專利名稱：超寬帶雷達(dá)報警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種報警器，屬于無線電技術(shù)領(lǐng)域。
隨著人們在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活中對報警設(shè)備的需要，出現(xiàn)了許多類型的報警器，如斷線、紅外、超聲波和微波報警器等，這些報警器給人們提供了極大的幫助。斷線報警器一般都是在要保護(hù)的地方用金屬線連接，如果金屬線遭到破壞，報警器就進(jìn)行報警。這是一種比較原始的方法，它的一個明顯缺點(diǎn)是如果盜賊用另一截金屬線先把要破壞部位的金屬線連起來，那么報警器就會失去作用。
紅外報警器是常用的防盜報警器，主要分為兩種形式，一種是發(fā)射頭與接收頭分開放置，直接對準(zhǔn)，當(dāng)有物體把收、發(fā)頭之間的紅外線遮擋住時，報警器就進(jìn)行報警；另一種是發(fā)射頭與接收頭共置一處，當(dāng)有物體時，物體的反射被接收頭接收到后驅(qū)動報警設(shè)備報警。前一種紅外報警器的缺點(diǎn)是監(jiān)測范圍小、安裝比較麻煩；后一種報警器的缺點(diǎn)是容易被諸如布、紙等物體遮擋而失去作用，而且也不能進(jìn)行距離調(diào)整。
超聲波報警器常用于防盜報警和自動大門的控制，這種報警器常工作在窄波束狀態(tài)，監(jiān)測范圍較小，安裝條件就比較苛刻，而且在近距離上飛動的昆蟲和落下的樹葉都可能導(dǎo)致虛警。
微波報警器是一種比較好的防盜報警器，常用的形式有單頻連續(xù)波和調(diào)頻連續(xù)波報警器。單頻連續(xù)波報警器又分為感應(yīng)式和多卜勒報警器。感應(yīng)式連續(xù)波報警器是用一個振蕩器和天線輻射信號，當(dāng)有物體進(jìn)入輻射場時，反射波通過該天線使振蕩器的振蕩幅度和頻率發(fā)生變化，檢測電路根據(jù)變化驅(qū)動報警器報警。這種報警器的缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)距離可調(diào)，而且容易被干擾，造成虛警；多卜勒報警器是接收機(jī)根據(jù)發(fā)射信號頻率和接收信號頻率的差頻信號來驅(qū)動報警器。調(diào)頻連續(xù)波報警器是接收機(jī)將接收的信號處理后可得知運(yùn)動物體的速度或距離。這兩種報警器的缺點(diǎn)是都要求報警器工作在很高的頻率上，否則，對慢速運(yùn)動的物體就無法檢測，而頻率越高，其穿透性能越差。另外，這類報警器容易受到干擾，且會造成空間頻率的擁擠。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可以穿透墻壁、玻璃等物體，從而可實(shí)現(xiàn)穿墻檢測墻另一面物體的運(yùn)動情況，并能調(diào)節(jié)作用距離，實(shí)現(xiàn)定距離報警功能，報警精度高的報警器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)過程附

圖1為本實(shí)用新型的工作圖。
附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖。
如圖1所示，脈沖振蕩器的輸入接編碼電路，編碼電路的作用是為了讓發(fā)射信號有一定的隨機(jī)性，而不是等間隔發(fā)射，使發(fā)射信號具有噪聲特性，編碼電路可以是高斯噪聲、低頻正弦信號等；脈沖振蕩器的輸出一路送給距離門延遲電路，另一路送給窄脈沖產(chǎn)生器；窄脈沖產(chǎn)生器與發(fā)射天線相連，距離門延遲電路與距離門產(chǎn)生電路、采樣頭、積分電路、放大電路、微分電路、比較電路、驅(qū)動電路、報警電路順次相連，采樣頭的輸入端與接受天線連接，開機(jī)延時電路與驅(qū)動電路相連。
編碼電路由二極管D101、三極管G101和G102、電阻R101、R102、R103組成，其輸出端順次與電容C101、電阻R104相連；脈沖振蕩器輸出端與電容C204、三極管G201、電容C205、階躍管SRD1順次連接，電阻R205、R206相連并與電容C205并聯(lián)，階躍管SRD1與電容C206、電阻R207串聯(lián)，發(fā)射天線TANT與電阻R207相連；相互串聯(lián)的電阻R301、R302的兩端分別與接收天線RANT1、RANT2相連結(jié)，接收天線RANT1、RANT2分別與電容C301、C302相連，KD301、KD302分別與由R304、C303，R305、C304組成的積分電路相連。
