1.本实用新型涉及微波探测领域,特别涉及基于多普勒效应原理的一种微波探测装置。
背景技术:2.随着物联网技术的发展,人工智能、智能家居、以及智能安防技术对于环境探测,特别是对于人的存在、移动以及微动的动作特征的探测准确性的需求越来越高,只有获取足够稳定的探测结果,才能够为智能终端设备提供准确的判断依据。其中基于多普勒效应原理的微波探测技术作为人与物,物与物之间相联的重要枢纽在行为探测和存在探测技术中具有独特的优势,其能够在不侵犯人隐私的情况下,探测出活动物体,比如人的动作特征、移动特征、以及微动特征,甚至是人的心跳和呼吸特征信息,因而具有广泛的应用前景。具体地,相应微波探测器被一激励信号馈电而发射对应所述激励信号的频率一微波波束至所述目标空间,进而于所述目标空间形成一探测区域,和接收所述微波波束被所述探测区域内的相应物体反射形成的一反射回波而传输对应所述反射回波频率的一回波信号至一混频检波单元,其中所述混频检波单元混频所述激励信号和所述回波信号而输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间的频率/相位差异的一多普勒中频信号,其中基于多普勒效应原理,在反射所述微波波束的所述物体处于运动的状态时,所述回波信号与所述激励信号之间具有一定的频率/相位差异而于所述多普勒中频信号呈现相应的幅度波动以反馈人体活动。
3.在由itu-r(itu radiocommunication sector,国际通信联盟无线电通信局)定义的供开放给诸如工业、科学和医学等机构使用的无需授权许可的ism频段中,被应用于微波探测的频段主要有2.4ghz、5.8ghz、10.525ghz、24.125gh等有限的频段资源,并且相应的微波探测器在使用这些频段时需要遵守一定的发射功率(一般发射功率低于1w)以减小对其他无线电设备的干扰,虽然不同频段的定义和许可能够规范无线电的使用频段而减小不同频段的无线电设备之间相互干扰的概率,但在有限的频段资源许可下,随着物联网技术的高速发展,对应相邻频段或相同频段的无线电使用覆盖率的高速提升,如日益普及的5g无线路由器,或在原2.4g无线路由器的基础上基于双工模式而新增的5g频段,以致于相邻或相同频段的无线电之间相互干扰的问题日益严重,且随着以人为本的智能化竞争,对人体动作特征包括呼吸动作甚至心跳动作的精准探测需求也极速提升。因此,抗干扰性能作为衡量相应微波探测模块的精准度的其中一项影响因素,在无线电之间相互干扰的问题日益严重的背景下,现有的微波探测器的精准度难以维持,更遑论提升至满足对人体动作特征包括呼吸动作甚至心跳动作的精准探测需求。
4.进一步地,由于相应微波波束的边界为辐射能量衰减到一定程度的梯度边界而具有非确定性,并由于缺乏对电磁辐射的有效控制手段,即对相应微波波束的梯度边界的整形手段,主要体现在对微波波束的波束角的调整手段的匮乏,相应微波探测器发射的所述微波波束所覆盖的实际探测空间难以被稳定控制,并进一步基于所述微波波束在不同目标
探测空间的反射和穿透行为,造成现有微波探测器的实际探测空间无法独立基于对微波波束的波束角的调整与相应目标探测空间相匹配的状况,如此以在实际探测空间之外的目标探测空间无法被有效探测的状态,和/或在目标探测空间之外的实际探测空间存在环境干扰的状态,包括动作干扰、电磁干扰以及因电磁屏蔽环境造成的自激干扰,造成现有的基于多普勒效应原理的微波探测技术精准度差和/或抗干扰性能差的问题,即由于微波波束的边界为辐射能量衰减到一定程度的梯度边界,同时缺乏对微波波束的梯度边界的整形手段,以及基于所述微波波束的反射和穿透特性,现有的微波探测器的实际探测空间难以在实际应用中匹配相应的目标探测空间,造成现有的微波探测器在实际应用中于不同应用场景的适应能力有限并具有较差的探测稳定性的缺陷。
5.为解决以上缺陷,现有的微波探测器主要通过窄化其天线的频带宽度的方式降低同频段的天线之间相互干扰的概率,和通过提高所述回波信号的强度的方式提高所述多普勒中频信号中相应有效信号相对于干扰信号的幅度差值而以所述多普勒中频信号在幅值上的相应阈值设定降低所述微波探测模块的灵敏度,以基于灵敏度的降低排除与低幅值的干扰信号相对应的所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰。一方面,虽然通过窄化天线的频带宽度的方式能够降低同频段的天线之间相互干扰的概率,但基于工作原理上的差异,通信用途的天线(如无线路由器中的天线)往往被设计具有较宽的频带宽度以满足多信道通信的要求,对应在相邻频段或相同频段的无线电使用覆盖率被高速提升的背景下,对微波探测器的天线的频带宽度的窄化无法保障现有的微波探测器的天线不受通信用途的天线的干扰,或不对通信用途的天线造成干扰;此外,基于天线的频带宽度与天线的结构形态和尺寸之间的对应关系,对微波探测器的天线的频带宽度的窄化同时会形成对该天线在结构和尺寸上的高精度要求,并且相应的高精度要求会随着天线的谐振频点的提高而愈发苛刻,对应产生额外的成本负担。另一方面,由于所述多普勒中频信号的幅值关联于所述反射回波的能量大小而同时关联于环境中的反射面面积大小,运动物体的反射面大小和运动速度以及与所述微波探测模块之间的距离,因此,基于所述微波探测器的灵敏度的降低无法准确排除所述目标探测空间之外的实际探测空间的环境干扰和动作干扰以致对所述目标探测空间的探测并不稳定和准确;此外,基于现有的微波探测器对回波信号的高强度要求,对实际探测空间的范围调整倾向于在覆盖相应目标探测空间的同时在所述目标探测空间具有较高的电磁辐射能量密度,如此以造成现有的微波探测器无法基于灵敏度的降低避免对所述目标探测空间内的通信用途的天线造成干扰,并在通信用途的天线对高信号强度的追求下,难以基于灵敏度的降低避免受到所述目标探测空间内的通信用途的天线的干扰。
技术实现要素:6.本实用新型的一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的探测方法突破了本领域技术人员倾向于提高所述回波信号的强度的技术倾向,基于通信用途的天线对高信号强度的普遍性追求,通过降低所述微波探测装置的发射天线的发射功率的方式,降低了相应所述微波波束和所述反射回波的信号强度,即降低了所述微波波束和所述反射回波的电磁辐射能量密度,进而能够利用通信装置自带的底噪抑制机制,避免对相应通信装置造成干扰而能够降低甚至解除安装环境内的通信装置的安装位置对所述微波探
测装置于相应安装环境的安装位置的限制。
7.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中通过降低所述微波探测装置的发射天线的发射功率的方式,所述微波波束的信号强度被降低,以基于所述微波波束对砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃的穿透行为产生的损耗远大于在空间内传播所产生的损耗的特性,在所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态的状态,利用界定目标探测空间的砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃对弱信号形态的所述微波波束的吸收,形成对弱信号形态的所述微波波束的梯度边界的适应性界定,对应在不限制所述目标探测空间的空间形态的状态,使得所述微波探测装置的以砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃为界的有效探测空间能够与相应所述目标探测空间相匹配而提高所述微波探测装置在实际应用中对不同目标探测空间的适应性。
8.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中通过降低所述微波探测装置的发射天线的发射功率的方式,所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态,则基于所述微波波束的反射行为所产生的损耗相对于所述微波波束的辐射能量的占比被提高,如此以能够避免基于多次反射行为所产生的自激干扰。
9.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中通过降低所述微波探测装置的发射天线的发射功率的方式,所述发射天线的抗扰度对所述发射天线的频带宽度的依赖性被降低,对应降低了对所述发射天线的精度要求而有利于降低所述发射天线的生产成本。
10.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中对所述微波探测装置的发射天线的发射功率的降低非以调整所述微波波束传统意义的梯度边界为目的,在所述微波探测装置的发射天线被激励而发射所述微波波束的状态,基于所述微波波束的覆盖空间范围与所述微波探测装置的发射天线的增益(dbd或dbi)相对应而不受所述发射天线的发射功率控制的原理性认知,本实用新型通过降低所述发射天线的发射功率的方式降低所述微波波束在其覆盖空间的电磁辐射能量密度,如此以提高所述微波波束的穿透行为所产生的损耗相对于所述微波波束的辐射能量的占比,从而在所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态,利用界定目标探测空间的砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃对弱信号形态的所述微波波束的吸收,以砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃为界形成对弱信号形态的所述微波波束的梯度边界的适应性界定,从而提高所述微波探测装置在实际应用中对不同目标探测空间的适应性。
11.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中对所述微波探测装置的发射天线的发射功率的降低非以调整所述微波波束传统意义的梯度边界为目的,在所述微波探测装置的发射天线被激励而发射所述微波波束的状态,基于所述微波波束的覆盖空间范围与所述微波探测装置的发射天线的增益(dbd或dbi)相对应而不受所述发射天线的发射功率控制的原理性认知,本实用新型通过降低所述发射天线的发射功率的方式降低所述微波波束在其覆盖空间的电磁辐射能量密度至适于被相应通信装置基于自带的底噪抑制机制所抑制的弱信号形态,因而突破了本领域技术人员倾向于提高所述回波信号的强度而倾向于所述微波波束在覆盖相应目标探测空间的同时在所述目标探测空间具有较高的电磁辐射能量密度的技术倾向。
12.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中基于所述微波探测装置
的发射天线的发射功率(dbm)=信号源功率(dbm)-传输线线损(db)+发射天线增益(dbd或dbi)的理论认知,和对非本领域的通信装置的底噪抑制机制的实验性探索认知,本实用新型通过降低所述发射天线的发射功率至小于等于0dbm的方式,形成所述微波波束的弱信号形态,对应所述微波波束在其覆盖空间的电磁辐射能量密度趋近于传统意义的梯度边界及梯度边界之外的电磁辐射能量密度,因而对所述微波探测装置的发射天线的发射功率的降低非以调整所述微波波束传统意义的梯度边界为目的。
13.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的探测方法包括提高所述发射天线的转换效率的步骤,以避免所述发射天线基于自身的介质损耗在其发射功率被降低的状态无法完成初始的极化而无法发射相应所述微波波束的技术障碍,对应在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值,以在降低所述发射天线的发射功率至相应目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
14.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中通过相差馈电的方式,实现所述发射天线的圆极化形态而降低所述发射天线的最小发射功率极值,在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值,以在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
