專利名稱:可調(diào)混頻器的圓波導(dǎo)微波傳感裝置的制作方法
本實(shí)用新型是一種多普勒雷達(dá)的圓波導(dǎo)微波傳感裝置。
多普勒雷達(dá)常用一個(gè)收發(fā)天線，這時(shí)需要一個(gè)分離收發(fā)信號(hào)的雙工器。然而，雙工器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造工藝要求很高，成本昂貴。美國(guó)1980年4月29日公布的專利4200870給出了一種并列雙波導(dǎo)公用一副天線的方案，省去了復(fù)雜的雙工器，安裝在上波導(dǎo)中的體效應(yīng)管振蕩器由單螺釘調(diào)諧，產(chǎn)生微波振蕩，振蕩信號(hào)通過耦合膜片上的耦合孔耦合出去，傳輸?shù)嚼忍炀€上發(fā)射。發(fā)射波作用于活動(dòng)物體后產(chǎn)生反射，反射波部分由喇叭天線接收，進(jìn)入下波導(dǎo)－－接收波導(dǎo)。位于上下波導(dǎo)之間公共壁上的一只耦合棒，從上波導(dǎo)中耦合到下波導(dǎo)的部分發(fā)射信號(hào)在下波導(dǎo)中的兩個(gè)混頻管上混頻，分別輸出差頻信號(hào)，傳感出活動(dòng)目標(biāo)信息，這就達(dá)到了不另加雙工器，收發(fā)兩路公用一副天線的目的。但是這項(xiàng)專利還存在以下主要缺點(diǎn)1.組合設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并列雙波導(dǎo)與振蕩管座、混頻管座、耦合膜片、耦合螺桿等之間的銀焊裝配工藝必須采用專用的工裝夾具，因而施工非常麻煩，生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，增加了生產(chǎn)成本。
2.一只喇叭天線直接和兩只上下并列的雙波導(dǎo)焊裝，在焊裝處阻抗極不連續(xù)，明顯跳變，因而產(chǎn)生嚴(yán)重反射，從而減少了反射信號(hào)的發(fā)射功率，減少了接收信號(hào)的幅度，大大降低了傳感器的靈敏度。
3.混頻管工作直流偏壓不可能調(diào)整，因此混頻器難以工作在最佳工作狀態(tài)。不挑選使用混頻管就難以獲得理想的靈敏度。
4.由于混頻管的位置已經(jīng)固定，沒有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能使混頻管與接收信號(hào)相匹配，因此混頻管可能處于對(duì)接收信號(hào)的失配狀態(tài)，就必然要降低混頻器的靈敏度。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種高靈敏度的，適用于大批量生產(chǎn)的微波傳感器。
本實(shí)用新型是通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的。
采用圓波導(dǎo)和圓錐天線，工作在H11波上。把振蕩腔、混頻腔和天線緊密地結(jié)合在一起，三者不必分別加工后再銀焊成一體，而是由非磁性金屬整體車削或用其它方式加工成形。這樣的結(jié)構(gòu)和工藝大大簡(jiǎn)化，省去了銀焊和工裝夾具，縮短了工藝流程，提高了效率，大幅度地降低了成本。
采用可調(diào)定向混頻器，用它取代了雙工器，達(dá)到了發(fā)收信號(hào)單路傳輸，不必分路傳輸，且又能公用一副天線的目的。由于不用并列雙波導(dǎo)，天線和波導(dǎo)之間的阻抗匹配較好，發(fā)射信號(hào)在此失配損失就少得多，有利于靈敏度的提高。
定向混頻器安裝在一只可調(diào)螺套上，借助螺套的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。混頻管從波導(dǎo)中央場(chǎng)最強(qiáng)處逐漸伸進(jìn)波導(dǎo)內(nèi)。混頻管位于螺套端頭，在背著振蕩器朝向天線的一面開了一個(gè)半圓形的窗口。后半圓面金屬導(dǎo)管對(duì)發(fā)射信號(hào)起了屏蔽作用，使發(fā)射信號(hào)在混頻管上很少分路，保證大部分功率得以傳輸?shù)教炀€上輻射出去；前半圓窗則使混頻管能最大限度地接收到活動(dòng)目標(biāo)的反射信號(hào)。結(jié)果，混頻器對(duì)發(fā)射信號(hào)分路甚少，而對(duì)反射信號(hào)接收甚多，具有明顯的方向性，起到了雙工器的作用。
調(diào)節(jié)螺套伸入波導(dǎo)的深度，可以改變混頻器與波導(dǎo)場(chǎng)的耦合程度。因此，其混頻信號(hào)的直流分量將隨螺桿的逐漸伸入而逐漸變大，混頻器的直流偏壓決定了它的工作點(diǎn)，對(duì)靈敏度的關(guān)系很大。通過上述調(diào)節(jié)，可以改變混頻器的直流偏壓，獲得混頻后輸出的最大差頻信號(hào)。
由于每個(gè)混頻管工作直流偏壓的最佳點(diǎn)都不相同，因此用這種機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)，就不必嚴(yán)格挑選混頻管都能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的調(diào)試結(jié)果，這種方法使得調(diào)節(jié)非常方便和有效。
可調(diào)定向混頻器伸入波導(dǎo)的深度有限，比起把混頻管安裝固定跨接在波導(dǎo)中的方案來，其分路導(dǎo)納要小得多，對(duì)阻抗的不連續(xù)影響也就很小，因而對(duì)波導(dǎo)中的微波傳輸影響不大。而且，其分路導(dǎo)納隨著伸入波導(dǎo)深度的變化而變化，對(duì)不同頻率的工作信號(hào)具有調(diào)配作用，因此其工作頻率比固定跨接在波導(dǎo)上的混頻管就要寬得多。
