所述单端信号转差分信号电路包括一单端信号输入端和两差分信号输出端，其中所述振荡电路的所述本振信号输出端被连接于所述混频电路的所述本振信号输入端，所述激励信号输出端被连接于所述发射引脚，所述混频电路的所述回馈信号输入端被连接于所述接收引脚，以自所述接收引脚接入相应回馈信号并基于多普勒效应原理在所述多普勒中频信号输出端输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的一多普勒中频信号，其中所述单端信号转差分信号电路的所述单端信号输入端被连接于所述多普勒中频信号输出端，以接入所述多普勒中频信号并自两所述差分信号输出端以差分信号形态输出所述多普勒中频信号。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述单端信号转差分信号电路于两所述差分信号输出端输出差分形态的所述多普勒中频信号，以允许所述微波探测装置能够基于电性连接于两所述差分信号输出端的相应处理电路抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，并有利于大幅减少甚至避免电容元件在所述微波芯片中被布置和使用，避免过多占用所述微波芯片的晶圆面积，降低对所述微波芯片晶圆面积的要求而有利于控制相应的生产成本。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述微波探测装置包括被电性连接于两所述差分信号输出端的至少一选频对消电路，以通过选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的差分信号，对应使得叠加于所述回馈信号的环境干扰信号中，与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的无线通信信号于所述多普勒中频信号中产生的差模干扰能够被消除。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述选频对消电路以被电性连接于两所述差分信号输出端的状态被外置于所述微波芯片，以避免所述选频对消电路的电容元件被设置于所述微波芯片而占用所述微波芯片的晶圆面积，有利于降低对所述微波芯片晶圆面积的要求而有利于控制相应的生产成本。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述单端信号转差分信号电路包括一第一运算放大器、一第二运算放大器、一第一等效电阻、一第二等效电阻、一第三等效电阻以及一第四等效电阻，其中所述单端信号转差分信号电路以所述第一等效电阻的一端为所述单端信号输入端，以所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的输出端为两所述差分信号输出端，其中所述第一等效电阻的另一端分别被电性连接于所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二等效电阻的一端以及所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二等效电阻的另一端被电性连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第三等效电阻的一端被电性连接于所述第二运算放大器的反相输入端，所述第三等效电阻的另一端被电性连接于所述第一运算放大器的所述输出端，所述第四等效电阻的两端分别被电性连接于所述第二运算放大器的反相输入端和输出端。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中优选地所述单端信号转差分信号电路的所述第一等效电阻和所述第一运算放大器利用所述微波芯片内的固有元器件形成，其中所述微波芯片具有一端被连接于所述混频电路的所述多普勒中频信号输出端的一等效电阻，和反相输入端被连接于所述等效电阻的一运算放大器，其中所述等效电阻的另一端被连接于所述微波芯片的一第一信号传输引脚，所述运算放大器的输出端被连接于所述微波芯片的一第二信号传输引脚，其中所述单端信号转差分信号电路以所述第一等效电阻共用所述微波芯片的所述等效电阻，所述第一运算放大器共用所述微波芯片的所述运算放大器的状态被连接于所述微波芯片的所述第一信号传输引脚和所述第二信号传输引脚，如此则所述单端信号转差分信号电路由所述微波芯片内部和外部的电路共同形成，从而有利于在实现输出差分形态的所述多普勒中频信号的同时简化所述微波探测装置的电路设计。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中所述第一运算放大器的输出端被电性连接有一跟随器，以避免因被集成于所述微波芯片内部的所述第一运算放大器和被设置于所述微波芯片外部的所述第二运算放大器因工艺不同而产生的性能差异对所述单端信号转差分信号电路的两所述差分信号输出端的平衡造成影响，从而确保两所述差分信号输出端的输出平衡。
