一种增强感应灵敏度的射频雷达结构、电路及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种增强感应灵敏度的射频雷达结构、电路及其控制方法，在非金属材质外壳与金属底座形成的反射谐振式腔体空间中设置感应雷达模块，所述感应雷达模块至少包括：可伸缩调节高度的连接器，及雷达PCBA和电源控制PCBA；所述雷达PCBA上表面设置雷达天线模组，在距离所述雷达PCBA上表面一预设距离处设置可变图案超表面柔性共形无源谐振天线。本发明专利技术通过将可变图案超表面柔性共形无源谐振天线与射频感应雷达有机结合，使感应雷达装置以较小射频发射功率，获得较大感应半径，实现对感应区域的高灵敏度感应探测；且柔性共形的特性使其能够与任何形状的壳体粘接组合，不仅保持非金属材质外壳的美观，而且直接面向外部感应检测区域，便于灵敏地感应识别。便于灵敏地感应识别。便于灵敏地感应识别。

【技术实现步骤摘要】
一种增强感应灵敏度的射频雷达结构、电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种感应雷达装置，尤其是一种增强感应灵敏度的射频雷达结构、电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]在自动感应和控制应用领域中，普遍使用感应传感器，如感应雷达、红外光学测距和人体热释红外感应等，其中感应雷达以其体积小、作用距离可调和反应速度快等特点，被越来越多的使用，在智能控制领域如智能马桶操作、照明控制、智能家电等领域得到越来越多的应用，特别是照明控制，为生活便利性提供了良好的解决方案。一般感应雷达多采用矩形微带天线或阵列微带天线，对前瓣和背瓣辐射电波基本不加控制措施，仅以调节触发阈值的方式进行权宜调节，以满足基本使用要求。但由于复杂的环境空间布局，以及背景噪声干扰等因素，感应雷达，特别是集成于灯具内部的感应雷达，为穿透外壳结构、同时接收反射信号，普遍采用加大发射功率（3~16dBm）、降低接收信号识别阈值的方式工作，带来误动作（虚警）或漏检测等一系列感应问题。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提出一种增强感应灵敏度的射频雷达结构、电路及其控制方法，在微带天线雷达的基础上，通过辅以可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，使雷达在尽可能小的发射功率与功耗状态下，实现可控距离与范围的准确感应和控制，避免简单提升发射功率所带来的干扰、误触发、互扰、功耗大等系列问题，真正做到便利生活、节能降耗。
[0004]具体的，一种增强感应灵敏度的射频雷达结构，包括：由非金属材质外壳与支撑电源控制PCBA的金属底座形成的反射谐振式腔体空间；在所述反射谐振式腔体空间中设置感应雷达模块，所述感应雷达模块至少包括：可伸缩调节高度的连接器，及分别固定在所述连接器上下两面的雷达PCBA和所述电源控制PCBA；所述电源控制PCBA另一面固定在所述金属底座上；所述雷达PCBA下表面与所述连接器粘接固定，上表面设置雷达天线模组，在距离所述雷达PCBA上表面一预设距离处设置可变图案超表面柔性无源谐振共形天线。
[0005]其中，所述可调连接器可调节的高度为雷达工作波长的1/4~1/2，使所述雷达PCBA与所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线之间的距离在所述反射谐振式腔体空间可以调节，尤其是在所述电源控制PCBA固定在所述金属底座上后，满足预设距离这一要求。
[0006]所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线设置在所述非金属材质外壳的内表面上，或与所述非金属材质外壳粘接组合，或与所述非金属材质外壳间隔一预设距离。
[0007]所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，至少包括：依次由透明背胶，柔性基板层，可变金属图案层和表面保护表面保护覆盖层压合而成。
[0008]所述柔性基板层就是为了所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线能够贴合
所述非金属材质外壳，达到共形的要求；共形后所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线不仅美观，而且直接面向外部感应检测区域，便于灵敏地感应识别。
[0009]进一步的，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，还包括:设置在所述可变金属图案层里面的按特定规律呈周期排列的微带贴片，所述微带贴片具有特定文字和图案结构；所述特定文字和图案至少为字符，矩形，圆形和V型中的任一种或几种。
[0010]进一步的，所述雷达天线模组，至少包括：设置于所述雷达PCBA上的雷达芯片，及设置于所述雷达芯片对称两侧且大小相等的Tx微带天线和Rx微带天线；所述雷达芯片通过Tx端口和Rx端口，通过耦合馈线分别与所述Tx微带天线和所述Rx微带天线连接。雷达天线模组采用9.85GHz或者10.525GHz 的X 波段雷达芯片。
[0011]所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线的长边及宽边，分别与所述Tx微带天线和所述Rx微带天线的长边及宽边对应比例为1:1.2至1.8。所述Tx微带天线和所述Rx微带天线，与所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线之间的预设距离为雷达工作波长的1/32~1/4。所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线至少为平面或曲面结构。
[0012]所述电源控制PCBA的一端连接负载电路，另一端连接DC电源。
