多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法，所述多普勒微波探测装置包括调节输入单元，调节控制电路，馈电电路，混频单元以及天线单元，其中所述馈电电路被电性连接于所述混频单元和被馈电连接于所述天线单元，以传输一激励信号至所述混频单元和以所述激励信号对所述天线单元馈电，其中所述调节控制电路被连接于所述调节输入单元和所述馈电电路，以将所述调节输入单元作为所述多普勒微波探测装置的人机交互窗口，在维持所述馈电电路的工作频率和阻抗的独立性的状态，基于对所述调节输入单元的相应输入信息的选择，对所述激励信号的有效幅值V

【技术实现步骤摘要】
多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法


[0001]本专利技术涉及多普勒微波探测领域，特别涉及多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法。

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，通过以固定频率发射一微波波束，和接收该微波波束被相应物体反射形成的一反射回波，并在后续通过混频检波的方式生成对应于该微波波束和该反射回波之间的频率差异的一多普勒中频信号，则该多普勒中频信号的幅值波动对应于相应物体的运动产生的多普勒效应，如此以基于所述多普勒中频信号表征相应物体的运动，并在应用于对人体活动的探测时，能够以相应电气设备对人体活动的响应实现人与物之间的智能互联，因而具有广泛的应用前景，然而一方面由于相应微波波束的边界为辐射能量衰减到一定程度的梯度边界而具有非确定性，另一方面由于缺乏对电磁辐射的有效控制手段，即对相应微波波束的梯度边界的整形手段，主要体现在对微波波束的波束角的调整手段的匮乏，相应微波探测模块的实际探测空间固定并难以控制，对应造成实际探测空间与相应目标探测空间不匹配的状况，如此以在实际探测空间之外的目标探测空间无法被有效探测的状态，和/或在目标探测空间之外的实际探测空间存在环境干扰的状态，包括动作干扰、电磁干扰以及因电磁屏蔽环境造成的自激干扰，造成现有的基于多普勒效应原理的微波探测技术精准度差和/或抗干扰性能差的问题，即由于微波波束的边界为辐射能量衰减到一定程度的梯度边界，同时缺乏对微波波束的梯度边界的整形手段，现有的微波探测模块的实际探测空间难以在实际应用中匹配相应的目标探测空间，造成现有的微波探测模块在实际应用中于不同应用场景的适应能力有限并具有较差的探测稳定性的缺陷。
[0003]为解决现有的微波探测模块的上述缺陷，目前主要通过选择实际探测空间大于相应目标探测空间的所述微波探测模块，并以所述多普勒中频信号在幅值上的相应阈值设定降低所述微波探测模块的灵敏度，以基于灵敏度的降低排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰。然而，由于所述多普勒中频信号的幅值关联于所述反射回波的能量大小而同时关联于环境中的反射面面积大小，运动物体的反射面大小和运动速度以及与所述微波探测模块之间的距离，因此，基于所述微波探测模块的灵敏度的降低无法准确排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰以致对所述目标探测空间的探测并不稳定和准确，例如，与所述微波探测模块距离相同的不同运动物体由于具有不同的反射面大小和/或运动速度而于所述多普勒中频信号中具有不同的幅值反馈，又如距离所述微波探测模块更远的运动物体会因为具有更大的反射面和/或运动速度
而于所述多普勒中频信号中可能具有更高的幅值反馈，即对所述微波探测模块的灵敏度的降低无法准确排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰，以致所述微波探测模块在实际应用中对所述目标探测空间的探测并不稳定和准确。
[0004]此外，对所述微波探测模块的灵敏度的降低并不影响所述微波探测模块的实际探测空间，因而当所述微波探测模块的实际探测空间大于相应目标探测空间时，对所述微波探测模块的灵敏度的降低一方面不会对应降低所述微波探测模块的功耗，对应造成所述目标探测空间之外的辐射损耗，另一方面易形成所述目标探测空间的自激干扰，尤其是在所述目标探测空间存在高反射物体的状态和在所述目标探测空间为非开阔的小空间的状态，如所述目标探测空间为具有大量金属结构的厂房或仓库的状态。
