一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，该装置包括雷达模块和壳体，所述雷达模块设置在所述壳体内；其中雷达模块包括射频收发电路、单片机电路、接口电路及电源管理电路；所述的射频收发电路集成片上天线，包括四组发射天线和四组接收天线，所述的四组发射天线和四组接收天线排布成U型，其中四组接收天线以λ/2间距排布在U型一条侧边上，前三组发射天线以λ/2间距排布在U型底边上，第四组发射天线排布在U型的另一边且与底边的第三组发射天线的间距为2*λ。本实用新型专利技术发射的电磁波可以穿透马桶陶瓷介质、马桶盖、马桶座圈，无需开孔，易于安装使用。同时毫米波雷达不涉及用户隐私，便于在智能家居场景应用。便于在智能家居场景应用。便于在智能家居场景应用。

【技术实现步骤摘要】
一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置


[0001]本技术属于毫米波雷达和智能家居领域，具体是一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置。

技术介绍

[0002]目前大多数马桶抬起/关闭马桶盖、抬起/关闭座圈、冲放水等操作仍是由人工完成，共用马桶时存在间接接触的卫生隐患，并且不能给用户带来良好的使用体验。
[0003]毫米波雷达具有安装维护简单、可全天时全天候工作、不获取用户隐私的特点。随着技术进一步发展，24G人体检测雷达技术日益成熟，且成本可接受，开始应用到智能马桶领域。
[0004]但是24G人体检测雷达可用带宽比较窄，距离分辨率较低，无法准确判断用户是否进入检测触发区，当用户进入卫生间走动或打扫时，容易误触发抬盖或抬圈，降低用户体验，同时影响智能马桶雷达产业的推广应用。
[0005]同时24G人体检测雷达应用于智能马桶雷达领域时，一般只能进行人员进入或离开检测，不能支持更多的人员控制姿态检测。在这种控制模式下，雷达装置检测到人员进入触发区时，马桶主控系统只能同时抬起马桶盖和座圈，如果用户需要使用坐便，仍需要手动放下座圈。综上所述，需要一种小型化、低成本、高可靠性，同时又支持更多控制姿态检测功能的毫米波雷达装置，来助力推广智能马桶雷达应用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本技术目的是提供一种小型化、低成本77GHz智能马桶毫米波雷达装置，以解决上述
技术介绍
中提出的检测可靠性、更多控制姿态检测功能的问题。本毫米波雷达装置可实现4cm的距离分辨率，结合目标轨迹预测，消除用户横穿和斜穿马桶前方的影响，大幅降低误触发的概率。同时本装置以特定天线排布支持手势识别的功能，雷达检测用户进入触发区时仅控制抬起马桶盖，后续可用手势控制抬起/关闭座圈、冲水、关闭马桶盖，实现无接触操作，消除卫生隐患，提升使用体验。且本装置中雷达模块的尺寸仅为18mm*32.5mm*1.4mm，成本不足百元。
[0007]为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，该装置包括雷达模块和壳体，所述雷达模块设置在所述壳体内；其中雷达模块包括射频收发电路、单片机电路、接口电路及电源管理电路；所述的射频收发电路集成片上天线，包括四组发射天线和四组接收天线，所述的四组发射天线和四组接收天线排布成U型，其中四组接收天线以λ/2间距排布在U型一条侧边上，前三组发射天线以λ/2间距排布在U型底边上，第四组发射天线排布在U型的另一边且与底边的第三组发射天线的间距为2*λ。
[0009]通过四组发射天线交替发射，虚拟出方位向8组接收天线和俯仰向3组接收天线，实现高精度的方位和俯仰向角度测量，从而支持手势识别检测；所述射频收发电路与单片
机电路相连，由单片机电路产生的SPI信号控制，生成77GHz～81GHz线性调频发射信号，用于天线发射和接收机本振；4组接收天线接收目标反射的毫米波信号，接收信号和本振信号混频后，生成4路独立的中频信号。单片机电路根据射频收发电路反馈的同步信号接收所述的4路中频信号，进行数据处理，获取目标距离、方位角、俯仰角和速度信息，进一步信号处理后获得人员存在检测结果和手势识别结果。
[0010]进一步地，所述的一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，其中射频收发电路顶部与壳体的距离为0.5λ的整数倍；射频收发电路顶部对应的壳体厚度为0.5倍介质波长的整数倍，其中介质波长由计算得出，ε是壳体材料的介电常数。射频收发电路顶部与壳体的距离最优为3.9mm。射频收发电路顶部对应的壳体厚度最优为3.3mm。所述射频收发电路到壳体的距离和壳体的厚度，可避免因电磁波穿透马桶盖、马桶座圈、陶瓷介质引起的不匹配及杂波干扰等问题，保证本装置可以安装在马桶内部而无需开孔，提升安装便捷性。