窄脈沖產(chǎn)生電路在脈沖振蕩器送來的中頻脈沖作用下，產(chǎn)生重復(fù)頻率為中頻的窄脈沖信號。窄脈沖信號的形狀為典型高斯型脈沖，直接送給發(fā)射天線，由天線輻射出去。窄脈沖的寬度一般小于一個納秒，這種亞納秒級的脈沖可提供厘米量級的距離分辨率，其頻譜范圍從直流到幾個吉赫茲，甚至幾十個吉赫茲，因此，發(fā)射天線必須采用超寬帶天線，根據(jù)功能，天線可采用圓柱型偶極子天線、扇形偶極子天線、三角形偶極子天線等。
距離門延遲電路用于對中頻脈沖信號進(jìn)行延時，保證距離門脈沖與發(fā)射脈沖有一固定的延時時間，由于雷達(dá)是單基地雷達(dá)，該延時時間與光速乘積的一半就是雷達(dá)的作用距離。因此，根據(jù)雷達(dá)的用途通過調(diào)整延時時間來調(diào)整雷達(dá)作用距離。
距離門產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生可對接收信號進(jìn)行距離選擇的門脈沖，具體表現(xiàn)在距離門信號送給采樣頭后，對發(fā)射信號在一定距離上的回波信號進(jìn)行選擇接收。為保證回波信號所有的頻譜分量能被充分利用，距離門產(chǎn)生電路產(chǎn)生的距離門也必須是亞納秒級的窄脈沖信號，脈沖寬度一般在0.1-0.8納秒。
接收天線與接收機(jī)采樣頭相接，為保證發(fā)射信號的回波能充分接收，接收天線也必須是超寬帶天線，可用圓柱型、扇形、三角形偶極子天線等，接收天線將接收的信號送給采樣頭。
接收機(jī)采樣頭是超寬帶窄脈沖采樣電路，與采樣示波器的采樣頭原理一樣，目前市場上已有產(chǎn)品出售。采樣頭在門脈沖的作用下將接收的信號進(jìn)行采樣后送給積分電路。積分電路對從采樣頭來的信號進(jìn)行脈沖積累，積累脈沖的數(shù)量取決于積分時間常數(shù)和脈沖的重復(fù)周期。積分常數(shù)一般取為毫秒量級，對5MHz左右的中頻脈沖來說，約有10000個左右的脈沖被積累。在對脈沖信號積累的同時，積分電路對從天線接收的干擾信號進(jìn)行平均。從而保證淹沒于噪聲中的信號被檢測出來，使該雷達(dá)報警器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。積分電路輸出的信號送到放大電路。放大電路對該弱信號進(jìn)行放大，然后送給微分電路。
微分電路對送來的信號進(jìn)行微分放大，當(dāng)放大電路送來的信號是一種不變的信號時，微分電路輸出為零；當(dāng)放大電路送來的信號是一種單調(diào)等量增加或單調(diào)等量減小的信號時，微分電路輸出為一直流分量；而當(dāng)放大電路送來的信號是一變化的信號時，微分電路輸出交變信號。利用這一巧妙特殊的電路使定距離范圍內(nèi)的運(yùn)動目標(biāo)被檢測出來；沒有運(yùn)動目標(biāo)時，接收機(jī)雖仍對該距離范圍內(nèi)的回波信號進(jìn)行接受，但接受機(jī)無信號輸出，微分電路輸出的信號送到比較電路。
比較電路先設(shè)置一定的門限，當(dāng)微分電路輸出的信號幅度達(dá)到這一門限時，比較電路就輸出信號，門限的設(shè)置要考慮微分電路輸出的噪聲信號幅度和報警器的用途。比如說，為防止老鼠、貓等的運(yùn)動造成誤報警的防盜報警器，電平設(shè)置就以貓運(yùn)動時微分電路的輸出信號的最大幅度作為門限電平，比較電路輸出的信號送給驅(qū)動電路。
驅(qū)動電路的功能是當(dāng)比較電路送來信號時產(chǎn)生一種驅(qū)動報警設(shè)備工作的信號，不同的報警設(shè)備(如喇叭、指示燈、無線電報警設(shè)備等)其驅(qū)動電路是不一樣的。由于剛開機(jī)時電路工作不穩(wěn)定，為防止誤報警，加一開機(jī)延時電路，使驅(qū)動電路在剛開機(jī)時不會驅(qū)動報警設(shè)備工作，開機(jī)的延遲時間根據(jù)電路的工作穩(wěn)定時間來確定，一般為20秒左右。
