[0001]
本发明涉及多普勒微波传感器技术领域，尤其涉及一种声频负反馈多普勒微波传感器及其制作工艺。
背景技术：
[0002]
微波传感器又称微波雷达，是利用电磁波的多普勒原理制作的仪器，包括感应物体的存在、运动速度、距离、角度等信息。目前已成为目标探测装置中常见的组件，广泛应用于工业、交通以及民用装置中，如车辆测速、液位测定、自动门、生产线物料探测、倒车雷达等。工作原理基于多普勒效应（电磁波或声波频率因馈源本身或与目标物相对运动所引起的频率的改变）。微波传感器检测过程中往往会受到各种纵波的声频信号的干扰，需要附加多种滤波器配合使用，不利于应用至小型化设备。
[0003]
本发明设计了一款新型多普勒微波传感器，将压电陶瓷传感器应用于传统的微波传感器当中，以制成一种无需附加器件即可直接滤除声频信号的多功能微波传感器，器件可应用于心率、呼吸等对精密度要求较高，对仪器体积有小型化要求的测量体系。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种声频负反馈多普勒微波传感器及其制作工艺。将压电陶瓷传感器应用于传统的微波传感器当中，以制成一种无需附加器件即可直接滤除声频信号的多功能微波传感器，使其能够适用于心率、呼吸等对精密度要求较高，对仪器体积有小型化要求的测量体系。
[0005]
为实现上述目的，本发明所用技术方案为：一种声频负反馈多普勒微波传感器，包括压电陶瓷层和pcb基板；所述pcb基板上蚀刻有微带天线、电源接地端口gnd、信号端口和电源接口，所述信号端口包括信号发射天线和信号接收信号；所述pcb基板与压电陶瓷层之间涂有一层有机树脂绝缘层，所述有机树脂绝缘层和pcb基板上对应设置有电源接地端口gnd；所述压电陶瓷上嵌有内电极，所述内电极通过绝缘层和pcb基板上设置的电源接地端口gnd与pcb基板通电。
[0006]
一种声频负反馈多普勒微波传感器的制作工艺，包括以下步骤：s1.在pcb基板上制备胶层，然后采用光刻技术曝光出微带天线、电源接地端口gnd、信号发射天线、信号接收天线和电源接口的单元图形；s2.在pcb基板曝光后的胶层上蚀刻上述微带天线、信号发射天线、信号接收天线和电源接口后，涂上一层有机树脂绝缘层；s3.在有机树脂绝缘层上覆盖一层烧结的压电陶瓷，即制得一种声频负反馈多普勒微波传感器。
[0007]
步骤s2中所述有机树脂绝缘层上预留有电源接地端口gnd，与蚀刻在pcb基板上的电源接地端口gnd相对应。
[0008]
步骤s3中所述有机树脂绝缘层上烧结一层压电陶瓷，烧结的压电陶瓷内嵌有内电
极。
[0009]
步骤s3中所述在有机树脂绝缘层上一层烧结的压电陶瓷，压电陶瓷的烧结包括以下步骤：s31.配料：对原料进行预处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各原材料；s32.混合煅烧：将上述原料混合后，煅烧所得混合物；s33.研磨混合：向煅烧后的混合物研磨成粉末，加入粘合剂混合均匀；s34.模制成型与烧结：将加入粘合剂的混合物模制成型，高温下烧结得到压电陶瓷半成品；s35.高压极化：将所得压电陶瓷半成品在3000v/mm的高压下极化，得到具有压电性能的压电陶瓷。
[0010]
步骤s33中所用粘合剂为聚乙酸乙烯粘合剂，所述粘合剂对研磨后的混合物起固化作用，并参与后续烧结过程的固相反应。
[0011]
步骤s33中所述研磨方式为干磨或湿磨。
[0012]
步骤s33中所述高温下烧结的温度控制在1000-1500℃之间。
[0013]
本发明的有益效果在于：1）本发明将微带天线和压电陶瓷应用于传统的微波传感器当中，制成一种无需附加器件即可直接滤除声频信号的多功能微波传感器，减少了传感器的生产成本；2）结构紧凑，拆装方便；3）多重滤波电路，抗干扰能力强；4）可用于心率、呼吸等对精密度要求较高，对仪器体积有小型化要求的测量体系。
附图说明
[0014]
