WO2011034463A1 - Differential sensor for detecting moving objects - Google Patents

Differential sensor for detecting moving objects Download PDF

Info

Publication number
WO2011034463A1
WO2011034463A1 PCT/RU2010/000442 RU2010000442W WO2011034463A1 WO 2011034463 A1 WO2011034463 A1 WO 2011034463A1 RU 2010000442 W RU2010000442 W RU 2010000442W WO 2011034463 A1 WO2011034463 A1 WO 2011034463A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
output
input
detector
sensor
detectors
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000442
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович АНДРИЯНОВ
Михаил Викторович ПУГИН
Сергей Александрович КИСЛИЦИН
Гайрат Саидхакимович ИКРАМОВ
Original Assignee
Лайф Сенсор Ко., Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лайф Сенсор Ко., Лтд filed Critical Лайф Сенсор Ко., Лтд
Publication of WO2011034463A1 publication Critical patent/WO2011034463A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems

Definitions

  • the invention relates to radio engineering and can be used to detect a moving object, for example, human movement in a zone controlled by a sensor.
  • the main types of object motion sensors currently existing are infrared sensors, ultrasonic detectors, capacitive object motion sensors, radio wave motion detectors, Doppler sensors, and combined sensors.
  • Radio wave motion detectors operate in the microwave range. Radiation and reception are carried out by one (two) antenna. Radio wave detectors form a volumetric detection zone due to energy re-reflection. The operation of such sensors is based on the use of the Doppler effect or the interference of centimeter-wave radio waves.
  • This sensor is a device for detecting and monitoring moving objects.
  • the sensor contains a pulse generator, two antennas, two detectors, a differential amplifier, a low-pass filter, a feedback device, a comparator.
  • UWB ultra-wideband
  • a certain distribution of the electromagnetic field is formed in space, which changes when moving objects appear and this change is recorded by the sensor.
  • the device uses an ultra-wideband probe signal occupying a frequency band from hundreds of megahertz to several gigahertz.
  • the use of such signals in many countries is prohibited, and in those countries where it is allowed there are significant restrictions on the amplitude and power of the emitted signals.
  • the FCC 02-48 standard limits the spectral power density of UWB radiation power to a signal of -43 dBm / MHz. This significantly reduces the possibility of using the sensor both in detection range and in applications.
  • the negative feedback used in the known technical solution changes the mode of operation of the detector and reduces the transmission coefficient of the useful signal.
  • a decrease in the feedback voltage increases the gain of the detector, which neutralizes its effect and requires the use of differential amplifiers with a large gain. With large imbalances in the sensor caused by the environment, it may stop functioning.
  • the device requires the predominant use of loop antennas.
  • the problem solved by the invention is the improvement of technical and operational characteristics.
  • the technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the detection range, improve operational capabilities by significantly narrowing the frequency range of the emission of the probe signal and expanding the range of feedback adjustment, which in turn allows expanding the range of environmental properties around the sensor.
  • a pulse generator made with two outputs, and the first output of which is respectively connected to the input / output of the first antenna, and its second output is to the input / output of the second antenna
  • an input circuit consisting of two detectors, the input of the first detector is connected to the input / output the first antenna, and the input of the second detector to the input / output of the second antenna, a differential amplifier, a feedback device, a low-pass filter, a comparator, while the output of the first detector is connected to the first input of the differential amplifier, and the output of the second detector is connected to the second input of the differential amplifier
  • the output of the differential amplifier is connected to the input of the low-pass filter and to the input of the feedback device, which is designed to suppress external interference of the sensor and the output of which is connected to the output of one of detectors
  • the output of the low-pass filter is connected to the input of the comparator, to the
  • FIG. 1 depicts a functional block diagram of a sensor
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a pulse generator, namely radio pulses (GRI);
  • FIG. 3 is a diagram of generating an output video pulse of the generator of FIG. 2
  • FIG. 4 waveforms of the output signals: the video pulse of the master pulse generator and the radio pulse (GRI) in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a circuit diagram of an input circuit in FIG. one ;
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a differential amplifier of FIG. 1;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the feedback device of FIG. 1; The best embodiment of the invention
  • a sensor for detecting moving objects contains a first antenna 1 and a second antenna 2, a pulse generator 3 made with two outputs, and the first output of which is respectively connected to the input / output of the first antenna 1, and its second output to the input / the output of the second antenna 2.
  • the input circuit 4 consists of two detectors 5 and 6.
  • the input of the first detector 5 is connected to the input / output of the first antenna 1, and the input of the second detector 6 is connected to the input / output of the second antenna 2.
  • the sensor contains a differential amplifier 7 (remote control ), feedback device 8 (OS), fil mp 9 low frequencies (LPF), comparator 10.
  • the output of the first detector 5 is connected to the first input of the differential amplifier 7, and the output of the second detector 6 is connected to the second input of the differential amplifier 7.
  • the feedback device 8 is designed to automatically balance the sensor, suppress external noise and its output is connected to the output of one of the detectors, for example, the second detector 6.
  • the output of the low-pass filter 9 is connected to the input of the comparator 10
  • the voltage of the sensor threshold is applied to the control input of the comparator 10, and the output of the comparator 10 is designed to generate an alarm device.
  • the pulse generator 3 is configured to generate radio pulses and is based on the generator 11 of the master pulses and the harmonic signal generator 12.
  • the output of the generator 11 of the driving pulses is connected to the input of the generator 12 of the harmonic signal, and its two outputs serve respectively as two outputs of the generator 3 pulses.
  • An additional low-pass filter (LPSF) 13 is introduced into the sensor.
  • the feedback device 8 is made with two outputs, the first of which is connected to the output of one of the detectors, for example, the second detector 6.
  • the second output of the SLD 8 is connected through an additional low-pass filter 13 to the input of that detector, for example, the second detector 6, to the output of which connected the first output of the SLD 8.
  • the device allows the use of any type of antenna 1 and 2.
  • the device operates (Fig. 1) as follows.
  • the pulse generator 11 generates pulses that are used to power the harmonic signal generator 12 with two outputs.
  • radio pulses are generated by antennas 1 and 2 and simultaneously unlocking diodes of the first detector 5 and the second detector 6.
  • the pulse duration of the generator 3 (GRI) determines the time interval for the opening of the diodes of the first and second detectors 5, 6 and, therefore, the range zone within which the sensor receives signals reflected from distant moving objects.
  • the center frequency and the width of the spectrum of the generated GRI radio pulses of the generator 3 are determined respectively by the center frequency of the harmonic signal generator 12 and the pulse width of the generator 11.
  • the short duration of the radio pulse determines the short opening time of the diodes of the first and second detectors 5, 6 and provides a small level of interference from antennas 1, 2 to the inputs of the input circuit 4 of the receiver.
  • the first and second detectors 5, 6 are a diode mixer, the voltage difference in the shoulders of which is amplified by a remote control 7.
  • SLD 8 With two outputs is used.
  • the introduction of feedback using SLD 8 automatically in the absence of moving objects in the area of the first and second antennas 1, 2 maintains a constant output signal at the output of the remote control 7 equal to half the supply voltage (0.5 VCC).
  • the use of feedback with two outputs in addition to providing a constant output signal of the remote control 7, maintains a constant potential difference between the cathode and anode of the detector diode 6 with a significant imbalance of antennas 1 and 2, caused, for example, by the influence of a non-uniform external environment near antennas 1 and 2.
  • Additional filter 13 low frequencies provides the connection of feedback to the input of one of the detectors, for example, the second detector 6 and the necessary isolation at high frequency generated by the radio pulses.
  • the time constant of SLD 8 is chosen to eliminate the slow imbalances of the first and second antennas 1, 2 and the first and second detectors 5, 6, caused by the influence of weather conditions (snow, ice, temperature).