超寬帶雷達(dá)報警器發(fā)射的是亞納秒級的窄脈沖，接收機(jī)波門也是亞納秒級的窄脈沖。雷達(dá)的作用距離是由發(fā)射脈沖和接收機(jī)波門的延遲時間來確定的，因此，調(diào)整延遲時間即可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)作用距離的調(diào)整。由于采用的是RC延遲電路，調(diào)整R或C即可實(shí)現(xiàn)，固此，調(diào)整非常方便。由于距離門與發(fā)射脈沖的延遲時間是固定的，所以該雷達(dá)就只對該距離上的回波信號進(jìn)行接收，這就保證該報警器有定距離功能。而接收機(jī)波門的寬度決定雷達(dá)的距離分辨精度，因此該雷達(dá)就只對定距離上一定范圍空間進(jìn)行監(jiān)測。而在實(shí)際使用中，由于天線方向圖較寬，各種反射不可避免，使該雷達(dá)報警器監(jiān)測的范圍增大。該范圍的最大值是報警器最關(guān)心的，而最大值的精度是由波門脈沖的穩(wěn)定度決定的，控制波門的穩(wěn)定度在皮秒量級，可使報警器的最大距離精度在毫米量級。因?yàn)椴ㄩT寬度一般為亞納秒量級，所以監(jiān)測范圍也是厘米量級。由于發(fā)射脈沖寬度是亞納秒級，因此雷達(dá)的最小作用距離可達(dá)厘米量級，從而保證該報警器可以在小距離上對運(yùn)動目標(biāo)的檢測，如對人體的心臟、肺等的檢測。因此該報警器具有定距離功能，并具有大范圍距離調(diào)整功能，且距離精度很高。由于該設(shè)備發(fā)射的信號是窄脈沖，其頻譜分布在從0到幾個吉赫茲很寬的范圍內(nèi)，而且發(fā)射信號為微瓦量級，因此不會對其它設(shè)備造成干擾。而該設(shè)備的接收機(jī)是采用相關(guān)接收技術(shù)，能夠?qū)Πl(fā)射的很寬范圍內(nèi)的頻率分量進(jìn)行接收，并且在接收機(jī)中采用積分電路來對反射回的脈沖進(jìn)行相關(guān)積累，從而實(shí)現(xiàn)微弱信號的檢測。同時，能夠把其它的廣播，電視等窄帶連續(xù)波信號積分為零；另外對來自其它窄脈沖雷達(dá)的干擾信號，由于不具有相關(guān)性且脈沖占空比很低，即使偶而接受到也被平均為很小的量值，不會對雷達(dá)報警器造成干擾而發(fā)生虛警。所以該報警器具有很好的電磁容性和很高的抗干擾能力。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果1、本實(shí)用新型雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的窄電磁脈沖被天線直接輻射出去，接收機(jī)對反射回來的信號進(jìn)行相關(guān)接收和處理，可實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動物體監(jiān)測的功能。2、超寬帶窄脈沖信號在通過非金屬材料時，由于分子具有一定的馳豫時間，可以很容易地通過，因此可以穿透像磚混結(jié)構(gòu)的墻、玻璃、塑料、木頭等物體，從而實(shí)現(xiàn)穿墻檢測墻另一面物體的運(yùn)動情況，因此，報警器在安裝時就具有很高的隱蔽性和隨意性。3、由于采用編碼電路對發(fā)射脈沖進(jìn)行調(diào)制，使發(fā)射信號具有噪聲特性，再加上信號功率很小、頻譜又很寬，因此該報警器的截獲概率很低，盜賊用的一般無線電跟蹤儀很難偵察到，而且多個超寬帶雷達(dá)報警器放在一起共用同一頻譜范圍亦不會發(fā)生干擾。4、可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)作用距離的調(diào)整，并具有定距離功能，并有大范圍距離調(diào)整功能。
本實(shí)用新型的一個實(shí)施例如圖2所示，編碼電路由二極管D101、三極管G101和G102、電阻R101、R102、R103組成，其輸出端順次與電容C101、電阻R104相連；電阻R201、R202、二極管D201、電容C201、IC1A、IC1B、IC1C組成中頻振蕩器，經(jīng)ICID后分成兩路輸出。一路送給IC2A,IC2A輸出的信號送給C202、R203微分電路，其輸出送給IC2B、IC2C，然后通過R204、C203并聯(lián)電路，其輸出經(jīng)電容C204耦合到三極管G201，三極管的輸出經(jīng)電容C205加到階躍管SRD1上，電阻R205、R206相連并與電容C205并聯(lián)，階躍管SRD1輸出的信號經(jīng)電容C206、電阻R207直接送給發(fā)射天線TANT；另一路送給由可調(diào)電位器R208、C207組成的延時電路，延時電路的輸出經(jīng)IC2D送給由C208、R209、R210組成的微分電路，其輸出送給IC2E、IC2F，這兩個反相器的輸出通過R211、C209并聯(lián)電路，又經(jīng)C210耦合到三極管G202輸入端，其輸出經(jīng)C211加到階躍管SRD2上，R212、R213為G202、SRD2的偏置電阻。SRD2的輸出經(jīng)C212、R303加到KD301、KD302二極管的負(fù)極上，用于對接收的信號進(jìn)行選擇。