15.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中通过相差馈电的方式,在所述发射天线采用线极化形态的所述发射天线的状态,于所述发射天线的线极化方向,实现对所述发射天线大于90
°
相差的差分馈电,以降低所述发射天线在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗而降低所述发射天线的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态,保障所述发射天线对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
16.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中基于降低所述发射天线的自身介质损耗的方式降低所述发射天线的最小发射功率极值,所述微波探测装置采用半波回折式定向微波探测天线作为所述发射天线,以基于所述半波回折式定向微波探测天线以空气为介质的结构特性降低所述发射天线的自身介质损耗而降低所述发射天线的最小发射功率极值,并基于所述半波回折式定向微波探测天线的高增益特性进一步降低所述发射天线的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线的发射功率至小于等于0dbm或更低的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
17.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中基于降低所述发射天线的自身介质损耗的方式降低所述发射天线的最小发射功率极值,所述微波探测装置采用一双端馈电式差分天线作为所述发射天线,其中所述双端馈电式差分天线包括一参考地和两条形振子,其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端,两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度,其中两所述条形振子分别具有一耦合段,其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端,两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸,并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离,即其中一所述耦合段上的任一点至另一所述耦合段的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6,其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数,如此以在所述双端馈电式差分天线作
为所述发射天线于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90
°
的激励信号而被相差馈电的状态,基于两所述条形振子与所述参考地之间的耦合具有大于90
°
的相差实现趋于线极化的极化形态,和基于两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段之间的耦合,并基于两所述耦合段之间的相互耦合形成共同的谐振频点,即在以所述双端馈电式差分天线为所述发射天线于两所述条形振子的两所述馈电端接入相差大于90
°
的激励信号的状态,于所述发射天线的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线的差分馈电,在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值,进而在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
18.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中在采用线极化形态的所述发射天线的状态,在所述发射天线的极化方向,优选地基于对所述发射天线趋于180
°
相差的平衡差分馈电,或在采用所述双端馈电式差分天线作为所述发射天线的状态,优选地基于对所述发射天线趋于180
°
相差的平衡差分馈电,在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线的发射功率至小于等于0dbm或更低的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
19.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置包括一差分馈电电路,其中所述差分馈电电路以分立元器件形态被设置并具有被设置为mos管或三极管的一三极电路处理器,一电感,一第一电阻,一第二电阻,一第三电阻,一第一电容,一第二电容,一振荡电容以及适于接入相应电源的一电源连接端,其中所述三极电路处理器具有与三极管的集电极或mos管的漏极相对应的第一连接端,和与三极管的基极或mos管的栅极相对应的第二连接端,以及与三极管的发射极或mos管的源极相对应的第三连接端,其中所述第二电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第一连接端,所述第二电阻的另一端经所述电感与所述电源连接端相连,和经所述第一电容被接地,其中所述第三电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第三连接端,所述第三电阻的另一端被接地,其中所述振荡电容的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第二连接端,所述振荡电容的另一端被接地,其中所述第一电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第二连接端,所述第一电阻的另一端被电性连接于所述电感与所述第二电阻之间或被电性连接于所述电源连接端,其中所述第二电容的两端分别被电性连接于所述三极电路处理器的所述第一连接端和所述第三连接端,其中所述第二电阻和所述第三电阻被等阻值地设置,以在所述差分馈电电路于所述电源连接端接入相应电源的状态,于所述第二电容的两端以相差趋于180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号,从而实现对所述发射天线趋于180
°
的相差馈电。
20.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置包括一差分馈电电路,其中所述差分馈电电路以集成电路形态被设置并具有两反相输出端,以于两所述反相输出端输出相位相差180
°
的平衡差分信号形态的所述激励信号。
21.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的探测方法进一步包括提高所述回波信号的精准度的步骤,以在所述回波信号的强度基于所述发射天线的发射功率被降低的状态,基于所述回波信号的精准度的提高,保障所述微波探测装置对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的探测范围
和探测的准确性及稳定性。
22.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中对所述回波信号的精准度的提高步骤包括自所述微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤,则环境中的电磁干扰在所述回波信号中以共模干扰形态存在,因而能够在平衡差分信号形态的所述回波信号的接收与传输过程中被抑制,并在后继,基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理步骤输出平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号,和基于对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,以基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理步骤和/或对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述回波信号和/或所述多普勒中频信号中的共模干扰的进一步抑制作用,输出免受环境电磁干扰的单端信号形态的所述多普勒中频信号,从而提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度,对应基于上述自所述微发射功率的微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤和后继步骤构建的平衡差分信号的处理体系,保障所述微发射功率的微波探测装置对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的探测范围和探测的准确性及稳定性。
23.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中对所述回波信号的精准度的提高步骤包括自所述微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤,则环境中的电磁干扰在所述回波信号中以共模干扰形态存在,因而能够在平衡差分信号形态的所述回波信号的接收与传输过程中被抑制,并在后继,基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述回波信号中的共模干扰的进一步抑制作用,输出免受环境电磁干扰的单端信号形态的所述回波信号,和基于对免受环境电磁干扰的单端信号形态的所述回波信号的混频处理步骤输出免受环境电磁干扰的所述多普勒中频信号,从而提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度,对应基于上述自所述微发射功率的微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤和后继步骤构建的平衡差分信号的处理体系,保障所述微发射功率的微波探测装置对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的探测范围和探测的准确性及稳定性。
24.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中基于对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号中的共模干扰的进一步抑制作用,或基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述回波信号中的共模干扰的进一步抑制作用,环境中非与所述回波信号同源的电磁辐射干扰在被所述接收天线接收的状态以共模形态存在于平衡差分信号形态的所述回波信号而能够被有效抑制,包括环境中与所述回波信号同频的电磁辐射干扰,因而能够提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度。
25.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中自所述微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤包括在所述接收天线的两个接收
馈电点被正交布置的状态基于对其中一接收馈电点接入的回波信号的移相步骤接入平衡差分信号形态的所述回波信号,以基于所述接收天线的两个接收馈电点之间的正交形态保障自所述接收天线的两个接收馈电点接入的回波信号之间的隔离度,对应保障基于对其中一接收馈电点接入的回波信号的移相步骤接入的平衡差分信号形态的所述回波信号的精准度。
