抗干扰的微波探测方法和微波探测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一抗干扰的微波探测方法和微波探测装置，其中所述抗干扰的微波探测方法能够避免采用多次滤波的方式准确消除环境中与所述微波探测装置的本振信号具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的干扰信号于相应多普勒中频信号中形成的干扰信号，因而能够保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性，对应有利于实现包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等动作特征的组合探测，相应所述微波探测装置的探测功能丰富而适用于多功能需求的智能探测应用。功能需求的智能探测应用。功能需求的智能探测应用。

【技术实现步骤摘要】
抗干扰的微波探测方法和微波探测装置


[0001]本专利技术涉及多普勒微波探测领域，尤其涉及抗干扰的微波探测方法和微波探测装置。

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，只有获取即时稳定的探测结果，才能够为智能终端设备提供准确的判断依据。其中无线电技术，包括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。
[0003]对应图1，所述多普勒微波探测装置的电路结构原理被示意，其中所述多普勒微波探测装置用以发射和/或接收微波的相应天线体10P经一混频器20P被一本振信号馈电而发射对应于所述本振信号频率的一探测波束以形成相应探测空间，和接收所述探测波束被所述探测空间内的物体反射形成的一回波而产生一回馈信号，其中所述混频器20P接收所述回馈信号并以混频检波的方式输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间的频率差异的一多普勒中频信号，则基于多普勒效应原理，所述多普勒中频信号在幅度上的波动理论上对应于所述探测空间内的物体的运动，其中基于所述多普勒微波探测装置的上述工作原理，一方面，能够被所述天线体10P接收的环境干扰信号会被叠加于所述多普勒中频信号而形成所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号；另一方面，能够被所述天线体10P接收的环境干扰信号中与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的信号同时还会叠加于所述回馈信号参与混频检波过程而形成与所述多普勒中频信号中的有效信号混为一体的第二类干扰信号。
[0004]对于第一类干扰信号，目前主要采用滤波的方式滤除被叠加于所述多普勒中频信号中的相应频率范围的第一类干扰信号，或同时通过缩窄所述天线体10P的频带宽度的方式缩窄所述天线体10P对环境干扰信号的接收频率范围。然而，基于滤波的工作原理，采用滤波的方式一方面会同时滤除所述多普勒中频信号中相应频率的有效信号而破坏滤波输出的所述多普勒中频信号的完整性；另一方面还会形成对所述多普勒中频信号中相应频率的有效信号的积分处理而难以保障滤波输出的所述多普勒中频信号的相应参数与物理意义的对应关系；此外，参考本专利技术说明书附图之图2所示，在所述探测空间不存在物体活动的状态，当以相应滤波电路对所述混频器20P输出的多普勒中频信号进行滤波处理时，在所述滤波电路的输入端和输出端采样获取的所述多普勒中频信号以上下排布的方式被对比示意，其中由于目前对于多普勒中频信号的滤波处理本质上是选择多普勒中频信号中相应频率范围的信号进行积分平滑处理，其并不能实现真正意义上的消除处理，尤其是在该频率范围的信号强度较高时，因而通常需要进行多次滤波处理，如此以基于前述采用滤波的
方式对滤波输出的所述多普勒中频信号的两个方面的多次影响，造成滤波输出的所述多普勒中频信号对所述探测空间内的物体的运动的反馈的准确性难以保障，尤其是对所述探测空间内的微动作的反馈的准确性。
[0005]对于第二类干扰信号，即便在知道干扰源所产生的环境干扰信号的频率范围的状态，由于干扰源的频率变化速率的不确定性，在所述多普勒中频信号对应于所述本振信号和所述回馈信号(叠加有环境干扰信号)之间的频率差异的状态，当以相应滤波电路对所述混频器20P输出的多普勒中频信号进行滤波处理时，一方面，所述滤波电路的参数设计与第二类干扰信号的频率范围的对应关系的准确性和稳定性难以保障，以致于相应第二类干扰信号难以通过滤波的方式自所述多普勒中频信号中被分离滤除；另一方面，所述滤波电路的参数设计不存在与第一类干扰信号的频率范围的对应关系而易相互影响和形成对所述多普勒中频信号的多次滤波处理；此外，基于前述采用滤波的方式对滤波输出的所述多普勒中频信号的两个方面的影响，同样会造成滤波输出的所述多普勒中频信号对所述探测空间内的物体的运动的反馈的准确性难以保障。因此，对于第二类干扰信号的抑制，目前认为比较合理的是通过跳/变频的方式，降低所述本振信号长时间与环境干扰信号形成同频、邻频以及倍频之任一频率关系的概率。但这种方式仅能够降低所述多普勒中频信号中长时间存在第二类干扰信号的概率，仍旧无法自所述多普勒中频信号中将第二类干扰信号分离滤除。
