微波探头原理应用

./HB100微波模块是利用多普勒雷达<DopplerRadar>原理设计的微波移动物体探测器,主要应用于自动门控制开关、安全防系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、火车自动信号机等场所。HB100是标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器,这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：１、非接触探测；２、不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响,适合恶劣环境；3、抗射频干扰能力强；４、输出功率小,对人体构不成危害；５、远距离：探测围超过20米。多普勒原理简介：多普勒理论是以时间为基础的,当无线电波在行进过程中碰到物体时该电波会被反射,反射波的频率会随碰到物体的移动状态而改变。如果无线电波碰到的物体的位置是固定的,那么反射波的频率和发射波的频率应该相等。如果物体朝着发射的方向移动,则反射回来的波会被压缩,就是说反射波的频率会增加；反之反射回来的波的频率会随之减小。根据多普勒原理设计的微波探测器由FET介质DRO微波震荡源〔10.525GHz、功率分配器、发射天线、接收天线、混频器、检波器等电路组成〔图2。发射天线向外定向发射微波,遇到物体时被反射,反射波被接收天线接收,然后到混合器与振荡波混合,混合、检波后的低频信号反应了物体移动的速度微波感应围图采用10.525GHz的微波与采用较低频段波相比有以下优点：1、微波天线发射时具有良好的定向性,因此很容易控制微波探头的作用围。2、微波在传输过程中较易被衰减、吸收和反射,遇到墙壁等遮挡物时会被遮挡,因此墙壁等遮挡物外的物体对其干扰很小。供电：给HB100供电有连续直流供电〔CW模式和脉动供电〔PW模式两种：HB100适应电压围为5V±5％。在连续直流供电〔CW模式下工作时典型电流为35mA〔典型值。在低占空比脉冲供电<PW>模式下工作时,推荐给HB100提供5V、脉冲的宽度在5μs～30μs之间〔典型值为20μs、频率为2～4kHz〔典型值为2.0kHz的脉冲供电。3～10％的占空比脉冲供电时平均电流为1.2mA～4mA。脉冲供电电压必须在4.75V～5.25V之间,脉冲顶端的平坦度会影响HB100的探测能力。电源电压超过5.25V时,它的可靠性会降低,并可能导致标称频率外的射频输出和该电路永久性损坏。射频输出：在所有推荐工作模式下,HB100的射频功率输出是非常低的,均在对人体构不成任何危害的安全围工作。在连续直流供电〔CW模式下工作时,总输出功率小于15mW。输出功率密度在5mm处为1mW/cm2,1m处为0.72μW/cm2。当在5％占空比的脉冲供电模式工作时,功率密度分别减少到50μW/cm2和0.036μW/cm2。IF输出：当物体在HB100的有效探测围以1m/s的速度相对于HB100的天线面〔非铝质屏蔽罩的那一面为天线面做径向移动时,HB100的IF输出为72Hz/s,IF的脉动输出频率与物体相对径向移动速度成近似线性关系。IF的输出幅度与物体的大小、距离有关,当一个体重70kg、身高170cm的测试者在距离HB1001m处以1m/s的速度相对于HB100做径向移动时,IF的输出为5mV、72Hz/s脉动信号,IF的输出幅度与距离的平方成近似反比关系。注意：1.探测围取决于目标的反射度和大小以及信噪比。3.安装模块必须使其天线面〔非铝质屏蔽罩的那一面为天线面向着被检测区域,用户也可以自行调整方向,以达到最佳的覆盖区域.简单故障判断：HB100的IF输出在焊接的时候很容易被击穿,用万用表的二极管档测量IF对GND和GND对IF的压降,正常时〔VIF-GNDVGND-IF分别均在0.25V左右。

HB100参数表原理图一PW供电方式一〔图中VDD=10~18VDC,VCC=5VDC调整电位器可以调整探测距离从3m～25m原理图二PW供电方式二原理图三CW供电方式====================================================================