[0013]所述增强感应灵敏度的射频雷达结构的整体功耗<0.1W。
[0014]一种增强感应灵敏度的射频雷达电路，至少包括：增强感应灵敏度的射频雷达结构，增强感应灵敏度的射频雷达结构，及与所述射频雷达结构串联的负载电路；所述负载电路至少为一路或多路并联电路；及与所述射频雷达结构连接的DC电源，所述射频雷达结构至少包括：可伸缩调节高度的连接器，及分别固定在所述连接器上下两面的雷达PCBA和电源控制PCBA；所述电源控制PCBA另一面固定在所述金属底座上；所述雷达PCBA下表面与所述连接器粘接固定，上表面设置雷达天线模组，在距离所述雷达PCBA上表面一预设距离处设置可变图案超表面柔性无源谐振共形天线；所述雷达天线模组，至少包括：设置于所述雷达PCBA上的雷达芯片，及设置于所述雷达芯片对称两侧且大小相等的Tx微带天线和Rx微带天线；所述雷达芯片通过Tx端口和Rx端口，通过耦合馈线分别与所述Tx微带天线和所述Rx微带天线连接。
[0015]进一步的，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，至少包括：依次由透明背胶，柔性基板层，可变金属图案层和表面保护覆盖层压合而成；所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，还包括:设置在所述可变金属图案层里面的按特定规律呈周期排列的微带贴片，所述微带贴片具有特定文字和图案结构；所述特定文字和图案至少为字符，矩形，圆形和V型中的任一种或几种；所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线的长边及宽边，分别与所述Tx微带天线和所述Rx微带天线的长边及宽边对应比例为1:1.2至1.8。
[0016]超表面材料通常由亚波长微结构单元周期性排布而成，允许电磁波的照射方向与材料平面垂直。电磁超表面具有类似于理想磁导体在特定频率范围内可以使平面波同相位反射的特性。除此之外，还可完成对电磁波的幅度、相位、极化方式和传播模式等特性的灵活有效调控。雷达发射的信号穿过可变图案超表面柔性无源谐振共形天线后，信号的幅度、相位等形状特性将被整形，并进一步提升信号增益；被反射的雷达信号，经可变图案超表面柔性无源谐振共形天线时也会提升增益。
[0017]优选的，本专利技术提供一种增强感应灵敏度的射频雷达控制方法，至少包括：
S1:通过可伸缩调节高度的连接器，调整可变图案超表面柔性无源谐振共形天线与雷达天线模组的Tx微带天线之间的距离形成谐振腔；S2:雷达天线模组的Tx微带天线以一预设频率发射高频电磁波，在所述谐振腔中，经由所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线反复反射和耦合增强后，再发射至外部感应检测区域；S3:当所述感应检测区域范围内出现活动或微动目标时，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线接收到所述活动或微动目标的反射波，再经过所述谐振腔，传导到所述雷达天线模组的Rx微带天线；S4:所述雷达天线模组根据所述反射波进行双阈值控制逻辑，输出预设的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，包括：由非金属材质外壳与支撑电源控制PCBA的金属底座形成的反射谐振式腔体空间；在所述反射谐振式腔体空间中设置感应雷达模块，所述感应雷达模块至少包括：可伸缩调节高度的连接器，及分别固定在所述连接器上下两面的雷达PCBA和所述电源控制PCBA；所述电源控制PCBA另一面固定在所述金属底座上；所述雷达PCBA下表面与所述连接器粘接固定，上表面设置雷达天线模组，在距离所述雷达PCBA上表面一预设距离处设置可变图案超表面柔性无源谐振共形天线。2.根据权利要求1所述增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线设置在所述非金属材质外壳的内表面上，或与所述非金属材质外壳粘接组合，或与所述非金属材质外壳间隔一预设距离。3.根据权利要求2所述增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，至少包括：依次由透明背胶，柔性基板层，可变金属图案层和表面保护覆盖层压合而成。4.根据权利要求3所述增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线，还包括:设置在所述可变金属图案层里面的按特定规律呈周期排列的微带贴片，所述微带贴片具有特定文字和表面图案结构；所述特定文字和图案至少为字符，矩形，圆形和V型中的任一种或几种。5.根据权利要求4所述增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，所述雷达天线模组，至少包括：设置于所述雷达PCBA上的雷达芯片，及设置于所述雷达芯片对称两侧且大小相等的Tx微带天线和Rx微带天线；所述雷达芯片通过Tx端口和Rx端口，通过耦合馈线分别与所述Tx微带天线和所述Rx微带天线连接。6.根据权利要求5所述增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线的长边及宽边，分别与所述Tx微带天线和所述Rx微带天线的长边及宽边对应比例为1:1.2至1.8，且所述可变图案超表面柔性无源谐振共形天线至少为平面或曲面结构。7.根据权利要求6所述增强感应灵敏度的射频雷达结构，其特征在于，所述电源控制PCBA的一端连接负载电路，另一端连接DC电源。8.一种增强感应灵敏度的射频雷达电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘耀义，匡瑞，陈惠安，张楠，刘伟富，黄伟军，王宝柱，柯耀东，丁凡，张伟，
申请(专利权)人：佛山市顺德区诚芯环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：