  • the amplified signal difference obtained from the output of the remote control 7 is filtered by the low-pass filter 9 with a passband of about 10 Hz and a gain of ⁇ 20 dB.
  • the signals are fed to a comparator 10 generating signals of transistor-transistor logic (TTL) level when exceeding a predetermined threshold for the input signal from the low-pass filter 9.
  • TTL transistor-transistor logic
  • the signals reflected from it are received by the first and second antennas 1, 2 and detected by the input circuit 4. Since antennas 1 and 2 are spatially separated, the signals received by them will differ in form, amplitude and delay, and at the output of the remote control 7, an output signal appears, which, after comparison with the threshold in the comparator 10, is used to issue an alarm.
  • the second detector 6 the input of which is connected to the feedback device 8
  • an additional low-pass filter 13 is used.
  • the negative feedback of the SLD 8 connected to the output of the second detector 6 changes the operating mode of this detector and reduces the transmission coefficient of the useful signal. Reducing the feedback voltage increases the gain of the second detector 6, which neutralizes its effect and requires the use of a differential amplifier 7 with a large gain. With large imbalances in the sensor caused by the environment, it may stop functioning.
  • the voltage from the second output of the feedback device 8 is also supplied to the input of the second detector 6.
  • the device uses a radio-pulse sounding signal.
  • the pulse duration of generator 3 is hundreds of nanoseconds, which is one on the one hand it determines a rather low power consumption (at a repetition frequency of units and tens of kilohertz), and on the other hand, it allows you to work in a given (allowed for use) frequency range and provide high noise immunity in various weather conditions on the emitted low power signals.
  • Generator 3 (Fig. 2) consists of a generator 11 of the driving pulses and the generator 12 of the harmonic signal.
  • Oscillator 11 is an RC multivibrator based on RS and D triggers.
  • Storage capacitors C1 and C2 at the inputs of the logic zero and one, and resistors R1 and R2 in the feedback circuits form the corresponding duration of the half-waves of the meander and the repetition rate of the output pulses.
  • Diodes VD1 and VD2 are used to accelerate the processes of charge and discharge of capacitors C1 and C2, respectively.
  • D-flip-flop D2 is used to generate a video pulse with the given parameters, the duration of which is determined by the feedback length, the internal signal delay in a particular microcircuit, the capacitance of the S3 capacitor and the resistance of the resistor R3.
  • the harmonic signal generator 12 (figure 2) is a master oscillator on the transistor VT1 and the shapers of the outputs on the transistors VT2 and VT3, included in the scheme with a common emitter.
  • the master oscillator contains in the base circuit an oscillating circuit of capacitor C4 and a structural strip line. Feedback is determined by a capacitive divider on capacitors C5 and Sat.
  • the generator 3 (GRI) operates as follows (Fig. 2).
  • trigger D1 When the power is turned on, trigger D1 is set to its initial state, corresponding, for example, to a logical unit.
  • the capacitor C1 begins to slowly charge and when it is charged, a logical zero, resetting trigger D1 to zero.
  • the charge / discharge graph of capacitor C1 at the input of setting logic zero R of trigger D1 is shown in figure 3 (A).
  • the charge of the capacitor C2 begins and when it is fully charged, a logical zero is received at the input of the logical unit setup and trigger D1 is set to the state of the logical unit.
  • the charge / discharge graph of the capacitor C2 at the input of the installation of the logical unit S of the trigger D1 is shown in figure 3 (B).
  • the synchronization input of the trigger D2 from the non-inverting output Q1 of the trigger D1 receives a meander with a given frequency, a graph of which is shown in figure 3 (C).
  • the duration of the processes of charge and discharge of the capacitors C1 and C2 determines the duration of the half-wave of the meander and the repetition rate of the output pulses of the generator.
  • Trigger D2, triggering along the front of the meander takes the value of a logical unit for a time equal to the path length of the signal along the feedback circuit and the internal delay of the trigger.
  • the time dependence of the voltage from the non-inverting output Q2 of trigger D2 is shown in Figure 3 (D).
  • the output Q2 is connected to the power circuit of the harmonic signal generator 12.
  • the oscillator 12 When the voltage rises due to positive feedback on the capacitor C5, the oscillator 12 self-excites and it generates harmonic oscillations with a frequency determined by the oscillatory circuit in the base circuit.
  • a coarse frequency setting is determined by the length of the shorted at the end of the strip line connected in series with the capacitor C4. Smooth frequency adjustment is carried out by the capacitor C4. At the end of the pulse at the output of Q2, generation ceases.
  • the high-frequency signal from the emitter VT1 goes to the base of transistors VT2 and VT3 is amplified and through the capacitors C8 and CU it goes to the outputs Out1 and Out2.
  • the input circuit 4 of the sensor is a two diode detector (Fig. 5).
  • VD1 and VD2 In the absence of radio pulses from the GRI 3 diodes (VD1 and VD2) are locked, which provides noise immunity and a reduction in the frequency of false positives.
  • Radio pulses are fed to the anodes of the diodes VD1 and VD2, unlocking them during positive half-waves, and simultaneously emitted through the first and second antennas 1 and 2.
  • Capacitors C1 and C2 are charged by radio pulses through the diodes VD1 and VD2, respectively.
  • the voltage at the outputs of these antennas changes due to a change in the signals reflected from the surrounding objects.
  • the sensor fails due to the voltage imbalance on the capacitors C1 and C2, caused by the reception of various signals by antennas 1 and 2 (A 1 and A2).
  • the voltage difference between the first and second outputs of the input circuit 4 is amplified by the remote control 7.
  • a differential amplifier 7 (Fig. 1) used the standard circuit of a differential amplifier on two operational amplifiers (Fig.6).
  • the output of the first operational amplifier D1 is connected to the inverting input of the second operational amplifier D2.
  • the signal from the output of the remote control 7 goes to the input of the ASL 8 and the low-pass filter 9 (Fig. 1).
  • the low-pass filter 9 and the comparator 10 can be performed similarly to the closest analogue. Changes in the ambient temperature and dielectric constant of the medium surrounding the first or second antennas 1 and 2, leads to the appearance of various voltages at the outputs of the detectors 5, 6 and, as a result, a constant voltage at the output of the remote control 7. This voltage can cause the comparator 10 and its the wrong job.
  • a feedback device 8 with two outputs is included in the circuit (Fig. 1), the input of which receives a signal from the output of the remote control 7, and its first output is connected to the output of the detector 6, and the second output is connected through a second additional filter connected in series 13 low frequencies (DPF) to the input of the detector 6.
  • the feedback device 8 (Fig. 7) consists of an integrator implemented on an operational amplifier.
  • the time constant of the RC feedback circuit of the operational amplifier determines the minimum speed with which the object can be registered by the sensor and is determined by the ratio
  • Toe is the feedback circuit time constant, s
  • S is the distance covered by the object in the volumetric zone of detection of the sensor, m;
  • the time constant for example, is 12 seconds, which corresponds to the minimum speed of a moving object.
  • the voltage at output 1 of OS 8 is supplied from output 2 through resistor R3.
  • a radio pulse of adjustable duration allows, in contrast to the closest analogue, to change the occupied frequency band and the central radiation frequency.
  • the design of narrow-band antennas can also be simpler and, in the particular case, allows the implementation of antennas on a printed circuit board. Due to the work in the permitted parts of the frequency range, it is possible to use a higher radiation power than that of the closest analogue and detect objects at distances of more than 1 5 m, for example, 10 20 m.
