多普勒雷达检测装置及雷达监测系统的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种多普勒雷达检测装置及雷达监测系统。

背景技术：

传统雷达多用于实现无线电探测与测距，目的是探测目标存在与否，并测量距离、方位和高度。

目前，雷达检测装置的频率固定，也即发射出去的射频频率不可调，这将使得在同一个空间设置多个雷达检测装置时，出现同频干扰的问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种多普勒雷达检测装置及雷达监测系统，旨在实现射频频点可调，可有效地避免同频干扰，解决密集分布问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种多普勒雷达检测装置，所述多普勒雷达检测装置包括主控制器、射频本振电路、射频发射电路及射频接收电路，所述主控制器的输入端用于接入频点调整控制指令，所述主控制器的控制端与所述射频本振电路的输入端连接，所述射频本振电路的输出端与所述射频发射电路的输入端连接，所述射频接收电路的输出端与所述主控制器的输入端连接；其中，

所述主控制器，用于将接收到的所述频点调整控制指令转换为电压控制信号；

所述射频本振电路，用于根据所述电压控制信号输出对应频率的射频信号，并经所述射频发射电路后发出；

所述射频接收电路，用于接收反射回的所述射频信号，并进行信号混频信号处理及放大后，输出至所述差频信号；

所述主控制器，还用于将接收到的差频信号进行信号转换后，输出对应的检测信号。

可选地，所述射频本振电路包括依次电连接的晶振、锁相环芯片、环路滤波器及压控振荡器，所述压控振荡器的输入端为所述射频本振电路的输入端，所述压控振荡器的分频端与所述锁相环芯片连接，所述压控振荡器的输出端为所述射频本振电路的输出端。

可选地，所述压控振荡器产生的射频频率为5.7～5.9GHz之间的任一频率。

可选地，所述射频发射电路包括依次与所述发射本振电路连接的耦合器、功率放大器及发射天线，所述耦合器的耦合端还与所述射频接收电路连接。

可选地，所述射频接收电路包括接收天线、混频器、中频放大器，所述接收天线与所述混频器的第一输入端连接，所述混频器的第二输入端与所述耦合器的耦合端连接；所述混频器的输出端与所述中频放大器的输入端连接，所述中频放大器的输出端为所述射频接收电路的输出端。

可选地，所述射频接收电路还包括增益控制放大器，所述增益放大器串联设置于所述混频器与所述中频放大器之间。

可选地，所述主控制器包括ADC转换单元、滤波器及信号处理器，所述ADC转换单元为所述主控制器的输入端，所述ADC转换单元依次与所述滤波器及所述信号处理器连接，所述信号处理器的输出端为所述主控制器的输出端。

可选地，所述主控制器与所述多普勒雷达检测装置还包括SPI接口，所述主控制器通过所述SPI接口与所述射频本振电路通信连接。

可选地，所述多普勒雷达检测装置还包括USB接口、串行接口及以太网卡接口，所述USB接口用于连接所述主控制器与外接USB存储器，用于所述主控制器读取外接USB存储器的数据；所述串行接口用于将主控制器与外接RS-232协议的通信设备通信连接；所述以太网卡接口用于将主控制器与外接TCP/IP协议的通信设备通信连接。

本实用新型还提出一种雷达监测系统，包括中央处理器、通信接口及多个如上所述的多普勒雷达检测装置，所述中央处理器通过所述通信接口分别与多个所述多普勒雷达检测装置的通信电路连接。

本实用新型多普勒雷达检测装置设置主控制器、射频本振电路、射频发射电路及射频接收电路，并通过主控制器将接收到的所述频点调整控制指令转换为电压控制信号，以使射频本振电路根据所述电压控制信号输出对应频率的射频信号，并经所述射频发射电路后，在测量的空间内，若检测到有移动的目标，例如人体，动物，或者车辆时，该射频信号会经过反射而被射频接收电路接收，并经射频接收电路进行信号混频信号处理及放大后，输出至所述差频信号至主控制器，以使主控制器将接收到的差频信号进行信号转换后，输出对应的检测信号，以实现目标的距离及位置检测。本实用新型实现了射频频点可调，可有效地避免同频干扰，解决密集分布问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型多普勒雷达检测装置一实施例的结构示意图；

图2为图1多普勒雷达检测装置中主控器一实施例的电路结构示意图；

图3为图1多普勒雷达检测装置中射频本振电路一实施例的电路结构示意图；

图4为图1多普勒雷达检测装置中射频发射电路一实施例的电路结构示意图；

图5为图1多普勒雷达检测装置中接收发射电路一实施例的电路结构示意图；

图6为本实用新型多普勒雷达检测装置另一实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种多普勒雷达检测装置。

该多普勒雷达检测装置可以采用感应探头，86感应面板等电子产品的形式实现，通过多普勒雷达检测装置可以检测过往车辆、人群，以及适用于酒店、家居来对室内有无人员进行检测。