26.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中在自所述微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤中,所述接收天线的两接收馈电点被反相布置,以自两所述接收馈电点接入平衡差分信号形态的所述回波信号。
27.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的所述发射天线与所述接收天线以共用所述参考地的结构形态被设置而有利于所述微波探测装置的微型化设计。
28.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的所述发射天线与所述接收天线以收发分离形态被一体设置,以保障所述相应馈电点(端)之间的隔离度而保障所述回波信号的精准度,并有利于所述微波探测装置的微型化设计。
29.本实用新型的另一目的在于提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的所述发射天线与所述接收天线以收发合一形态被一体设置,以简化所述微波探测装置的电路设计并有利于所述微波探测装置的微型化设计。
30.根据本实用新型的一个方面,本实用新型提供一微波探测装置,所述微波探测装置包括:
31.一发射天线,其中所述发射天线被设置在被一激励信号馈电的状态发射对应于所述激励信号的频率的微波波束;
32.一接收天线,其中所述接收天线被设置为双端馈电式差分天线,对应所述接收天线包括一参考地和两条形振子,其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端,两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度,其中两所述条形振子分别具有一耦合段,其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端,两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸,以基于两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸而能够相互耦合形成共同的谐振频点的结构特性,形成两所述条形振子呈在趋于线极化的极化方向被反相布置的结构状态,从而在接收所述微波波束被相应物体反射后形成的反射回波后于两所述馈电点输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,则所述回波信号包含对应于所述微波波束被相应物体反射形成的反射回波的信号,且环境中的电磁干扰在所述回波信号中以共模干扰形态存在而能够在平衡差分信号形态的所述回波信号的接收与传输过程中抑制环境干扰;
33.一混频电路,其中所述混频电路被设置对所述激励信号和平衡差分信号形态的所述回波信号作混频处理以输出差分信号形态的多普勒中频信号;以及
34.一差分转单端电路,其中所述差分转单端电路被设置对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号作差分转单端处理以输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,如此以在初始的所述回波信号为差分信号形态的状态,基于平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号至单端信号形态的所述回波信号的转换过程对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信
号中的共模干扰的抑制作用,提高单端信号形态的所述多普勒中频信号的精准度。
35.在一实施例中,其中所述双端馈电式差分天线的两所述耦合段自所述近端在错位相向方向延伸,并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离,即其中一所述耦合段上的任一点至另一所述耦合段的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6,其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数。
36.在一实施例中,其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端以相互平行的错位方向相向延伸。
37.在一实施例中,其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端在距所述参考地等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸。
38.在一实施例中,其中两所述条形振子的两所述耦合段自所述近端以错位交错方向相向延伸。
39.在一实施例中,其中条形振子以被承载于电路板的微带线形态被设置。
40.在一实施例中,其中所述发射天线被设置为双端馈电式差分天线,对应所述发射天线包括一参考地和两条形振子,其中以两所述条形振子的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子的馈电端,两所述条形振子自两所述馈电端在所述参考地的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度,其中两所述条形振子分别具有一耦合段,其中以所述耦合段的靠近其所属的所述条形振子的所述馈电端的一端为所述耦合段的近端,两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸,以基于两所述耦合段自所述近端在相向方向延伸的结构形态,在于两所述条形振子的两所述馈电端接入具有相位差的激励信号的状态形成两所述耦合段之间的耦合,从而于两所述条形振子的两所述馈电端接入具有相位差激励信号而实现对所述发射天线的馈电。
41.在一实施例中,其中所述发射天线基于共用所述接收天线的结构形态与所述接收天线以收发合一形式被一体设置。
42.在一实施例中,其中所述微波探测装置进一步包括适于放大差分信号形态的信号的至少一放大电路,其中所述放大电路被设置于所述接收天线和所述混频电路之间,以放大输出平衡差分信号形态的所述回波信号至所述混频电路。
43.在一实施例中,其中所述微波探测装置进一步包括适于放大差分信号形态的信号的至少一放大电路,其中所述放大电路被设置于所述混频电路和所述差分转单端电路之间,以放大输出差分信号形态的所述多普勒中频信号至所述差分转单端电路。
44.在一实施例中,其中所述差分转单端电路和与之相连的所述放大电路以仪表放大器的电路形态被一体设置。
附图说明
45.图1a为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
46.图1b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
47.图1c为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
48.图2a为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
49.图2b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
50.图3a为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
51.图3b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
52.图4a为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
53.图4b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
54.图4c为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
55.图4d为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
56.图4e为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
57.图4f为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
58.图4g为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
59.图4h为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
60.图4i为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
61.图4j为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
62.图4k为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
63.图4l为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
64.图4m为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
65.图4n为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线的结构示意图。
66.图5a为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的差分馈电电路的结构示意图。
67.图5b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的差分馈电电路的结构示意图。
68.图6为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的差分振荡电路的结构示意图。
69.图7a为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的结构示意图。
70.图7b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的结构示意图。
71.图7c为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的结构示意图。
72.图8a为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
73.图8b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
74.图8c为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
75.图8d为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
76.图9a为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
77.图9b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
78.图9c为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
79.图9d为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
80.图9e为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的接收天线的结构示意图。
81.图10a为依本实用新型的一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
82.图10b为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
83.图10c为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