  • the most successfully declared sensor for detecting moving objects is industrially applicable for their detection at distances from 1 to 20 m in various security systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

The device makes it possible to increase detection range and enhance operating capability. The above-mentioned technical result is achieved in that the sensor comprises two antennas, a pulse generator, a differential amplifier, a feedback device, a low frequency filter and a comparator. The input circuit consists of two detectors. The output of the differential amplifier is connected to the input of the low frequency filter and to the input of the feedback device, the output of which is connected to the output of one of the detectors. The output of the low frequency filter is coupled to the input of the comparator. The pulse generator is designed to ensure the generation of radio pulses. An additional low frequency filter is introduced. The feedback device is provided with two outputs, the first of which is coupled to the output of one of the detectors, and the second output of which is coupled, via the additional low frequency filter, to the input of that detector which has the first output of the feedback device coupled to the output.

Description

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ СЕНСОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩИХСЯ  DIFFERENTIAL SENSOR FOR DETECTING MOVING
ОБЪЕКТОВ  OBJECTS
Область техники  Technical field
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обнаружения перемещающегося объекта, например, движения человека в контролируемой сенсором зоне.  The invention relates to radio engineering and can be used to detect a moving object, for example, human movement in a zone controlled by a sensor.
Предшествующий уровень техники  State of the art
Основными типами существующих в настоящее время датчиков движения объектов являются инфракрасные датчики, ультразвуковые детекторы, ёмкостные датчики движения объектов, радиоволновые детекторы движения, доплеровские сенсоры и комбинированные датчики.  The main types of object motion sensors currently existing are infrared sensors, ultrasonic detectors, capacitive object motion sensors, radio wave motion detectors, Doppler sensors, and combined sensors.
Радиоволновые детекторы движения работают в СВЧ диапазоне. Излучение и прием осуществляются одной (двумя) антенной. Радиоволновые извещатели формируют объемную зону обнаружения, за счет переотражений энергии. В основе работы таких датчиков лежит использование эффекта Доплера или интерференция радиоволн сантиметрового диапазона.  Radio wave motion detectors operate in the microwave range. Radiation and reception are carried out by one (two) antenna. Radio wave detectors form a volumetric detection zone due to energy re-reflection. The operation of such sensors is based on the use of the Doppler effect or the interference of centimeter-wave radio waves.
Наиболее близким для заявленного технического решения является сенсор для обнаружения движущихся объектов при помощи сверхширокополосного сигнала (RU, Х2 2311658, опубл. 27.11.2007).  Closest to the claimed technical solution is a sensor for detecting moving objects using an ultra-wideband signal (RU, X2 2311658, publ. 11/27/2007).
Этот сенсор представляет собой устройство для обнаружения и мониторинга движущихся объектов. Сенсор содержит генератор импульсов, две антенны, два детектора, дифференциальный усилитель, фильтр нижних частот, устройство обратной связи, компаратор. Для обнаружения и мониторинга движущихся объектов антеннами излучается сверхширокополосный (СШП) импульсный сигнал и принимается сигнал, отраженный от окружающих объектов. В пространстве образуется определенное распределение электромагнитного поля, которое изменяется при появлении движущихся объектов и это изменение регистрируется сенсором.  This sensor is a device for detecting and monitoring moving objects. The sensor contains a pulse generator, two antennas, two detectors, a differential amplifier, a low-pass filter, a feedback device, a comparator. To detect and monitor moving objects, an ultra-wideband (UWB) pulse signal is emitted by the antennas and a signal reflected from surrounding objects is received. A certain distribution of the electromagnetic field is formed in space, which changes when moving objects appear and this change is recorded by the sensor.
Преимущества такого сенсора:  The advantages of such a sensor:
- широкий спектр зондирующего сигнала, позволяющий использовать малые излучаемые уровни;  - a wide range of sounding signal, allowing the use of small emitted levels;
- малая потребляемая мощность, вследствие импульсного характера излучения и большой скважности; - использование дифференциальной схемы, позволяет скомпенсировать помехи, падающие на сенсор в виде плоских волн электромагнитного поля, что существенно повышает чувствительность сенсора. - low power consumption due to the pulsed nature of the radiation and high duty cycle; - the use of a differential circuit, allows you to compensate for the noise incident on the sensor in the form of plane waves of the electromagnetic field, which significantly increases the sensitivity of the sensor.
Однако известное техническое решение имеет определенные недостатки.  However, the known technical solution has certain disadvantages.
Устройство использует сверхширокополосный зондирующий сигнал, занимающий полосу частот от сотен мегагерц до нескольких гигагерц. Применение таких сигналов во многих странах запрещено, а в тех странах, где это разрешено имеются существенные ограничения по амплитуде и мощности излучаемых сигналов. Например, в США стандартом FCC 02-48 уровень спектральной плотности мощности излучения СШП сигналов ограничен на уровне -43 дБм/МГц. Это существенно снижает возможность применения сенсора как по дальности обнаружения, так и областям применения.  The device uses an ultra-wideband probe signal occupying a frequency band from hundreds of megahertz to several gigahertz. The use of such signals in many countries is prohibited, and in those countries where it is allowed there are significant restrictions on the amplitude and power of the emitted signals. For example, in the USA, the FCC 02-48 standard limits the spectral power density of UWB radiation power to a signal of -43 dBm / MHz. This significantly reduces the possibility of using the sensor both in detection range and in applications.
Кроме того, используемая в известном техническом решении отрицательная обратная связь изменяет режим работы детектора и уменьшает коэффициент передачи по полезному сигналу. Уменьшение напряжения обратной связи увеличивает коэффициент передачи детектора, что нейтрализует ее действие и требует применение дифференциальных усилителей с большим коэффициентом усиления. При больших разбалансах сенсора, вызываемых окружающей средой может произойти прекращение его работы. Устройство требует преимущественного использования рамочных антенн.  In addition, the negative feedback used in the known technical solution changes the mode of operation of the detector and reduces the transmission coefficient of the useful signal. A decrease in the feedback voltage increases the gain of the detector, which neutralizes its effect and requires the use of differential amplifiers with a large gain. With large imbalances in the sensor caused by the environment, it may stop functioning. The device requires the predominant use of loop antennas.
Раскрытие изобретения  Disclosure of invention
Решаемая изобретением задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.  The problem solved by the invention is the improvement of technical and operational characteristics.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение дальности обнаружения, усовершенствование эксплуатационных возможностей за счет существенного сужения диапазона частот эмиссии зондирующего сигнала и расширения диапазона регулировки обратной связи, позволяющего в свою очередь расширить диапазон изменения свойств окружающей среды вокруг сенсора.  The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the detection range, improve operational capabilities by significantly narrowing the frequency range of the emission of the probe signal and expanding the range of feedback adjustment, which in turn allows expanding the range of environmental properties around the sensor.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном сенсоре для обнаружения движущихся объектов, содержащем первую антенну и вторую антенну, генератор импульсов, выполненный с двумя выходами, и первый выход которого соответственно подсоединен к входу/выходу первой антенны, а второй его выход - к входу/выходу второй антенны, входную цепь, состоящую из двух детекторов, вход первого детектора подсоединен к входу/выходу первой антенны, а вход второго детектора - к входу/выходу второй антенны, дифференциальный усилитель, устройство обратной связи, фильтр нижних частот, компаратор, при этом выход первого детектора соединен с первым входом дифференциального усилителя, а выход второго детектора - со вторым входом дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя соединен с входом фильтра нижних частот и с входом устройства обратной связи, которое предназначено для подавления внешних помех сенсора и выход которого соединен с выходом одного из детекторов, выход фильтра нижних частот подсоединен к входу компаратора, на другой управляющий вход которого подано напряжение порога срабатывания сенсора, а выход компаратора предназначен для выработки сигнала тревоги сенсора, согласно изобретению генератор импульсов выполнен обеспечивающим формирование радиоимпульсов и создан на базе генератора задающих импульсов и генератора гармонического сигнала, выход генератора задающих импульсов подсоединен к входу генератора гармонического сигнала, а его два выхода служат соответственно двумя выходами генератора импульсов, введен дополнительный фильтр нижних частот, устройство обратной связи выполнено с двумя выходами, первый из которых подсоединен к выходу одного из детекторов, а второй выход которого подсоединен через дополнительный фильтр нижних частот к входу того детектора, к выходу которого подсоединен первый выход устройства обратной связи. To solve the problem with achieving the specified technical result in a known sensor for detecting moving objects, containing the first antenna and the second antenna, a pulse generator made with two outputs, and the first output of which is respectively connected to the input / output of the first antenna, and its second output is to the input / output of the second antenna, an input circuit consisting of two detectors, the input of the first detector is connected to the input / output the first antenna, and the input of the second detector to the input / output of the second antenna, a differential amplifier, a feedback device, a low-pass filter, a comparator, while the output of the first detector is connected to the first input of the differential amplifier, and the output of the second detector is connected to the second input of the differential amplifier , the output of the differential amplifier is connected to the input of the low-pass filter and to the input of the feedback device, which is designed to suppress external interference of the sensor and the output of which is connected to the output of one of detectors, the output of the low-pass filter is connected to the input of the comparator, to the other control input of which the voltage of the sensor threshold is applied, and the output of the comparator is designed to generate a sensor alarm, according to the invention, the pulse generator is configured to generate radio pulses and is based on a generator of driving pulses and a harmonic generator signal, the output of the master pulse generator is connected to the input of the harmonic signal generator, and its two outputs respectively serve two outputs of the pulse generator, an additional low-pass filter is introduced, the feedback device is made with two outputs, the first of which is connected to the output of one of the detectors, and the second output of which is connected through an additional low-pass filter to the input of the detector to the output of which the first output is connected feedback devices.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются приведенным вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.  These advantages, as well as the features of the present invention are illustrated by the cited embodiment with reference to the accompanying figures.