参照图1至图6，在本实用新型一实施例中，该多普勒雷达检测装置包括主控制器10、射频本振电路20、射频发射电路30及射频接收电路40，所述主控制器10的输入端用于接入频点调整控制指令，控制所述主控制器10的控制端与所述射频本振电路20的输入端连接，所述射频本振电路20的输出端与所述射频发射电路30的输入端连接，所述射频接收电路40的输出端与所述主控制器10的输入端连接；其中，

所述主控制器10，用于将接收到的所述频点调整控制指令转换为电压控制信号；

所述射频本振电路20，用于根据所述电压控制信号输出对应频率的射频信号，并经所述射频发射电路30后发出；

所述射频接收电路40，用于接收反射回的所述射频信号，并进行信号混频信号处理及放大后，输出至所述差频信号；

所述主控制器10，还用于将接收到的差频信号进行信号转换后，输出对应的检测信号。

本实施例中，主控制器10可以是单片机、DSP及FPGA等微处理器，本领域的技术人员能够通过在主控制器10中集成一些硬件电路和软件程序或算法，来实现对射频本振电路20的控制，例如集成有存储器、ADC转换电路，以及滤波器12等硬件电路，或者用于分析比较接收到的检测信号的软件算法程序。通过运行或执行存储在主控制器10存储器内的软件程序和/或模块，并调用存储在存储器内的数据，主控制器10可以接收用户输入的频点调整控制指令，例如主控制器10可以与上位机通讯连接，用户可以通过上位机的键盘、鼠标，或者触摸屏等输出频点调整的控制指令，主控制器10在接收到用户输入的频点调整控制指令后，将控制指令转换为对应的电压控制指令。通过集成在主控制器10内模拟数字转换模块将该模拟信号转换为数字信号，并通过集成在主控制器10内的软件算法程序和/或硬件电路模块对该转换为数字信号的电信号进行比较、分析等处理，以确定射频接收电路40输出的检测信号是否有物体移动，以及物体移动时的距离等。

射频本振电路20可以根据主控制器10输出的电压控制信号，输出不同频率的射频信号，射频本振电路20输出射频频率为5.7～5.9GHz之间的任一频率。本实施例中，射频本振电路20可以以每5MHz作为一个输出频点，并在5.7-5.9GHz之间进行调整，因而可以调节输出31个频点，以保证频点工作在认证规定频段内，同时还可以避免在同一个空间内，多个多普勒雷达检测装置同时工作在同一个频率时，产生同频干扰。这样，在同一个空间内可以设置多个多普勒雷达检测装置，且不会产生密集分布而产生同频干扰，而出现无法工作的问题。

可以理解的是，射频本振电路20产生的射频信号是连续的，且该射频频率固定，射频发射电路30输出的该固定频率相当于脉冲波，并对空间扫描，若检测到有移动的目标，例如人体，动物，或者车辆时，该射频信号会经过反射而被射频接收电路40接收，由于多普勒效应，射频接收电路40接收到反射的射频频率与发射的射频频率会出现频率差，即多普勒频率。射频接收电路40将接收到反射的射频频率与发射的射频频率进行混频处理后获得该频率差，即差频信号，并将该差频信号进行放大处理后输出至主控制器10。主控制器10将该模拟的差频信号进行模拟-数字信号转换及信号处理后，输出相应的检测信号至上位机，上位机根据该检测信号确定该多普勒频率的大小，可测出移动目标相对对雷达的径向相对运动速度，然后再根据发射射频频率和接收射频频率的时间差，测出目标的距离及位置。

本实用新型多普勒雷达检测装置设置主控制器10、射频本振电路20、射频发射电路30及射频接收电路40，并通过主控制器10将接收到的所述频点调整控制指令转换为电压控制信号，以使射频本振电路20根据所述电压控制信号输出对应频率的射频信号，并经所述射频发射电路30后，在测量的空间内，若检测到有移动的目标，例如人体，动物，或者车辆时，该射频信号会经过反射而被射频接收电路40接收，并经射频接收电路40进行信号混频信号处理及放大后，输出至所述差频信号至主控制器10，以使主控制器10将接收到的差频信号进行信号转换后，输出对应的检测信号，以实现目标的距离及位置检测。本实用新型实现了射频频点可调，可有效地避免同频干扰，解决密集分布问题。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述射频本振电路20包括依次电连接的晶振21、锁相环芯片22、环路滤波器23及压控振荡器24，所述压控振荡器24的输入端为所述射频本振电路20的输入端，所述压控振荡器24的分频端与所述锁相环芯片22连接，所述压控振荡器24的输出端为所述射频本振电路20的输出端。

本实施例中，压控振荡器24根据输入电压控制信号的电压(该电压是输入信号与标准信号的误差)来调整控制输出信号的频率和相位，晶振21将产生的高频信号输出至锁相环芯片22，锁相环芯片22进行相位比较形成一个动态平稳的相差，以稳定锁住输入信号的相位，并经环路滤波器23滤波后，输出一个电压提供给压控振荡器24，以使压控振荡器24输出5.7～5.9GHz之间一稳定频率的射频信号。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述射频发射电路30包括依次与所述发射本振电路连接的耦合器31、功率放大器32及发射天线33，所述耦合器31的耦合端还与所述射频接收电路40连接。

