Модуль доплеровского радиолокатора

Модуль доплеровского радиолокатора

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике, а точнее к приборам обнаружения перемещения человека и различных предметов, и может быть использовано для охранной сигнализации в различных помещениях. Цель изобретения - упрощение модуля и повышение его дальности действия. Поставленная цель достигается тем, что модуль дополнительно содержит проводящую подложку, первый и второй диэлектрические слои. При этом функции генератора излучения выполняют транзистор и вторая антенна, а функцию направленного ответвителя - первая и вторая антенны. В результате в устройстве не требуется наличие волноводов, циркулятора, направленного ответвителя, волноводно-полосковых переходов. Отсутствие волноводно-полосковых переходов, кроме того, позволяет повысить дальность действия модуля, так как не происходит потери мощности СВЧ-сигнала. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а точнее к приборам обнаружения перемещения человека и различных предметов, и может быть использовано для охранной сигнализации в различных помещениях.

Известен модуль доплеровского радиолокатора, содержащий первую антенну, первую диэлектрическую область, блок активного элемента, который соединен с излучающими торцами антенны, расположенной на диэлектрическом слое (Microwave Plus Possiv Infrared Detector фирмы Electronics Line).

К недостаткам данного модуля можно отнести большую сложность, так как активный элемент выполняется отдельно от полосковой антенны, что вызывает необходимость в специальных целях смещения для генератора и смесителя.

Наиболее близок по техническому решению к предложенному и принятым за прототип модуль доплеровского радиолокатора, содержащий генератор, смесительный диод, первую антенну (Заявка Японии 56-100369, кл. G 01 S 13/50, 7/02, опубл. 1981).

Недостатком известного технического решения является его сложность, так как для передачи сигнала от генератора на излучающую антенну и с антенны на смесительный диод необходимы волновод сложной формы, резонатор, циркулятор. Для передачи части мощности с генератора на смесительный диод необходим направленный ответвитель.

Кроме того, для согласования генератора и смесительного диода с прямоугольным волноводом нужен волноводно-полосковый переход.

Другим недостатком известного модуля является ограниченная дальность действия, так как согласующие переходы расположены не в местах максимальной концентрации электрического поля СВЧ.

Цель изобретения упрощение модуля и повышение дальности его действия.

Цель достигается тем, что модуль доплеровского радиолокатора, включающий генератор, смесительный диод, первую антенну, дополнительно содержит проводящую подложку, первую и вторую диэлектрические области, расположенные на проводящей подложке, причем генератор состоит из транзистора и второй антенны прямоугольной формы, расположенной на второй диэлектрической области, база транзистора соединена с проводящей подложкой, эмиттер является первым входом смещения генератора, а коллектор подключен к первому излучающему торцу второй антенны, к первому неизлучающему торцу которой подключен второй вход смещения генератора, первая антенна выполнена прямоугольной формы и расположена на первой диэлектрической области, первый вывод смесительного диода подключен к проводящей подложке, а второй вывод соединен с первым излучающим торцом первой антенны, к первому неизлучающему торцу которой подключен выход модуля, первый, второй излучающие торцы первой антенны и первый, второй излучающие торцы второй антенны параллельны, а вторые излучающие торцы первой, второй антенны или вторые неизлучающие торцы первой, второй антенны расположены напротив друг друга.

Кроме того, для большего повышения дальности действия радиолокатора длина первого, второго излучающих торцов и первого, второго неизлучающих торцов второй антенны соотносится следующим образом: где l_и длина первого и второго излучающих торцов второй антенны; l_н.и длина первого и второго неизлучающих торцов второй антенны; _д диэлектрическая проницаемость второго диэлектрического слоя.

Для повышения КПД модуля второй вход смещения генератора может быть подключен к середине первого неизлучающего торца второй антенны.

Для повышения КПД модуля выход модуля подключен к середине первого неизлучающего торца первой антенны.

Кроме того, для упрощения технологии изготовления модуля первая и вторая диэлектрические области расположены с примыканием друг к другу и образуют единый диэлектрический слой.

Предложенный модуль доплеровского радиолокатора имеет следующие новые признаки по сравнению с прототипом: наличие проводящей подложки, а также первой и второй диэлектрических областей, выполнение генератора на транзисторе и второй антенне, прямоугольная форма первой и второй антенн, их взаимное расположение, связи первой и второй антенн с транзистором и смесительным диодом.

Выполнение антенн прямоугольной формы и их расположение на диэлектрических областях являются признаками, известными из других технических решений (Microwave Plus Passiv Infrared Detector фирмы Electronics Line (EL) Ltd).

Наличие второй антенны и транзистора и соответствующие связи между ними позволяют совместить этими элементами функции генерации и излучения СВЧ-сигнала, что приводит к упрощению модуля.

Расположение обеих антенн на одной подложке так, чтобы их излучающие торцы были параллельны, позволяет передавать часть мощности излучения от передающей второй антенны к приемной первой антенне без выполнения волновода и направленного ответвителя. Это приводит к упрощению модуля.

Соединение базы транзистора с подложкой, эмиттера транзистора с первым входом смещения генератора, а первого неизлучающего торца второй антенны со вторым входом смещения генератора предназначен для смещения транзистора генератора. Соединение первого вывода смесительного диода с проводящей подложкой, второго вывода с первым излучающим торцом первой антенны, к первому неизлучающему торцу которой подключен выход модуля, предназначено для смещения смесительного диода и вывода информации. Осуществление связей описанным методом исключает необходимость специальных согласующих волноводно-полосковых переходов и волноводов, что позволяет также упростить модуль и повысить дальность его действия, так как на согласующих переходах не теряется мощность СВЧ-излучения.