84.图10d为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
85.图10e为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
86.图10f为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
87.图10g为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
88.图10h为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
89.图10i为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
90.图10j为依本实用新型的另一实施例的一微波探测装置的发射天线和接收天线被一体设置的结构示意图。
具体实施方式
91.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
92.本领域技术人员应理解的是,在本实用新型的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
93.可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。
94.本实用新型提供一种微波探测装置,其中所述微波探测装置的探测方法突破了本领域技术人员倾向于提高相应回波信号的强度的技术倾向,基于通信用途的天线对高信号强度的普遍性追求,通过降低所述微波探测装置的发射天线的发射功率的方式,降低了相应所述微波波束和反射回波的信号强度,即降低了所述微波波束和所述反射回波的电磁辐射能量密度,进而能够利用通信装置自带的底噪抑制机制,避免对相应通信装置造成干扰而能够降低甚至解除安装环境内的通信装置的安装位置对所述微波探测装置于相应安装环境的安装位置的限制。
95.其中所述微波探测装置的发射天线的发射功率被降低,对应所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态,环境中的相应通信装置基于自带的底噪抑制机制即可抵抗所述微波探测装置的干扰,因而对于所述微波探测装置对相应通信装置的干扰能力而言,所述微波探测装置的所述发射天线的频带宽度的影响力被降低,即所述发射天线的抗扰度对
窄化的频带宽度的依赖性被降低,对应降低了对所述发射天线的精度要求而有利于降低所述发射天线的生产成本。
96.同时,由于所述微波波束的信号强度被降低,则基于所述微波波束对砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃的穿透行为产生的损耗远大于在空间内传播所产生的损耗的特性,在所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态的状态,利用界定目标探测空间的砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃对弱信号形态的所述微波波束的吸收,即能够形成对弱信号形态的所述微波波束的梯度边界的适应性界定,对应在不限制所述目标探测空间的空间形态的状态,使得所述微波探测装置的以砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃为界的有效探测空间能够与相应所述目标探测空间相匹配而提高所述微波探测装置在实际应用中对不同目标探测空间的适应性。
97.此外,由于所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态,则基于所述微波波束的反射行为所产生的损耗相对于所述微波波束的辐射能量的占比被提高,如此以能够避免基于多次反射行为所产生的自激干扰。
98.也就是说,所述微波探测装置的发射天线的发射功率被降低,对应所述微波波束的信号强度被降低而呈弱信号形态,则相应回波信号的强度被降低,因而所述微波探测装置的探测方法突破了本领域技术人员倾向于提高相应回波信号的强度而倾向于所述微波波束在覆盖相应目标探测空间的同时在所述目标探测空间具有较高的电磁辐射能量密度的技术倾向,其中对所述微波探测装置的发射天线的发射功率的降低也非以调整所述微波波束传统意义的梯度边界为目的,而是在所述微波探测装置的发射天线被激励而发射所述微波波束的状态,基于所述微波波束的覆盖空间范围与所述微波探测装置的发射天线的增益(dbd或dbi)相对应而不受所述发射天线的发射功率控制的原理性认知,通过降低所述发射天线的发射功率的方式降低所述微波波束在其覆盖空间的电磁辐射能量密度至适于被相应通信装置基于自带的底噪抑制机制所抑制的弱信号形态,从而避免对相应通信装置造成干扰,并由于提高了所述微波波束的穿透行为所产生的损耗相对于所述微波波束的辐射能量的占比,进而能够利用界定目标探测空间的砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃对弱信号形态的所述微波波束的吸收,以砖石结构的混泥土墙壁或者玻璃为界形成对弱信号形态的所述微波波束的梯度边界的适应性界定,对应提高了所述微波探测装置在实际应用中对不同目标探测空间的适应性。
99.进一步地,基于所述微波探测装置的发射天线的发射功率(dbm)=信号源功率(dbm)-传输线线损(db)+发射天线增益(dbd或dbi)的理论认知,和对非本领域的通信装置的底噪抑制机制的实验性探索认知,所述微波探测装置的探测方法优选地通过降低所述发射天线的发射功率至小于等于0dbm的目标发射功率的方式,如通过降低所述发射天线的发射功率至-3dbm或-6dbm的目标发射功率的方式,具体可表征为以小于1mw的馈电功率对所述发射天线馈电,以形成所述微波波束的弱信号形态,对应所述微波波束在其覆盖空间的电磁辐射能量密度趋近于传统意义的梯度边界及梯度边界之外的电磁辐射能量密度,因而对所述微波探测装置的发射天线的发射功率的降低非以调整所述微波波束传统意义的梯度边界为目的。
100.可以理解的是,由于所述发射天线自身介质损耗的存在,所述发射天线的转换效率不可能达到100%,对应在所述发射天线的发射功率被下降的过程中,所述发射天线可能
在其发射功率还未被降低至目标发射功率时即基于所述发射天线自身的介质损耗无法完成初始的极化过程而无法发射相应所述微波波束。也就是说,以能够保障所述微波波束的稳定发射的最小发射功率为所述发射天线的最小发射功率极值,在所述发射天线的最小发射功率极值小于0dbm的状态,对所述发射天线的具体类型和结构形态并不限制,但基于所述发射天线的自身介质损耗,所述发射天线存在其最小发射功率极值可能大于目标发射功率而无法在保障所述微波波束的稳定发射的状态被进一步降低的技术障碍。基于此,本实用新型的所述微波探测装置的探测方法还包括提高所述发射天线的转换效率的方法步骤,以避免所述发射天线基于自身的介质损耗在其发射功率被降低的状态无法完成初始的极化而无法发射相应所述微波波束的技术障碍,对应在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线的最小发射功率极值,以在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
101.具体地,在提高所述发射天线的转换效率的方法步骤中,通过相差馈电的方式,实现所述发射天线的圆极化形态而降低所述发射天线的最小发射功率极值,或通过相差馈电的方式,在所述发射天线采用线极化形态的所述发射天线的状态,于所述发射天线的线极化方向,实现对所述发射天线大于90
°
相差的差分馈电,以降低所述发射天线在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗而降低所述发射天线的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线的发射功率至目标发射功率的状态,保障所述发射天线对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
102.对应地,参考本实用新型的说明书附图之图1a至图1c所示,基于相差馈电的方式实现圆极化形态的所述发射天线10的不同实施例被示意,其中所述发射天线10以平面贴片天线形态被设置示例而具有一参考地11和一辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧。
103.对应于图1a和图1b,所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中对应于图1a,所述辐射元121具有两馈电点1211,其中两所述馈电点1211被正交布置,对应两所述馈电点1211与所述辐射元121的物理中心点1212的连线相互垂直,如此以通过相差馈电的方式,于所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差90
°
的激励信号而实现所述发射天线10的圆极化形态;对应于图1b,所述辐射元121具有至少三个馈电点1211,其中各所述馈电点1211以与所述辐射元121的物理中心点1212之间的距离相同的状态绕所述辐射元121的物理中心点1212等距排布,对应在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,相邻的任意两所述馈电点1211与所述辐射元121的物理中心点1212之间的连线的夹角等于360
°
/n,其中n为所述辐射元121的所述馈电点1211的数量,如此以通过相差馈电的方式,在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,于所述辐射元121的所述馈电点1211顺序接入相差360
°
/n的激励信号而实现所述发射天线10的圆极化形态,具体在图1b所示意的所述发射天线10中,所述辐射元121的所述馈电点1211的数量为4个,对应在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,相邻的任意两所述馈电点1211与所述辐射元121的物理中心点1212之间的连线的夹角等于90
°
,如此以通过相差馈电的方式,在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,于所述辐射元121的所述馈电点1211顺序接入相差90
°
的激励信号而实现所述发射天线10的圆极化形态。
104.对应于图1c,所述辐射源12以多元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有至
少三个辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中各所述辐射元121被周向排布并满足在所述辐射元121的周向排布方向,相邻的任意两所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212之间的连线的夹角等于360
°
/m,其中m为所述辐射元121的数量,如此以通过相差馈电的方式,在所述辐射元121的周向排布方向,于各所述辐射元121的所述馈电点1211顺序接入相差360
°
/m的激励信号而实现所述发射天线10的圆极化形态。优选地,各所述辐射元121在满足于所述辐射元121的周向排布方向,相邻的任意两所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212之间的连线的夹角等于360
°
/m的同时,进一步满足各所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212的连线相交于一点,且各所述辐射元121的所述馈电点1211距该点的距离相同,或满足各所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212的连线相交形成与所述辐射元121的数量相对应的正多边形,且各所述辐射元121的所述馈电点1211距该正多边形的中点的距离相同,具体在图1c所示意的所述发射天线10中,所述辐射元121的数量为四个,对应在所述辐射元121的周向排布方向,相邻的任意两所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212之间的连线的夹角等于90