本实用新型的另一个目的在于提供一微波探测装置，其中优选地所述接收引脚以共用所述发射引脚的状态与所述发射引脚被一体设置，即所述微波芯片被收发一体设计，而通过同一引脚与所述天线单元的馈电连接同时实现对所述天线单元的发射馈电和接收馈电。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一微波探测装置，其中微波探测装置包括：
一天线单元；
一微波芯片，其中所述微波芯片包括一发射引脚、一接收引脚、一振荡电路以及一混频电路，其中所述天线单元被馈电连接于所述发射引脚和所述接收引脚，其中所述振荡电路包括一本振信号输出端和一激励信号输出端，并被设置在被供电的状态分别于所述激励信号输出端和所述本振信号输出端输出激励信号和本振信号，其中所述混频电路包括一回馈信号输入端、一本振信号输入端以及一多普勒中频信号输出端，其中所述振荡电路的所述本振信号输出端被连接于所述混频电路的所述本振信号输入端，所述激励信号输出端被连接于所述发射引脚，所述混频电路的所述回馈信号输入端被连接于所述接收引脚，以自所述接收引脚接入相应回馈信号并基于多普勒效应原理在所述多普勒中频信号输出端输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的一多普勒中频信号；以及
一单端信号转差分信号电路，其中所述单端信号转差分信号电路包括一单端信号输入端和两差分信号输出端，其中所述单端信号转差分信号电路的所述单端信号输入端被连接于所述多普勒中频信号输出端，以接入所述多普勒中频信号并自两所述差分信号输出端以差分信号形态输出所述多普勒中频信号。
在一实施例中，其中所述接收引脚以共用所述发射引脚的状态与所述发射引脚被一体设置。
在一实施例中，其中所述单端信号转差分信号电路包括一第一运算放大器、一第二运算放大器、一第一等效电阻、一第二等效电阻、一第三等效电阻以及一第四等效电阻，其中所述单端信号转差分信号电路以所述第一等效电阻的一端为所述单端信号输入端，以所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的输出端为两所述差分信号输出端，其中所述第一等效电阻的另一端分别被电性连接于所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二等效电阻的一端以及所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二等效电阻的另一端被电性连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第三等效电阻的一端被电性连接于所述第二运算放大器的反相输入端，所述第三等效电阻的另一端被电性连接于所述第一运算放大器的所述输出端，所述第四等效电阻的两端分别被电性连接于所述第二运算放大器的反相输入端和输出端。
在一实施例中，其中所述单端信号转差分信号电路进一步包括一第五等效电阻，其中所述第五等效电阻被设置于所述第一等效电阻和所述第二运算放大器的同相输入端之间。
在一实施例中，其中所述微波芯片具有一端被连接于所述混频电路的所述多普勒中频信号输出端的一等效电阻，和反相输入端被连接于所述等效电阻的一运算放大器，其中所述等效电阻的另一端被连接于所述微波芯片的一第一信号传输引脚，所述运算放大器的输出端被连接于所述微波芯片的一第二信号传输引脚，其中所述单端信号转差分信号电路以所述第一等效电阻共用所述微波芯片的所述等效电阻，所述第一运算放大器共用所述微波芯片的所述运算放大器的状态被连接于所述微波芯片的所述第一信号传输引脚和所述第二信号传输引脚。
在一实施例中，其中所述第一运算放大器的输出端被电性连接有一跟随器。
在一实施例中，其中所述微波探测装置包括至少一选频对消电路，其中所述选频对消电路被电性连接于所述单端信号转差分信号电路的两所述差分信号输出端，以通过选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的差分信号，对应使得叠加于所述回馈信号的环境干扰信号中，与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的无线通信信号于所述多普勒中频信号中产生的差模干扰能够被消除。
在一实施例中，其中所述选频对消电路包括一选频第一等效电阻，一选频第二等效电阻以及一等效电容，其中所述选频第一等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的一端，所述选频第二等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的另一端，对应所述选频对消电路以所述选频第一等效电阻的另一端和所述选频第二等效电阻的另一端为两输入端，和以所述等效电容的两端为两输出端，所述选频对消电路的两输入端被电性连接于所述单端信号转差分信号电路的两差分信号输出端，以自两所述输入端接入差分信号形态的所述多普勒中频信号，和于两所述输出端输出被选频对消处理的所述多普勒中频信号。