接收天線RANT1、RANT2將接收的信號分別通過R301、C301,R302、C302經(jīng)KD301、KD302的選擇后送給R304、C303,R305、C304組成的積分電路，完成對接收信號積累的任務(wù)；兩路積分電路輸出的信號分別送給各自的放大電路，兩路放大電路由IC3A、IC3B、C306、R309、R308、C305、R310、C307組成，IC3A的輸出送給IC3C的負(fù)端，IC3B的輸出經(jīng)R312送到IC3C的正端，微分放大電路由C308、C309、R311、R312、R313、IC3C組成，微分電路的輸出分別通過R317、R318送給IC4A的負(fù)輸入端和IC4B正輸入端。另外，IC4A的正輸入端和1C4B的負(fù)輸入端分別與IC3B的輸出相連，IC4A、IC4B的輸出端通過R401、R403、C401、R402、R404、二極管D403、D404與IC5B的輸入端相連，IC5B的輸出端通過R404送給三極管G404的輸入端，由G404驅(qū)動喇叭報警，并通過R411驅(qū)動報警指示燈LED401發(fā)光。由C402、IC5A、R407、R408、R409、三極管G403組成的延時電路通過二極管D401、D402來控制比較電路的輸出信號，發(fā)光二極管LED404用于指示延時時間。再就是IC4A、IC4B的輸出端還分別通過R405、R406送到三極管G401、G402的輸入端，驅(qū)動LED402、LED403指示燈，用于電路調(diào)試。R412、R413用于給LED402、G401、LED403、G402提供偏置。
權(quán)利要求1.一種雷達(dá)報警器，其特征是脈沖振蕩器的輸入接編碼電路，其輸出一路送給距離門延遲電路，另一路送給窄脈沖產(chǎn)生器；窄脈沖產(chǎn)生器與發(fā)射天線相連，距離門延遲電路與距離門產(chǎn)生電路、采樣頭、積分電路、放大電路、微分電路、比較電路、驅(qū)動電路、報警電路順次相連，采樣頭的輸入端與接受天線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)報警器，其特征是開機(jī)延時電路與驅(qū)動電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雷達(dá)報警器，其特征是發(fā)射天線與接受天線均采用超寬帶天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種雷達(dá)報警器，其特征是編碼電路由二極管D101、三極管G101和G102、電阻R101、R102、R103組成，其輸出端順次與電容C101、電阻R104相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種雷達(dá)報警器，其特征是脈沖振蕩器輸出端與電容C204、三極管G201、電容C205、階躍管SRD1順次連接，電阻R205、R206相連并與電容C205并聯(lián)，階躍管SRD1與電容C206、電阻R207串聯(lián)，發(fā)射天線TANT與電阻R207相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種雷達(dá)報警器，其特征是相互串聯(lián)的電阻R301、R302的兩端分別與接收天線RANT1、RANT2相連結(jié)，接收天線RANT1、RANT2分別與電容C301、C302相連，KD301、KD302分別與由R304、C303，R305、C304組成的積分電路相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超寬帶雷達(dá)報警器,其技術(shù)關(guān)鍵是:脈沖振蕩器的輸入接編碼電路,其輸出一路送給距離門延遲電路,另一路送給窄脈沖產(chǎn)生器;窄脈沖產(chǎn)生器與發(fā)射天線相連,距離門延遲電路與距離門產(chǎn)生電路、采樣頭、積分電路、放大電路、微分電路、比較電路、驅(qū)動電路、報警電路順次相連。本實(shí)用新型可以穿透墻壁、玻璃、塑料、木頭等物體檢測墻另一面物體的運(yùn)動情況,并可調(diào)節(jié)雷達(dá)作用距離,具有定距離報警功能。
文檔編號G08B13/181GK2435797SQ0022652
公開日2001年6月20日 申請日期2000年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者王春陽, 劉剛, 師劍軍, 戴國憲 申請人:王春陽, 劉剛, 師劍軍, 戴國憲