RU2072529C1 - Doppler radiolocator module - Google Patents
Doppler radiolocator module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072529C1 RU2072529C1 RU93050954A RU93050954A RU2072529C1 RU 2072529 C1 RU2072529 C1 RU 2072529C1 RU 93050954 A RU93050954 A RU 93050954A RU 93050954 A RU93050954 A RU 93050954A RU 2072529 C1 RU2072529 C1 RU 2072529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- module
- radiating
- generator
- transistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, а точнее к приборам обнаружения перемещения человека и различных предметов, и может быть использовано для охранной сигнализации в различных помещениях. The invention relates to radio engineering, and more specifically to devices for detecting the movement of a person and various objects, and can be used for burglar alarms in various rooms.
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). A known Doppler radar module comprising a first antenna, a first dielectric region, an active element unit that is connected to the radiating ends of an antenna located on a dielectric layer (Microwave Plus Possiv Infrared Detector of 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. The disadvantages of this module include greater complexity, since the active element is performed separately from the strip antenna, which necessitates special bias purposes for the generator and mixer.
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). Closest to the technical solution to the proposed and adopted as a prototype module is a Doppler radar containing a generator, a mixing diode, a first antenna (Japanese Application 56-100369, CL G 01 S 13/50, 7/02, publ. 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. A disadvantage of the known technical solution is its complexity, since a waveguide of a complex shape, a resonator, a circulator are required to transmit a signal from a generator to a radiating antenna and from an antenna to a mixing diode. To transfer part of the power from the generator to the mixing diode, a directional coupler is required.
Кроме того, для согласования генератора и смесительного диода с прямоугольным волноводом нужен волноводно-полосковый переход. In addition, to match the generator and the mixing diode with a rectangular waveguide, a strip-waveguide transition is needed.
Другим недостатком известного модуля является ограниченная дальность действия, так как согласующие переходы расположены не в местах максимальной концентрации электрического поля СВЧ. Another disadvantage of the known module is the limited range, since matching transitions are not located at the maximum concentration of the microwave electric field.
Цель изобретения упрощение модуля и повышение дальности его действия. The purpose of the invention is to simplify the module and increase the range of its action.
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. The goal is achieved in that the Doppler radar module, including a generator, a mixing diode, a first antenna, further comprises a conductive substrate, first and second dielectric regions located on the conductive substrate, the generator consisting of a transistor and a second rectangular antenna located on the second dielectric region , the base of the transistor is connected to the conductive substrate, the emitter is the first bias input of the generator, and the collector is connected to the first radiating end of the second antenna, to the first non-radiating end of which the second bias input of the generator is connected, the first antenna is rectangular and located on the first dielectric region, the first output of the mixing diode is connected to a conductive substrate, and the second output is connected to the first radiating end of the first antenna, to the first non-radiating end of which is connected module, the first, second radiating ends of the first antenna and the first, second radiating ends of the second antenna are parallel, and the second radiating ends of the first, second antenna or second the non-radiating ends of the first, second antennas are located opposite each other.
Кроме того, для большего повышения дальности действия радиолокатора длина первого, второго излучающих торцов и первого, второго неизлучающих торцов второй антенны соотносится следующим образом:
где lи длина первого и второго излучающих торцов второй антенны;
lн.и длина первого и второго неизлучающих торцов второй антенны;
εд диэлектрическая проницаемость второго диэлектрического слоя.In addition, to further increase the range of the radar, the length of the first, second radiating ends and the first, second non-radiating ends of the second antenna is correlated as follows:
where l and the length of the first and second radiating ends of the second antenna;
l N. and the length of the first and second non-radiating ends of the second antenna;
ε d is the dielectric constant of the second dielectric layer.
Для повышения КПД модуля второй вход смещения генератора может быть подключен к середине первого неизлучающего торца второй антенны. To increase the efficiency of the module, the second bias input of the generator can be connected to the middle of the first non-radiating end of the second antenna.
Для повышения КПД модуля выход модуля подключен к середине первого неизлучающего торца первой антенны. To increase the efficiency of the module, the output of the module is connected to the middle of the first non-radiating end of the first antenna.
Кроме того, для упрощения технологии изготовления модуля первая и вторая диэлектрические области расположены с примыканием друг к другу и образуют единый диэлектрический слой. In addition, to simplify the manufacturing technology of the module, the first and second dielectric regions are adjacent to each other and form a single dielectric layer.
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. The proposed Doppler radar module has the following new features in comparison with the prototype: the presence of a conductive substrate, as well as the first and second dielectric regions, the execution of the generator on the transistor and the second antenna, the rectangular shape of the first and second antennas, their relative position, communication of the first and second antennas with transistor and mixing diode.
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). The implementation of rectangular antennas and their location on dielectric regions are features known from other technical solutions (Microwave Plus Passiv Infrared Detector of 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. The presence of a second antenna and transistor and the corresponding connections between them allow these elements to combine the functions of generating and emitting a microwave signal, which leads to a simplification of the module.
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. The location of both antennas on the same substrate so that their emitting ends are parallel, allows you to transfer part of the radiation power from the transmitting second antenna to the receiving first antenna without performing a waveguide and directional coupler. This leads to a simplification of the module.
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. The connection of the base of the transistor with the substrate, the emitter of the transistor with the first input of the generator bias, and the first non-radiating end of the second antenna with the second input of the generator bias is designed to bias the transistor of the generator. The connection of the first output of the mixing diode with a conductive substrate, the second output with the first emitting end of the first antenna, to the first non-emitting end of which the output of the module is connected, is designed to bias the mixing diode and output information. The implementation of the bonds by the described method eliminates the need for special matching waveguide-strip transitions and waveguides, which also allows us to simplify the module and increase its range, since the matching power does not lose microwave radiation.
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. The implementation of the second antenna with the ratio of the lengths of the radiating and non-radiating ends indicated above allows one to further increase the range of the module, since the generator operates in resonance.
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. Connecting the second input of the generator bias and the output of the module to the midpoints of the first non-radiating ends of the second and first antennas, respectively, can increase the efficiency of the module, since the second input of the generator bias and the output of the module are connected to the antenna points at which the virtual zero of the potential is located. The location of the contacts at other points of the first non-radiating ends shorts part of the microwave currents to the ground, which reduces the efficiency.
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". The listed features were not found in the patent and technical literature, wherever they showed the same properties that they show in the proposed device, therefore, according to the authors, the proposed module meets the criteria of the invention of "non-obviousness" and "novelty."
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. Figure 1 shows the module with the location of the second non-radiating ends of the first and second antennas opposite each other; figure 2 shows the electrical circuit of the module with the location of the second radiating ends of the first and second antennas opposite each other.
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. The Doppler radar module contains a conductive substrate 1, first and second
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. The Doppler radar module is a heterodyne type Doppler system in which a part of the power of the generator, made on the
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;
λo длина волны, излучаемой второй антенной 4;
f0 частота волны, излучаемой второй антенной 4;
fд доплеровская частота.The generated oscillations are emitted by the
where V is the velocity of the object;
λ o the wavelength emitted by the
f 0 the frequency of the wave emitted by the
f d Doppler frequency.
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 εд относительная диэлектрическая проницаемость второго диэлектрического слоя 2.The module generator is an oscillator made on a
where ε d is the relative dielectric constant of the second
Коллектор транзистора 5 непосредственно подключен к первому излучающему торцу второй антенны 4. The collector of the
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). The decoupling of the
Микрополосковая вторая антенна 4 представляет собой простейший излучатель, состоящий из металлической прямоугольной пластины с размером излучающих торцов lи.= 0,5λo. Диэлектрическая область 2 имеет диэлектрическую проницаемость εд 2,5 10,0 и тангенс угла потерь tg≈10-4 - 10-3. Толщина области 2 может составлять (0,1 0,01)λo.
Условие резонанса такой антенны осуществляется, если
Входное сопротивление на первом излучающем торце составляет несколько сотен Ом.The microstrip
The resonance condition of such an antenna is satisfied if
The input resistance at the first radiating end is several hundred ohms.
Приемник СВЧ выполнен на резонансной первой антенне 3 с длиной неизлучающих торцов , к первому излучающему торцу которой непосредственно подключен смесительный диод 6.The microwave receiver is made on a resonant
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. The main advantage of the proposed technical solution compared to the prototype is its simplicity, since it does not require waveguides, circulators, special directional couplers, waveguide-strip transitions. The proposed module also has a greater range compared to the prototype.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93050954A RU2072529C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Doppler radiolocator module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93050954A RU2072529C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Doppler radiolocator module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93050954A RU93050954A (en) | 1996-05-27 |
RU2072529C1 true RU2072529C1 (en) | 1997-01-27 |
Family
ID=20149016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93050954A RU2072529C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Doppler radiolocator module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2072529C1 (en) |
-
1993
- 1993-11-04 RU RU93050954A patent/RU2072529C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US, патент N 5.081.458 МКИ G 01 S 13/74,1992. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3470884B2 (en) | filter | |
KR100292763B1 (en) | Antenna device and radar module | |
JP3045046B2 (en) | Non-radiative dielectric line device | |
US5107231A (en) | Dielectric waveguide to TEM transmission line signal launcher | |
TW376460B (en) | Doppler radar module | |
Flynt et al. | Low cost and compact active integrated antenna transceiver for system applications | |
US4016506A (en) | Dielectric waveguide oscillator | |
JPH09101104A (en) | Electromagnetic-wave reflection type active proximity sensorand oscillator circuit thereof | |
US4054875A (en) | Microwave circuit for operating on microwave radiations | |
RU2072529C1 (en) | Doppler radiolocator module | |
Camilleri | A quasi-optical multiplying slot array | |
RU2074406C1 (en) | Module of doppler radar | |
JP3086883B2 (en) | Frequency modulator | |
KUROKI et al. | NRD guide digital transceivers for millimeter wave LAN system | |
RU2084917C1 (en) | Doppler radar unit | |
JP3089305B2 (en) | Frequency modulator | |
JPH01309401A (en) | Triplate microstrip line converter | |
EP0971477B1 (en) | Frequency multiplier, dielectric transmission line device, and radio device | |
KR100330772B1 (en) | Transmitter using ML-NRD Guide | |
JP2922741B2 (en) | Radar module | |
Mallick et al. | Transitions from SIW to Various Transmission Lines for Substrate Integrated Circuits | |
JP2001237618A (en) | Structure for connecting non-radiative dielectric line and metal waveguide, millimeter wave transmitting/ receiving part and millimeter wave transmitter/receiver | |
JP2968639B2 (en) | FM radar module | |
JP3652275B2 (en) | Pulse modulator for non-radiative dielectric lines and millimeter wave transceiver using the same | |
Dixon et al. | Millimeter-wave InP image line self-mixing Gunn oscillator |