CN2435797Y - 超宽带雷达报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超宽带雷达报警器,其技术关键是:脉冲振荡器的输入接编码电路,其输出一路送给距离门延迟电路,另一路送给窄脉冲产生器;窄脉冲产生器与发射天线相连,距离门延迟电路与距离门产生电路、采样头、积分电路、放大电路、微分电路、比较电路、驱动电路、报警电路顺次相连。本实用新型可以穿透墙壁、玻璃、塑料、木头等物体检测墙另一面物体的运动情况,并可调节雷达作用距离,具有定距离报警功能。

Description

超宽带雷达报警器

本实用新型涉及一种报警器，属于无线电技术领域。

随着人们在工农业生产、日常生活中对报警设备的需要，出现了许多类型的报警器，如断线、红外、超声波和微波报警器等，这些报警器给人们提供了极大的帮助。断线报警器一般都是在要保护的地方用金属线连接，如果金属线遭到破坏，报警器就进行报警。这是一种比较原始的方法，它的一个明显缺点是：如果盗贼用另一截金属线先把要破坏部位的金属线连起来，那么报警器就会失去作用。

红外报警器是常用的防盗报警器，主要分为两种形式，一种是发射头与接收头分开放置，直接对准，当有物体把收、发头之间的红外线遮挡住时，报警器就进行报警；另一种是发射头与接收头共置一处，当有物体时，物体的反射被接收头接收到后驱动报警设备报警。前一种红外报警器的缺点是监测范围小、安装比较麻烦；后一种报警器的缺点是容易被诸如布、纸等物体遮挡而失去作用，而且也不能进行距离调整。

超声波报警器常用于防盗报警和自动大门的控制，这种报警器常工作在窄波束状态，监测范围较小，安装条件就比较苛刻，而且在近距离上飞动的昆虫和落下的树叶都可能导致虚警。

微波报警器是一种比较好的防盗报警器，常用的形式有单频连续波和调频连续波报警器。单频连续波报警器又分为感应式和多卜勒报警器。感应式连续波报警器是用一个振荡器和天线辐射信号，当有物体进入辐射场时，反射波通过该天线使振荡器的振荡幅度和频率发生变化，检测电路根据变化驱动报警器报警。这种报警器的缺点是不能实现距离可调，而且容易被干扰，造成虚警；多卜勒报警器是接收机根据发射信号频率和接收信号频率的差频信号来驱动报警器。调频连续波报警器是接收机将接收的信号处理后可得知运动物体的速度或距离。这两种报警器的缺点是都要求报警器工作在很高的频率上，否则，对慢速运动的物体就无法检测，而频率越高，其穿透性能越差。另外，这类报警器容易受到干扰，且会造成空间频率的拥挤。

本实用新型的目的是提供一种可以穿透墙壁、玻璃等物体，从而可实现穿墙检测墙另一面物体的运动情况，并能调节作用距离，实现定距离报警功能，报警精度高的报警器，以克服现有技术的不足。

本实用新型的实现过程：

附图1为本实用新型的工作图。

附图2为本实用新型实施例电路图。

如图1所示，脉冲振荡器的输入接编码电路，编码电路的作用是为了让发射信号有一定的随机性，而不是等间隔发射，使发射信号具有噪声特性，编码电路可以是高斯噪声、低频正弦信号等；脉冲振荡器的输出一路送给距离门延迟电路，另一路送给窄脉冲产生器；窄脉冲产生器与发射天线相连，距离门延迟电路与距离门产生电路、采样头、积分电路、放大电路、微分电路、比较电路、驱动电路、报警电路顺次相连，采样头的输入端与接受天线连接，开机延时电路与驱动电路相连。

编码电路由二极管D101、三极管G101和G102、电阻R101、R102、R103组成，其输出端顺次与电容C101、电阻R104相连；脉冲振荡器输出端与电容C204、三极管G201、电容C205、阶跃管SRD1顺次连接，电阻R205、R206相连并与电容C205并联，阶跃管SRD1与电容C206、电阻R207串联，发射天线TANT与电阻R207相连；相互串联的电阻R301、R302的两端分别与接收天线RANT1、RANT2相连结，接收天线RANT1、RANT2分别与电容C301、C302相连，KD301、KD302分别与由R304、C303，R305、C304组成的积分电路相连。

窄脉冲产生电路在脉冲振荡器送来的中频脉冲作用下，产生重复频率为中频的窄脉冲信号。窄脉冲信号的形状为典型高斯型脉冲，直接送给发射天线，由天线辐射出去。窄脉冲的宽度一般小于一个纳秒，这种亚纳秒级的脉冲可提供厘米量级的距离分辨率，其频谱范围从直流到几个吉赫兹，甚至几十个吉赫兹，因此，发射天线必须采用超宽带天线，根据功能，天线可采用圆柱型偶极子天线、扇形偶极子天线、三角形偶极子天线等。

