[發明專利]一種毫米波傳感器及智能探測器

在審

• 申請號: 201710933420.9
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107817532A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 王勇;張華彬;沈照國;文超;郭冬冬;王國強
• 申請（專利權）人: 成都菲斯洛克電子技術有限公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01S7/40
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 楊春

技術領域

本發明涉及雷達探測與安全領域，特別是一種體積小、集成度高、成本低廉、高精度的毫米波傳感器及智能探測器。

背景技術

近距離傳感器主要分為光傳感器、超聲波傳感器、無線電傳感器等幾種。無線電傳感器又包括微波傳感器和毫米波傳感器。現有的毫米波傳感器主要為24/77GHz毫米波傳感器，毫米波收發集成芯片是毫米波傳感器的關鍵部件，芯片技術主要由在國外半導體公司掌控。因國內芯片技術的受限，毫米波傳感器大多采用分立器件構成，導致體積和成本成為了致命的缺陷，工藝的不成熟也導致無法大批量生產。目前國內24/77GHz毫米波收發集成芯片已取得技術突破，而超過77GHz的芯片技術還未實現。24/77GHz毫米波波長大于2mm，所以該傳感器的天線體積較大，且24/77GHz毫米波傳感器具有抗干擾能力較差、成本較高、體積較大的缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種毫米波傳感器及智能探測器，該毫米波傳感器具有結構簡單、體積小便攜、便于批量生產、成本低的優點。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種毫米波傳感器，包括依次連接的信號產生器、收發集成芯片、帶通濾波器、放大器、A/D轉換器和數字信號處理器；

所述信號產生器，包括相連接的晶振和鎖相環，用于產生三角波信號，并輸入到所述收發集成芯片；

所述收發集成芯片，用于對接收到的三角波信號控制其中心頻率產生調頻連續波信號，并以一定波束寬度向空間輻射電磁波，遇到目標回波反射信號加到混頻器與耦合來的發射信號混頻，形成I、Q正交差頻信號，并輸入到所述帶通濾波器；

所述帶通濾波器，用于對所述I、Q正交差頻信號進行濾波，得到有效目標信號，并輸入到所述放大器；

所述放大器，用于將所述有效信號進行放大，并將放大后的有效目標信號輸入到所述A/D轉換器；

所述A/D轉換器，用于將所述放大后的有效目標信號轉換成數字信號，并輸入到所述數字信號處理器；

所述數字信號處理器，用于對所述數字信號進行分析計算，得到目標具體距離信息。

本發明的有益效果是：該毫米波傳感器和現存的24/77GHz毫米波傳感器相比，信號頻率更高，具有波束指向性強，抗干擾能力強，體積小、重量小的優點。另外，采用基于SiGe工藝的收發集成芯片和分立器件組成的傳感器相比，具有結構簡單、體積小便攜、便于批量生產、成本低的優點，大大提升了傳感器的適應性，為日后日益復雜的信息化探測環境提供了強大的技術支撐。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述收發集成芯片包括：壓控振蕩器，用于對接收到的三角波信號控制其中心頻率產生調頻連續波信號；

功分器，用于將所述調頻連續波信號分為兩路發射信號輸出，一路發射信號依次通過放大器、檢波器和毫米波微帶發射天線以一定波束寬度向空間輻射2mm電磁波；另一路發射信號通過放大器和移相器耦合到混頻器，毫米波微帶接收天線接收到目標回波信號，經過低噪聲放大器放大后在混頻器與耦合來的發射信號混頻，得到兩路I、Q正交差頻信號。

采用上述進一步方案的有益效果是：原理簡單，收發信號同源能得到精確的頻率差，前端電路集成度非常高，得出的I、Q信號能有效的抑制電路噪聲和收發信號泄露。

進一步，所述A/D轉換器采樣率為2.4MHz。

采用上述進一步方案的有益效果是：滿足距離測量功能同時盡量減少AD采樣電路的壓力，降低系統成本。

進一步，所述鎖相環為具有調制和波形產生能力的6.1GHz小數N分頻頻率合成器。

采用上述進一步方案的有益效果是：能產生超寬帶的掃頻信號，且具有較高的頻率精度，可編輯的掃頻模式，較快的掃頻周期。

進一步，所述壓控振蕩器的輸出信號一部分耦合后經過分頻器再輸入到所述鎖相環，用于控制壓控振蕩器輸出相應的輸出頻率，從而形成一個頻率控制的環路。

采用上述進一步方案的有益效果是：使用高性能的分頻器，將毫米波信號分頻到較低頻率，降低了鎖相環電路的實現難度，也能保證鎖相電路的鎖頻頻率精度。

進一步，所述毫米波發射芯片的功率為0dBm，其微帶天線的增益達到8dbi。

采用上述進一步方案的有益效果是：使用高度集成的天線，保證了近距離探測所需要的輸出功率。

進一步，所述帶通濾波器通帶范圍為10～500KHz，阻帶抑制率為-40dB。