本發(fā)明屬于雷達傳感器設計領域，具體提供一種移動感知雷達傳感器。

背景技術：

1、移動感知傳感器廣泛應用于居家感知、智能交通等智能化設備中，其中，基于連續(xù)波多普勒雷達的移動感知傳感器具有結構簡單、制作成本較低的優(yōu)點。

2、對于連續(xù)波多普勒雷達，發(fā)射信號表示為：，其中，表示信號的振幅，表示標準載波角頻率，表示時間，表示信號的初始相位；接收信號表示為：，其中，表示衰減因子，表示多普勒頻移頻率，表示多普勒頻移時間；在此基礎上，基于連續(xù)波多普勒雷達的移動感知傳感器的傳統(tǒng)結構如圖1所示，微帶貼片天線包括兩條路徑，分別用于射頻信號的發(fā)射和接收；連續(xù)波信號發(fā)生器產(chǎn)生一個高頻載波信號（射頻信號）作為發(fā)射信號，發(fā)射信號通過功率放大器進行放大，再由微帶貼片天線的發(fā)射端口向空間傳播，進而與空間內(nèi)的移動物體發(fā)生多普勒效應；反射回來的信號從微帶貼片天線的接收端口進入，接收信號通過低噪聲放大器進行放大，再通過混頻器與連續(xù)波信號發(fā)生器產(chǎn)生的本振信號進行混頻，混頻器輸出的中頻信號可以通過運算放大器放大后轉換為數(shù)字信號進行進一步的信號處理，實現(xiàn)移動目標的監(jiān)測功能。

3、然而，上述基于連續(xù)波多普勒雷達的移動感知傳感器電路結構較為復雜，射頻信號從發(fā)射到接收經(jīng)過多個器件，器件之間容易發(fā)生射頻信號的串擾，導致傳感器工作異常；并且，連續(xù)波信號發(fā)生器、功率放大器、低噪聲放大器、混頻器等器件均會對傳感器帶來額外的功耗，造成傳感器功耗較高。此外，較多的器件也會導致芯片面積過大，如圖2所示，為了滿足集成需求，芯片需要多個管腳，管腳1、管腳2代表電源管腳，負責給各個器件提供電源電壓；管腳3代表射頻信號的發(fā)射管腳，管腳4代表射頻信號的接收管腳，通常與微帶貼片天線相連；管腳5、管腳6代表混頻器的中頻輸出管腳；芯片上集成的器件越多，單顆芯片的面積也就越大，單顆芯片的加工成本也就越高，同時，芯片的管腳數(shù)量也會進一步增大，導致芯片的封裝成本越來越高，使得傳感器的制作成本越來越高。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種新型結構的移動感知雷達傳感器，用以解決現(xiàn)有技術存在的電路結構復雜、功耗高、芯片面積大、制造成本高等問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、一種移動感知雷達傳感器，包括：微帶貼片天線與類振蕩器；其中，類振蕩器產(chǎn)生發(fā)射信號并通過微帶貼片天線向空間傳播，發(fā)射信號到達空間內(nèi)移動物體后產(chǎn)生反射信號，反射信號通過微帶貼片天線接收至類振蕩器，反射信號通過類振蕩器與本地振蕩信號進行混頻，由類振蕩器輸出包含多普勒頻移信息的中頻信號。

4、進一步的，類振蕩器包括：三極管m1~m2、電容c1~c4、電阻r1、變壓器及偏置網(wǎng)絡；三極管m1與三極管m2構成交叉耦合管對，三極管m1的集電極連接三極管m2的基極且兩電極之間連接電容c2，三極管m2的集電極連接三極管m1的基極且兩電極之間連接電容c3，三極管m1與三極管m2的發(fā)射極相連且引出中頻信號輸出端；偏置網(wǎng)絡為三極管m1與三極管m2的基極提供偏置，且使三極管m1與三極管m2均工作在放大區(qū)；變壓器的初級線圈l1與電容c1構成lc諧振腔，初級線圈l1與電容c1并聯(lián)后兩端分別連接三極管m1與三極管m2的集電極，且初級線圈l1中心抽頭接電源電壓vdd；變壓器的次級線圈l2一端作為射頻信號發(fā)射/接收端、另一端接地；電阻r1一端連接中頻信號輸出端，另一端接地；電容c4一端連接中頻信號輸出端，另一端接地。

5、更進一步的，偏置網(wǎng)絡包括：電阻r2~r5與三極管m3，三極管m3的集電極連接電阻r4后接電源電壓vdd，三極管m3的發(fā)射極連接電阻r5后接地，三極管m3的基極連接電阻r2后接三極管m1的基極，三極管m3的基極連接電阻r3后接三極管m2的基極，且三極管m3的基極與集電極相連。