在一实施例中，其中所述选频对消电路的数量为两个，其中一所述选频对消电路的两所述输出端被电性连接于另一所述选频对消电路的两所述输入端。
在一实施例中，其中所述混频电路的所述多普勒中频信号输出端和所述单端信号转差分信号电路的所述单端信号输入端之间被设置有一中频信号放大电路，以对所述混频电路输出的所述多普勒中频信号进行放大输出处理。
通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
图1为现有的多普勒微波探测装置的电路结构原理示意图。
图2为现有的多普勒微波探测装置输出的多普勒中频信号在被滤波处理前后的对比示意图。
图3为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的一种结构原理示意图。
图4为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的另一种结构原理示意图。
图5为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的一单端信号转差分信号电路的一种电路结构原理示意图。
图6为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的所述单端信号转差分信号电路的另一种电路结构原理示意图。
图7至图9为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的不同电路结构原理示意图。
图10为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的一微波芯片的一种电路结构原理示意图。
图11为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的一种电路结构示意图。
图12A至图12I为依本实用新型的上述实施例的所述微波探测装置的所述单端信号转差分信号电路的另一些电路结构原理示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考说明书附图之图3和图4，本实用新型提供的一微波探测装置的两种结构原理被分别示意，其中所述微波探测装置包括一天线单元10，以集成电路形态被设置并被集成于一微波芯片50的一振荡电路20和一混频电路30，以及一单端信号转差分信号电路40，其中所述微波芯片50包括一发射引脚501和一接收引脚502，其中所述振荡电路20包括一本振信号输出端201和一激励信号输出端202并被设置在被供电的状态分别于所述激励信号输出端202和所述本振信号输出端201输出同频的激励信号和本振信号，其中所述混频电路30包括一回馈信号输入端301、一本振信号输入端302以及一多普勒中频信号输出端303，其中所述振荡电路20的所述本振信号输出端201被连接于所述混频电路30的所述本振信号输入端301，所述振荡电路20的所述激励信号输出端202被连接于所述发射引脚501，所述混频电路30的所述回馈信号输入端302被连接于所述接收引脚502，以自所述接收引脚502接入相应回馈信号并基于多普勒效应原理在所述多普勒中频信号输出端303输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的一多普勒中频信号，其中所述单端信号转差分信号电路40包括一单端信号输入端401和两差分信号输出端402，其中所述单端信号转差分信号电路40的所述单端信号输入端401被连接于所述混频电路30的所述多普勒中频信号输出端303，以接入所述多普勒中频信号并自两所述差分信号输出端402以差分信号形态输出所述多普勒中频信号，其中所述微波芯片50自所述发射引脚501输出所述激励信号对所述天线单元10馈电，其中所述激励信号可以为对所述本振信号经直接输出，或功率放大、或功率分配、或倍频处理、或分频处理等所形成的信号。
特别地，对应于图3，其中所述微波芯片50以分别通过所述发射引脚501输出所述激励信号和通过所述接收引脚501接收回馈信号的收发分离形态被设置，以基于收发分离的设计保障信号的隔离度。对应于图4，其中所述微波芯片50的所述接收引脚502以共用所述发射引脚501的状态与所述发射引脚501被一体设置，形成收发合一的所述微波芯片50，而能够通过同一引脚与所述天线单元10的馈电连接同时实现对所述天线单元10的发射馈电和接收馈电，本实用新型对此不作限制。
值得一提的是，在本实用新型的一些实施例中，所述天线单元10被设置以同一天线体作为发射天线和接收天线同时与所述发射引脚501和所述接收引脚502电性相连，而在本实用新型的另一些实施例中，所述天线单元10被设置以不同天线体分别作为被馈电连接于所述发射引脚501的发射天线和被电性连接于所述接收引脚502的接收天线，本实用新型对此并不限制，相应天线体的数量和形态也并不构成对本实用新型的限制。