[0006]综上所述，采用滤波的方式同时对所述多普勒中频信号中第一类干扰信号和第二类干扰信号的滤波处理，本质上是选择多普勒中频信号中相应频率范围的信号进行积分平滑处理，其并不能实现真正意义上的消除处理，因而通常需要进行多次滤波处理；此外，对于第二类干扰信号，滤波电路的参数设计与第二类干扰信号的频率范围的对应关系并不稳定和准确，且不存在与第一类干扰信号的频率范围的对应关系而易相互影响和形成对所述多普勒中频信号的多次滤波处理。则基于前述采用滤波的方式对滤波输出的所述多普勒中频信号的两个方面的多次影响，滤波输出的所述多普勒中频信号对所述探测空间内的物体的运动的反馈的准确性难以保障。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一目的在于提供一抗干扰的微波探测方法和微波探测装置，其中所述抗干扰的微波探测方法能够准确消除环境中与微波探测装置的本振信号具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的干扰信号于相应多普勒中频信号中形成的第二类干扰信号，因而有利于提高所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈精度。
[0008]本专利技术的一目的在于提供一抗干扰的微波探测方法和微波探测装置，其中通过形成差分信号形态的多普勒中频信号的方式，基于第一类干扰信号和第二类干扰信号的形成过程，第一类干扰信号和第二类干扰信号分别对应以共模干扰和差模干扰存在于差分信号形态的所述多普勒中频信号而能够被区分，进而能够互不影响地基于不同信号处理方式分别抑制或消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中的第一类干扰信号和第二类干扰信号，如此以有利于保障所述多普勒中频信号的完整性而保障所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈的准确性，对应有利于实现包括人体移动、微动、呼吸以及心跳等动作特征的组合探测，相应所述微波探测装置的探测功能丰富而适用于多功能需求的
智能探测应用。
[0009]本专利技术的一目的在于提供一抗干扰的微波探测方法和微波探测装置，其中在第二类干扰信号以差模干扰被加载于差分信号形态的所述多普勒中频信号的状态，通过对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的第二类干扰信号，因而有利于避免采用多次滤波的方式而能够保障所述多普勒中频信号的完整性和保障所述多普勒中频信号的相应参数与物理意义的对应关系，进而提高所述多普勒中频信号对相应探测空间内的物体的运动的反馈精度。
[0010]本专利技术的一目的在于提供一抗干扰的微波探测方法和微波探测装置，其中由于在实际应用中，与所述微波探测装置的本振信号具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的环境干扰信号主要为无线通信信号，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抗干扰的微波探测方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)发射对应于一本振信号频率的一探测波束以形成相应探测空间；(B)接收所述探测波束被所述探测空间内的物体反射形成的回波而产生一回馈信号；(C)输出差分信号形态的一多普勒中频信号，其中所述多普勒中频信号为对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的信号；以及(D)以选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的差分信号，以使得叠加于所述回馈信号的环境干扰信号中，与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的无线通信信号于所述多普勒中频信号中产生的差模干扰能够被消除。2.根据权利要求1所述的抗干扰的微波探测方法，其中在所述步骤(D)中，以一选频对消电路对所述步骤(C)中输出的差分信号形态的所述多普勒中频信号进行选频对消处理而输出被选频对消处理后的所述多普勒中频信号，其中所述选频对消电路包括一第一等效电阻，一第二等效电阻以及一等效电容，其中所述第一等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的一端，所述第二等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的另一端，对应所述选频对消电路以所述第一等效电阻的另一端和所述第二等效电阻的另一端为两输入端，和以所述等效电容的两端为两输出端，以自两所述输入端接入所述步骤(C)中输出的差分信号形态的所述多普勒中频信号，和于两所述输出端输出被选频对消处理的所述多普勒中频信号。3.根据权利要求2所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述第一等效电阻和所述第二等效电阻被设置分别在25％的误差范围内趋于39kΩ的阻值，所述等效电容被设置在25％的误差范围内趋于47nF的电容量。4.