一种收发合一的微波探测芯片及微波探测模组制造技术

本实用新型专利技术提供一种收发合一的微波探测芯片及微波探测模组，其中所述收发合一的微波探测芯片具有用于提供激励信号和接收回波信号的一射频端口，以在基于多普勒效应原理的微波探测应用中，通过所述射频端口与相应天线的馈电连接同时实现对所述天线的发射馈电和接收馈电而形成收发合一的天线系统，避免了外置微带线电桥和肖特基二极管的使用而能够简化所述微波探测模组的线路布局而适应于小型化趋势，同时有利于保障所述微波探测模组的抗干扰能力和降低所述微波探测模组的成本。扰能力和降低所述微波探测模组的成本。扰能力和降低所述微波探测模组的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种收发合一的微波探测芯片及微波探测模组


[0001]本技术涉及微波探测领域，特别涉及一种收发合一的微波探测芯片及微波探测模组。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的发展，人工智能、智能家居、以及智能安防技术对于环境探测，特别是对于人的存在、移动以及微动的动作特征的探测准确性的需求越来越高，只有获取足够稳定的探测结果，才能够为智能终端设备提供准确的判断依据。其中基于多普勒效应原理的微波探测技术作为人与物，物与物之间相联的重要枢纽在行为探测和存在探测技术中具有独特的优势，其能够在不侵犯人隐私的情况下，探测出活动物体，比如人的动作特征、移动特征、以及微动特征，甚至是人的心跳和呼吸特征信息，因而具有广泛的应用前景。具体地，相应微波探测器被一激励信号馈电而发射对应所述激励信号的频率一微波波束至所述目标空间，进而于所述目标空间形成一探测区域，和接收所述微波波束被所述探测区域内的相应物体反射形成的一反射回波而传输对应所述反射回波频率的一回波信号至一混频检波单元，其中所述混频检波单元混频所述激励信号和所述回波信号而输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间的频率/相位差异的一多普勒中频信号，其中基于多普勒效应原理，在反射所述微波波束的所述物体处于运动的状态时，所述回波信号与所述激励信号之间具有一定的频率/相位差异而于所述多普勒中频信号呈现相应的幅度波动以反馈人体活动。
[0003]为保障所述多普勒中频信号的精度以提高其对人体活动反馈的准确性，相应所述微波探测器的天线系统的隔离度必须得到保障，其中隔离度是指一个天线系统中，发射馈电端的信号泄漏到接收馈电端的功率与输入功率之比。也就是说，一个天线接收到的该天线或另一个天线发射的信号越少，那么该天线的发射馈电端和接收馈电端之间的隔离度或这两个天线之间的隔离度就越好，相互干扰的程度就越低。通常采用收发分离的方式能够获得较好的隔离度，如以不同的天线的馈电端分别作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端，或以同一天线上呈正交关系的两馈电端分别作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端，从而实现收发分离。
[0004]具体地，对应于图1A至图2所示，以目前微波探测领域普遍采用的平面贴片天线10P为例，其中，所述平面贴片天线10P包括一参考地11P和与所述参考地11P相间隔的一辐射源12P，其中所述平面贴片天线10P的馈电端121P位于所述辐射源12P的偏离于其物理中心点的位置。
[0005]当以两所述平面贴片天线10P的馈电端121P分别作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端而实现收发分离时，两所述平面贴片天线10P以共用所述参考地 11P的形态被设置，其中两所述辐射源12P依两所述平面贴片天线10P的极化方向的平行和正交关系具有分别对应于图1A和图1B所示意的排布方式，其中所述平面贴片天线10P的极化方向对应于所述辐射源12P的所述馈电端121P至物理中心点方向。详细地，当两所述平面贴片天线10P的
