RU2084917C1

RU2084917C1 - Doppler radar unit

Info

Publication number: RU2084917C1
Application number: RU94007792A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Квитка
Original assignee: Алексей Алексеевич Квитка
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, alarm security devices. SUBSTANCE: conducting screen, dielectric layer, strip element and corresponding connections are introduced to accomplish the goal of invention. Strip element is designed as resistor for microwave oscillations of given wavelength while it freely passes direct bias current of mixing diode. EFFECT: simplified design, increased effective distance, decreased losses of microwave power in bias circuit. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, а точнее к приборам обнаружения перемещения человека или 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 or various objects, and can be used for burglar alarms in various rooms.

Известен модуль доплеровского радиолокатора, содержащий диэлектрический слой, антенну, излучающую секцию, расположенные на диэлектрическом слое (см. Microwave Plus Rassiue Iufrared Detector MICRO-X фирмы "Electronics Line (EL) Ltd."). Known Doppler radar module containing a dielectric layer, an antenna, a radiating section located on the dielectric layer (see Microwave Plus Rassiue Iufrared Detector MICRO-X company "Electronics Line (EL) Ltd.").

К недостаткам данного модуля можно отнести большую сложность, т.к. генератор и смеситель выполняются отдельно от антенн, что требует специальных цепей согласования, а также полосковых волноводов для передачи СВЧ- колебаний от антенн к активному элементу и обратно. The disadvantages of this module include greater complexity, because the generator and mixer are separate from the antennas, which requires special matching circuits, as well as strip waveguides to transmit microwave oscillations from the antennas to the active element and vice versa.

Наиболее близким к предложенному техническим решением, принятым за прототип, является модуль доплеровского радиолокатора, содержащий излучающую секцию, приемную секцию, состоящую из антенны, смесительного диода (см. заявку Японии N 56-100369, кл. G 01 S 13/50, 7/02, опубл. 1982). Closest to the proposed technical solution adopted for the prototype is a Doppler radar module containing a radiating section, a receiving section consisting of an antenna, a mixing diode (see Japan application N 56-100369, class G 01 S 13/50, 7 / 02, publ. 1982).

Недостатком известного технического решения является его сложность, т.к. для передачи сигнала от генератора на излучающую антенну и с антенны на смесительный диод необходимы волновод сложной формы, резонатор, циркулятор. Кроме того, для согласования генератора и смесительного диода с прямоугольным волноводом необходим волноводно-полосковый переход. A disadvantage of the known technical solution is its complexity, because To transmit a signal from a generator to a radiating antenna and from an antenna to a mixing diode, a complex waveguide, resonator, and circulator are required. In addition, to match the generator and the mixing diode with a rectangular waveguide, a waveguide-strip transition is necessary.

Другим недостатком известного модуля является ограниченная дальность действия, т. к. согласующие переходы расположены не в местах максимальной концентрации электрического поля СВЧ. Another disadvantage of the known module is the limited range, because matching transitions are not located at the maximum concentration of the microwave electric field.

Целью изобретения являются упрощение модуля и повышение дальности его действия. The aim of the invention is to simplify the module and increase the range of its action.

Поставленная цель достигается тем, что модуль доплеровского радиолокатора, содержащий излучающую и приемную секции, состоящую из антенны и смесительного диода, содержит проводящий экран, диэлектрический слой, расположенный на проводящем экране, полосковый элемент, расположенный на диэлектрическом слое, на котором расположены излучающая секция, антенна, смесительный диод, первый вывод которого соединен с излучающим торцом антенны, неизлучающий торец которой подключен к входу смещения модуля, второй вывод диода соединен с первым концом полоскового элемента, второй конец которого является выходом модуля, причем длина полоскового элемента составляет:

где λ_o длина волны излучения излучающей секции модуля;
ε_д диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя.This goal is achieved in that the Doppler radar module containing the emitting and receiving sections, consisting of an antenna and a mixing diode, contains a conductive screen, a dielectric layer located on the conductive screen, a strip element located on the dielectric layer on which the radiating section is located, the antenna , a mixing diode, the first terminal of which is connected to the radiating end of the antenna, the non-radiating end of which is connected to the bias input of the module, the second terminal of the diode is connected to the first end strip element, the second end of which is the output of the module, and the length of the strip element is:

where λ _o the wavelength of the radiation of the emitting section of the module;
ε _{d is the} dielectric constant of the dielectric layer.

Кроме того, для повышения дальности действия модуля ширина полоскового элемента может быть равна длине излучающего торца антенны. In addition, to increase the range of the module, the width of the strip element may be equal to the length of the radiating end of the antenna.

Предложенный модуль доплеровского радиололкатора имеет следующие новые признаки по сравнению с прототипом: наличие проводящего экрана, диэлектрического слоя, полоскового элемента; связи и взаиморасположение перечисленных элементов. The proposed Doppler radar module has the following new features compared to the prototype: the presence of a conductive screen, a dielectric layer, a strip element; communication and relative position of the listed elements.

Выполнение антенны прямоугольной формы и расположение ее к излучающей секции на диэлектрическом слое являются признаками, известными из других технических решений (см. Microwave Plus Rassiue Infrared Detector MICRO-X фирмы "Electronics Line (EL) Ltd."). The implementation of a rectangular antenna and its location to the radiating section on the dielectric layer are signs known from other technical solutions (see Microwave Plus Rassiue Infrared Detector MICRO-X from Electronics Line (EL) Ltd.).