[0005]也就是说，现有的通过选择实际探测空间大于相应目标探测空间的所述微波探测模块，并以降低所述微波探测模块的灵敏度的方式排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰所产生的多普勒中频信号，一方面无法准确排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰以致对所述目标探测空间的探测并不稳定和准确；另一方面易形成所述目标探测空间的自激干扰而造成所述微波探测模块的工作的不稳定，尤其是在所述目标探测空间存在高反射物体的状态和在所述目标探测空间为存在墙面和地面的非开阔小空间的状态；且并不会对应降低所述微波探测模块的功耗而造成所述目标探测空间之外的辐射损耗。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一目的在于提供一多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法，其中所述多普勒微波探测装置的激励信号的幅值能够被调节设置，以基于所述激励信号的幅值与所述多普勒微波探测装置所发射的微波波束的能量密度分布的关联性，调整所述微波波束的梯度边界而调整所述多普勒微波探测装置的以所述梯度边界为界的实际探测空间，对应形成对所述多普勒微波探测装置的探测范围的调节。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法，其中所述多普勒微波探测装置的激励信号的幅值能够被调节设置而调整所述多普勒微波探测装置的以所述梯度边界为界的所述实际探测空间，以利用所述微波波束在同样的介质层的衰减度，反射率，穿透率趋于不变的特性，基于对所述实际探测空间的调整，在所述实际探测空间基于所述激励信号的幅值的调节与以墙壁、玻璃或金属板层为界界定的目标探测空间相适配的状态，降低所述微波波束在所述目标探测空间之外的场强，对应有利于基于对所述激励信号的幅值的调节排除所述目标探测空间之外的环境干扰和动作干扰。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法，其中所述多普勒微波探测装置的激励信号的幅值能够被调节设置而调整所述多普勒微波探测装置的以所述梯度边界为界的所述实际探测空间，以利用所述微波波束在同样的介质层的衰减度，反射率，穿透率趋于不变的特性，基于对所述实际探测空间的调整，在所述实际探测空间基于所述激励信号的幅值的调节与以墙壁、玻璃或金属板层为界界定的目标探测空间相适配的状态，降低所述微波波束在所述目标探测空间之外的场强，对应有利于基于对所述激励信号的幅值的调节降低所述多普勒微波探测装置对所述目标探测空间之外的电磁干扰。
[0009]本专利技术的另一目的在于提供一多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法，其中基于对所述实际探测空间的调整，在所述实际探测空间基于所述激励信号的幅值的调节与所述目标探测空间相适配的状态，界定所述目标探测空间的墙壁、玻璃或金属板层对所述微波波束的反射形成的回波信号的强度能够被降低，如此以有利于基于对所述激励信号的幅值的调节，在所述目标探测空间存在高反射物体的状态和在所述目标探测空间为非开阔的小空间的状态，降低所述多普勒微波探测装置基于多径反射产生自激干扰的概率。
[0010]本专利技术的另一目的在于提供一多普勒微波探测装置及其探测边界自适应调节方法，其中基于对所述激励信号的幅值的调节，相对于独本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一多普勒微波探测装置，其特征在于，包括：一调节输入单元；一调节控制电路，其中所述调节控制电路包括一输入识别单元，一逻辑处理单元以及一通讯接口单元，其中所述输入识别单元被电性连接于所述调节输入单元和所述逻辑处理单元，以识别所述调节输入单元的输入信息和传输对应该输入信息的数字信息至所述逻辑处理单元；一馈电电路，其中所述馈电电路以集成电路形态被设置并包括一通讯接口模块，一数字逻辑处理单元，一压控振荡单元以及一激励信号幅值调节单元，其中所述逻辑处理单元预设有能够被所述数字逻辑处理单元识别的相应分级控制指令并被电性连接于所述通讯接口单元，以根据自所述输入识别单元接收到的数字信息调取相应分级控制指令传输至所述通讯接口单元，其中所述通讯接口模块被电性连接于所述通讯接口单元以自所述通讯接口单元接收相应所述分级控制指令，其中所述压控振荡单元被同时电性连接于所述数字逻辑处理单元和所述激励信号幅值调节单元，以受所述数字逻辑处理单元控制地以相应频率输出一激励信号至所述激励信号幅值调节单元，其中所述数字逻辑处理单元被电性连接于所述通讯接口模块和所述激励信号幅值调节单元，以自所述通讯接口模块接收相应所述分级控制指令和依接收到的所述分级控制指令控制所述激励信号幅值调节单元对所述激励信号的有效幅值进行调节；一混频单元；以及一天线单元，其中所述天线单元被电性连接于所述混频单元和被馈电连接于所述激励信号幅值调节单元，以在被所述激励信号幅值调节单元输出的所述激励信号馈电的状态发射对应于所述激励信号的频率的一微波波束而形成一实际探测空间，和接收所述微波波束被所述实际探测空间内相