°
,且各所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212的连线相交形成正四边形,且各所述辐射元121的所述馈电点1211距该正四边形的中点的距离相同。如此以利于基于相差馈电的方式实现所述发射天线10的圆极化形态和保障所述发射天线10的圆极化形态的稳定性。
105.值得一提的是,在本实用新型的这些实施例中,基于所述辐射元121的馈电结构的不同,对相应所述馈电点1211的位置的界定不同,具体在所述辐射元121采用探针馈电或微带馈电(包括微带角馈)的馈电结构的状态,所述馈电点1211对应于所述辐射元121上接入馈电信号(包括激励信号)的点,和在所述辐射元121采用边馈的馈电结构的状态,所述馈电点1211对应于所述辐射元121上的基于耦合作用接入馈电信号(包括激励信号)的边的中点,在本实用新型的描述中,在所述发射天线10以平面贴片天线形态被设置的状态,对所述馈电点1211的描述并不构成对相应所述辐射元121的馈电结构的限制。
106.此外,在本实用新型的一些实施例中,当所述发射天线10以平面贴片天线形态被设置时,同一所述辐射元121上接入同相位的激励信号的两所述馈电点1211,在该两所述馈电点1211的连线的中线穿过所述辐射元121的物理中心点1212的结构状态,等效于本实用新型的描述中该两所述馈电点1211的连线的中点处的所述馈电点1211,本实用新型对此并不限制。
107.优选地,在本实用新型的这些实施例中,所述辐射元121进一步于其物理中心点1212被直接和/或等效接地设置,具体基于所述辐射元121于其物理中心点1212与所述参考地11之间的电性连接形成所述辐射元121于其物理中心点1212被直接接地设置的结构状态,和基于所述辐射元121上的至少一组和/或至少一对接地点与所述参考地11之间的电性连接形成所述辐射元121于其物理中心点1212被等效接地设置的结构状态,其中同一组所述接地点位于以所述辐射元121的物理中心点1212为中点的同一正多边形的各顶点,对应同一组所述接地点中的各所述接地点以距所述辐射元121的物理中心点1212等距离的状态绕所述辐射元121的物理中心点1212等角度排布,其中同一对所述接地点以所述辐射元121的物理中心点1212对称分布于所述辐射元121,对应同一对所述接地点的连线段以所述辐射元121的物理中心点1212为中点,如此以于所述辐射元121的物理中心点1212形成零电位
点和与所述参考地11之间的直接和/或等效连接而降低所述发射天线10的阻抗,对应非以所述发射天线10在结构和尺寸上的精度要求的提升为代价地窄化了所述发射天线10的频带宽度,从而在提高所述发射天线10的抗扰度的同时能够降低对所述发射天线10的精度要求而有利于降低所述发射天线10的生产成本。
108.进一步地,参考本实用新型的说明书附图之图2a和图2b所示,基于相差馈电的方式在所述发射天线10采用线极化形态的所述发射天线的状态,于所述发射天线10的线极化方向,实现对所述发射天线10大于90
°
相差的差分馈电的不同实施例被示意,其中所述发射天线10以平面贴片天线形态被设置而具有一参考地11和一辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧。
109.对应于图2a,所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中所述辐射元121具有两馈电点1211,其中两所述馈电点1211被反相布置,对应其中一所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的连线方向与另一所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的连线方向相向重合,则所述辐射元121在于所述馈电点1211接入激励信号的状态具有线极化的极化形态并以两所述馈电点1211的连线方向为线极化方向,如此以通过相差馈电的方式,在于所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态于所述发射天线10的线极化方向实现对所述发射天线10的差分馈电,以降低所述发射天线10在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗而降低所述发射天线10的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态,保障所述发射天线10对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
110.优选地,在本实用新型的这个实施例中,所述辐射元121的两所述馈电点1211被设置以所述辐射元121的物理中心点1212对称,如此以通过相差馈电的方式,在于所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差趋于180
°
的激励信号的状态,于所述发射天线10的线极化方向实现对所述发射天线10的平衡差分馈电,以进一步降低所述发射天线10在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗而降低所述发射天线10的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态,保障所述发射天线10对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
111.对应于图2b,所述辐射源12以二元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有两个辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中两所述辐射元121被反相布置,对应其中一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向与另一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点的连线方向相向,则两所述辐射元121在于两所述馈电点1211接入激励信号的状态具有线极化的极化形态并以两所述馈电点1211的连线方向为线极化方向,如此以通过相差馈电的方式,在于两所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态于所述发射天线10的线极化方向实现对所述发射天线10的差分馈电,以降低所述发射天线10在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗而降低所述发射天线10的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态,保障所述发射天线10对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
112.优选地,在本实用新型的这个实施例中,两所述辐射元121被镜像布置,如此以通过相差馈电的方式,在于所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差趋于180
°
的激励信
号的状态,于所述发射天线10的线极化方向实现对所述发射天线10的平衡差分馈电,以进一步降低所述发射天线10在初始极化过程中基于电场耦合作用产生的损耗而降低所述发射天线10的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态,保障所述发射天线10对微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
113.同样值得一提的是,在本实用新型的这两个实施例中,基于所述辐射元121的馈电结构的不同,对相应所述馈电点1211的位置的界定不同,具体在所述辐射元121采用探针馈电或微带馈电(包括微带角馈)的馈电结构的状态,所述馈电点1211对应于所述辐射元121上接入馈电信号(包括激励信号)的点,和在所述辐射元121采用边馈的馈电结构的状态,所述馈电点1211对应于所述辐射元121上的基于耦合作用接入馈电信号(包括激励信号)的边的中点,在本实用新型的描述中,在所述发射天线10以平面贴片天线形态被设置的状态,对所述馈电点1211的描述并不构成对相应所述辐射元121的馈电结构的限制。
114.此外,在本实用新型的一些实施例中,当所述发射天线10以平面贴片天线形态被设置时,同一所述辐射元121上接入同相位的激励信号的两所述馈电点1211,在该两所述馈电点1211的连线的中线穿过所述辐射元121的物理中心点1212的结构状态,等效于本实用新型的描述中该两所述馈电点1211的连线的中点处的所述馈电点1211,本实用新型对此并不限制。
115.优选地,在本实用新型的这些实施例中,所述辐射元121进一步于其物理中心点1212被直接和/或等效接地设置,具体基于所述辐射元121于其物理中心点1212与所述参考地11之间的电性连接形成所述辐射元121于其物理中心点1212被直接接地设置的结构状态,和基于所述辐射元121上的至少一组和/或至少一对接地点与所述参考地11之间的电性连接形成所述辐射元121于其物理中心点1212被等效接地设置的结构状态,其中同一组所述接地点位于以所述辐射元121的物理中心点1212为中点的同一正多边形的各顶点,对应同一组所述接地点中的各所述接地点以距所述辐射元121的物理中心点1212等距离的状态绕所述辐射元121的物理中心点1212等角度排布,其中同一对所述接地点以所述辐射元121的物理中心点1212对称分布于所述辐射元121,对应同一对所述接地点的连线段以所述辐射元121的物理中心点1212为中点,如此以于所述辐射元121的物理中心点1212形成零电位点和与所述参考地11之间的直接和/或等效连接而降低所述发射天线10的阻抗,对应非以所述发射天线10在结构和尺寸上的精度要求的提升为代价地窄化了所述发射天线10的频带宽度,从而在提高所述发射天线10的抗扰度的同时能够降低对所述发射天线10的精度要求而有利于降低所述发射天线10的生产成本。
116.进一步地,基于降低所述发射天线10的自身介质损耗的方式降低所述发射天线10的最小发射功率极值,所述微波探测装置采用半波回折式定向微波探测天线作为所述发射天线10,以基于所述半波回折式定向微波探测天线以空气为介质的结构特性降低所述发射天线10的自身介质损耗而降低所述发射天线10的最小发射功率极值,并基于所述半波回折式定向微波探测天线的高增益特性进一步降低所述发射天线10的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
117.对应参考本实用新型的说明书附图之图3a和图3b所示,立式结构和卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a的结构被分别示例。
118.对应于图3a,立式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a包括一参考地11a,一半波振子12a以及两馈电线13a,其中所述半波振子12a具有大于等于1/2且小于等于3/4波长电长度,并具有两耦合段121a,其中各所述耦合段121a具有大于等于1/6波长电长度,对应命名各所述耦合段121a的其中一端为所述耦合段121a的馈电端1211a,和以两所述耦合段121a的另一端为所述半波振子12a的两端,其中两所述馈电端1211a之间的距离小于等于λ/4,所述半波振子12a的两端之间的距离大于等于λ/128且小于等于λ/6,以在所述半波振子12a于两所述馈电端1211a分别接入激励信号的两极或接入具有相位差的激励信号而被馈电的状态,所述半波振子12a的两端能够形成相位差而相互耦合,其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数;其中所述半波振子12a以其两端与所述参考地11a之间的距离大于等于λ/128且小于等于λ/6的状态与所述参考地11a相间隔;其中两所述馈电线13a分别被电性连接于相应所述馈电端1211a,以在两所述馈电线13a与相应馈电电路电性耦合而接入激励信号的两极或接入具有相位差的激励信号的状态,经所述馈电线13a与所述馈电端1211a的电性连接在所述半波振子12a与所述参考地11a相间隔的状态,于所述半波振子12a的所述馈电端1211a对所述半波振子12a馈电。
