МОДУЛЬ ДОПЛЕРОВСКОГО РАДИОЛОКАТОРА Российский патент 1997 года по МПК G01S13/04 

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

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.").

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.

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).

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.

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

Целью изобретения являются упрощение модуля и повышение дальности его действия.

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.

Кроме того, для повышения дальности действия модуля ширина полоскового элемента может быть равна длине излучающего торца антенны.

Предложенный модуль доплеровского радиололкатора имеет следующие новые признаки по сравнению с прототипом: наличие проводящего экрана, диэлектрического слоя, полоскового элемента; связи и взаиморасположение перечисленных элементов.

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.").

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.

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.

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".

На фиг. 1 представлен модуль, где для согласования используется полосковый элемент; на фиг. 2 модуль, где приемная секция выполнена на двух антеннах.

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.

Модуль работает следующим образом.

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.

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

где ε_д диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя 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.

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.

Использование: для охранной сигнализации в различных помещениях. Цель изобретения - упрощение модуля и повышение дальности его действия. Поставленная цель достигается тем, что модуль дополнительно содержит проводящий экран, диэлектрический слой, полосковый элемент с соответствующим взаимным расположением и связями. Полосковый элемент представляет собой значительное сопротивление для СВЧ-колебаний с заданной длиной волны, но в то же время он свободно пропускает постоянный ток смещения смесительного диода. Это позволяет избежать утечек СВЧ-энергии из антенны в цепи смещения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Модуль доплеровского радиолокатора, содержащий излучающую и приемную секции, причем приемная секция содержит проводящий экран, диэлектрический слой, расположенный на проводящем экране, антенну и смесительный диод, расположенные на диэлектрическом слое, первый вывод смесительного диода соединен с излучающим торцом антенны, отличающийся тем, что введен полосковый элемент, расположенный на диэлектрическом слое, первый конец полоскового элемента соединен с вторым выводом смесительного диода, а второй конец является выходом модуля, вход смещения которого подключен к неизлучающему торцу антенны, причем длина l полоскового элемента составляет

где λ_o - длина волны излучения, излучаемого излучающей секцией;
ε_д - диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что ширина полоскового элемента равна длине излучающего торца антенны.