Краткий перечень чертежей  Brief List of Drawings
Фиг. 1 изображает функциональную схему сенсора;  FIG. 1 depicts a functional block diagram of a sensor;
Фиг. 2 - принципиальную схему генератора импульсов, а именно радиоимпульсов (ГРИ);  FIG. 2 is a schematic diagram of a pulse generator, namely radio pulses (GRI);
Фиг. 3 - диаграммы формирования выходного видеоимпульса генератора на фиг. 2  FIG. 3 is a diagram of generating an output video pulse of the generator of FIG. 2
Фиг. 4 - формы колебаний выходных сигналов: видеоимпульса генератора задающих импульсов и радиоимпульса (ГРИ) на фиг. 2;  FIG. 4 - waveforms of the output signals: the video pulse of the master pulse generator and the radio pulse (GRI) in FIG. 2;
Фиг. 5 - принципиальную схему входной цепи на фиг. 1 ;  FIG. 5 is a circuit diagram of an input circuit in FIG. one ;
Фиг. 6 - принципиальную схему дифференциального усилителя на фиг.1 ;  FIG. 6 is a circuit diagram of a differential amplifier of FIG. 1;
Фиг. 7 -принципиальную схему устройства обратной связи на фиг.1 ; Лучший вариант осуществления изобретения FIG. 7 is a schematic diagram of the feedback device of FIG. 1; The best embodiment of the invention
Сенсор для обнаружения движущихся объектов (фиг. 1) содержит первую антенну 1 и вторую антенну 2, генератор 3 импульсов, выполненный с двумя выходами, и первый выход которого соответственно подсоединен к входу/выходу первой антенны 1 , а второй его выход - к входу/выходу второй антенны 2. Входная цепь 4 состоит из двух детекторов 5 и 6. Вход первого детектора 5 подсоединен к входу/выходу первой антенны 1 , а вход второго детектора 6 - к входу/выходу второй антенны 2. Сенсор содержит дифференциальный усилитель 7 (ДУ), устройство 8 обратной связи (У ОС), фильтр 9 нижних частот (ФНЧ), компаратор 10. Выход первого детектора 5 соединен с первым входом дифференциального усилителя 7, а выход второго детектора 6 - со вторым входом дифференциального усилителя 7. Выход ДУ A sensor for detecting moving objects (Fig. 1) contains a first antenna 1 and a second antenna 2, a pulse generator 3 made with two outputs, and the first output of which is respectively connected to the input / output of the first antenna 1, and its second output to the input / the output of the second antenna 2. The input circuit 4 consists of two detectors 5 and 6. The input of the first detector 5 is connected to the input / output of the first antenna 1, and the input of the second detector 6 is connected to the input / output of the second antenna 2. The sensor contains a differential amplifier 7 (remote control ), feedback device 8 (OS), fil mp 9 low frequencies (LPF), comparator 10. The output of the first detector 5 is connected to the first input of the differential amplifier 7, and the output of the second detector 6 is connected to the second input of the differential amplifier 7. Remote control output
7 соединен с входом ФНЧ 9 и с входом У ОС 8. Устройство 8 обратной связи предназначено для автоматической балансировки сенсора, подавления его внешних помех и его выход соединен с выходом одного из детекторов, например второго детектора 6. Выход ФНЧ 9 подсоединен к входу компаратора 10. На управляющий вход компаратора 10 соответственно подается напряжение порога срабатывания сенсора, а выход компаратора 10 предназначен для выработки сигнала тревоги устройства. 7 is connected to the input of the low-pass filter 9 and the input of OS 8. The feedback device 8 is designed to automatically balance the sensor, suppress external noise and its output is connected to the output of one of the detectors, for example, the second detector 6. The output of the low-pass filter 9 is connected to the input of the comparator 10 The voltage of the sensor threshold is applied to the control input of the comparator 10, and the output of the comparator 10 is designed to generate an alarm device.
Генератор 3 импульсов выполнен обеспечивающим формирование радиоимпульсов и создан на базе генератора 11 задающих импульсов и генератора 12 гармонического сигнала. Выход генератора 11 задающих импульсов подсоединен к входу генератора 12 гармонического сигнала, а его два выхода служат соответственно двумя выходами генератора 3 импульсов. В сенсор введен дополнительный фильтр 13 нижних частот (ДФНЧ). Устройство 8 обратной связи выполнено с двумя выходами, первый из которых подсоединен к выходу одного из детекторов, например, второго детектора 6. Второй выход УОС 8 подсоединен через дополнительный фильтр 13 нижних частот к входу того детектора, например, второго детектора 6, к выходу которого подсоединен первый выход УОС 8.  The pulse generator 3 is configured to generate radio pulses and is based on the generator 11 of the master pulses and the harmonic signal generator 12. The output of the generator 11 of the driving pulses is connected to the input of the generator 12 of the harmonic signal, and its two outputs serve respectively as two outputs of the generator 3 pulses. An additional low-pass filter (LPSF) 13 is introduced into the sensor. The feedback device 8 is made with two outputs, the first of which is connected to the output of one of the detectors, for example, the second detector 6. The second output of the SLD 8 is connected through an additional low-pass filter 13 to the input of that detector, for example, the second detector 6, to the output of which connected the first output of the SLD 8.
Устройство допускает возможность использования любых типов антенн 1 и 2. Работает устройство (фиг. 1) следующим образом.  The device allows the use of any type of antenna 1 and 2. The device operates (Fig. 1) as follows.
Генератор 11 задающих импульсов генерирует импульсы, которые используются для питания генератора 12 гармонического сигнала с двумя выходами. The pulse generator 11 generates pulses that are used to power the harmonic signal generator 12 with two outputs.