值得一提的是，其中所述单端信号转差分信号电路40输出差分信号形态的所述多普勒中频信号，以通过形成差分信号形态的多普勒中频信号的方式，基于第一类干扰信号和第二类干扰信号的形成过程，第一类干扰信号和第二类干扰信号分别对应以共模干扰和差模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号而能够被区分，进而能够在后继互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，如此以有利于保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性，对应有利于实现包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等动作特征的组合探测，从而使得所述微波探测装置具有丰富的探测功能而适用于多功能需求的智能探测应用。
详细地，鉴于本实用新型的发明人对抑制或消除所述多普勒中频信号中第一类干扰信号和第二类干扰信号的研究，创造性地提出互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号的技术方案，所述单端信号转差分信号电路40将所述混频电路30输出的单端形态的所述多普勒中频信号转换为差分形态的所述多普勒中频信号，以便在后继互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，从而解决现有技术存在的第一类干扰信号和第二类干扰信号的干扰问题。
详细地，具体示例地，参考本实用新型的说明书附图之图5和图6所示，所述单端信号转差分信号电路40的不同基础电路结构分别被示意。
具体对应于图5，其中所述单端信号转差分信号电路40包括一第一运算放大器411、一第二运算放大器412、一第一等效电阻421、一第二等效电阻422、一第三等效电阻423以及一第四等效电阻424，其中所述单端信号转差分信号电路40以所述第一等效电阻421的一端为所述单端信号输入端401，以所述第一运算放大器411和所述第二运算放大器412的输出端为两所述差分信号输出端402，其中所述第一等效电阻421的另一端分别被电性连接于所述第一运算放大器411的反相输入端、所述第二等效电阻422的一端以及所述第二运算放大器412的同相输入端，其中所述第一运算放大器411于正相输入端接入基准电压，所述第二等效电阻422的另一端被电性连接于所述第一运算放大器411的输出端，所述第三等效电阻423的一端被电性连接于所述第二运算放大器412的反相输入端，所述第三等效电阻423的另一端被电性连接于所述第一运算放大器411的所述输出端，所述第四等效电阻424的两端分别被电性连接于所述第二运算放大器412的反相输入端和输出端，则所述单端信号转差分信号电路40于所述第一等效电阻421的一端接入单端形态的多普勒中频信号，和于所述第一运算放大器411的输出端和所述第二运算放大器412的输出端输出差分形态的多普勒中频信号。
对应于图6，其中所述单端信号转差分信号电路40包括一第一运算放大器411、一第二运算放大器412、一第一等效电阻421、一第二等效电阻422、一第三等效电阻423、一第四等效电阻424以及一第五等效电阻425，其中所述单端信号转差分信号电路40以所述第一等效电阻421的一端为所述单端信号输入端401，以所述第一运算放大器411和所述第二运算放大器412的输出端为两所述差分信号输出端402，其中所述第一等效电阻421的另一端分别被电性连接于所述第一运算放大器411的反相输入端、所述第二等效电阻422的一端以及所述第二运算放大器412的同相输入端，其中所述第一运算放大器411于正相输入端接入基准电压，所述第二等效电阻422的另一端被电性连接于所述第一运算放大器411的输出端，所述第三等效电阻423的一端被电性连接于所述第二运算放大器412的反相输入端，所述第三等效电阻423的另一端被电性连接于所述第一运算放大器411的所述输出端，所述第四等效电阻424的两端分别被电性连接于所述第二运算放大器412的反相输入端和输出端，其中所述第五等效电阻425被连接于所述第一等效电阻421和所述第二运算放大器412的同相输入端之间，则所述单端信号转差分信号电路40于所述第一等效电阻421的一端接入单端形态的多普勒中频信号，和于所述第一运算放大器411的输出端和所述第二运算放大器412的输出端输出差分形态的多普勒中频信号。
可以理解的是，图5和图6所示所述单端信号转差分信号电路40的结构仅为举例，所述单端信号转差分信号电路40的电路结构多样而无法一一列出，其主要结构特征在于采用单端输入和双端输出的结构，通过将单端输入的单端信号形态的所述多普勒中频信号反相而将输入的一路单端信号形态的所述多普勒中频信号转换为反相的信号，从而形成单端信号形态的所述多普勒中频信号向差分信号形态的所述多普勒中频信号的转换，其不限制于分立元器件形态或集成电路形态的独立形态，并可以被实施为分立元器件形态与集成电路形态的组合形态，如图12A至图12I所示的，所述单端信号转差分信号电路40的另一些可选电路结构被示意，本实用新型对此并不限制。