119.对应于图3b,卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a包括一参考地11a,一半波振子12a以及一馈电线13a,其中所述半波振子12a具有大于等于1/2且小于等于3/4波长电长度,其中所述半波振子12a被回折以形成其两端之间的距离大于等于λ/128且小于等于λ/6的状态,其中所述半波振子12a具有一馈电点121a,所述馈电点121a与所述半波振子12a的其中一端之间沿所述半波振子12a具有小于等于1/6波长电长度,以在所述半波振子12a于所述馈电点121a被接入相应激励信号而被馈电的状态,所述半波振子12a的两端能够形成趋于反相的相位差而相互耦合,其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数;其中所述半波振子12a以其两端与所述参考地11a之间的距离大于等于λ/128,且其中至少一端与所述参考地11a之间的距离小于等于λ/6的状态与所述参考地11a相间隔;其中所述馈电线13a的一端被电性连接于所述半波振子12a的所述馈电点121a,其中所述馈电线13a具有大于等于1/128且小于等于1/4波长电长度,以在所述馈电线13a于其另一端与相应馈电电路电性耦合而接入所述激励信号时,经所述馈电线13a于所述馈电点与所述半波振子12a的电性连接在所述半波振子12a与所述参考地11a相间隔的状态,于所述半波振子12a的所述馈电点121a对所述半波振子12a馈电。
120.进一步地,参考本实用新型的说明书附图之图4a至图4n所示,基于降低所述发射天线10的自身介质损耗的方式,组合以对所述发射天线10的差分馈电,降低所述发射天线10的最小发射功率极值,本实用新型进一步提供一双端馈电式差分天线10b,以在所述微波探测装置采用所述双端馈电式差分天线10b作为所述发射天线10的状态,降低所述发射天线10的最小发射功率极值,以在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
121.对应于图4a至图4n,所述双端馈电式差分天线包括一参考地11b和两条形振子12b,其中以两所述条形振子12b的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子12b的馈电端121b,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度,其中两所述条形振子12b分别具有一耦合段122b,其中以所述耦合段122b的靠近其所属的所述条形振子12b的所述馈电端121b
的一端为所述耦合段122b的近端,两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸,如此以在所述双端馈电式差分天线10b作为所述发射天线10于两所述条形振子12b的两所述馈电端121b接入相差大于90
°
的激励信号而被相差馈电的状态,基于两所述条形振子12b与所述参考地11b之间的耦合具有大于90
°
的相差实现趋于线极化的极化形态,和基于两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段122b之间的耦合,并基于两所述耦合段122b之间的相互耦合形成共同的谐振频点,即在以所述双端馈电式差分天线10b为所述发射天线10于两所述条形振子12b的两所述馈电端121b接入相差大于90
°
的激励信号的状态,于所述发射天线10的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线10的差分馈电,在保障所述微波波束的稳定发射的状态降低所述发射天线10的最小发射功率极值,进而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
122.具体地,对应于图4a,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,和在距所述参考地11b等距离的位置相向延伸,以于该位置形成两所述耦合段122b的所述近端。
123.对应于图4b,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,和在距所述参考地11b等距离的位置相向延伸形成所述耦合段122b,以及在垂直靠近所述参考地11b方向延伸。
124.对应于图4c至图4n,两所述耦合段122b自所述近端在错位相向方向延伸,并具有大于等于λ/256且小于等于λ/6的错位距离,即其中一所述耦合段122b上的任一点至另一所述耦合段122b的距离大于等于λ/256且小于等于λ/6,其中λ为与所述激励信号的频率相对应的波长参数。
125.具体地,对应于图4c至图4l,两所述条形振子12b的两所述耦合段122b自所述近端以相互平行的错位方向相向延伸。
126.其中,对应于图4c,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,和在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸,以于该位置形成两所述耦合段122b的所述近端。
127.对应于图4d,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,和在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b,以及在垂直靠近所述参考地11b方向延伸。
128.对应于图4e,在图4d所示意的所述双端馈电式差分天线的结构基础上,其中一所述耦合段122b于其中部被电性连接于另一所述耦合段122b的中部。
129.对应于图4f,在图4d所示意的所述双端馈电式差分天线的结构基础上,所述耦合段122b具有在所述条形振子12b的截面方向的截面面积变化。
130.对应于图4g,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸,在垂直远离所述参考地11b方向延伸,以及在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b。
131.对应于图4h,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧
向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸,在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b,以及在垂直靠近所述参考地11b方向延伸。
132.对应于图4i,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b,在垂直靠近所述参考地11b方向延伸,以及在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。
133.对应于图4j,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向背向延伸,在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b,在垂直靠近所述参考地11b方向延伸,以及在距所述参考地11b等距离的位置以相互平行的错位方向再次相向延伸。
134.对应于图4k,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,和在距所述参考地11b不同距离的位置以相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b,其中所述两所述耦合段122b的长度不限制相同。
135.对应于图4l,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间先在垂直远离所述参考地11b方向延伸,后在距所述参考地11b等距离的位置,顺序被弯折而在相互平行的错位方向反向延伸,被弯折而在相互平行的错位方向相向延伸形成所述耦合段122b,以及被再次弯折而在在相互平行的错位方向相向延伸。
136.对应于图4m和图4n,两所述条形振子12b的两所述耦合段122b自所述近端以错位交错方向相向延伸。具体对应于图4m,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,和在距所述参考地11b等距离的位置以远离所述参考地11b且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段122b。对应于图4n,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间顺序在垂直远离所述参考地11b方向延伸,在距所述参考地11b等距离的位置以远离所述参考地11b且相向的错位交错方向相向延伸形成所述耦合段122b,以及在距所述参考地11b等距离的位置在垂直远离所述参考地11b方向延伸。
137.值得一提的是,所述双端馈电式差分天线的结构形态多样,并在以所述耦合段122b的靠近其所属的所述条形振子12b的所述馈电端121b的一端为所述耦合段122b的近端时,在两所述耦合段122b自所述近端以相向方向延伸的状态,各所述耦合段122b的延伸方向不限制于固定不变的延伸方向,即在本实用新型的一些实施例中,两所述耦合段122b自所述近端以动态相向的方向延伸而形成弯曲形态的所述耦合段122b,并同样能够在所述双端馈电式差分天线10b作为所述发射天线10于两所述条形振子12b的两所述馈电端121b接入相差大于90
°
的激励信号而被相差馈电的状态,基于两所述条形振子12b与所述参考地11b之间的耦合具有大于90
°
的相差实现趋于线极化的极化形态,和基于两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸的结构形态形成两所述耦合段122b之间的耦合,并基于两所述
耦合段122b之间的相互耦合形成共同的谐振频点,本实用新型对此不作限制。
138.此外,在本实用新型的一些实施例中,所述条形振子12b以被承载于电路板的微带线形态被设置,本实用新型对此不作限制。
139.值得一提的是,在采用线极化形态的所述发射天线10的状态,优选地于所述发射天线10的线极化或趋于线极化的极化方向,基于对所述发射天线10趋于180
°
相差的馈电,实现对所述发射天线10的平衡差分馈电,以在保障所述微波波束的稳定发射的状态,降低所述发射天线10的最小发射功率极值,从而在降低所述发射天线10的发射功率至目标发射功率的状态保障微信号形态的所述微波波束的稳定发射。
140.基于此,本实用新型进一步提供一差分馈电电路,对应在本实用新型的一些实施例中,所述微波探测装置包括所述差分馈电电路,其中对应于图5a和图5b,在所述差分馈电电路以分立元器件形态被设置的状态,不同实施例的所述差分馈电电路20的电路结构被分别示意。