本实施例中，功率放大器32用于将接收到的射频频率进行放大后输出至耦合器31，以使耦合器31将接收到的射频信号耦合至发射天线33后，经发射天线33发射出去。耦合器31还用于将接收到的射频信号耦合至射频接收电路40的混频器42。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述射频接收电路40包括接收天线41、混频器42、中频放大器43，所述接收天线41与所述混频器42的第一输入端连接，所述混频器42的第二输入端与所述耦合器31的耦合端连接；所述混频器42的输出端与所述中频放大器43的输入端连接，所述中频放大器43的输出端为所述射频接收电路40的输出端。

本实施例中，接收天线41用于接收反射回的射频信号，并将收到的射频信号输出至混频器42，混频器42将反射的射频频率与发射的射频频率进行混频处理后获得频率差，即差频信号，并将该差频信号输出至中频放大器43，经中频放大器43放大处理后输出至所述差频信号至主控制器10。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述射频接收电路40还包括增益控制放大器44，所述增益放大器串联设置于所述混频器42与所述中频放大器43之间。

本实施例中，增益控制放大器44用于将混频器42输出的差频信号进行放大处理，以调节中频放大器43的输出增益，有效的增加检测距离，最高可达15米。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述主控制器10包括ADC转换单元11、滤波器12及信号处理器13，所述ADC转换单元11为所述主控制器10的输入端，所述ADC转换单元11依次与所述滤波器12及所述信号处理器连接13，所述信号处理器13的输出端为所述主控制器10的输出端。

本实施例中，该滤波器12为数字滤波器12，可以采用有限冲激响应(FIR)滤波器12和无限冲激响应(IIR)滤波器12滤波器12来实现。ADC转换单元11将接收到模拟的差频信号转换为数字信号后输出至数字滤波器12，并经数字滤波器12滤波后输出至信号处理器13，信号处理器13内集成有软件算法程序，从而对接收到的检测信号进行算法处理，并产生相应的检测信号后输出相应的检测信号至上位机，上位机根据该检测信号确定该多普勒频率的大小，可测出移动目标相对对雷达的径向相对运动速度，然后再根据发射射频频率和接收射频频率的时间差，测出目标的距离及位置。可以理解的是，主控制器还包括DAC转换单元14，DAC转换单元14用于将接收到的数字信号的频点调整控制指令转换为模拟信号的电压控制信号后输出至射频本振电路20。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述主控制器10与所述多普勒雷达检测装置还包括SPI接口50，所述主控制器10通过所述SPI接口50与所述射频本振电路20通信连接。

本实施例中，SPI接口50具有选择信号输入端口CS，同步时钟信号输入端口SCLK，是数据输入端口SDI，以及数据输出端口SDO，通过上述端口实现主控制器10和发射本振电路的通讯连接。

参照图1至图6，在一优选实施例中，所述多普勒雷达检测装置还包括USB接口60、串行接口70及以太网卡接口80，所述USB接口60用于连接所述主控制器10与外接USB存储器，用于所述主控制器10读取外接USB存储器的数据；所述串行接口70用于将主控制器10与外接RS-232协议的通信设备通信连接；所述以太网卡接口80用于将主控制器10与外接TCP/IP协议的通信设备通信连接。

本市实施例中，USB接口60可用于与PC机连接，通过该USB接口60可实现主控制器10读取PC机的数据的，或者PC机可通过USB接口60传输数据至主控制器10，实现主控制器10与PC机之间的通讯连接，同时还可以通过USB接口60实现多普勒雷达检测装置内的电源转换电路和外部电源的电连接，通过USB接口60给多普勒雷达检测装置的主控制器10、射频本振电路20等其他电路模块供电。通过以太网卡接口80连接网线，可以将上位机与主控制器10连接并实现通信，将主控制器10配置好数据，则上位机通过以太网卡接口80可以浏览主控制器10设置的参数数据，该以太网卡接口80可选采用RTL8019AS模块来实现。串行接口70用于将主控制器10与外接RS-232协议的通信设备通信连接。

本实施例还可以通过外接端口与外部显示屏、触摸屏、按键电路模块等连接，实现的频点调整控制指令的设置及显示。

本实用新型还提出一种雷达监测系统，包括中央处理器、通信接口及多个如上所述的多普勒雷达检测装置。该多普勒雷达检测装置的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型雷达监测系统中使用了上述多普勒雷达检测装置，因此，本实用新型雷达监测系统的实施例包括上述多普勒雷达检测装置全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

其中，所述中央处理器通过所述通信接口分别与多个所述多普勒雷达检测装置的通信电路连接。可以理解的是，由于上述实施例中，多普勒雷达检测装置的频点可调，支持每5MHz调节一个频点，并在5.7-5.9GHz共41个频点协调调整输出，本实用新型在一个空间内可以布置多个普勒雷达检测装置，并且保证各个多普勒雷达检测装置工作在不同的频点内。解决了密集分布时，同频干扰的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。