优选地，其中所述单端信号转差分信号电路40优选以与所述微波芯片10共用部分电路的状态被设置，具体地，参考图7和图8，所述单端信号转差分信号电路40的所述第一等效电阻421和所述第一运算放大器411利用所述微波芯片50内的固有元器件形成，其中所述微波芯片50具有一端被连接于所述混频电路30的所述多普勒中频信号输出端302的一等效电阻，和反相输入端被连接于所述等效电阻的一运算放大器，其中所述等效电阻的另一端被连接于所述微波芯片50的一第一信号传输引脚503，所述运算放大器的输出端被连接于所述微波芯片50的一第二信号传输引脚504，其中所述单端信号转差分信号电路40以所述第一等效电阻421共用所述微波芯片50的所述等效电阻，所述第一运算放大器411共用所述微波芯片50的所述运算放大器的状态被连接于所述微波芯片50的所述第一信号传输引脚503和所述第二信号传输引脚504，如此则所述单端信号转差分信号电路40由所述微波芯片50内部和外部的电路共同形成，从而有利于在实现输出差分形态的所述多普勒中频信号的同时简化所述微波探测装置的电路设计。
进一步地，参考本实用新型的说明书附图之图9，其中所述单端信号转差分信号电路40进一步包括一跟随器430，其中所述跟随器430被连接于所述第一运算放大器411的输出端，以避免因被集成于所述微波芯片50内部的所述第一运算放大器411和被设置于所述微波芯片50外部的所述第二运算放大器412因工艺不同而产生的性能差异对所述单端信号转差分信号电路40的两所述差分信号输出端402的平衡造成影响，从而确保两所述差分信号输出端402的输出平衡。
进一步地，参考图10，其中所述混频电路30的所述多普勒中频信号输出端303和所述单端信号转差分信号电路40的所述单端信号输入端401之间被设置有一中频信号放大电路60，其中所述中频信号放大电路60对所述混频电路30输出的所述多普勒中频信号进行放大输出处理，所述单端信号转差分信号电路40接入经所述中频信号放大电路60放大处理后的单端形态的所述多普勒中频信号，并于两所述差分信号输出端402输出差分形态的所述多普勒中频信号。
进一步地，其中鉴于所述单端信号转差分信号电路40能够于两所述差分信号输出端402输出差分信号形态的所述多普勒中频信号，则在后继，所述微波探测装置能够互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，如此以有利于保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性。
详细地参考本实用新型的说明书附图之图11，所述微波探测装置的一种电路结构被示意，其中所述微波探测装置包括一选频对消电路70，其中所述选频对消电路70被电性连接于所述单端信号转差分信号电路40的两所述差分信号输出端402，以通过选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的差分信号。一方面，能够被所述天线单元10接收的环境干扰信号会被叠加于差分信号形态的所述多普勒中频信号而形成所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号；另一方面，能够被所述天线单元10接收的环境干扰信号中与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的信号同时还会叠加于所述回馈信号参与混频检波过程而形成与所述多普勒中频信号中的有效信号混为一体的第二类干扰信号。
则基于第一类干扰信号和第二类干扰信号的上述形成过程，第一类干扰信号和第二类干扰信号分别对应以共模干扰和差模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号而能够被区分，进而能够互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，如此以有利于保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性，对应有利于实现包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等动作特征的组合探测，相应所述微波探测装置的探测功能丰富而适用于多功能需求的智能探测应用。
具体地，在本实用新型的这个实施例中，采用所述选频对消电路70通过选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的第二类干扰信号，其中所述选频对消电路70包括一选频第一等效电阻711，一选频第二等效电阻712以及一等效电容721，其中所述选频第一等效电阻711的一端被电性连接于所述等效电容721的一端，所述选频第二等效电阻712的一端被电性连接于所述等效电容721的另一端，对应所述选频对消电路70以所述选频第一等效电阻711的另一端和所述选频第二等效电阻712的另一端为两输入端701，和以所述等效电容721的两端为两输出端702，其中所述选频对消电路70于两所述输入端701被电性连接于所述单端信号转差分信号电路40的两差分信号输出端402，以自两所述输入端701接入差分信号形态的所述多普勒中频信号的两极，和于两所述输出端702输出被选频对消处理的所述多普勒中频信号。