应物体反射形成的一反射回波，以传输对应于所述反射回波的一回波信号至所述混频单元，其中所述混频单元进一步被电性连接于所述压控振荡单元以接入自所述压控振荡单元输出的所述激励信号而以混频检波的方式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；一中频放大单元，其中所述中频放大单元被电性连接于所述混频单元，以自所述混频单元接收所述多普勒中频信号和对接收到的所述多普勒中频信号进行放大处理；以及一信号处理单元，其中所述信号处理单元被电性连接于所述中频放大单元，以基于相应阈值设置提取所述多普勒中频信号的有效特征，其中所述逻辑处理单元被电性连接于所述信号处理单元，以依所述信号处理单元提取的所述多普勒中频信号的有效特征输出相应控制信息。2.根据权利要求1所述的多普勒微波探测装置，其中所述多普勒微波探测装置进一步包括一控制单元，其中所述控制单元被电性连接于所述逻辑处理单元以接入所述逻辑处理单元输出的控制信息，和在接入相应控制信息的状态输出相应控制信号至对应电气设备或执行相应控制动作而控制相应电气设备的工作状态。3.根据权利要求1所述的多普勒微波探测装置，其中所述调节控制电路的所述逻辑处理单元进一步被设置基于与所述信号处理单元之间的电性连接关系依调取的所述分级控制指令调整所述信号处理单元中的阈值设置，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换形成对所述多普勒微波探测装置的灵敏度设置。
4.根据权利要求1所述的多普勒微波探测装置，其中所述馈电电路的所述数字逻辑处理单元进一步被电性连接于所述中频放大单元，并依接收到的所述分级控制指令控制所述中频放大单元的放大倍率，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换形成对所述信号处理单元中的阈值设置的等效调整而形成对所述多普勒微波探测装置的灵敏度设置。5.根据权利要求4所述的多普勒微波探测装置，其中所述中频放大单元包括一放大器，一输入电阻，一反馈电阻，一隔直电容，并联于所述输入电阻的至少一分支输入电路以及并联于所述反馈电阻的至少一分支反馈电路，其中所述输入电阻的一端被电性连接于所述放大器的负极输入端，所述输入电阻的另一端经所述隔直电容接地，其中所述反馈电阻的一端被电性连接所述放大器的输出端，所述反馈电阻的另一端被电性连接于所述放大器的负极输入端，其中各所述分支输入电路包括一分支输入开关管和与所述分支输入开关管串联一分支输入电阻，其中各所述分支反馈电路包括一分支反馈开关管和与所述分支反馈开关管串联的一分支反馈电阻，其中所述分支输入开关管和所述分支反馈开关管受所述数字逻辑处理单元控制地被电性连接于所述数字逻辑处理单元，其中所述中频放大单元于所述放大器的正极输入端与所述混频单元电性相连和于所述放大器的输出端与所述信号处理单元电性相连，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换实现对相应所述分支输入开关管和/或所述分支反馈开关管的导通和关断控制，对应调节所述放大器的输入电阻的阻值和/或反馈电阻的阻值而形成对所述中频放大单元的放大倍率的调节控制。6.根据权利要求4所述的多普勒微波探测装置，其中所述中频放大单元包括一放大器，一输入电阻，一反馈电阻，一隔直电容，并联于所述输入电阻的至少一分支输入电路以及并联于所述反馈电阻的至少一分支反馈电路，其中所述输入电阻的一端被电性连接于所述放大器的负极输入端，所述输入电阻的另一端经所述隔直电容被电性连接于所述混频单元，其中所述反馈电阻的一端被电性连接所述放大器的输出端，所述反馈电阻的另一端被电性连接于所述放大器的负极输入端，其中各所述分支输入电路包括一分支输入开关管和与所述分支输入开关管串联一分支输入电阻，其中各所述分支反馈电路包括一分支反馈开关管和与所述分支反馈开关管串联的一分支反馈电阻，其中所述分支输入开关管和所述分支反馈开关管受所述数字逻辑处理单元控制地被电性连接于所述数字逻辑处理单元，其中所述中频放大单元于所述放大器的正极输入端接入参考电压，和于所述放大器的输出端与所述信号处理单元电性相连，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换实现对相应所述分支输入开关管和/或所述分支反馈开关管的导通和关断控制，对应调节所述放大器的输入电阻的阻值和/或反馈电阻的阻值而形成对所述中频放大单元的放大倍率的调节控制。7.根据权利要求5或6所述的多普勒微波探测装置，其中所述分支输入开关管和所述分支反馈开关管中的任一开关管被设置为MOS管和三极管中的一种。8.根据权利要求1所述的多普勒微波探测装置，其中所述多普勒微波探测装置进一步包括用于调节信号输送效率的一中频信号输出调节单元，其中所述中频信号输出调节单元被设置于所述混频单元与所述中频放大单元之间，并受所述逻辑处理单元控制地被电性连接于所述逻辑处理单元，对应所述混频单元经所述中频信号输出调节被电性连接于所述中频放大单元，以使得自所述混频单元输送多普勒中频信号至所述中频放大单元的输送效率能够被所述逻辑处理单元控制，其中所述逻辑处理单元被设置基于与所述中频信号输出调节单元之间的电性连接关系，依调取的所述分级控制指令调整控制所述中频信号输出调节