距离门延迟电路用于对中频脉冲信号进行延时，保证距离门脉冲与发射脉冲有一固定的延时时间，由于雷达是单基地雷达，该延时时间与光速乘积的一半就是雷达的作用距离。因此，根据雷达的用途通过调整延时时间来调整雷达作用距离。

距离门产生电路用于产生可对接收信号进行距离选择的门脉冲，具体表现在距离门信号送给采样头后，对发射信号在一定距离上的回波信号进行选择接收。为保证回波信号所有的频谱分量能被充分利用，距离门产生电路产生的距离门也必须是亚纳秒级的窄脉冲信号，脉冲宽度一般在0.1-0.8纳秒。

接收天线与接收机采样头相接，为保证发射信号的回波能充分接收，接收天线也必须是超宽带天线，可用圆柱型、扇形、三角形偶极子天线等，接收天线将接收的信号送给采样头。

接收机采样头是超宽带窄脉冲采样电路，与采样示波器的采样头原理一样，目前市场上已有产品出售。采样头在门脉冲的作用下将接收的信号进行采样后送给积分电路。积分电路对从采样头来的信号进行脉冲积累，积累脉冲的数量取决于积分时间常数和脉冲的重复周期。积分常数一般取为毫秒量级，对5MHz左右的中频脉冲来说，约有10000个左右的脉冲被积累。在对脉冲信号积累的同时，积分电路对从天线接收的干扰信号进行平均。从而保证淹没于噪声中的信号被检测出来，使该雷达报警器具有很强的抗干扰能力。积分电路输出的信号送到放大电路。放大电路对该弱信号进行放大，然后送给微分电路。

微分电路对送来的信号进行微分放大，当放大电路送来的信号是一种不变的信号时，微分电路输出为零；当放大电路送来的信号是一种单调等量增加或单调等量减小的信号时，微分电路输出为一直流分量；而当放大电路送来的信号是一变化的信号时，微分电路输出交变信号。利用这一巧妙特殊的电路使定距离范围内的运动目标被检测出来；没有运动目标时，接收机虽仍对该距离范围内的回波信号进行接受，但接受机无信号输出，微分电路输出的信号送到比较电路。

比较电路先设置一定的门限，当微分电路输出的信号幅度达到这一门限时，比较电路就输出信号，门限的设置要考虑微分电路输出的噪声信号幅度和报警器的用途。比如说，为防止老鼠、猫等的运动造成误报警的防盗报警器，电平设置就以猫运动时微分电路的输出信号的最大幅度作为门限电平，比较电路输出的信号送给驱动电路。

驱动电路的功能是当比较电路送来信号时产生一种驱动报警设备工作的信号，不同的报警设备(如喇叭、指示灯、无线电报警设备等)其驱动电路是不一样的。由于刚开机时电路工作不稳定，为防止误报警，加一开机延时电路，使驱动电路在刚开机时不会驱动报警设备工作，开机的延迟时间根据电路的工作稳定时间来确定，一般为20秒左右。

超宽带雷达报警器发射的是亚纳秒级的窄脉冲，接收机波门也是亚纳秒级的窄脉冲。雷达的作用距离是由发射脉冲和接收机波门的延迟时间来确定的，因此，调整延迟时间即可实现雷达作用距离的调整。由于采用的是RC延迟电路，调整R或C即可实现，固此，调整非常方便。由于距离门与发射脉冲的延迟时间是固定的，所以该雷达就只对该距离上的回波信号进行接收，这就保证该报警器有定距离功能。而接收机波门的宽度决定雷达的距离分辨精度，因此该雷达就只对定距离上一定范围空间进行监测。而在实际使用中，由于天线方向图较宽，各种反射不可避免，使该雷达报警器监测的范围增大。该范围的最大值是报警器最关心的，而最大值的精度是由波门脉冲的稳定度决定的，控制波门的稳定度在皮秒量级，可使报警器的最大距离精度在毫米量级。因为波门宽度一般为亚纳秒量级，所以监测范围也是厘米量级。由于发射脉冲宽度是亚纳秒级，因此雷达的最小作用距离可达厘米量级，从而保证该报警器可以在小距离上对运动目标的检测，如对人体的心脏、肺等的检测。因此该报警器具有定距离功能，并具有大范围距离调整功能，且距离精度很高。由于该设备发射的信号是窄脉冲，其频谱分布在从0到几个吉赫兹很宽的范围内，而且发射信号为微瓦量级，因此不会对其它设备造成干扰。而该设备的接收机是采用相关接收技术，能够对发射的很宽范围内的频率分量进行接收，并且在接收机中采用积分电路来对反射回的脉冲进行相关积累，从而实现微弱信号的检测。同时，能够把其它的广播，电视等窄带连续波信号积分为零；另外对来自其它窄脉冲雷达的干扰信号，由于不具有相关性且脉冲占空比很低，即使偶而接受到也被平均为很小的量值，不会对雷达报警器造成干扰而发生虚警。所以该报警器具有很好的电磁容性和很高的抗干扰能力。