[0011]进一步地，所述的一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，所述电源管理电路包括P沟道MOS管，P沟道MOS管与所述的单片机电路连接，控制信号由所述单片机电路提供，可控制关断射频收发电路的供电。P沟道MOS管的G极连接单片机电路的IO管脚，P沟道MOS管的S极连接电源，P沟道MOS管的D极连接射频收发电路，给射频收发电路供电。当单片机电路的IO管脚输出低电平时，射频收发电路供电工作，当单片机电路的IO管脚输出高电平时，关闭射频收发电路供电，此时结合单片机电路休眠模式，雷达模块在空闲状态时的工作电流不超过10uA，降低模块平均功耗。
[0012]进一步地，所述的一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，其中射频收发电路、单片机电路、接口电路和电源管理电路在同一块印制电路板上。
[0013]进一步地，所述的印制电路板使用FR4板材。
[0014]由于射频收发电路使用片上天线，印制电路板不需要使用相对昂贵的高频板材，采用常规FR4板材实现，降低毫米波雷达装置的成本，也改善了由印制电路板加工精度导致的射频性能一致性问题。同时不使用微带天线，大幅缩减了印制电路板的面积，在本装置中雷达模块的尺寸为18mm*32.5mm*1.4mm。
[0015]本技术的有益效果：本技术的一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，发射的电磁波可以穿透马桶陶瓷介质、马桶盖、马桶座圈，无需开孔，易于安装使用。同时毫米波雷达不涉及用户隐私，便于在智能家居场景应用。本装置采用射频集成收发芯片加片上天线、单片机电路组成的硬件架构，可以设计实现小型化、低成本的77G4发4收毫米波雷达装置。本雷达装置具有较高的距离分辨率，结合信号处理流程，可以大幅降低人员在卫生间走动时引起的误触发。同时本雷达装置具有较高的方位和俯仰角分辨率，支持手势等控制操作，可以实现无接触控制马桶，提升使用体验，消除卫生隐患。
附图说明
[0016]图1为本技术一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置结构框图；
[0017]图2为本技术一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置结构示意图。
[0018]图中标号如下：
[0019]1、雷达模块
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2、壳体
[0020]11、射频收发电路
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12、单片机电路
[0021]13、接口电路
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14、电源管理电路
[0022]111、四组接收天线
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112、四组发射天线
具体实施方式
[0023]为使本技术的目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合实施例和附图对本技术作进一步详细描述。
[0024]下面结合附图进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。
[0025]如图1、2所示，一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，包括：雷达模块1、壳体2；雷达模块包括射频收发电路11、单片机电路12、接口电路13、电源管理电路14。所述射频收发电路集成片上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，其特征在于：该装置包括雷达模块和壳体，所述雷达模块设置在所述壳体内；其中雷达模块包括射频收发电路、单片机电路、接口电路及电源管理电路；所述的射频收发电路集成片上天线，包括四组发射天线和四组接收天线，所述的四组发射天线和四组接收天线排布成U型，其中四组接收天线以λ/2间距排布在U型一条侧边上，前三组发射天线以λ/2间距排布在U型底边上，第四组发射天线排布在U型的另一边且与底边的第三组发射天线的间距为2*λ。2.根据权利要求1所述的一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，其特征在于：其中射频收发电路顶部与壳体的距离为0.5λ的整数倍；射频收发电路顶部对应的壳体厚度为0.5倍介质波长的整数倍，其中介质波长由计算得出，ε是壳体材料的介电常数。3.根据权利要求2所述的一种77GHz智能马桶毫米波雷达装置，其特征在于：射频收发...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雨泉，袁常顺，
申请(专利权)人：杭州雷世科技有限公司，
类型：新型
国别省市：