資源描述：
《移動目標(biāo)的微波探測技術(shù)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、移動目標(biāo)的微波探測技術(shù)－安定寶集團(tuán)中國區(qū)總工程師徐浦－關(guān)鍵詞：平面微帶，波導(dǎo)諧振，多普勒，頻域分析，微波傳感器常用的微波探測器是借助微波多普勒效應(yīng)探測布防區(qū)域內(nèi)是否存在移動目標(biāo)。探測器內(nèi)的主要微波組件為微波傳感器，其工作頻率多選擇在微波的S-波段，X-波段，K-波段，常用微波傳感器的技術(shù)構(gòu)成分為平面微帶型和波導(dǎo)諧振型。我們探討微波傳感的技術(shù)構(gòu)成、頻段選擇對移動目標(biāo)探測的影響，希望對探測器的選型和使用有一定的幫助。微波是指頻率在300MHz-300GHz范圍內(nèi)極高頻電磁波，其波長范圍從1m到1mm。微波
2、具有直線（視距）傳播，不受其他電磁波干擾，頻帶寬，系統(tǒng)體積小等特點(diǎn)，首先在通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。微波技術(shù)另一最重要應(yīng)用當(dāng)屬雷達(dá)，使用微波雷達(dá)對遠(yuǎn)距離飛行目標(biāo)測速，測距，測方位早在第二次世界大戰(zhàn)中就已成功應(yīng)用。隨著微波半導(dǎo)體技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用，微波技術(shù)的物理實(shí)現(xiàn)不僅十分簡單、廉價，而且體積甚小，各種物體探測裝置中都可以放進(jìn)火柴盒大小的微波傳感器，成為目標(biāo)探測裝置中常見的組件。不同于紅外探測器，這種微波組件對各種可以反射微波的物體都很敏感，且不受環(huán)境溫度的影響，因此廣泛用于工業(yè)、交通及民用裝置中，如車輛測速
3、、液位測定、自動門、自動燈、自動盥洗、生產(chǎn)線物料探測、倒車?yán)走_(dá)等。報警產(chǎn)品中微波探測器使用這種微波傳感器組件，配合周邊的電子器件，基于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用就構(gòu)成了移動目標(biāo)微波探測器，即多普勒雷達(dá)。微波探測器所使用的多普勒雷達(dá)主要類型為連續(xù)波（CW）多普勒雷達(dá)。1、多普勒效應(yīng)1.1、多普勒頻移電磁波或聲波頻率因饋元本身或/和目標(biāo)物相對運(yùn)動所引起的頻率改變稱為多普勒頻移，或稱多普勒效應(yīng)。站在月臺聽到進(jìn)站火車汽笛聲調(diào)變化的現(xiàn)象就是最好的多普勒效應(yīng)體驗(yàn)。當(dāng)火車迎你而來時，汽笛的頻率會提高，聲音變尖，反之亦然。由多
4、普勒效應(yīng)得知，固定安裝的雷達(dá)發(fā)出的固定頻率微波，遇到靜止物體產(chǎn)生的反射波其頻率并不改變，遇到運(yùn)動物體產(chǎn)生的反射波將會發(fā)生多普勒頻移，頻率的改變類似相對速度的計算，圖1-1是多普勒頻移的計算。λtλrVΔt=Vλt/Cλr=λt(1-V/C)V圖1-1多普勒頻移的計算發(fā)射微波反射微波8圖中：V=汽車行駛速度C=微波行進(jìn)速度，300,000Km/Sλt=發(fā)射波微波波長λr=反射波微波波長1.2、多普勒信號和多普勒頻率多普勒雷達(dá)在發(fā)射微波信號的同時接受反射波信號，并將兩者相混差頻產(chǎn)生一個新的低頻信號，稱多普
5、勒信號，其頻率稱為多普勒頻率，是發(fā)射頻率和反射頻率之差。多普勒頻率=
6、發(fā)射頻率–反射頻率
7、=
8、1/λt-1/λr
9、=
10、ft-fr
11、報警器多普勒雷達(dá)如果檢測到多普勒信號則判定有移動目標(biāo)存在。針對不同的使用場合，可以選用不同頻段的多普勒雷達(dá)，常用報警器產(chǎn)品的多普勒雷達(dá)工作頻率選擇在X-頻段（10.525GHz），隨著技術(shù)進(jìn)步，最新的產(chǎn)品其多普勒雷達(dá)開始使用更高頻段的K-波段頻率（24.125GHz）。對于這兩個頻段，如果目標(biāo)移動速度不超過百公里，多普勒頻率的變化范圍是0-5000Hz。在此范圍內(nèi)多普勒頻率
12、和目標(biāo)移動速度大體呈線性關(guān)系。下面是K-波段（24.125GHz）和X-波段（10.525GHz）多普勒頻率與目標(biāo)速度關(guān)系圖。多普勒頻率Df=Hz10005000150020002500300035001020030405060708090100目標(biāo)移動速度V=km/hourf=24.125GHzDf=V×44.676f=10.525GHzDf=V×19.49圖1-2多普勒頻率和目標(biāo)速度的關(guān)系從圖中可以看出，對于同一運(yùn)動目標(biāo)，K-波段多普勒頻率是X-波段的2.3倍，這對于探測運(yùn)動速度低于兩公里的目標(biāo)十
13、分有利。S-波段的雷達(dá)由于波長超過10CM，對于較小運(yùn)動目標(biāo)不產(chǎn)生多普勒信號，適合需要防止諸如鼠類引起誤報的場合使用。82、連續(xù)波（CW）多普勒雷達(dá)多普勒雷達(dá)有多種類型，其中脈沖多普勒雷達(dá)，調(diào)頻連續(xù)波多普勒雷達(dá)不但可以測出目標(biāo)的速度、距離、方位，甚至能夠同時跟蹤、區(qū)分出多個目標(biāo)的移動情況，這些雷達(dá)需要配合精密的伺服系統(tǒng)和后處理技術(shù)，系統(tǒng)復(fù)雜造價高，多用于軍事、航空、工業(yè)檢測等領(lǐng)域。報警器采用的連續(xù)波多普勒雷達(dá)，只能測到目標(biāo)的移動速度，不能測到目標(biāo)距離和方位。這種雷達(dá)構(gòu)成簡單，造價低廉，適合大規(guī)模推廣使
14、用。從技術(shù)構(gòu)成來看，多數(shù)產(chǎn)品使用的是經(jīng)濟(jì)型平面微帶多普勒雷達(dá)，較好的產(chǎn)品則使用專業(yè)級波導(dǎo)諧振多普勒雷達(dá)。3、平面微帶介質(zhì)諧振多普勒雷達(dá)（平面微帶雷達(dá)）報警器使用的平面微帶雷達(dá)生產(chǎn)成本低廉，勿需昂貴的檢測加工手段，適合裝配經(jīng)濟(jì)型報警探頭。微帶雷達(dá)由三部分組成，傳感器模塊，多普勒信號調(diào)理電路，決策控制部分，見圖2-13。圖2-11是平面微帶傳感器模塊結(jié)構(gòu)照片，圖2-12是模塊的工作原理圖，圖2-13是微帶雷達(dá)的原理構(gòu)成。印板正面（天線一側(cè)）背面背面取下隔離罩