极化方向对应于图1A呈平行关系时，为保障两所述平面贴片天线10P之间的隔离度，两所述辐射源12P的排布还需要满足较长的间隔距离。如此，一方面对两所述辐射源12P之间的间隔距离要求不利于天线系统的小型化；另一方面，对两所述辐射源12P之间的间隔距离要求还会增加天线系统的发射馈电端和接收馈电端之间的距离，对应在电路布局上造成高频微带馈电线路的延长而降低天线系统的抗干扰能力。而当两所述平面贴片天线10P的极化方向对应于图1B呈正交关系时，虽然两所述辐射源12P 之间的间隔距离要求能够基于两所述平面贴片天线10P的极化方向的正交关系被降低，但由于两所述辐射源12P的排布方式需满足两所述平面贴片天线10P的极化方向呈正交关系，一方面仍然不利于天线系统的小型化；另一方面，两所述辐射源12P的两所述馈电端121P之间的距离受两所述辐射源12P的排布方式的限制无法缩短，即，天线系统的发射馈电端和接收馈电端之间仍具有较长的距离，对应在电路布局上同样无法缩短高频微带馈电线路而难以保障天线系统的抗干扰能力。也就是说，在以两所述平面贴片天线10P的馈电端121P分别作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端实现收发分离时，无论两所述辐射源12P的排布方式是满足两所述平面贴片天线10P的极化方向呈平行关系还是满足两所述平面贴片天线10P的极化方向呈正交关系，相应天线系统受限于所述辐射源12P的数量和排布方式具有较大的尺寸，并在所述辐射源12P的尺寸反比例关联于天线系统的工作频率的状态，尤其不利于工作于5.8GHz的ISM频段的天线系统的小型化；此外，天线系统的发射馈电端和接收馈电端之间具有较长的距离，对应在电路布局上同样无法缩短高频微带馈电线路而难以保障天线系统的抗干扰能力。
[0006]对应于图2，当以同一所述平面贴片天线10P上呈正交关系的两所述馈电端 121P分别作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端而实现收发分离时，所述平面贴片天线10P上呈正交关系的两所述馈电端121P至所述辐射源12P的物理中心点的连线相互垂直，如此则所述平面贴片天线10P的两所述馈电端121P绕所述辐射源12P仍具有较长的距离，对应在电路布局上仍然无法缩短高频微带馈电线路而难以保障天线系统的抗干扰能力。此外，在以同一所述平面贴片天线10P 上呈正交关系的两所述馈电端121P分别作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端而实现收发分离时，虽然天线系统的发射馈电端和接收馈电端之间的隔离度基于两所述馈电端121P之间的正交关系能够被保障，但天线系统的接收馈电端所输出的所述回波信号的强度也会受限于两所述馈电端121P之间的正交关系被降低，因而不利于相应所述多普勒中频信号对人体微弱活动动作的反馈的准确性。
[0007]鉴于此，在小型化趋势下，目前更倾向于采用对应于图3的收发合一的天线系统，以同一天线上的同一馈电端同时作为天线系统的发射馈电端和接收馈电端。在此基础上，为保障天线系统的隔离度，相应所述混频检波单元14P通常设置有微带线电桥141P，如3dB电桥或环形电桥，以于这类微带线电桥141P的具有隔离特性的两端口之间基于混频二极管142P的非线性特性而产生混频输出，其中受限于所述微带线电桥141P的结构特性，所述微带线电桥141P无法以集成电路形态被设计。因此，在集成化趋势下，目前的微波芯片13P对应于图1A至图2 均以收发端口分离的双射频端口形态被设置，以用于提供所述激励信号和接收所述回波信号，或对应于图3以单发射端口(TX)的形态被设置，以基于设置有所述微带线电桥的所述混频检波单元的外置，于外置的所述混频检波单元输出所述多普勒中频信号。然而，一方面，受限于外置的所述混频检波单元14P的所述微带线电桥141P的结构特性，所述混频检波单元14P的体积较大，不利于天线系统的小型化；另一方面，所述微带线电桥