根据权利要求2所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述等效电容以相互串联的两电容被等效设置，其中两所述电容被设置采用相同型号的电容。5.根据权利要求4所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述第一等效电阻和所述第二等效电阻被设置分别在25％的误差范围内趋于39kΩ的阻值，两所述电容均被设置在25％的误差范围内趋于100nF的电容量。6.根据权利要求4所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述选频对消电路于相互串联的两所述电容之间被接地。7.根据权利要求2所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述选频对消电路的两所述输入端分别电性连接有一对地电容。8.根据权利要求1至7中任一所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述抗干扰的微波探测方法进一步在所述步骤(C)和所述步骤(D)之间，和/或在所述步骤(D)之后包括步骤：(E)对差分信号形态的所述多普勒中频信号进行差分放大处理。9.根据权利要求8所述的抗干扰的微波探测方法，其中所述抗干扰的微波探测方法在所述步骤(D)之后还包括步骤：F、转换差分信号形态的所述多普勒中频信号为单端信号形态的所述多普勒中频信号。10.根据权利要求1至7中任一所述的抗干扰的微波探测方法，其中在所述步骤(C)中，以混频处理的方式直接输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的差分信号形态的所述多普勒中频信号。
11.根据权利要求1至7中任一所述的抗干扰的微波探测方法，其中在所述步骤(C)中包括以下步骤：C1、混频处理所述本振信号和所述回馈信号，以使得对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的信号能够被引出；C2、引出一路对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的信号而输出单端信号形态的所述多普勒中频信号；以及C3、通过将单端信号形态的所述多普勒中频信号反相的方式反相输出对应所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的信号，以转换单端信号形态的所述多普勒中频信号为差分信号形态的所述多普勒中频信号。12.微波探测装置，其特征在于，包括：一振荡单元，其中所述振荡单元被设置用于产生一本振信号；一天线单元，所述天线单元被馈电连接于所述振荡单元以发射对应于所述本振信号频率的一探测波束而形成相应探测空间，和接收所述探测波束被所述探测空间内的物体反射形成的一回波而产生一回馈信号；一多普勒差分输出电路，其中所述多普勒差分输出电路被电性连接于所述天线单元和所述振荡单元，以输出差分信号形态的一多普勒中频信号，其中所述多普勒中频信号为对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的信号；以及至少一选频对消电路，其中所述选频对消电路被电性连接于所述多普勒差分输出电路，以通过选频对消的方式消除差分信号形态的所述多普勒中频信号中相应频率范围的差分信号，对应使得叠加于所述回馈信号的环境干扰信号中，与所述本振信号的频率具有同频、邻频以及倍频之任一频率关系的无线通信信号于所述多普勒中频信号中产生的差模干扰能够被消除。13.根据权利要求12所述的微波探测装置，其中所述选频对消电路包括一第一等效电阻，一第二等效电阻以及一等效电容，其中所述第一等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的一端，所述第二等效电阻的一端被电性连接于所述等效电容的另一端，对应所述选频对消电路以所述第一等效电阻的另一端和所述第二等效电阻的另一端为两输入端，和以所述等效电容的两端为两输出端，以自两所述输入端接入所述多普勒差分输出电路输出的差分信号形态的所述多普勒中频信号，和于两所述输出端输出被选频对消处理的所述多普勒中频信号。14.根据权利要求13所述的微波探测装置，其中所述第一等效电阻和所述第二等效电阻被设置分别在25％的误差范围内趋于39kΩ的阻值，所述等效电容被设置在25％的误差范围内趋于47nF的电容量。15.根据权利要求13所述的微波探测装置，其中所述等效电容以相互串联的两电容被等效设置，其中两所述电容被设置采用相同型号的电容。16.根据权利要求15所述的微波探测装置，其中所述第一等效电阻和所述第二等效电阻被设置分别在25％的误差范围内趋于39kΩ的阻值，两所述电容均被设置在25％的误差范围内趋于100nF的电容量。17.根据权利要求15所述的微波探测装置，其中所述选频对消电路于相互串联的两所述电容之间被接地。