图1为本发明一种声频负反馈多普勒微波传感器结构示意图；图2为本发明一种声频负反馈多普勒微波传感器制作工艺流程图；图3为本发明压电陶瓷制作工艺流程图；图4为本发明一种声频负反馈多普勒微波传感器的逻辑电路图；图中：1、压电陶瓷层；2、有机树脂绝缘层；3、pcb基板；4、电极；5、电源接地端口gnd；6、混合器；7、信号接收天线；8、微带天线；9、信号发射天线；10、电源；11、滤波器。
具体实施方式
[0015]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，应当理解，以下所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明；除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0016]
如图1所示，一种声频负反馈多普勒微波传感器，包括压电陶瓷层和pcb基板；所述pcb基板上蚀刻有微带天线、电源接地端口gnd、信号端口和电源接口，所述信号端口包括信号发射天线和信号接收信号；所述pcb基板与压电陶瓷层之间涂有一层有机树脂绝缘层，所述有机树脂绝缘层和pcb基板上对应设置有电源接地端口gnd；所述压电陶瓷上嵌有内电极，所述内电极通过绝缘层和pcb基板上设置的电源接地端口gnd与pcb基板通电。
[0017]
如图2所示，一种声频负反馈多普勒微波传感器的制作工艺，包括以下步骤：
s1.在pcb基板上制备胶层，然后采用光刻技术曝光出微带天线、电源接地端口gnd、信号发射天线、信号接收天线和电源接口的单元图形；s2.在pcb基板曝光后的胶层上蚀刻上述微带天线、信号发射天线、信号接收天线和电源接口后，涂上一层有机树脂绝缘层；s3.在有机树脂绝缘层上覆盖一层烧结的压电陶瓷，即制得一种声频负反馈多普勒微波传感器。
[0018]
步骤s2中所述有机树脂绝缘层上预留有电源接地端口gnd，与蚀刻在pcb基板上的电源接地端口gnd相对应。
[0019]
步骤s3中所述有机树脂绝缘层上烧结一层压电陶瓷，烧结的压电陶瓷内嵌有内电极。
[0020]
步骤s3中所述在有机树脂绝缘层上一层烧结的压电陶瓷，如图3所示，压电陶瓷的烧结包括以下步骤：s31.配料：对原料进行预处理，除杂去潮，然后按配方比例称量各原材料；s32.混合煅烧：将上述原料混合后，煅烧所得混合物；s33.研磨混合：向煅烧后的混合物研磨成粉末，加入粘合剂混合均匀；s34.模制成型与烧结：将加入粘合剂的混合物模制成型，高温下烧结得到压电陶瓷半成品；s35.高压极化：将所得压电陶瓷半成品在3000v/mm的高压下极化，得到具有压电性能的压电陶瓷。
[0021]
步骤s33中所用粘合剂为聚乙酸乙烯粘合剂，所述粘合剂对研磨后的混合物起固化作用，并参与后续烧结过程的固相反应。
[0022]
步骤s33中所述研磨方式为干磨或湿磨。
[0023]
步骤s33中所述高温下烧结的温度控制在1000-1500℃之间。
[0024]
本发明一种声频负反馈多普勒微波传感器的工作原理为：测定物体的速度与距离是利用雷达能动地将电磁波发射到对象物体，并接受返回的反射波。若对在距离发射天线为r的位置上以相对速度v运动的物体发射微波，由于多普勒效应，反射的频率f
r
发生偏移：f
r
=f0+f
d , f
d
为多普勒频率，可以表示为f
d
=2f0v/c，c为光速。因此，根据测量到的差拍信号频率，可测定相对速度。若测定两个多普勒输出成分的相位差为δφ，则求距离r的公式为：r=cδφ/4π(f
2-f1)。
[0025]
本发明一种声频负反馈多普勒微波传感器的工作过程为：如图4所示，传感器由微波震荡源、功率分配器、发射天线、接收天线、混合器、检波器等电路组成。发射天线向外定向发射微波，遇到物体被反射，反射波被接收天线接收，通过声频滤波后与混合器及振荡波混合，根据混合、检波后的低频信号，依照上述相对速度与距离公式可得出滤除了声频信号后的物体移动速度与距离。
[0026]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。