141.对应于图5a和图5b,在本实用新型的这个实施例中,所述差分馈电电路具有被设置为mos管或三极管的一三极电路处理器(对应图中q1),一电感(对应图中l1),一第一电阻(对应图中r1),一第二电阻(对应图中r2),一第三电阻(对应图中r3),一第一电容(对应图中c1),一第二电容(对应图中c2),一振荡电容(对应图中c5)以及适于接入相应电源的一电源连接端(对应图中vcc端),其中所述三极电路处理器具有与三极管的集电极或mos管的漏极相对应的第一连接端,和与三极管的基极或mos管的栅极相对应的第二连接端,以及与三极管的发射极或mos管的源极相对应的第三连接端,其中所述第二电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第一连接端,所述第二电阻的另一端经所述电感与所述电源连接端相连,和经所述第一电容被接地,其中所述第三电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第三连接端,所述第三电阻的另一端被接地,其中所述振荡电容的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第二连接端,所述振荡电容的另一端被接地,其中所述第一电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第二连接端,所述第一电阻的另一端对应于图5a被电性连接于所述电感与所述第二电阻之间,或对应于图5b被电性连接于所述电源连接端,其中所述第二电容的两端分别被电性连接于所述三极电路处理器的所述第一连接端和所述第三连接端,其中所述第二电阻和所述第三电阻被等阻值地设置,以在所述差分馈电电路于所述电源连接端接入相应电源的状态,于所述第二电容的两端以相差趋于180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号,从而实现对所述发射天线趋于180
°
的相差馈电。
142.值得一提的是,所述电感的作用为隔交流,通直流,以能够将高频的交流激励信号和电源电压信号隔离,所述第一电容为退耦电容,可防止电路通过电源形成的正反馈通路所引起的寄生振荡,和防止前后电路电流大小的变化在供电电路中所形成的电流波动对电路的正常工作产生影响,其中,由于所述第一电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第二连接端以为所述三极电路处理器的所述第二连接端提供分压电流,所述电感不参与分压,所以所述第一电阻的另一端可以对应于图5a被电性连接于所述电感与所述第二电阻之间,也可以对应于图5b被电性连接于所述电源连接端。
143.进一步地,在本实用新型的这两个实施例中,所述差分馈电电路进一步具有一第三电容(对应于图中c3)和一第四电容(对应于图中c4),其中所述第三电容和所述第四电容
分别被电性连接于所述第二电容的两端,以经所述第三电容和所述第四电容以相差趋于180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号,从而实现对所述发射天线趋于180
°
的相差馈电。
144.值得一提的是,对应于图5a和图5b所示意的所述差分馈电电路,在本实用新型的另一些实施例中,所述电感可不被设置,对应所述第二电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第一连接端,所述第二电阻的另一端与所述电源连接端电性相连,和经所述第一电容被接地,所述第一电阻的一端被电性连接于所述三极电路处理器的所述第二连接端,所述第一电阻的另一端被电性连接于所述电源连接端。
145.此外,还值得一提的是,在本实用新型的这些实施例中,所述第一电容,所述第二电容,所述第三电容,所述第四电容以及所述振荡电容在实际电路结构中能够以微带分布电容形态被设置,本实用新型对此并不限制。
146.进一步参考本实用新型的说明书附图之图6所示,依本实用新型的一实施例的一差分馈电电路的部分电路结构被示意,其中所述差分馈电电路以集成电路形态被设置并于一差分振荡电路以相差趋于180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号。
147.具体地,所述差分振荡电路具有两n沟道mos管(对应图中q1和q2),两p沟道mos管(对应图中q3和q4),一振荡电感(对应于图中l)以及一振荡电容(对应于图中c)其中两所述n沟道mos管的源极电性相连,两所述p沟道mos的源极电性相连,两所述n沟道mos管的两漏极分别被电性连接于不同所述p沟道mos的漏极,如此以形成其中一所述n沟道mos管的漏极电性连接于其中一所述p沟道mos管的漏极,该所述p沟道mos管的源极电性连接于另一所述p沟道mos管的源极,该另一所述p沟道mos管的漏极电性连接于另一所述n沟道mos管的漏极,以及该另一所述n沟道mos管的源极电性连接于前一所述n沟道mos管的源极的顺序连接关系,其中两所述n沟道mos管中,任一所述n沟道mos管的栅极被电性连接于另一所述n沟道mos管的漏极,其中两所述p沟道mos管中,任一所述p沟道mos管的栅极被电性连接于另一所述p沟道mos管的漏极,其中所述振荡电感的两端分别被电性连接于不同所述p沟道mos管的漏极,所述振荡电容的两端分别被电性连接于不同所述p沟道mos管的漏极而与所述振荡电感并联,如此以基于所述振荡电感和所述振荡电容组成的并联谐振回路形成振荡与选频而于所述振荡电感和所述振荡电容的两端形成大小相等,方向相反的电信号,以使得其中一所述n沟道mos管和与该所述n沟道mos管的栅极电性相连的所述p沟道mos管能够在同一时刻导通,另一所述n沟道mos管和该所述n沟道mos管的栅极电性相连的所述p沟道mos管能够在另一时刻同时导通,从而于所述振荡电感的两端以相差180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号。
148.进一步参考本实用新型的说明书附图之图7a至图7c,在所述差分馈电电路以集成电路形态被设置并于所述差分振荡电路以相差趋于180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号的状态,依本实用新型的不同实施例的所述微波探测装置的结构框图被示意。
149.其中所述差分馈电电路包括一低压差线性稳压器(对应图中内部ldo),所述差分振荡电路,一振荡器(对应图中osc),一锁相回路(对应图中pll)以及一逻辑控制单元,其中所述低压差线性稳压器在被供电状态为所述差分振荡电路提供恒定的电压,其中所述振荡器被设置为所述逻辑控制单元提供基本的时钟信号而以石英晶体振荡器被外置设置或以内部振荡电路被集成设置于所述逻辑控制单元,其中所述逻辑控制单元以dsp、mcu或ram被
设置并被电性连接于所述差分振荡电路的所述振荡电感,其中所述锁相回路以被外置或被集成于所述逻辑控制单元的状态被电性连接于所述逻辑控制单元和所述差分振荡电路之间,以基于所述逻辑控制单元对所述差分振荡电路输出的所述激励信号的反馈,校准所述差分振荡电路于所述振荡电感的两端以相差180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号的频率/相位,从而保障所述差分馈电电路对平衡差分信号形态的所述激励信号的稳定输出。
150.值得一提的是,基于降低所述差分馈电电路的成本的目的,在本实用新型的一些实施例中,所述锁相回路可不被设置,即所述逻辑控制单元被电性连接于所述差分振荡电路,以基于对所述差分振荡电路输出的所述激励信号的反馈以所述逻辑控制单元控制维持所述差分振荡电路于所述振荡电感的两端以相差180
°
的平衡差分信号形态输出所述激励信号的频率/相位的稳定性。
151.进一步地,在本实用新型的这些实施例中,所述差分馈电电路进一步包括两放大器(对应图中自所述差分振荡电路直接引出的pa1和pa2),以放大自所述差分振荡电路以平衡差分信号形态输出所述激励信号,其中所述逻辑控制单元以与至少一所述放大器电性相连的状态被电性连接于所述差分振荡电路的所述振荡电感,以接收所述放大器对自所述差分振荡电路输出的所述激励信号的反馈。
152.值得一提的是,在所述微波波束基于所述发射天线的发射功率被降低而呈弱信号形态的状态,虽然表现出前述一系列优势,但由于相应所述回波信号的强度被同时降低,在相应目标探测空间存在环境电磁干扰的状态,相应多普勒中频信号更易受到环境电磁辐射的干扰而难以精确反馈与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征。基于此,对应于本实用新型的说明书附图之图7a至图7c所示意的所述微波探测装置,相应所述微波探测装置的探测方法进一步包括提高所述回波信号的精准度的方法步骤,以在所述回波信号的强度基于所述发射天线(对应图中tx)的发射功率被降低的状态,基于所述回波信号的精准度的提高,保障所述微波探测装置对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的探测的准确性和稳定性。
153.具体地,提高所述回波信号的精准度的方法步骤包括自所述微波探测装置的接收天线(对应图中rx)接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤,则环境中的电磁干扰在所述回波信号中以共模干扰形态存在,因而能够在平衡差分信号形态的所述回波信号的接收与传输过程中被抑制,并在后继,对应于图7b和图7c,基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理步骤输出平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号,和基于对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,以基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理步骤和/或对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述回波信号和/或所述多普勒中频信号中的共模干扰的进一步抑制作用,例如利用共模干扰在具有对称特性的差分信号形态的信号中等幅非对称的特性,通过基于求差原理的差分转单端处理步骤对等幅非对称的共模干扰的对称性转换和叠加过程中的抵消作用,输出免受环境电磁干扰的单端信号形态的所述多普勒中频信号,从而提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度;或在后继,对应于图7a,基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信
号形态的所述回波信号中的共模干扰的进一步抑制作用,输出免受环境电磁干扰的单端信号形态的所述回波信号,和基于对免受环境电磁干扰的单端信号形态的所述回波信号的混频处理步骤输出免受环境电磁干扰的所述多普勒中频信号,从而提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度,对应基于上述自所述微发射功率的微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤和后继步骤构建的平衡差分信号的处理体系,保障所述微发射功率的微波探测装置对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的探测范围和探测的准确性及稳定性。
154.值得一提的是,由于所述回波信号在自所述接收天线接入时即呈平衡差分信号形态,环境中的电磁辐射干扰在所述回波信号中以共模干扰形态存在,因而能够在平衡差分信号形态的所述回波信号的接收与传输过程中被抑制,即所述回波信号同时包含与所述发射天线发射的微波波束被相应物体反射形成的反射回波相对应的信号,和以共模干扰形态存在的电磁辐射干扰信号,因而无论是对应于图7b和图7c在后继基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理步骤输出平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号,和基于对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤输出单端信号形态的所述多普勒中频信号;还是对应于图7a在后继基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理步骤输出单端信号形态的所述回波信号,和基于对单端信号形态的所述回波信号的混频处理步骤输出的所述多普勒中频信号,其中对应于图7b和图7c基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理步骤和/或对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述回波信号和/或所述多普勒中频信号中的共模干扰的进一步抑制作用,或对应于图7a基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理步骤对平衡差分信号形态的所述回波信号中的共模干扰的进一步抑制作用,最终输出的所述多普勒中频信号都是免受环境电磁干扰的,因而能够提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度,对应基于上述自所述微发射功率的微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤和后继步骤构建的平衡差分信号的处理体系,保障所述微发射功率的微波探测装置对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的探测范围和探测的准确性及稳定性。