应用实例一：自动门控制、ATM提款机自动录像控制

本电路作用距离4－15米连续可调,和热释电红外探测器相比,具有抗强光干扰,探测距离远,不受温、湿度影响等优点。

电路原理简述：图中U1是微波感应探测器模块,通过K202,K203,R202,R219向模块提供2kHz的脉动电源〔能产生频率为2khz高电平宽度为20uS的电路很多,如使用反向器CD4069、lm555等,K201在U1起作用期间导通,把U1输出的反应物体移动的低频信号选通输出,C202为采样保持电路,保证信号的连续和完整。由LM358组成的两极低通放大电路把U1的输出放大,在LM358的1脚输出。可调电阻R213用于调整一级放大器的增益,调整R213的大小可以调整探测距离。应用实例二：火车自动信号机开关电路

作用距离：1－9米连续可调。这种电路的抗干扰能力更强,调整围更大,可以应用于野外和条件较为恶劣的场所使用。

原理简述：上图是一个完整的应用电路,U3D〔LM339及周围相关元件组成2kHz低占空比振荡器,P1,P2提供脉动电源和选通。E9为采用保持电容,反应物体移动的低频信号经过LM324A、B及周围元件组成的低通放大电路放大后,到由LM324C及周围相关元件组成的比较器。C9-C12,R32-R35组成的低通滤波网络虑除工频干扰信号。由U3A组成的延时电路保证了发现物体移动后电路有相当时间的稳定输出。由U1A及相关元件组成的第一级放大电路,其增益A1A≈R30/R31=375/473=78.7；第二级放大器由U1B及相关电路组成,放大增益A1B≈R36/<R35+R34>=475/943=50；两级放大的增益为A=78.7×50＝3935,即为36db。由U1C及R39、R40、P2、E12组成的电压比较器,把前级放大的信号变换成脉冲信号,再由U3A及相关元件组成的延时电路延时输出。

调整P2可以改变探测距离的大小,改变R41、E13、R42的大小可以调整输出时间的长短。应用实例三：三鉴探头

原理概述：三鉴是指红外主导、微波辅助、单片机智能处理〔PIR/MW/AI的综合探测技术,当被动红外发现目标后启动微波检测电路,当两种信号均有效并通过单片机智能处理符合报警输出条件时,由单片机给出报警信号。

电路简析：本电路中被动红外〔PIR信号经滤波后直到单片机的比较器的输入口17、18脚,比较器把红外头感应到的信号直接转换为脉冲信号,数字信号经MPUPIC16C622A的处理,利用软件可以进行出、入识别以及干扰的虑除。RB1输出2kHz占空比为5％的脉冲〔宽度为20uS,驱动P2给微波探测器提供脉冲电源。微波探测器的低频输出通过P1选通输出到C101采用保持电容上。反应物体移动的低频信号经U1A及相关元件组成的可编程运算放大器放大,再经U1B组成的比较器进行电平转换,转换后的脉冲信号到PIC16C622的RB3脚输入到MPU。

当红外发现目标后,RB1输出高电平,三极管K3导通,由U1A组成的可编程放大器的增益由100倍增加到10000倍左右,微波探测器电路开始工作,MPU开始检测物体移动信号。MPU通过对PIR信号分析,可以判断出红外源的出入情况,以此可以排除热空气以及非热源移动物体的干扰〔如飘动的窗帘、转动的电扇等,同时综合微波探测器的信号,可以排除多种热源的干扰。

合理的MPU数学模型和编制科学的软件,可以识别出体重小于20kg宠物。基本上可以消除宠物的引起的误报。

本电路中改变P1的大小,可以改变放大电路的增益,从而调整微波电路的探测距离。HB100微波移动传感器:HB100<移动微波探测模块>应用多普勒现象感测移动的X-波段微波传感器,广泛应用于防盗,自动感应门,自动感应灯,交通测速,智能化控制,医疗生命探测等领域。技术参数：发射:

1发射频率:

10.525GHz2频率设置精度:

3MHz3输出功率<最小>:

13dBmEIRP4工作电压:

5V±0.25V5工作电流<CW>:

60mAmax.,37mAtypical6谐波发射:

＜-10dBm7脉冲工作模式:8平均电流<5％DC>:

2mAtyp.9脉冲宽度<Min.>:

5uSec10负载循环<Min.>:

1％接收:1灵敏度<10dBS/Nratio>3Hz至80Hz带宽:

-86dBm3Hz至80Hz带宽杂波