本实用新型的优点与积极效果：1、本实用新型雷达发射机产生的窄电磁脉冲被天线直接辐射出去，接收机对反射回来的信号进行相关接收和处理，可实现对运动物体监测的功能。2、超宽带窄脉冲信号在通过非金属材料时，由于分子具有一定的驰豫时间，可以很容易地通过，因此可以穿透像砖混结构的墙、玻璃、塑料、木头等物体，从而实现穿墙检测墙另一面物体的运动情况，因此，报警器在安装时就具有很高的隐蔽性和随意性。3、由于采用编码电路对发射脉冲进行调制，使发射信号具有噪声特性，再加上信号功率很小、频谱又很宽，因此该报警器的截获概率很低，盗贼用的一般无线电跟踪仪很难侦察到，而且多个超宽带雷达报警器放在一起共用同一频谱范围亦不会发生干扰。4、可实现雷达作用距离的调整，并具有定距离功能，并有大范围距离调整功能。

本实用新型的一个实施例：

如图2所示，编码电路由二极管D101、三极管G101和G102、电阻R101、R102、R103组成，其输出端顺次与电容C101、电阻R104相连；电阻R201、R202、二极管D201、电容C201、IC1A、IC1B、IC1C组成中频振荡器，经ICID后分成两路输出。一路送给IC2A,IC2A输出的信号送给C202、R203微分电路，其输出送给IC2B、IC2C，然后通过R204、C203并联电路，其输出经电容C204耦合到三极管G201，三极管的输出经电容C205加到阶跃管SRD1上，电阻R205、R206相连并与电容C205并联，阶跃管SRD1输出的信号经电容C206、电阻R207直接送给发射天线TANT；另一路送给由可调电位器R208、C207组成的延时电路，延时电路的输出经IC2D送给由C208、R209、R210组成的微分电路，其输出送给IC2E、IC2F，这两个反相器的输出通过R211、C209并联电路，又经C210耦合到三极管G202输入端，其输出经C211加到阶跃管SRD2上，R212、R213为G202、SRD2的偏置电阻。SRD2的输出经C212、R303加到KD301、KD302二极管的负极上，用于对接收的信号进行选择。接收天线RANT1、RANT2将接收的信号分别通过R301、C301,R302、C302经KD301、KD302的选择后送给R304、C303,R305、C304组成的积分电路，完成对接收信号积累的任务；两路积分电路输出的信号分别送给各自的放大电路，两路放大电路由IC3A、IC3B、C306、R309、R308、C305、R310、C307组成，IC3A的输出送给IC3C的负端，IC3B的输出经R312送到IC3C的正端，微分放大电路由C308、C309、R311、R312、R313、IC3C组成，微分电路的输出分别通过R317、R318送给IC4A的负输入端和IC4B正输入端。另外，IC4A的正输入端和1C4B的负输入端分别与IC3B的输出相连，IC4A、IC4B的输出端通过R401、R403、C401、R402、R404、二极管D403、D404与IC5B的输入端相连，IC5B的输出端通过R404送给三极管G404的输入端，由G404驱动喇叭报警，并通过R411驱动报警指示灯LED401发光。由C402、IC5A、R407、R408、R409、三极管G403组成的延时电路通过二极管D401、D402来控制比较电路的输出信号，发光二极管LED404用于指示延时时间。再就是IC4A、IC4B的输出端还分别通过R405、R406送到三极管G401、G402的输入端，驱动LED402、LED403指示灯，用于电路调试。R412、R413用于给LED402、G401、LED403、G402提供偏置。

Claims (6)

1、一种雷达报警器，其特征是：脉冲振荡器的输入接编码电路，其输出一路送给距离门延迟电路，另一路送给窄脉冲产生器；窄脉冲产生器与发射天线相连，距离门延迟电路与距离门产生电路、采样头、积分电路、放大电路、微分电路、比较电路、驱动电路、报警电路顺次相连，采样头的输入端与接受天线连接。

2、根据权利要求1所述的一种雷达报警器，其特征是：开机延时电路与驱动电路相连。

3、根据权利要求1所述的一种雷达报警器，其特征是：发射天线与接受天线均采用超宽带天线。

4、根据权利要求1、2或3所述的一种雷达报警器，其特征是：编码电路由二极管D101、三极管G101和G102、电阻R101、R102、R103组成，其输出端顺次与电容C101、电阻R104相连。

5、根据权利要求1、2或3所述的一种雷达报警器，其特征是：脉冲振荡器输出端与电容C204、三极管G201、电容C205、阶跃管SRD1顺次连接，电阻R205、R206相连并与电容C205并联，阶跃管SRD1与电容C206、电阻R207串联，发射天线TANT与电阻R207相连。

6、根据权利要求1、2或3所述的一种雷达报警器，其特征是：相互串联的电阻R301、R302的两端分别与接收天线RANT1、RANT2相连结，接收天线RANT1、RANT2分别与电容C301、C302相连，KD301、KD302分别与由R304、C303，R305、C304组成的积分电路相连。