以下將結(jié)合對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)實(shí)施例。它主要由振蕩腔(6)、混頻腔(7)和天線(8)組成。腔體(1)用非磁性金屬整體加工而成，體效應(yīng)管(3)安裝在圓波導(dǎo)直徑上，螺紋端與螺釘(11)相連并接地，圓盤端與中心導(dǎo)體良好接觸，從焊片(12)和(13)上加11伏直流電壓饋電。饋電導(dǎo)體由電容片10加聚四氟乙烯薄膜后形成的高頻旁路電容隔離微波信號(hào)與電源。體效應(yīng)管(3)距腔體(1)的終端板(2)和調(diào)諧螺釘(5)的距離均為1／4波導(dǎo)波長(zhǎng)。
可調(diào)定向混頻器的端頭上安裝混頻管(4)，半圓窗口背著振蕩腔(6)，朝向天線(8)，以使其方向性具有發(fā)射信號(hào)分路小而反射信號(hào)接收大的特征。調(diào)試完畢須用螺母(14)鎖定。(5)為調(diào)諧螺釘，電容片(9)構(gòu)成內(nèi)電容，螺母(15)用來鎖緊調(diào)諧螺釘(5)。
圖2是可調(diào)定向混頻器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
混頻二極管(4)安裝在螺套(17)的下端，螺套下端開半圓窗口(23)，寬度和直徑一樣，混頻管下端安一接觸彈簧(22)，用以保證電氣接觸良好，彈簧下端與螺套焊接形成直流通路?；祛l管上端借助螺紋裝在中心導(dǎo)體(21)上，經(jīng)螺釘(23)與混頻信號(hào)輸出焊片連接，中心導(dǎo)體與螺套之間用聚四氟乙烯薄膜(19)絕緣。介質(zhì)襯墊(20)同樣起絕緣作用，在混頻輸出端，由電容片(16)加上聚四氟乙烯薄膜(18)構(gòu)成一個(gè)高頻濾波電容，起濾波作用。
圖3是腔體1的剖面圖。
本實(shí)用新型具有顯著的技術(shù)效果，傳感活動(dòng)目標(biāo)的距離優(yōu)于3米，波束錐張角約60°，具有抗電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)的能力，靈敏度高而工作穩(wěn)定，每天可以24小時(shí)連續(xù)工作，工作環(huán)境溫度范圍較大－20°－＋50℃。
與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，本實(shí)用新型體積小，重量輕，特別是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，性能優(yōu)越而穩(wěn)定，成本低廉，宜于批量生產(chǎn)。
圖4是一個(gè)裝有本實(shí)施例的一種實(shí)用的傳感器。腔體由鋁合金棒一次車削圓波導(dǎo)和圓錐天線，內(nèi)部光潔度優(yōu)于7，外形銑方或刨方，再加工有關(guān)孔，以便安裝其它零部件。本實(shí)用新型再加上信號(hào)處理電路(25)，面板(24)，金屬矩形外殼(23)(鋁型材76×44)，導(dǎo)線(26)(電源線兩根，信號(hào)線兩根)和安裝支架(27)，就構(gòu)成了一個(gè)完整的傳感器。金屬外殼和支架等都用螺釘與腔體終端板固定連接，這對(duì)體效應(yīng)管的散熱很有好處，不必再另加散熱板了。
本實(shí)用新型用在微波傳感器上。
權(quán)利要求
1.一種由振蕩腔、混頻腔和天線組成的多普勒雷達(dá)圓波導(dǎo)微波傳感裝置，其特征在于a、振蕩腔(6)、混頻腔(7)和天線(8)是由非磁性金屬材料加工成形的整體；b、混頻管(4)安裝在可調(diào)螺套(17)上；c、螺套(17)的下端開一半圓窗口(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的圓波導(dǎo)微波傳感裝置，其特征在于所述的混頻管(4)安裝在混頻器螺套(17)的下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的圓波導(dǎo)微波傳感裝置，其特征在于所述的半圓窗口(23)的寬度和直徑相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的圓波導(dǎo)微波傳感裝置，其特征在于所述的半圓窗口(23)背著振蕩腔，朝向天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的圓波導(dǎo)微波傳感裝置，其特征在于所述的振蕩腔(6)，混頻腔(7)和天線(8)所組成的腔體可以用鋁、銅或其它非金屬材料制成。
專利摘要
一種新型的多普勒雷達(dá)圓波導(dǎo)微波傳感裝置。由于其振蕩腔、混頻腔和天線由非磁性金屬整體加工而成，采用了可調(diào)定向混頻器，并且可以調(diào)節(jié)該混頻器伸入波導(dǎo)的深度。這樣不僅取代了傳統(tǒng)的雙工器，而且達(dá)到了發(fā)收信號(hào)單路傳輸，又公用一副天線的目的。而且使傳感裝置的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，降低了生產(chǎn)成本，并大大地提高了裝置的靈敏度。本實(shí)用新型可用于微波傳感器上。
文檔編號(hào)G01S13/50GK86208466SQ86208466
公開日1987年12月12日 申請(qǐng)日期1986年12月29日
發(fā)明者姜可正, 任登科, 和聚平, 李偉民, 陳祖元 申請(qǐng)人:上海市海星軍工電子技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan