一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置

《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》是林新達於2006年11月23日申請的專利，該專利的公布號為CN101191837，授權公布日為2008年6月4日，發明人是林新達。

《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》涉及一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置，包括波導本體，位於波導本體內的振盪器、混頻器，伸入波導本體內的耦合元件、濾波元件，以及與波導本體相連線的天線，短路板，波導本體內部具有波導腔體，波導腔體為立方體，振盪器、混頻器可活動的分別位於波導腔體的右、左側壁上；濾波元件、耦合元件的前端位於波導腔體內，並相對的分別位於波導腔體的頂壁和底壁上。該發明採用毫米波器件，通過波導腔體的結構變化，使振盪器，混頻器，耦合元件，濾波元件位於波導腔體內的結構更緊湊，在體積進一步減小的情況下，通過螺紋連線的管座來調節振盪器和混頻器深入波導腔體內的深度，調整振盪器的頻率和功率，提高混頻器效率和接收靈敏度。

2017年12月11日，《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》獲得第十九屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置
• 公布號：CN101191837
• 公布日：2008年6月4日
• 申請號：2006101459299
• 申請日：2006年11月23日
• 申請人：林新達
• 發明人：林新達
• 地址：廣東省中山市東鳳鎮和穗工業園東區7－2號
• Int. Cl.：G01V3/12(2006.01); E05F15/20(2006.01)
• 專利代理機構：北京金之橋智慧財產權代理有限公司
• 代理人：林建軍
• 類別：發明專利

專利背景

截止2006年11月，在自動門控制系統中使用的信號探測裝置大多採用如下兩種技術方案：第一種是紅外探測器，利用紅外輻射特性獲取目標信息。不管人員是否移動，只要處於紅外探測器的掃描範圍內，它都會感應目標（人體）信息，從而產生開啟自動門的觸發信號。該技術方案的缺點是紅外探測的反應速度較慢，適用於有行動遲緩的人員出入的場所，而且這種紅外探測受環境影響比較大，如溫度、濕度、煙霧、塵埃等，長期使用會產生誤動作或不動作。另外，如果自動門接受觸發信號時間過長，控制器會認為信號輸入系統出現障礙，而且自動門如果保持開啟時間過長，也會對電氣部件產生損害。由於上述缺點，國際上的自動門控制系統中已很少採用。

另外一種是微波探測器，利用微波反射特性獲取目標信息，同時利用都卜勒原理獲取目標運動信息，即：通過發射的微波射頻信號與接收的運動目標的回波信號相混頻所產生的差頻信號，獲取了目標（人體）的運動信息。該技術方案反應速度快，適用於行走速度正常的人員通過的場所。特點是探測器工作幾乎不受溫度、空氣流動、塵埃、濕度、煙霧和噪聲等周圍環境的影響。微波探測器抗射頻干擾能力強，輸出功率低，對人體不構成危害。而且一旦在門附近的人員不想出門而靜止不動後，探測器便不再反應，自動門就會關閉，對門機有一定的保護作用。由於該方案具有上述的優點，並且與紅外探測器相比體積變小，成本降低，反應更靈敏，在現有自動門控制系統中已較為普遍採用。

截至2006年11月，在微波探測器中，同腔混頻的微波探測器由於將振盪器、混頻器置於波導腔體內，雖然有利於減小體積，然而帶來的相應問題是頻率調試不方便，結構複雜，無法達到高過載的要求。如中國專利局於1987年6月10日公布的專利號為：86100585，專利名稱為：“都卜勒雷達微波組件”的發明專利中，公開了一種混頻管和振盪管位於同一波導腔體內的都卜勒雷達微波組件。該組件採用可調探桿式混頻器，插入波導內的深度可以調節，從而可以改變混頻的效率。該組件的缺點是組件內混頻管與振盪器之間的波導需要一定的長度以滿足不直接耦合的條件，體積無法減小；振盪器固定地跨接在波導腔內，其頻率需要另外的可調螺釘調諧，結構複雜，調試不方便；並由於結構複雜，可調零件過多，難以滿足更高波段頻段的要求；截至2006年11月，探測器採用微波的工作頻段為9.3吉赫和24.125吉赫。如進一步提高波段，可以提高靈敏度和反應速度。

發明內容

專利目的

為了解決上述2006年11月以前技術中存在的問題和不足，該發明提供一種用於自動門控制系統中的信號收發裝置。

技術方案

《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》所採用的主要技術方案為：一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置，包括波導本體，位於所述波導本體內的振盪器、混頻器，伸入所述波導本體內的耦合元件、濾波元件，以及與所述波導本體相連線的天線，短路板，所述波導本體內部具有一波導腔體，所述波導腔體為立方體，所述振盪器、混頻器可活動的分別位於所述波導腔體的右側壁和左側壁上；所述濾波元件、耦合元件的前端位於所述波導腔體內，並相對的分別位於所述波導腔體的頂壁和底壁上。

《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》還採用如下附屬技術方案：位於所述波導腔體左側壁與右側壁上的所述振盪器、混頻器，位於同一軸向方向上。

所述波導本體上開有與所述波導腔體右側壁和左側壁的對稱軸位置處相貫通的第一螺紋孔、第二螺紋孔，所述第一螺紋孔、第二螺紋孔分別與第一管座和第二管座相螺紋連線，所述混頻器固定於所述第一管座的前端，所述振盪器固定於所述第二管座的前端。

所述耦合元件與所述濾波元件均為制式穿心電容，在所述波導本體上開有與所述波導腔室的頂壁和底壁相貫通的第一通孔、第二通孔，所述耦合元件置於所述第一通孔，其前端伸入所述波導腔體內，所述濾波元件置於所述第二通孔，其前端伸入所述波導腔體內。

所述波導本體為立方體，在所述波導本體的前端面上連線所述短路板，在相對的後端面上連線所述信號發射/接收天線。

在所述波導腔體內填充有介電常數a1在1.0～1.2之間的減震材料。

所述減震材料為一種顆粒狀彈性塑膠泡沫。

所述波導腔體左側壁、右側壁和頂壁、底壁的尺寸不大於：8.00毫米×4.00毫米。

所述波導腔體左側壁、右側壁和頂壁、底壁的尺寸為：7.10毫米×3.55毫米。

位於所述波導腔體頂壁和底壁上的所述耦合元件、濾波元件，位於同一徑向方向上。

改善效果

採用《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》所帶來的有益效果：（1）該發明將波導內的波導腔體設為立方體，並將振盪器和混頻器分別設于波導腔體的左、右側壁上，且處於同一軸向方向上，將耦合元件和濾波元件分別設于波導腔體的頂壁和底壁上，內部結構簡化更緊湊，體積減小，重量減輕，易於批量生產。（2）通過螺紋連線的管座，可調節振盪器和混頻器深入波導腔體內的深度，調試方便，不但可改變振盪器的頻率和功率，而且可改變混頻器的偏量和接收靈敏度，在體積減小的情況下，調試方便，效率提高，功耗降低。（3）在波導腔體內填充特殊的減震材料，即不影響電性能，又能承受25000g以上衝擊的加速度。（4）該發明採用毫米波波段信號，波束比微波窄，擁有更寬的頻寬，頻率範圍可達30～300吉赫，靈敏度更高，反應速度更快，具有全天候特性。

附圖說明

圖1為《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》信號探測裝置中波導的正面結構示意圖；

圖2為圖1的A-A向剖視圖；

圖3為圖1的B-B向剖視圖；

圖4為《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》信號探測裝置的正面剖視圖；

圖5為《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》信號探測裝置的側面示意圖；

圖6《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》毫米波引信高頻頭等效電路示意圖；

技術領域

《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》涉及一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置。

權利要求

1.《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》包括波導本體（1），位於所述波導本體內的振盪器（12）、混頻器（13），伸入所述波導本體內的耦合元件（14）、濾波元件（15），以及與所述波導本體相連線的天線（2），短路板（3），所述波導本體（1）內部具有一波導腔體（11），其特徵在於：所述波導腔體（11）為立方體，所述振盪器（12）、混頻器（13）可活動的分別位於所述波導腔體（11）的右側壁和左側壁上；所述濾波元件（15）、耦合元件（14）的前端位於所述波導腔體（11）內，並相對的分別位於所述波導腔體（11）的頂壁和底壁上。

2.根據權利要求1所述的信號探測裝置，其特徵在於：位於所述波導腔體（11）左側壁與右側壁上的所述振盪器（12）、混頻器（13），位於同一軸向方向上。

3.根據權利要求1或2所述的信號探測裝置，其特徵在於：所述波導本體（1）上開有與所述波導腔體（11）右側壁和左側壁的對稱軸位置處相貫通的第一螺紋孔（16）、第二螺紋孔（16’），所述第一螺紋孔（16）、第二螺紋孔（16’）分別與第一管座（17）和第二管座（18）相螺紋連線，所述混頻器（13）固定於所述第一管座（17）的前端，所述振盪器（12）固定於所述第二管座（18）的前端。

4.根據權利要求3所述的信號探測裝置，其特徵在於：所述耦合元件（14）與所述濾波元件（15）均為制式穿心電容，在所述波導本體（1）上開有與所述波導腔室（11）的頂壁和底壁相貫通的第一通孔（19）、第二通孔（19’），所述耦合元件（14）置於所述第一通孔（19），其前端伸入所述波導腔體（11）內，所述濾波元件（15）置於所述第二通孔（19），其前端伸入所述波導腔體（11）內。

5.根據權利要求3所述的信號探測裝置，其特徵在於：所述波導本體（1）為立方體，在所述波導本體（1）的前端面上連線所述短路板（3），在相對的後端面上連線所述信號發射/接收天線（2）。

6.根據權利要求3所述的信號探測裝置，其特徵在於：在所述波導腔體（11）內填充有介電常數a1在1.0～1.2之間的減震材料（111）。

7.根據權利要求6所述的信號探測裝置，其特徵在於：所述減震材料（111）為一種顆粒狀彈性塑膠泡沫。

8.根據權利要求3所述的信號探測裝置，其特徵在於：所述波導腔體（11）左側壁、右側壁和頂壁、底壁的尺寸不大於：8.00毫米×4.00毫米。

9.根據權利要求9所述的信號探測裝置，其特徵在於：所述波導腔體（11）左側壁、右側壁和頂壁、底壁的尺寸為：7.10毫米×3.55毫米。

10.根據權利要求3所述的信號探測裝置，其特徵在於：位於所述波導腔體（11）頂壁和底壁上的所述耦合元件（14）、濾波元件（15），位於同一徑向方向上。

實施方式

如圖1至圖5所示的一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置，包括波導本體1，位於波導本體內的振盪器12、混頻器13，伸入波導本體內的耦合元件14、濾波元件15，以及與波導本體相連線的天線2，短路板3，波導本體1內部具有一波導腔體11，波導腔體11為立方體，振盪器12、混頻器13可活動的分別位於波導腔體11的右側壁和左側壁上；濾波元件15、耦合元件14的前端位於波導腔體11內，並相對的分別位於波導腔體11的頂壁和底壁上。

波導腔體11左側壁、右側壁和頂壁、底壁的尺寸不大於：8.00毫米×4.00毫米。在本實施例中，波導腔體11左側壁、右側壁和頂壁、底壁的尺寸為：7.10毫米×3.55毫米。如圖2，圖3，圖4所示，波導本體1上開有與波導腔體11右側壁和左側壁的對稱軸位置處相貫通的第一螺紋孔16、第二螺紋孔16’，第一螺紋孔16、第二螺紋孔16’分別與第一管座17和第二管座18相螺紋連線，混頻器13固定於第一管座17的前端，振盪器12固定於第二管座18的前端。這樣就使得位於波導腔體11左側壁與右側壁上的振盪器12、混頻器13，位於同一軸向方向上，在使用時可以通過旋動管座來調節振盪器12和混頻器13伸入波導腔體內的深度，實現頻率和功率的可調。耦合元件14與濾波元件15在本實施例中均採用制式穿心電容，在波導本體1上開有與波導腔室11的頂壁和底壁相貫通的第一通孔19、第二通孔19’，耦合元件14置於第一通孔19，其前端伸入波導腔體11內，濾波元件15置於第二通孔19’，其前端伸入波導腔體11內。為了實現本技術方案，要求耦合元件14與濾波元件15的前端伸入波導腔體內，至於耦合元件14與濾波元件15的其他部分沒有嚴格要求，可以整體完全伸入波導本體1內，也可有一部分外露在波導本體1外。在本實施例當中，耦合元件14與濾波元件15的前端伸入波導腔體11內，另一端則外露在波導本體1外。

如圖4，圖5所示，在本實施例中，波導腔體11的形狀為立方體，而對於波導本體1的形狀沒有特殊要求，為了加工製造的方便，本實施例的波導本體1的形狀也採用立方體。在波導本體1的前端面上連線有短路板3，在相對的後端面上連線天線2。

如圖6所示，振盪管12和混頻管13位於波導腔體11右側壁和左側壁上，並處於同一軸向方向，縱向相距約λ/2（λ為工作波長），耦合元件14與混頻器13相互焊接，濾波元件15與振盪器12相互焊接，波導本體1的一端面短路，另一端面為功率輸出，振盪管12的饋電和混頻管13上的都卜勒信號提取都分別通過位於波導腔體11上的濾波元件15和耦合元件14進行。圖6中AB端連線的是體效應管的等效電路，CD兩端連線的是混頻管13的等效電路。振盪管12、波導腔體11以及短路面等構成一諧振電路，當滿足起振條件時產生振盪，振蕩產生的功率向外輻射，其中一小部分加到CD端的混頻管13，相當於提供給混頻管13的一個本振電壓。《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》採用毫米波波段信號，波束比微波窄，擁有更寬的頻寬，頻率範圍可達30～300吉赫，靈敏度大幅提高，反應速度加快，具有全天候特性。在本實施例中，工作頻率在32吉赫～39吉赫之間。發射信號遇到目標產生的回波信號又加到混頻管13上，兩者混頻產生都卜勒信號。由於在波導腔體11內同時存在振盪管12和混頻管13，所以振盪頻率、振盪功率以及混頻靈敏度都互相影響，在本實施例的調試過程中，調節振盪管12和混頻管13在波導腔體11內的伸入的位置，使其發射功率以及混頻靈敏度達到最佳狀態。為了增強抗震性能，本實施例還在波導腔體11內填充有介電常數a1在1.0～1.2之間的減震材料111，該減震材料111為一種顆粒狀彈性塑膠泡沫。

榮譽表彰

2017年12月11日，《一種用於自動門控制系統中的信號探測裝置》獲得第十九屆中國專利獎優秀獎。