18.根据权利要求13所述的微波探测装置，其中所述选频对消电路的两所述输入端分别电性连接有一对地电容。19.根据权利要求13至18中任一所述的微波探测装置，其中所述多普勒差分输出电路和所述振荡单元以集成电路形态被设置和被一体集成于一微波芯片。20.根据权利要求19所述的微波探测装置，其中所述选频对消电路的所述第一等效电阻和所述第二等效电阻被一体集成于所述微波芯片。21.根据权利要求12至18中任一所述的微波探测装置，其中多普勒差分输出电路被设置基于混频处理的方式直接输出对应于所述本振信号和所述回馈信号之间频率/相位差异的差分信号形态的所述多普勒中频信号。22.根据权利要求21所述的微波探测装置，其中所述多普勒差分输出电路包括以等效电阻或等效电感形态形成的一第一负载和一第二负载，一第一MOS管，以及一第二MOS管，其中所述第一负载的一端被电性连接于所述第二负载的一端，所述第一负载的另一端被电性连接于所述第一MOS管的漏极，所述第二负载的另一端被电性连接于所述第二MOS管的漏极，其中所述第一MOS管的源极被电性连接与所述第二MOS管的源极，如此以在于相互连接的所述第一负载和所述第二负载的两端接入电源，和于相互连接的所述第一MOS管和所述第二MOS管的两源极接入所述回馈信号，以及于所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极分别接入反相的所述本振信号的状态，能够于所述第一MOS管的漏极和所述第二MOS管的漏极输出差分信号形态的所述多普勒中频信号。23.根据权利要求21所述的微波探测装置，其中所述多普勒差分输出电路包括一第一MOS管，一第二MOS管，一第三MOS管以及一第四MOS管，其中所述第一MOS管的漏极被电性连接于所述第二MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极被电性连接于所述第四MOS管的漏极，所述第一MOS管的源极被电性连接于所述第三MOS管的源极，所述第二MOS管的源极被电性连接于所述第四MOS管的源极，如此以在于相互连接的所述第一MOS管和所述第二MOS管的两漏极之间，和相互连接的所述第三MOS管和所述第四MOS管的两漏极之间，分别接入反相的所述回馈信号，和于所述第一MOS管，所述第二MOS管，所述第三MOS管以及所述第四MOS管的四个栅极接入顺序反相的所述本振信号的状态，能够于所述第一MOS管和所述第三MOS管的两所述源极之间，和所述第二MOS管和所述第四MOS管的两所述源极之间，输出差分信号形态的所述多普勒中频信号。24.根据权利要求21所述的微波探测装置，其中所述多普勒差分输出电路包括以等效电阻或等效电感形态形成的一第一负载和一第二负载，一第一MOS管，一第二MOS管，以及一第三MOS管，其中所述第一负载的一端被电性连接于所述第二负载的一端，所述第一负载的另一端被电性连接于所述第一MOS管的漏极，所述第二负载的另一端被电性连接于所述第二MOS管的漏极，其中所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极分别被电性连接于所述第三MOS管的漏极，其中所述第三MOS管的源极被接地，如此以在于相互连接的所述第一负载和所述第二负载的两端接入电源，和于所述第三MOS管的栅极接入所述回馈信号，以及于所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极分别接入反相的所述本振信号的状态，能够于所述第一MOS管的漏极和所述第二MOS管的漏极输出差分信号形态的所述多普勒中频信号。25.根据权利要求21所述的微波探测装置，其中所述多普勒差分输出电路包括以等效
电阻或等效电感形态形成的一第一负载和一第二负载，一第一MOS管，一第二MOS管，一第三MOS管，一第四MOS管，一第五MOS管，一第六MOS管，以及一电流源，其中所述第一负载的一端被电性连接于所述第二负载的一端，所述第一负载的另一端被分别电性连接于所述第一MOS管的漏极和所述第三MOS管的漏极，所述第二负载的另一端被分别电性连接于所述第二MOS管的漏极和所述第四MOS管的漏极，其中所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极分别被电性连接于所述第五MOS管的漏极，所述第三MOS管的源极和所述第四MOS管的源极分别被电性连接于所述第六MOS管的漏极，其中所述第五MOS管的源极和所述第六MOS管的源极分别被电性连接于所述电流源，如此以在于所述第五MOS管的栅极和所述第六MOS管的栅极分别接入反相的所述回馈信号，于所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极分别接入反相的所述本振信号，于所述第三MOS管的栅极和所述第四MOS管的栅极分别接入反相的所述本振信号，其中所述第二MOS管的栅极接入的所述本振信号与所述第三MOS管的栅极接入的所述本振信号同相，以及于所述相互连接的所述第一负载和所述第二负载的两端接入电源的状态，能够于所述第一负载的另一端和所述第二负载的另一端输出差分信号形态的所述多普勒中频信号。26.根据权利要求12至18中任一所述的微波探测装置，其中多普勒差分输出电路包括一混频电路和一单端信号转差分信号电路，其中所述混频电路被电性连接于所述天线单元和所述振荡单元，以接入所述回馈信号和所述本振信号并以混频检波的方式输出对应于所述回馈信号和所述本振信...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹高迪，邹新，孙毅，
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：