Наличие полоскового элемента с указанными параметрами и связями позволяет повысить дальность действия модуля за счет того, что полосковый элемент длиной l = 0,5λ_д представляет собой бесконечно большое сопротивление для колебаний с длиной волны

, где ε_д диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя. В результате не происходит утечки СВЧ-энергии в цепи смещения. В то же время сопротивление полоскового элемента незначительно для постоянного тока смещения диода.The presence of a strip element with the indicated parameters and connections allows to increase the range of the module due to the fact that the strip element of length l = 0.5λ _d represents an infinitely large resistance for oscillations with a wavelength

where ε _{d is the} dielectric constant of the dielectric layer. As a result, there is no leakage of microwave energy in the bias circuit. At the same time, the resistance of the strip element is negligible for the diode bias constant current.

Выполнение полоскового элемента той же ширины, что и антенна, фактически означает, что полосковый элемент сам становится приемной антенной. В результате чувствительность приемной секции повышается в два раза. При этом каждая из антенн представляет собой для другой согласующий элемент с целью смещения. The implementation of the strip element of the same width as the antenna, in fact, means that the strip element itself becomes a receiving antenna. As a result, the sensitivity of the receiving section is doubled. In this case, each of the antennas represents a different matching element for the purpose of bias.

Перечисленные признаки не были обнаружены автором в доступной патентной и научно-технической литературе, где бы они проявляли такие же свойства, которые они проявляют в предложенном устройстве, поэтому, по мнению автора, предложенный модуль соответствует критериям изобретения "неочевидность" и "новизна". The listed features were not found by the author in the patent and scientific literature available, wherever they showed the same properties that they exhibit in the proposed device, therefore, according to the author, the proposed module meets the criteria of the invention “non-obviousness” and “novelty”.

На фиг. 1 представлен модуль, где для согласования используется полосковый элемент; на фиг. 2 модуль, где приемная секция выполнена на двух антеннах. In FIG. 1 shows a module where a strip element is used for matching; in FIG. 2 module, where the receiving section is made on two antennas.

Модуль доплеровского радиолокатора содержит проводящий экран 1, диэлектрический слой 2, излучающую секцию 3, приемные антенны 4, смесительный диод 5, полосковый элемент 6, вход 7 смещения модуля, выход 8 модуля. The Doppler radar module contains a conductive screen 1, a dielectric layer 2, a radiating section 3, receiving antennas 4, a mixing diode 5, a strip element 6, an input 7 bias module, output 8 of the module.

Модуль работает следующим образом. The module works as follows.

Излучающая секция 3 излучает в пространство СВЧ-колебания частотой f₀. При этом часть мощности принимается приемной антенной 4 в качестве гетеродинной. Энергия колебаний, отраженная от движущегося объекта, также принимается приемной антенной 4 на частоте

и преобразуется в смесителе, выполненном на диоде 5, в напряжение на выходе 8 модуля с частотой

где V скорость перемещения объекта;
λ_a длина волны, излучаемой излучающей секцией 3;
f₀ частота, излучаемая излучающей секцией 3;
f_д доплеровская частота.The radiating section 3 radiates into the space of microwave oscillations with frequency f ₀ . In this case, part of the power is received by the receiving antenna 4 as a local oscillator. The vibrational energy reflected from a moving object is also received by the receiving antenna 4 at a frequency

and converted in the mixer, made on the diode 5, into the voltage at the output of the module 8 with a frequency

where V is the velocity of the object;
λ _a is the wavelength emitted by the radiating section 3;
f _{0 the} frequency emitted by the radiating section 3;
f _d Doppler frequency.

Развязка диода 5 от цепей смещения и выхода 8 осуществляется полосковым элементом 6, длина которого составляет

где ε_д диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя 2.The decoupling of the diode 5 from the bias circuit and the output 8 is carried out by a strip element 6, the length of which is

where ε _{d is the} dielectric constant of the dielectric layer 2.

Для электрических колебаний с длиной волны λ_д такой полосковый элемент 6 представляет собой бесконечно большое сопротивление, поэтому не происходит утечки энергии СВЧ-колебаний в цепи смещения диода 5. В то же время для постоянного тока смещения диода 5 полосковый элемент 6 не представляет значительного сопротивления.For electrical oscillations with a wavelength of λ _d, such a strip element 6 represents an infinitely large resistance, therefore, there is no leakage of microwave energy in the bias circuit of diode 5. At the same time, for a constant bias current of diode 5, strip element 6 does not represent significant resistance.

Если ширина полоскового элемента 6 равна длине излучающего торца антенны 5, то полосковый элемент 6 сам является приемной антенной. Каждая из антенн 4 является согласующим элементом с цепями смещения для другой антенны 4. При этом чувствительность приемной секции повышается в два раза, что позволяет еще более повысить дальность действия модуля. If the width of the strip element 6 is equal to the length of the radiating end of the antenna 5, then the strip element 6 is itself a receiving antenna. Each of the antennas 4 is a matching element with bias circuits for another antenna 4. At the same time, the sensitivity of the receiving section is doubled, which allows to further increase the range of the module.

Claims

1. The Doppler radar module containing the emitting and receiving sections, and the receiving section contains a conductive screen, a dielectric layer located on the conductive screen, an antenna and a mixing diode located on the dielectric layer, the first output of the mixing diode is connected to the radiating end of the antenna, characterized in that a strip element located on the dielectric layer is introduced, the first end of the strip element is connected to the second output of the mixing diode, and the second end is the output of the module, input bias which is connected to the antenna radiation damped end, wherein the length l of the strip element is

where λ _o is the wavelength of the radiation emitted by the radiating section;
ε _d - dielectric constant of the dielectric layer.

2. The module according to claim 1, characterized in that the width of the strip element is equal to the length of the radiating end of the antenna.