Выполнение второй антенны с соотношением длин излучающих и неизлучающих торцов, указанным выше, позволяет еще более увеличить дальность действия модуля, так как при этом генератор работает в резонансе.

Присоединение второго входа смещения генератора и выхода модуля к серединам первых неизлучающих торцов второй и первой антенн соответственно позволяет повысить КПД модуля, так как при этом второй вход смещения генератора и выход модуля присоединяются к точкам антенны, в которых расположен виртуальный нуль потенциала. Расположение контактов в других точках первых неизлучающих торцов закорачивает на землю часть СВЧ-токов, что снижает КПД.

Перечисленные признаки не были обнаружены в доступной патентной и технической литературе, где бы они проявляли те же свойства, которые они проявляют в предложенном устройстве, поэтому, по мнению авторов, предложенный модуль соответствует критериям изобретения "неочевидность" и "новизна".

На фиг.1 представлен модуль при расположении вторых неизлучающих торцов первой и второй антенн напротив друг друга; на фиг.2 показана электрическая схема модуля при расположении вторых излучающих торцов первой и второй антенн напротив друг друга.

Модуль доплеровского радиолокатора содержит проводящую подложку 1, первую и вторую диэлектрические области 2, первую антенну 3, вторую антенну 4, транзистор 5, смесительный диод 6, первый вход смещения 7, второй вход смещения 8, выход 9 модуля. Кроме того, на фиг.1 показаны соединительные проводники 10 и плата 11, на которой крепится модуль.

Модуль доплеровского радиолокатора представляет собой доплеровскую систему гетеродинного типа, в которой часть мощности генератора, выполненного на второй антенне 4 и транзисторе 5, принимается в качестве гетеродинной первой антенны 3.

Генерируемые колебания излучаются второй антенной 4 в пространство на частоте f₀. Энергия колебаний, отраженная от движущегося объекта, принимается приемной первой антенной 3 на частоте и преобразуется в смесителе, выполненном на диоде 6, в напряжение на выходе 9 модуля на частоте: где V скорость перемещения объекта; _o длина волны, излучаемой второй антенной 4; f₀ частота волны, излучаемой второй антенной 4; f_д доплеровская частота.

Генератор модуля представляет собой автогенератор, выполненный на транзисторе 5, включенном по схеме с общей базой. Коллекторная нагрузка представляет собой резонатор микрополосковую вторую антенну 4. Настройка автогенератора осуществляется изменением длины первого и второго неизлучающих торцов второй антенны 4: где _д относительная диэлектрическая проницаемость второго диэлектрического слоя 2.

Коллектор транзистора 5 непосредственно подключен к первому излучающему торцу второй антенны 4.

Развязка транзистора 5 от источников питания эмиттерной и коллекторной цепей по высокой частоте обеспечивается с помощью дросселей (не показано) известным образом (Элементы радиоэлектронной аппаратуры. Радио и связь.М. 1985, вып. 48, с.20, рис.1.15).

Микрополосковая вторая антенна 4 представляет собой простейший излучатель, состоящий из металлической прямоугольной пластины с размером излучающих торцов l_и.= 0,5_o. Диэлектрическая область 2 имеет диэлектрическую проницаемость _д 2,5 10,0 и тангенс угла потерь tg10^-4 - 10^-3. Толщина области 2 может составлять (0,1 0,01)_o. Условие резонанса такой антенны осуществляется, если Входное сопротивление на первом излучающем торце составляет несколько сотен Ом.

Приемник СВЧ выполнен на резонансной первой антенне 3 с длиной неизлучающих торцов , к первому излучающему торцу которой непосредственно подключен смесительный диод 6.

Основным преимуществом предложенного технического решения по сравнению с прототипом является его простота, так как не требуется волноводов, циркулятора, специального направленного ответвителя, волноводно-полосковых переходов. Предложенный модуль имеет также большую дальность действия по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. Модуль доплеровского радиолокатора, содержащий генератор, смесительный диод, первую полосковую антенну прямоугольной формы, расположенную на первой диэлектрической пластине, которая установлена на проводящем основании, отличающийся тем, что генератор выполнен на транзисторе и второй полосковой антенне прямоугольной формы, расположенной на второй диэлектрической пластине, которая укреплена на проводящем основании, с которым соединена база транзистора, коллектор которого подключен к первому излучающему торцу второй антенны, а эмиттер является первым входом цепи смещения транзистора, второй вход которой подсоединен к первому неизлучающему торцу второй антенны, первый вывод смесительного диода подключен к проводящему основанию, а второй соединен с первым излучающим торцом первой антенны, к первому неизлучающему торцу которой подключен выход модуля, при этом первый и второй излучающие торцы первой антенны, и первый и второй излучающие торцы второй антенны параллельны, а вторые излучающие торцы первой и второй антенн или вторые неизлучающие торцы первой и второй антенн расположены напротив друг друга.

2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что длина l_и излучающего торца и длина l_н.и неизлучающего торца второй полосковой антенны выбраны из соотношения где _д диэлектрическая проницаемость материала диэлектрической пластины, на которой расположена вторая полосковая антенна.

3. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что второй вход цепи смещения генератора подключен к середине первого неизлучающего торца второй полосковой антенны.

4. Модуль по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что выход модуля подключен к середине первого неизлучающего торца первой полосковой антенны.

5. Модуль по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что первая и вторая диэлектрические пластины расположены с примыканием друг к другу и образуют единую диэлектрическую подложку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2