可以理解的是，所述等效电阻为单个或多个阻性元件基于串联、并联以及串并联组合之任一连接方式等效形成的满足相应阻值要求的电阻而不构成对相应阻性元件的形态、数量以及连接方式的限制；同样地，所述等效电容721为单个或多个容性元件基于串联、并联以及串并联组合之任一连接方式等效形成的满足相应电容量要求的电容而不构成对相应容性元件的形态、数量以及连接方式的限制。
值得一提的是，在实际应用中，与所述微波探测装置的本振信号具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的环境干扰信号主要为无线通信信号，通过对无线通信的原理探索和对不同产品的实际测试发现：基于调频的工作原理而以频率的变化表达通信信息的无线通信信号中，信号的频率变化速率远高于与正常运动的物体相对应回馈信号基于多普勒效应原理产生频率变化的速率，对应第二类干扰信号在差分信号形态的所述多普勒中频信号中以高频尖峰形态的差模干扰存在，因而能够在相应频率范围基于选频对消的方式准确消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的第二类干扰信号，如此以保障所述微波探测装置抗通信干扰的能力而具有重大的实用价值和商业意义。
其中由于第一类干扰信号以共模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号，因而适于通过对所述单端信号转差分信号电路40输出差分形态的所述多普勒中频信号的差分放大，抑制差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号，同时放大差分信号形态的所述多普勒中频信号，从而抑制环境中能够被所述微波探测装置接收的环境干扰信号所形成的第一类干扰信号对所述多普勒中频信号的干扰，进而有利于提高所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈精度。
其中由于第一类干扰信号对应以共模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号，则对差分信号形态的所述多普勒中频信号的向单端信号形态的所述多普勒中频信号的转换能够在保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的完整性的状态实现对所述多普勒中频信号的放大和抗干扰处理，因而有利于基于所述多普勒中频信号获取对包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等人体活动的准确稳定的探测结果。
值得一提的是，在本实用新型的这一实施例中，其中所述选频对消电路70的数量被设置为两个，其中一所述选频对消电路70的两所述输出端702被电性连接于另一所述选频对消电路70的两所述输入端701，从而形成两个所述选频对消电路70之间的串联结构，以于前级的所述选频对消电路70的两所述输入端401接入差分信号形态的所述多普勒中频信号，和于后级的所述选频对消电路70的两所述输出端702输出被多级选频对消处理后的所述多普勒中频信号，即前级的所述选频对消电路70的两所述输入端701被电性连接于所述单端信号转差分信号电路40的两所述差分信号输出端402，以接入差分信号形态的所述多普勒中频信号，后级的所述选频对消电路70的两所述输入端701被电性连接于前级的所述选频对消电路70的两所述输出端702，以接入经前级的所述选频对消电路70选频对消处理后的所述多普勒中频信号，并进一步于后级的所述选频对消电路70的两所述输出端702输出被多级选频对消处理后的所述多普勒中频信号。
也就是说，对应于上述实施例的结构原理描述下，其中基于所述单端信号转差分信号电路40于两所述差分信号输出端402输出差分信号形态的所述多普勒中频信号，以便于在常规的微波芯片的结构设计下，便于在后继基于相应的信号处理电路互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，如此以有利于保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性，对应有利于实现包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等动作特征的组合探测。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述无须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.微波探测装置，其特征在于，包括：
一天线单元；