141P同时作为传输高频的所述激励信号和所述回波信号的微带线载体，其易产生电磁辐射干扰和接收外界电磁辐射干扰而难以保障天线系统的抗干扰能力，相应所述混频检波单元14P通常需要与所述辐射源被设置于所述参考地的不同侧，以形成所述微带线电桥141P和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.收发合一的微波探测芯片，其特征在于，所述收发合一的微波探测芯片具有一电源端口，一输出端口以及用于提供激励信号和接收回波信号的一射频端口，以在基于多普勒效应原理的微波探测应用中，在于所述电源端口被供电的状态，通过所述射频端口与相应天线之间的馈电连接以收发合一方式同时实现对所述天线的发射馈电和接收馈电，并于所述输出端口输出相应多普勒中频信号或基于所述多普勒中频信号形成的控制信号，其中所述收发合一的微波探测芯片包括：一振荡器，其中所述振荡器具有一激励信号输出端，一本振信号输出端以及与所述电源端口电性相连的一供电端，并被设置在所述供电端经所述电源端口被供电的状态分别于所述激励信号输出端和所述本振信号输出端输出同频的激励信号和本振信号；一混频器，其中所述混频器具有一回波信号输入端，一本振信号输入端以及与所述输出端口电性相连的一多普勒中频信号输出端，并被设置在于所述回波信号输入端接入相应回波信号和于所述本振信号输入端接入所述本振信号的状态，于所述多普勒中频信号输出端输出对应于所述回波信号和所述本振信号之间的频率/相位差异的所述多普勒中频信号，其中所述本振信号输入端与所述振荡器的所述本振信号输出端电性相连，以于所述本振信号输出端与所述本振信号输入端之间形成能够传输电信号的传输通道而于所述本振信号输入端接入自所述本振信号输出端输出的所述本振信号；一移相器，其中所述射频端口分别与所述振荡器的所述激励信号输出端和所述混频器的所述回波信号输入端电性相连，以于所述射频端口与所述激励信号输出端和所述回波信号输入端之间分别形成能够传输电信号的传输通道，其中所述射频端口与所述激励信号输出端和所述回波信号输入端之间的两所述传输通道，以及所述本振信号输出端与所述本振信号输入端之间的所述传输通道中，至少一所述传输通道被设置有所述移相器，以在所述射频端口被馈电连接于所述天线而接入所述回波信号的状态，形成所述回波信号输入端接入的回波信号与所述本振信号输入端接入所述本振信号之间的固有相差，以及所述回波信号输入端接入的所述回波信号与所述激励信号输出端输出的所述激励信号之间的固有相差；以及一对地电感，其中所述对地电感被电性连接于所述射频端口，对应所述射频端口经所述对地电感被接地。2.根据权利要求1所述的收发合一的微波探测芯片，其中所述收发合一的微波探测芯片进一步包括被设置于所述多普勒中频信号输出端与所述输出端口之间的一中频信号放大器，对应所述多普勒中频信号输出端经所述中频信号放大器被电性连接于所述输出端口，以基于所述中频信号放大器对自所述多普勒中频信号输出端输出的所述多普勒中频信号的放大处理，于所述输出端口输出被放大的多普勒中频信号。3.根据权利要求2所述的收发合一的微波探测芯片，其中所述收发合一的微波探测芯片进一步包括被设置于所述中频信号放大器与所述输出端口之间的一处理器，以基于所述处理器依相应逻辑对所述多普勒中频信号的分析处理，于所述输出端口输出基于所述多普勒中频信号形成的控制信号。4.微波探测模组，其特征在于，所述微波探测模组包括一天线，一外部对地电感以及与所述天线的辐射源馈电相连的一收发合一的微波探测芯片，其中所述收发合一的微波探测芯片具有一电源端口，一输出端口以及用于提供激励信号和接收回波信号的一射频端口，
以在基于多普勒效应原理的微波探测应用中，在于所述电源端口被供电的状态，通过所述射频端口与所述辐射源之间的馈电连接以收发合一方式同时实现对所述天线的发射馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹高迪，邹明志，邹新，
申请(专利权)人：深圳迈睿智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：