单元自所述混频单元输送多普勒中频信号至所述中频放大单元时的输送效率，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换形成对所述信号处理单元中的阈值设置的等效调整而形成对所述多普勒微波探测装置的灵敏度设置。9.根据权利要求1所述的多普勒微波探测装置，其中所述多普勒微波探测装置进一步包括用于调节信号输送效率的一中频信号输出调节单元，其中所述中频信号输出调节单元被设置于所述中频放大单元与所述信号处理单元之间，并受所述逻辑处理单元控制地被电性连接于所述逻辑处理单元，对应所述中频放大单元经所述中频信号输出调节被电性连接于所述信号处理单元，以使得自所述中频放大单元输送多普勒中频信号至所述信号处理单元的输送效率能够被所述逻辑处理单元控制，其中所述逻辑处理单元被设置基于与所述中频信号输出调节单元之间的电性连接关系，依调取的所述分级控制指令调整控制所述中频信号输出调节单元自所述中频放大单元输送多普勒中频信号至所述信号处理单元的输送效率，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换形成对所述信号处理单元中的阈值设置的等效调整而形成对所述多普勒微波探测装置的灵敏度设置。10.根据权利要求8或9所述的多普勒微波探测装置，其中所述中频信号输出调节单元具有两传输端并包括至少两分支限流电路，其中各所述分支限流电路包括一分支MOS管和一分支电阻/电感，其中同一所述分支限流电路的所述分支MOS管的漏极被电性连接于所述分支电阻/电感的一端，各所述分支限流电路的所述分支电阻/电感的另一端被电性连接于所述中频信号输出调节单元的两所述传输端，各所述分支限流电路的所述分支MOS管的源极被接地，各所述分支限流电路的所述分支MOS管的栅极被电性连接于所述逻辑处理单元，以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换实现对相应所述分支限流电路的所述分支MOS管的导通和关断控制而调节所述中频信号输出调节单元的两所述传输端之间的对地阻抗，对应调节所述中频信号输出调节单元对所述多普勒中频信号的输送效率。11.根据权利要求10所述的多普勒微波探测装置，其中基于MOS管的栅极，漏极以及源极与三极管的基极，集电极以及发射极的对应关系，所述中频信号输出调节单元中至少一所述MOS管被替换为三极管。12.根据权利要求1中所述的多普勒微波探测装置，其中所述多普勒微波探测装置进一步包括一射频低噪声可调放大器，其中所述射频低噪声可调放大器被设置于所述天线单元和所述混频单元之间，并受所述数字逻辑处理单元控制地被电性连接于所述数字逻辑处理单元，其中所述数字逻辑处理单元被设置依接收到的所述分级控制指令控制所述射频低噪声可调放大器的放大倍率，以调节自所述天线单元传输至所述混频单元的所述回波信号的强度，对应基于所述调节输入单元的相应输入信息变换形成对所述信号处理单元中的阈值设置的等效调整而形成对所述多普勒微波探测装置的灵敏度设置。13.根据权利要求3至6，8，9以及12中任一所述的多普勒微波探测装置，其中所述激励信号幅值调节单元包括至少两分支调节电路，其中各所述分支调节电路包括一第一MOS管和一第二MOS管，其中同一所述分支调节电路的所述第一MOS管的源极被电性连接于所述第二MOS管的漏极，其中各所述分支调节电路的所述第二MOS管的栅极被电性连接于所述压控振荡单元，各所述分支调节电路的所述第二MOS管的源极被接地，其中各所述分支调节电路的所述第一MOS管的漏极分别被电性连接于所述天线单元并经一电阻/电感接入电源正极，各所述分支调节电路的所述第一MOS管的栅极分别被电性连接于所述数字逻辑处理单元，
以基于所述调节输入单元的相应输入信息变换实现对相应所述分支调节电路的所述第一MOS管的导通和关断控制而实现对所述激励信号幅值调节单元输出的所述激励信号的有效幅值调节。14.根据权利要求3至6，8，9以及12中任一所述的多普勒微波探测装置，其中所述激励信号幅值调节单元包括至少两分支调节电路，其中各所述分支调节电路包括一第一MOS管和一第二MOS管，其中同一所述分支调节电路的所述第一MOS管的源极被电性连接于所述第二MOS管的漏极，其中各所述分支调节电路的所述第二MOS管的栅极被电性连接于所述压控振荡单元，各所述分支调节电路的所述第二MOS管的源极被...

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