6、進一步的，移動感知雷達傳感器還包括：運算放大電路，中頻信號通過運算放大器放大后進行下一級信號處理，實現(xiàn)移動目標的監(jiān)測功能。

7、基于上述技術方案，本發(fā)明的有益效果在于：

8、本發(fā)明創(chuàng)造性的提出一種類振蕩器，既能夠產(chǎn)生發(fā)射信號，又能夠將接收的反射信號與本地振蕩信號進行混頻，輸出包含多普勒頻移信息的中頻信號；并且，類振蕩器工作時晶體管m1、m2同時實現(xiàn)放大、混頻功能，變壓器實現(xiàn)差分輸出轉單端信號的同時保證了類振蕩器差分輸出的平衡性，由此使得類振蕩器能夠同時實現(xiàn)雷達傳感器的收發(fā)功能；在此基礎上，本發(fā)明提供新型結構的移動感知雷達傳感器，能夠有效簡化結構、降低功耗、提高效率、擴大探測范圍，并且能夠大幅度降低移動感知雷達傳感器的研發(fā)及制造成本，有利于大規(guī)模市場化應用。

技術特征：

1.一種移動感知雷達傳感器，包括：微帶貼片天線與類振蕩器；其特征在于，類振蕩器產(chǎn)生發(fā)射信號并通過微帶貼片天線向空間傳播，發(fā)射信號到達空間內(nèi)移動物體后產(chǎn)生反射信號，反射信號通過微帶貼片天線接收至類振蕩器，反射信號通過類振蕩器與本地振蕩信號進行混頻，由類振蕩器輸出包含多普勒頻移信息的中頻信號。

2.根據(jù)權利要求1所述移動感知雷達傳感器，其特征在于，類振蕩器包括：三極管m1~m2、電容c1~c4、電阻r1、變壓器及偏置網(wǎng)絡；三極管m1與三極管m2構成交叉耦合管對，三極管m1的集電極連接三極管m2的基極且兩電極之間連接電容c2，三極管m2的集電極連接三極管m1的基極且兩電極之間連接電容c3，三極管m1與三極管m2的發(fā)射極相連且引出中頻信號輸出端；偏置網(wǎng)絡為三極管m1與三極管m2的基極提供偏置，且使三極管m1與三極管m2均工作在放大區(qū)；變壓器的初級線圈l1與電容c1構成lc諧振腔，初級線圈l1與電容c1并聯(lián)后兩端分別連接三極管m1與三極管m2的集電極，且初級線圈l1中心抽頭接電源電壓vdd；變壓器的次級線圈l2一端作為射頻信號發(fā)射/接收端、另一端接地；電阻r1一端連接中頻信號輸出端，另一端接地；電容c4一端連接中頻信號輸出端，另一端接地。

3.根據(jù)權利要求2所述移動感知雷達傳感器，其特征在于，偏置網(wǎng)絡包括：電阻r2~r5與三極管m3，三極管m3的集電極連接電阻r4后接電源電壓vdd，三極管m3的發(fā)射極連接電阻r5后接地，三極管m3的基極連接電阻r2后接三極管m1的基極，三極管m3的基極連接電阻r3后接三極管m2的基極，且三極管m3的基極與集電極相連。

4.根據(jù)權利要求1所述移動感知雷達傳感器，其特征在于，移動感知雷達傳感器還包括：運算放大電路，中頻信號通過運算放大器放大后進行下一級信號處理，實現(xiàn)移動目標的監(jiān)測功能。

技術總結
本發(fā)明屬于雷達傳感器設計領域，具體提供一種移動感知雷達傳感器，用以解決現(xiàn)有技術存在的電路結構復雜、功耗高、芯片面積大、制造成本高等問題。本發(fā)明包括：微帶貼片天線與類振蕩器；其中，類振蕩器既能夠產(chǎn)生發(fā)射信號，又能夠將接收的反射信號與本地振蕩信號進行混頻，輸出包含多普勒頻移信息的中頻信號；并且，類振蕩器工作時晶體管同時實現(xiàn)放大、混頻功能，變壓器實現(xiàn)差分輸出轉單端信號的同時保證了類振蕩器差分輸出的平衡性；在此基礎上，本發(fā)明提供新型結構的移動感知雷達傳感器，能夠有效簡化結構、降低功耗、提高效率、擴大探測范圍，并且能夠大幅度降低移動感知雷達傳感器的研發(fā)及制造成本，有利于大規(guī)模市場化應用。

技術研發(fā)人員：易凱,陳濤,劉宇武,康凱
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19