一微波芯片，其中所述微波芯片包括一发射引脚、一接收引脚、一振荡电路以及一混频电路，其中所述天线单元被馈电连接于所述发射引脚和所述接收引脚，其中所述振荡电路包括一本振信号输出端和一激励信号输出端，并被设置在被供电的状态分别于所述激励信号输出端和所述本振信号输出端输出激励信号和本振信号，其中所述混频电路包括一回馈信号输入端、一本振信号输入端以及一多普勒中频信号输出端，其中所述振荡电路的所述本振信号输出端被连接于所述混频电路的所述本振信号输入端，所述激励信号输出端被连接于所述发射引脚，所述混频电路的所述回馈信号输入端被连接于所述接收引脚，以自所述接收引脚接入相应回馈信号并基于多普勒效应原理在所述多普勒中频信号输出端输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的一多普勒中频信号；以及
一单端信号转差分信号电路，其中所述单端信号转差分信号电路包括一单端信号输入端和两差分信号输出端，其中所述单端信号转差分信号电路的所述单端信号输入端被连接于所述多普勒中频信号输出端，以接入所述多普勒中频信号并自两所述差分信号输出端以差分信号形态输出所述多普勒中频信号。
2.根据权利要求1所述的微波探测装置，其中所述接收引脚以共用所述发射引脚的状态与所述发射引脚被一体设置。
3.根据权利要求1或2所述的微波探测装置，其中所述单端信号转差分信号电路包括一第一运算放大器、一第二运算放大器、一第一等效电阻、一第二等效电阻、一第三等效电阻以及一第四等效电阻，其中所述单端信号转差分信号电路以所述第一等效电阻的一端为所述单端信号输入端，以所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的输出端为两所述差分信号输出端，其中所述第一等效电阻的另一端分别被电性连接于所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二等效电阻的一端以及所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二等效电阻的另一端被电性连接于所述第一运算放大器的输出端，所述第三等效电阻的一端被电性连接于所述第二运算放大器的反相输入端，所述第三等效电阻的另一端被电性连接于所述第一运算放大器的所述输出端，所述第四等效电阻的两端分别被电性连接于所述第二运算放大器的反相输入端和输出端。
4.根据权利要求3所述的微波探测装置，其中所述单端信号转差分信号电路进一步包括一第五等效电阻，其中所述第五等效电阻被设置于所述第一等效电阻和所述第二运算放大器的同相输入端之间。
5.根据权利要求3所述的微波探测装置，其中所述微波芯片具有一端被连接于所述混频电路的所述多普勒中频信号输出端的一等效电阻，和反相输入端被连接于所述等效电阻的一运算放大器，其中所述等效电阻的另一端被连接于所述微波芯片的一第一信号传输引脚，所述运算放大器的输出端被连接于所述微波芯片的一第二信号传输引脚，其中所述单端信号转差分信号电路以所述第一等效电阻共用所述微波芯片的所述等效电阻，所述第一运算放大器共用所述微波芯片的所述运算放大器的状态被连接于所述微波芯片的所述第一信号传输引脚和所述第二信号传输引脚。
6.根据权利要求5所述的微波探测装置，其中所述第一运算放大器的输出端被电性连接有一跟随器。
7.根据权利要求3所述的微波探测装置，其中所述微波探测装置包括至少一选频对消电路，其中所述选频对消电路被电性连接于所述单端信号转差分信号电路的两所述差分信号输出端，以通过选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的差分信号，对应使得叠加于所述回馈信号的环境干扰信号中，与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的无线通信信号于所述多普勒中频信号中产生的差模干扰能够被消除。
8.根据权利要求7所述的微波探测装置，其中所述选频对消电路包括一选频第一等效电阻，一选频第二等效电阻以及一等效电容，其中所述选频第一等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的一端，所述选频第二等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的另一端，对应所述选频对消电路以所述选频第一等效电阻的另一端和所述选频第二等效电阻的另一端为两输入端，和以所述等效电容的两端为两输出端，所述选频对消电路的两输入端被电性连接于所述单端信号转差分信号电路的两差分信号输出端，以自两所述输入端接入差分信号形态的所述多普勒中频信号，和于两所述输出端输出被选频对消处理的所述多普勒中频信号。
9.根据权利要求8所述的微波探测装置，其中所述选频对消电路的数量为两个，其中一所述选频对消电路的两所述输出端被电性连接于另一所述选频对消电路的两所述输入端。
10.根据权利要求3所述的微波探测装置，其中所述混频电路的所述多普勒中频信号输出端和所述单端信号转差分信号电路的所述单端信号输入端之间被设置有一中频信号放大电路，以对所述混频电路输出的所述多普勒中频信号进行放大输出处理。
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