8 результате при подаче импульсного питания на выходах генератора 3 (ГРИ) формируются радиоимпульсы, излучаемые антеннами 1 и 2 и одновременно отпирающие диоды первого детектора 5 и второго детектора 6. Длительность импульсов генератора 3 (ГРИ) определяет временной интервал открытия диодов первого и второго детекторов 5, 6 и, следовательно, зону дальности в пределах которой сенсор принимает сигналы, отраженные от удаленных движущихся объектов. С другой стороны, центральная частота и ширина спектра формируемых радиоимпульсов ГРИ генератора 3 определяются соответственно центральной частотой генератора 12 гармонических сигналов и длительностью импульса генератора 11. Малая длительность радиоимпульса определяет малое время открытия диодов первого и второго детекторов 5, 6 и обеспечивает малый уровень помех поступающих с антенн 1, 2 на входы входной цепи 4 приемника. Первый и второй детекторы 5, 6 представляют собой диодный смеситель, разность напряжений, в плечах которого усиливается ДУ 7. Для устранения возможного разбаланса сигналов с каналов приема первым и вторым детектором 5, 6 применено УОС 8 с двумя выходами. Введение обратной связи с помощью УОС 8 автоматически при отсутствии движущихся объектов в зоне нахождения первой и второй антенны 1 , 2 поддерживает постоянный выходной сигнал на выходе ДУ 7 равный половине напряжения питания (0,5 VCC). 8 as a result, when applying pulsed power at the outputs of generator 3 (GRI), radio pulses are generated by antennas 1 and 2 and simultaneously unlocking diodes of the first detector 5 and the second detector 6. The pulse duration of the generator 3 (GRI) determines the time interval for the opening of the diodes of the first and second detectors 5, 6 and, therefore, the range zone within which the sensor receives signals reflected from distant moving objects. On the other hand, the center frequency and the width of the spectrum of the generated GRI radio pulses of the generator 3 are determined respectively by the center frequency of the harmonic signal generator 12 and the pulse width of the generator 11. The short duration of the radio pulse determines the short opening time of the diodes of the first and second detectors 5, 6 and provides a small level of interference from antennas 1, 2 to the inputs of the input circuit 4 of the receiver. The first and second detectors 5, 6 are a diode mixer, the voltage difference in the shoulders of which is amplified by a remote control 7. To eliminate a possible imbalance in the signals from the reception channels by the first and second detector 5, 6, SLD 8 with two outputs is used. The introduction of feedback using SLD 8 automatically in the absence of moving objects in the area of the first and second antennas 1, 2 maintains a constant output signal at the output of the remote control 7 equal to half the supply voltage (0.5 VCC).
Использование обратной связи с двумя выходами, кроме обеспечения постоянного выходного сигнала ДУ 7 обеспечивает поддержание постоянной разности потенциалов катода и анода диода детектора 6 при значительном разбалансе антенн 1 и 2, вызванном, например, влиянием неоднородной внешней среды вблизи антенн 1 и 2. Дополнительный фильтр 13 нижних частот обеспечивает подключение обратной связи к входу одного из детекторов, например, второго детектора 6 и необходимую развязку по высокой частоте, формируемых радиоимпульсов. Постоянная времени УОС 8 выбрана обеспечивающей устранение медленных разбалансов первой и второй антенн 1, 2 и первого и второго детекторов 5, 6, вызываемых влиянием погодных условий (снег, лед, температура). Влияние изменения погодных условий вызывает медленные изменения сигналов, которые происходят за время более 10 с. В тоже время быстрые изменения сигналов, вызванные движением живых людей, происходят при частотах от 0,1 до 10 Гц, и такие быстрые изменения сигналов надлежащим образом проходят на выход ДУ 7.  The use of feedback with two outputs, in addition to providing a constant output signal of the remote control 7, maintains a constant potential difference between the cathode and anode of the detector diode 6 with a significant imbalance of antennas 1 and 2, caused, for example, by the influence of a non-uniform external environment near antennas 1 and 2. Additional filter 13 low frequencies provides the connection of feedback to the input of one of the detectors, for example, the second detector 6 and the necessary isolation at high frequency generated by the radio pulses. The time constant of SLD 8 is chosen to eliminate the slow imbalances of the first and second antennas 1, 2 and the first and second detectors 5, 6, caused by the influence of weather conditions (snow, ice, temperature). The influence of changes in weather conditions causes slow changes in signals that occur over a period of more than 10 s. At the same time, rapid changes in signals caused by the movement of living people occur at frequencies from 0.1 to 10 Hz, and such rapid changes in signals are properly transmitted to the output of the remote control 7.
Полученная с выхода ДУ 7 усиленная разность сигналов фильтруется ФНЧ 9 с полосой пропускания около 10 Гц и усилением ~ 20 дБ. С ФНЧ 9 сигналы подаются на компаратор 10, генерирующий сигналы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) уровня при превышении заданного порога срабатывания входного сигнала с ФНЧ 9. The amplified signal difference obtained from the output of the remote control 7 is filtered by the low-pass filter 9 with a passband of about 10 Hz and a gain of ~ 20 dB. With the low-pass filter 9, the signals are fed to a comparator 10 generating signals of transistor-transistor logic (TTL) level when exceeding a predetermined threshold for the input signal from the low-pass filter 9.
При появлении в зоне расположения первой и второй антенны 1, 2 какого либо движущегося объекта, отраженные от него сигналы принимаются первой и второй антеннами 1, 2 и детектируются входной цепью 4. Поскольку антенны 1 и 2 пространственно разнесены, то принимаемые ими сигналы будут различаться по форме, амплитуде и задержке и на выходе ДУ 7 появляется выходной сигнал, который после сравнения с порогом в компараторе 10 используется для выдачи сигнала тревоги.  When any moving object appears in the location zone of the first and second antennas 1, 2, the signals reflected from it are received by the first and second antennas 1, 2 and detected by the input circuit 4. Since antennas 1 and 2 are spatially separated, the signals received by them will differ in form, amplitude and delay, and at the output of the remote control 7, an output signal appears, which, after comparison with the threshold in the comparator 10, is used to issue an alarm.
Для стабилизации рабочей точки детектора, например, второго детектора 6, вход которого соединен с устройством 8 обратной связи используется дополнительный фильтр 13 нижних частот. В известном техническом решении отрицательная обратная связь УОС 8, подсоединенная к выходу второго детектора 6, изменяет режим работы этого детектора и уменьшает коэффициент передачи по полезному сигналу. Уменьшение напряжения обратной связи увеличивает коэффициент передачи второго детектора 6, что нейтрализует ее действие и требует применение дифференциального усилителя 7 с большим коэффициентом усиления. При больших разбалансах сенсора, вызываемых окружающей средой может произойти прекращение его работы. Для исключения этих отрицательных последствий действия обратной связи, подаваемой на выход второго детектора 6 (на вход ДУ 7), на вход второго детектора 6 также подается напряжение со второго выхода устройства 8 обратной связи. Поскольку на входе второго детектора 6 присутствует высокочастотный сигнал, то это напряжение подается через дополнительный фильтр 13 нижних частот, который пропускает только низкочастотный сигнал отрицательной обратной связи и исключает шунтирование входной цепи второго детектора 6 выходом устройства 8 обратной связи. При обеспечении этих условий напряжение на входе и выходе второго детектора 6 при действии обратной связи изменяется синхронно, обеспечивая постоянство положения его рабочей точки. Подключение обратной связи к входу второго детектора 6 увеличивает эффективность его работы и позволяет уменьшить более чем в 10 раз коэффициент усиления дифференциального усилителя 7 и устойчивость его работы при разных уровнях сигналов с выходов первого и второго детекторов 5, 6.  To stabilize the operating point of the detector, for example, the second detector 6, the input of which is connected to the feedback device 8, an additional low-pass filter 13 is used. In the known technical solution, the negative feedback of the SLD 8 connected to the output of the second detector 6 changes the operating mode of this detector and reduces the transmission coefficient of the useful signal. Reducing the feedback voltage increases the gain of the second detector 6, which neutralizes its effect and requires the use of a differential amplifier 7 with a large gain. With large imbalances in the sensor caused by the environment, it may stop functioning. To eliminate these negative consequences of the feedback applied to the output of the second detector 6 (to the input of the remote control 7), the voltage from the second output of the feedback device 8 is also supplied to the input of the second detector 6. Since a high-frequency signal is present at the input of the second detector 6, this voltage is supplied through an additional low-pass filter 13, which passes only the low-frequency negative feedback signal and eliminates the shunt of the input circuit of the second detector 6 by the output of the feedback device 8. Under these conditions, the voltage at the input and output of the second detector 6 under the action of feedback changes synchronously, ensuring the constancy of the position of its operating point. Connecting feedback to the input of the second detector 6 increases its efficiency and reduces the gain of the differential amplifier 7 and its stability at different signal levels from the outputs of the first and second detectors 5, 6 by more than 10 times.
В устройстве используется радиоимпульсный зондирующий сигнал. Длительность импульса генератора 3 (ГРИ) составляет сотни наносекунд, что с одной стороны определяет достаточно малую мощность потребления (при частоте повторения в единицы и десятки килогерц), а с другой стороны позволяет работать в заданном (разрешенном для использования) частотном диапазоне и обеспечить высокую помехоустойчивость в различных погодных условиях на излучаемых сигналах малой мощности. The device uses a radio-pulse sounding signal. The pulse duration of generator 3 (GRI) is hundreds of nanoseconds, which is one on the one hand it determines a rather low power consumption (at a repetition frequency of units and tens of kilohertz), and on the other hand, it allows you to work in a given (allowed for use) frequency range and provide high noise immunity in various weather conditions on the emitted low power signals.
Специалистам понятно, что приведенные на фигуре 1 функциональные блоки могут быть выполнены технически различным образом, но не изменяющими сущности изобретения, приведенного в независимом пункте его формулы.  Those skilled in the art will understand that the functional blocks shown in FIG. 1 can be performed in technically different ways, but without altering the essence of the invention given in the independent claim.
Далее, например, более подробно описано выполнение отдельных функциональных блоков, изображенных на фиг. 1.  Further, for example, the implementation of the individual functional blocks depicted in FIG. one.
Генератор 3 (фиг. 2) состоит из генератора 11 задающих импульсов и генератора 12 гармонического сигнала. Генератор 11 представляет собой RC- мультивибратор на RS- и D-триггерах. RS-триггер D1 является мультивибратором, генерирующий меандр амплитудой А = ЗВ, частотой около 10 кГц, длительностью фронтов 1 не и постоянной составляющей, равной А/2 = 1,5 В. Накопительные конденсаторы С1 и С2 на входах установки логического нуля и единицы, и резисторы R1 и R2 в цепях обратной связи формируют соответствующую длительность полупериодов меандра и частоту следования выходных импульсов. Диоды VD1 и VD2 служат для ускорения процессов заряда и разряда конденсаторов С1 и С2, соответственно.  Generator 3 (Fig. 2) consists of a generator 11 of the driving pulses and the generator 12 of the harmonic signal. Oscillator 11 is an RC multivibrator based on RS and D triggers. The RS-flip-flop D1 is a multivibrator generating a meander with amplitude A = 3B, frequency of about 10 kHz, duration of edges 1 and a constant component equal to A / 2 = 1.5 V. Storage capacitors C1 and C2 at the inputs of the logic zero and one, and resistors R1 and R2 in the feedback circuits form the corresponding duration of the half-waves of the meander and the repetition rate of the output pulses. Diodes VD1 and VD2 are used to accelerate the processes of charge and discharge of capacitors C1 and C2, respectively.
D-триггер D2 служит для формирования видеоимпульса с заданными параметрами, длительность которого определяется длиной обратной связи, внутренней задержкой сигнала в конкретной микросхеме, ёмкостью конденсатора СЗ и сопротивлением резистора R3.  D-flip-flop D2 is used to generate a video pulse with the given parameters, the duration of which is determined by the feedback length, the internal signal delay in a particular microcircuit, the capacitance of the S3 capacitor and the resistance of the resistor R3.
Генератор 12 гармонического сигнала (фиг.2) представляет из себя задающий генератор на транзисторе VT1 и формирователи выходов на транзисторах VT2 и VT3, включенные по схеме с общим эммитером. Задающий генератор содержит в базовой цепи колебательный контур из конденсатора С4 и конструктивной полосковой линии. Обратная связь определяется емкостным делителем на конденсаторах С5 и Сб.  The harmonic signal generator 12 (figure 2) is a master oscillator on the transistor VT1 and the shapers of the outputs on the transistors VT2 and VT3, included in the scheme with a common emitter. The master oscillator contains in the base circuit an oscillating circuit of capacitor C4 and a structural strip line. Feedback is determined by a capacitive divider on capacitors C5 and Sat.
Работает генератор 3 (ГРИ) следующим образом (фиг. 2).  The generator 3 (GRI) operates as follows (Fig. 2).
При включении питания триггер D1 устанавливается в исходное состояние, соответствующее, например, логической единице. Конденсатор С1 начинает медленно заряжаться и при его заряде на вход установки логического нуля поступает логический нуль, сбрасывая триггер D1 в нуль. График заряда/разряда конденсатора С1 на входе установки логического нуля R триггера D1 показан на фигуре 3 (А). В этот момент начинается заряд конденсатора С2 и при полной его зарядке на вход установки логической единицы поступает логический нуль и триггер D1 устанавливается в состояние логической единицы. График заряда/разряда конденсатора С2 на входе установки логической единицы S триггера D1 показан на фигуре 3 (В). Таким образом, на синхронизирующий вход триггера D2 с неинвертирующего выхода Q1 триггера D1 поступает меандр с заданной частотой, график которого показан на фигуре 3 (С). Длительность процессов заряда и разряда конденсаторов С1 и С2 определяет длительность полупериодов меандра и частоту следования выходных импульсов генератора. Триггер D2, срабатывая по фронту меандра, принимает значение логической единицы на время, равное длине пробега сигнала по цепи обратной связи и внутренней задержке триггера. Зависимость напряжения с неинвертирующего выхода Q2 триггера D2 от времени показана на фигуре 3 (D). When the power is turned on, trigger D1 is set to its initial state, corresponding, for example, to a logical unit. The capacitor C1 begins to slowly charge and when it is charged, a logical zero, resetting trigger D1 to zero. The charge / discharge graph of capacitor C1 at the input of setting logic zero R of trigger D1 is shown in figure 3 (A). At this moment, the charge of the capacitor C2 begins and when it is fully charged, a logical zero is received at the input of the logical unit setup and trigger D1 is set to the state of the logical unit. The charge / discharge graph of the capacitor C2 at the input of the installation of the logical unit S of the trigger D1 is shown in figure 3 (B). Thus, the synchronization input of the trigger D2 from the non-inverting output Q1 of the trigger D1 receives a meander with a given frequency, a graph of which is shown in figure 3 (C). The duration of the processes of charge and discharge of the capacitors C1 and C2 determines the duration of the half-wave of the meander and the repetition rate of the output pulses of the generator. Trigger D2, triggering along the front of the meander, takes the value of a logical unit for a time equal to the path length of the signal along the feedback circuit and the internal delay of the trigger. The time dependence of the voltage from the non-inverting output Q2 of trigger D2 is shown in Figure 3 (D).
Выход Q2 соединен с цепью питания генератора 12 гармонического сигнала. The output Q2 is connected to the power circuit of the harmonic signal generator 12.
При нарастании напряжения за счет положительной обратной связи на конденсаторе С5 происходит самовозбуждение генератора 12 и он генерирует гармонические колебания с частотой, определяемой колебательным контуром в базовой цепи. Грубая установка частоты определяется длиной закороченной на конце полосковой линии, соединенной последовательно с конденсатором С4. Плавная подстройка частоты осуществляется конденсатором С4. При окончании импульса на выходе Q2 генерация прекращается. When the voltage rises due to positive feedback on the capacitor C5, the oscillator 12 self-excites and it generates harmonic oscillations with a frequency determined by the oscillatory circuit in the base circuit. A coarse frequency setting is determined by the length of the shorted at the end of the strip line connected in series with the capacitor C4. Smooth frequency adjustment is carried out by the capacitor C4. At the end of the pulse at the output of Q2, generation ceases.
Высокочастотный сигнал с эммитера VT1 поступает на базы транзисторов VT2 и VT3 усиливается и через конденсаторы С8 и СЮ поступает на выходы Вых1 и Вых2.  The high-frequency signal from the emitter VT1 goes to the base of transistors VT2 and VT3 is amplified and through the capacitors C8 and CU it goes to the outputs Out1 and Out2.
В результате на выходах генератора 3 (ГРИ) формируются два выходных радиоимпульса. Длительность, период повторения и несущая частота радиоимпульсов может меняться в широких пределах. Формы колебаний видеоимпульса с выхода генератора 11 задающих импульсов и радиоимпульса с выхода генератора 12 показаны на фиг. 4.  As a result, two output radio pulses are formed at the outputs of generator 3 (GRI). Duration, repetition period and carrier frequency of radio pulses can vary within wide limits. The oscillation modes of the video pulse from the output of the master pulse generator 11 and the radio pulse from the output of the generator 12 are shown in FIG. four.
Входная цепь 4 сенсора представляет собой два диодных детектора (фиг. 5). В отсутствии радиоимпульсов с ГРИ 3 диоды (VD1 и VD2) заперты, что обеспечивает помехоустойчивость и уменьшение частоты ложных срабатываний. Радиоимпульсы подаются на аноды диодов VD1 и VD2, отпирая их во время положительных полуволн, и одновременно излучаются через первую и вторую антенны 1 и 2. В течение длительности радиоимпульса происходит приём сигналов первой и второй антенной 1 и 2, а при отсутствии радиоимпульса приём не ведется. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются радиоимпульсами через диоды VD1 и VD2, соответственно. При отсутствии радиоимпульсов происходит разряд конденсаторов через входные цепи ДУ 7. В результате в статическом режиме на конденсаторах устанавливается некоторое рабочее пульсирующее напряжение, которое прикладывается к входам ДУ 7. На выходе ДУ 7 в статическом режиме устанавливается постоянное выходное напряжение. The input circuit 4 of the sensor is a two diode detector (Fig. 5). In the absence of radio pulses from the GRI 3 diodes (VD1 and VD2) are locked, which provides noise immunity and a reduction in the frequency of false positives. Radio pulses are fed to the anodes of the diodes VD1 and VD2, unlocking them during positive half-waves, and simultaneously emitted through the first and second antennas 1 and 2. During the duration of the radio pulse, signals from the first and second antenna 1 and 2 are received, and in the absence of a radio pulse, reception is not carried out. Capacitors C1 and C2 are charged by radio pulses through the diodes VD1 and VD2, respectively. In the absence of radio pulses, a discharge of capacitors occurs through the input circuits of the remote control 7. As a result, in the static mode, some working pulsating voltage is established on the capacitors, which is applied to the inputs of the remote control 7. At the output of the remote control 7, a constant output voltage is established in the static mode.
При появлении в области расположения антенн 1 и 2 движущихся объектов, происходит изменение напряжений на выходах этих антенн, вызванное изменением отраженных от окружающих объектов сигналов. Срабатьшание сенсора происходит за счет разбаланса напряжений на конденсаторах С1 и С2, вызванного приемом различных сигналов антеннами 1 и 2 (А 1 и А2). Разность напряжений между первым и вторым выходами входной цепи 4 усиливается ДУ 7.  When moving objects appear in the location of antennas 1 and 2, the voltage at the outputs of these antennas changes due to a change in the signals reflected from the surrounding objects. The sensor fails due to the voltage imbalance on the capacitors C1 and C2, caused by the reception of various signals by antennas 1 and 2 (A 1 and A2). The voltage difference between the first and second outputs of the input circuit 4 is amplified by the remote control 7.
В качестве дифференциального усилителя 7 (фиг. 1) использована стандартная схема дифференциального усилителя на двух операционных усилителях (фиг.6). Выход первого операционного усилителя D1 подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя D2.  As a differential amplifier 7 (Fig. 1) used the standard circuit of a differential amplifier on two operational amplifiers (Fig.6). The output of the first operational amplifier D1 is connected to the inverting input of the second operational amplifier D2.
Сигнал с выхода ДУ 7 поступает на вход УОС 8 и ФНЧ 9 (фиг. 1).  The signal from the output of the remote control 7 goes to the input of the ASL 8 and the low-pass filter 9 (Fig. 1).
ФНЧ 9 и компаратор 10 могут быть выполнены подобно ближайшему аналогу. Изменение температуры окружающей среды и диэлектрической проницаемости среды, окружающей первую или вторую антенны 1 и 2, приводит к появлению различных напряжений на выходах детекторов 5, 6 и, как следствие, постоянного напряжения на выходе ДУ 7. Это напряжение может вызвать срабатывание компаратора 10 и его неправильную работу. Для подавления этого эффекта в схему включено устройство 8 обратной связи с двумя выходами (фиг. 1), на вход которого подается сигнал с выхода ДУ 7, а его первый выход подключается к выходу детектора 6, а второй выход - через последовательно включенный второй дополнительный фильтр 13 нижних частот (ДФНЧ) к входу детектора 6.  The low-pass filter 9 and the comparator 10 can be performed similarly to the closest analogue. Changes in the ambient temperature and dielectric constant of the medium surrounding the first or second antennas 1 and 2, leads to the appearance of various voltages at the outputs of the detectors 5, 6 and, as a result, a constant voltage at the output of the remote control 7. This voltage can cause the comparator 10 and its the wrong job. To suppress this effect, a feedback device 8 with two outputs is included in the circuit (Fig. 1), the input of which receives a signal from the output of the remote control 7, and its first output is connected to the output of the detector 6, and the second output is connected through a second additional filter connected in series 13 low frequencies (DPF) to the input of the detector 6.
Устройство 8 обратной связи (фиг. 7) состоит из интегратора, реализованного на операционном усилителе. Постоянная времени RC цепи обратной связи операционного усилителя определяет минимальную скорость, с которой может двигаться объект для регистрации сенсором и определяется соотношением
Figure imgf000012_0001
The feedback device 8 (Fig. 7) consists of an integrator implemented on an operational amplifier. The time constant of the RC feedback circuit of the operational amplifier determines the minimum speed with which the object can be registered by the sensor and is determined by the ratio
Figure imgf000012_0001
где Toe— постоянная времени цепи обратной связи, с;  where Toe is the feedback circuit time constant, s;
S — расстояние, преодолеваемое объектом в объемной зоне обнаружения сенсора, м; S is the distance covered by the object in the volumetric zone of detection of the sensor, m;
min - минимальная скорость, с которой может двигаться объект для регистрации сенсором его движения, м/с.  min - the minimum speed with which an object can move to register its movement with a sensor, m / s.
В практической реализации устройства постоянная времени, например, составляет 12 секунд, что соответствует минимальной скорости движущегося объекта.  In the practical implementation of the device, the time constant, for example, is 12 seconds, which corresponds to the minimum speed of a moving object.
Напряжение на выход 1 У ОС 8 подается с выхода 2 через резистор R3. Использование для обратной связи двух выходов с синхронно изменяющимися напряжениями позволяет стабилизировать напряжение между катодом и анодом детекторного диода при одновременной стабилизации выходного напряжения ДУ в широком диапазоне дестабилизирующих факторов.  The voltage at output 1 of OS 8 is supplied from output 2 through resistor R3. The use of two outputs with synchronously changing voltages for feedback makes it possible to stabilize the voltage between the cathode and anode of the detector diode while stabilizing the output voltage of the remote control in a wide range of destabilizing factors.
В отличие от ближайшего аналога УОС 8 с двумя выходами позволяет существенно расширить диапазон возможных изменений свойств окружающей среды, например, располагать сенсор на бетонных поверхностях и вблизи металлических конструкций. Возникающий разбаланс каналов не приводит к изменению режима детектора, потере чувствительности и ограничению выходного напряжения в ДУ 7.  In contrast to the closest analogue of UOS 8 with two outputs, it allows to significantly expand the range of possible changes in environmental properties, for example, to place the sensor on concrete surfaces and near metal structures. The resulting imbalance of the channels does not lead to a change in the detector mode, loss of sensitivity and limitation of the output voltage in the remote control 7.
Использование в данном техническом решении радиоимпульса регулируемой длительности позволяет в отличие от ближайшего аналога изменять полосу занимаемых частот и центральную частоту излучения. Конструкция узкополосных антенн также может быть проще и, в частном случае, допускает реализацию антенн на печатной плате. За счет работы в разрешенных участках диапазона частот можно использовать большую, чем у ближайшего аналога мощность излучения и обнаруживать объекты на расстояниях более 1 5 м, например, 10 20 м.  The use of a radio pulse of adjustable duration in this technical solution allows, in contrast to the closest analogue, to change the occupied frequency band and the central radiation frequency. The design of narrow-band antennas can also be simpler and, in the particular case, allows the implementation of antennas on a printed circuit board. Due to the work in the permitted parts of the frequency range, it is possible to use a higher radiation power than that of the closest analogue and detect objects at distances of more than 1 5 m, for example, 10 20 m.
Промышленная применимость  Industrial applicability
Наиболее успешно заявленный сенсор для обнаружения движущихся объектов промышленно применим для их обнаружения на расстояниях от 1 до 20 м в различных системах охраны.  The most successfully declared sensor for detecting moving objects is industrially applicable for their detection at distances from 1 to 20 m in various security systems.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ  CLAIM
Сенсор для обнаружения движущихся объектов, содержащий первую антенну и вторую антенну, генератор импульсов, выполненный с двумя выходами, и первый выход которого соответственно подсоединен к входу/выходу первой антенны, а второй его выход - к входу/выходу второй антенны, входную цепь, состоящую из двух детекторов, вход первого детектора подсоединен к входу/выходу первой антенны, а вход второго детектора - к входу/выходу второй антенны, дифференциальный усилитель, устройство обратной связи, фильтр нижних частот, компаратор, при этом выход первого детектора соединен с первым входом дифференциального усилителя, а выход второго детектора— со вторым входом дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя соединен с входом фильтра нижних частот и с входом устройства обратной связи, которое предназначено для подавления внешних помех сенсора и выход которого соединен с выходом одного из детекторов, выход фильтра нижних частот подсоединен к входу компаратора, на другой управляющий вход которого подано напряжение порога срабатывания сенсора, а выход компаратора предназначен для выработки сигнала тревоги сенсора, отличающееся тем, что генератор импульсов выполнен обеспечивающим формирование радиоимпульсов и создан на базе генератора задающих импульсов и генератора гармонического сигнала, выход генератора задающих импульсов подсоединен к входу генератора гармонического сигнала, а его два выхода служат соответственно двумя выходами генератора импульсов, введен дополнительный фильтр нижних частот, устройство обратной связи выполнено с двумя выходами, первый из которых подсоединен к выходу одного из детекторов, а второй выход которого подсоединен через дополнительный фильтр нижних частот к входу того детектора, к выходу которого подсоединен первый выход устройства обратной связи. A sensor for detecting moving objects, comprising a first antenna and a second antenna, a pulse generator made with two outputs, and the first output of which is respectively connected to the input / output of the first antenna, and its second output to the input / output of the second antenna, an input circuit consisting of of two detectors, the input of the first detector is connected to the input / output of the first antenna, and the input of the second detector is connected to the input / output of the second antenna, differential amplifier, feedback device, low-pass filter, comparator, while the output the first detector is connected to the first input of the differential amplifier, and the output of the second detector is connected to the second input of the differential amplifier, the output of the differential amplifier is connected to the input of the low-pass filter and to the input of the feedback device, which is designed to suppress external interference of the sensor and the output of which is connected to the output of one from the detectors, the output of the low-pass filter is connected to the input of the comparator, the voltage of the sensor threshold is applied to the other control input, and the output of the comparator it is designed to generate a sensor alarm, characterized in that the pulse generator is configured to generate radio pulses and is based on the generator of the driving pulses and the harmonic signal generator, the output of the driving pulse generator is connected to the input of the harmonic signal generator, and its two outputs respectively serve as two outputs of the pulse generator , an additional low-pass filter is introduced, the feedback device is made with two outputs, the first of which is connected to the output o one of the detectors, and the second output of which is connected through an additional low-pass filter to the input of that detector, to the output of which the first output of the feedback device is connected.
PCT/RU2010/000442 2009-09-17 2010-08-12 Differential sensor for detecting moving objects WO2011034463A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009134777/09A RU2419812C1 (en) 2009-09-17 2009-09-17 Differential sensor to detect moving objects
RU2009134777 2009-09-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011034463A1 true WO2011034463A1 (en) 2011-03-24

Family

ID=43758872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000442 WO2011034463A1 (en) 2009-09-17 2010-08-12 Differential sensor for detecting moving objects

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2419812C1 (en)
WO (1) WO2011034463A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU196452U1 (en) * 2019-12-10 2020-03-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4609911A (en) * 1983-07-05 1986-09-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Variable frequency RF electronic surveillance system
RU2311658C9 (en) * 2006-05-11 2008-05-10 Лайф Сенсор Ко., Лтд. Sensor for finding moving objects by means of ultra-broadband signal probing (variants)

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4609911A (en) * 1983-07-05 1986-09-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Variable frequency RF electronic surveillance system
RU2311658C9 (en) * 2006-05-11 2008-05-10 Лайф Сенсор Ко., Лтд. Sensor for finding moving objects by means of ultra-broadband signal probing (variants)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2419812C1 (en) 2011-05-27
RU2009134777A (en) 2011-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2311658C9 (en) Sensor for finding moving objects by means of ultra-broadband signal probing (variants)
CA2199121C (en) Range-gated field disturbance sensor with range-sensitivity compensation
EP0901642B1 (en) Pulse homodyne field disturbance sensor
US10863906B2 (en) Range gated radio frequency physiology sensor
US6426716B1 (en) Modulated pulse doppler sensor
MXPA97001648A (en) Intervalo gate field disturbance sensor with deinterv sensitivity compensation
US6456231B1 (en) Radar sensor having a CFAR detector
US8754806B2 (en) Pulse radar receiver
JP2011058836A (en) Wireless sensor device
TWI490524B (en) Full analog microwave sensor for multiple range selection and ultra-low power consumption
RU2287841C1 (en) Doppler radio-wave annunciator for intruder alarm
CN105430731A (en) Control equipment, wireless router and control method thereof
RU2419812C1 (en) Differential sensor to detect moving objects
US11480654B2 (en) Radar transceiver
US3538506A (en) Super-regenerative oscillator target detection system
RU2221260C1 (en) Doppler radio wave enunciator for burglar alarm systems
Fang et al. A Digital-Enhanced Interferometric Radar Sensor for Physiological Sign Monitoring
RU2595979C1 (en) Method of detecting intruder using ultra-wideband signal (versions)
US20190129029A1 (en) Ultrasonic doppler motion sensor device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10817498

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10817498

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1