155.对应地,所述微波探测装置进一步包括一混频电路和一差分转单端电路,其中所述混频电路被电性连接于所述差分振荡电路和所述接收天线之间,以对应于图7a基于对所述激励信号和单端信号形态的所述回波信号的混频处理输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的单端信号形态的所述多普勒中频信号,或对应于图7b和图7c基于对所述激励信号和平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的差分信号形态的所述多普勒中频信号;相应地,所述差分转单端电路对应于图7a被设置于所述接收天线和所述混频电路之间,以基于求差原理对平衡差分信号形态的所述回波信号进行差分转单端处理而对所述混频电路输出免受电磁环境干扰的单端信号形态的所述回波信号,或对应于图7b和图7c被设置与所述混频电路电性相连以接收自所述混频电路输出的差分信号形态的所述多普勒中频信号而基于求差原理对差分信号形态的所述多普勒中频信号进行差分转单端处理输出免受电
磁环境干扰的单端信号形态的所述多普勒中频信号,如此以提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度。
156.进一步地,对应于图7a,在所述混频电路被设置基于对所述激励信号和单端信号形态的所述回波信号的混频处理输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的单端信号形态的所述多普勒中频信号的状态,所述微波探测装置可选地包括另一所述差分转单端电路,其中该所述差分转单端电路被设置于所述差分振荡电路和所述混频电路之间,以基于对差分信号形态的所述激励信号的差分转单端处理对所述混频电路输出免受电磁环境干扰的单端信号形态的所述激励信号,如此以有利于提高自所述混频电路输出的单端信号形态的所述多普勒中频信号的精准度,对应保障所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度。也就是说,在该所述差分转单端电路未被设置的状态,可选择通过自所述差分振荡电路直接引出单端信号形态的所述激励信号的方式,对所述混频电路输出单端信号形态的所述激励信号,本实用新型对此不作限制。
157.值得一提的是,基于自所述差分振荡电路引出的信号的用途/传输路径的不同,在本领域的一些文献中,对自相应振荡电路引出的信号的命名可能不同,例如在本领域的一些文献中,自相应振荡电路引出的信号的传输对象为天线以用于对相应的天线馈电时称之为激励信号,而在引出的信号的传输对象为混频器时称之为本振信号,本发明并不受此限制,即在本发明的描述中,对自所述差分振荡电路引出并传输至所述发射天线的所述激励信号和同样自所述差分振荡电路引出并传输至所述混频电路的所述激励信号采用同样的命名是为了便于理解所述激励信号均是由所述差分振荡电路提供的,所述激励信号的命名本身并不构成其用途/传输路径的限制。
158.对应于图7b和图7c,在所述混频电路被设置基于对平衡差分信号形态的所述激励信号和所述回波信号的混频处理输出对应于平衡差分信号形态的所述激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的状态,在图7c中示意的所述混频电路可选地对应于图7b被设置为两适用于单端信号形态的所述激励信号和所述回波信号的混频处理的混频电路的集成形态,以基于所述混频电路对差分信号形态的所述激励信号和所述回波信号的混频处理输出对应于所述激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的差分信号形态的所述多普勒中频信号。
159.可以理解的是,在本发明的一些实施例中,所述混频电路可选地被实施为对应于图7a至图7c中所述混频电路和所述差分转单端电路在结构或功能上的集成形态,相应所述混频电路被设置在接入平衡差分信号形态的所述回波信号和所述激励信号的状态输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,包括但不限于对应于图7a基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理和对单端信号形态的所述回波信号和所述激励信号的混频处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,或对应于图7b和图7c基于对平衡差分信号形态的所述回波信号和所述激励信号的混频处理和对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的混频处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,本发明对此并不限制。
160.具体的,基于平衡差分信号形态的信号具有两路相对于参考电位等幅反相的信号而具有对称特性的特征,在本发明的一些实施例中,所述差分转单端电路被设置基于对差分信号形态的信号的该两路信号中的其中一路信号的反相处理,在与另一路信号叠加后输
出单端信号形态的信号,因而能够利用共模干扰在具有对称特性的差分信号形态的信号中等幅非对称的特性,基于所述差分转单端电路对平衡差分信号形态的信号的差分转单端处理,抑制甚至消除平衡差分信号形态的信号中的共模干扰信息。
161.对应在本发明的这些实施例中,当所述混频电路被实施为对应于图7a至图7c中所述混频电路和所述差分转单端电路在功能上的全部集成形态以实现所述混频电路在接入平衡差分信号形态的所述回波信号和所述激励信号的状态输出单端信号形态的所述多普勒中频信号时,所述混频电路还可以被实施为顺序基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的两路信号中的其中一路信号的反相处理,和分别对两路信号的混频处理,以及对混频处理输出的两路多普勒中频信号的叠加处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,从而抑制甚至消除相应共模干扰产生的干扰信息。
162.对应在本发明的另一些实施例中,当所述混频电路被实施为对应于图7a至图7c中所述混频电路和所述差分转单端电路在功能上的部分集成形态以实现所述混频电路在接入平衡差分信号形态的所述回波信号和所述激励信号的状态输出单端信号形态的所述多普勒中频信号时,所述混频电路可被实施为顺序基于对平衡差分信号形态的所述回波信号的两路信号中的其中一路信号的反相处理,和分别对两路信号的混频处理输出两路单端信号形态的所述多普勒中频信号,以在后继能够基于对该两路多普勒中频信号的叠加处理抑制甚至消除相应共模干扰产生的干扰信息,或基于对该两路多普勒中频信号的数字化转换生成在时域上相对于参考电位值的绝对值相等且数值大小变化趋势相同的两组数值数据,以依共模干扰表现为在时域上对该两组数值数据分别加上绝对值相等且数值大小变化趋势相反的两组数值的数字化特征,通过将该两组数值数据求和的算法,或通过两组数值数据的比对将不符合变化趋势相同的数值数据进行滤除的算法,抑制甚至消除基于共模干扰产生的干扰信息,对应获得免受电磁环境干扰的多普勒中频信号的数字化形态,如此以提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈精准度。亦或通过两组数值数据基于相应运算处理后的求差或比对消除基于共模干扰产生的差异性成分,例如对两组数值数据基于相应的运算独立处理以得到两组控制数据,并在后继基于两组控制数据的比对和分析消除基于共模干扰产生的差异性成分而输出精确的控制结果。
163.值得一提的是,在本实用新型的一些实施例中,进一步包括对平衡差分信号形态的所述回波信号和/或多普勒中频信号的放大处理步骤,如在图7a所示意的电路结构基础上,进一步在所述接收天线与相应所述差分转单端电路之间设置有适于放大差分信号形态的信号的相应放大电路,以放大输出平衡差分信号形态的所述回波信号至所述差分转单端电路,或在图7b和图7c所示意的电路结构基础上,进一步在所述接收天线与所述混频电路之间和/或所述混频电路与所述差分转单端电路之间设置有适于放大差分信号形态的信号的相应放大电路,以放大输出平衡差分信号形态的所述回波信号至所述混频电路和/或放大输出差分信号形态的所述多普勒中频信号至所述差分转单端电路,本实用新型对此亦不作限制,其中优选地,所述差分转单端电路被设置采用兼具放大差分信号形态的信号的电学特性的电路,如仪表放大器的电路,以同时实现对差分信号形态的信号的放大处理和单端转换处理,因而简单易行。
164.特别地,在本实用新型的一些实施例中,还包括对单端信号形态的所述回波信号
和/或多普勒中频信号的放大处理步骤,如在图7a所示意的电路结构基础上,进一步在所述差分转单端电路和所述混频电路之间和/或所述混频电路的输出端设置有适于放大单端信号形态的信号的相应放大电路,以放大输出单端信号形态的所述回波信号至所述混频电路和/或放大输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,或在图7b和图7c所示意的电路结构基础上,进一步在所述差分转单端电路的输出端设置有适于放大单端信号形态的信号的相应放大电路,以放大输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,本实用新型对此不作限制。
165.进一步地,在本实用新型的一些实施例中,其中自所述微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤包括在所述接收天线的两个接收馈电点(端)被正交布置的状态基于对其中一接收馈电点(端)接入的回波信号的移相步骤接入平衡差分信号形态的所述回波信号,以基于所述接收天线的两个接收馈电点(端)之间的正交形态保障自所述接收天线的两个接收馈电点(端)接入的回波信号之间的隔离度,对应保障基于对其中一接收馈电点(端)接入的回波信号的移相步骤接入的平衡差分信号形态的所述回波信号的精准度。
166.对应参考本实用新型的说明书附图之图8a至图8d所示,在所述接收天线的两个接收馈电点(端)被正交布置的状态基于对其中一接收馈电点(端)接入的回波信号的移相步骤接入平衡差分信号形态的所述回波信号,不同实施例的所述接收天线的结构形态被示意,其中基于天线的收发互易特性,对所述接收天线的标号和相应结构的命名在本实用新型的描述和附图中沿用所述发射天线的标号和相应结构的命名。
167.对应于图8a和图8b,在本实用新型的这两个实施例中,所述接收天线10以平面贴片天线形态被设置示例而具有一参考地11和一辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧。
168.具体对应于图8a,所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中所述辐射元121具有两馈电点1211,其中两所述馈电点1211被正交布置,对应两所述馈电点1211与所述辐射元121的物理中心点1212的连线相互垂直,其中一所述馈电点1211电性连接有一移相器,如以相应电长度设置的微带线,以基于所述移相器对自该所述馈电点1211接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述馈电点1211的一端和另一所述馈电点1211之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
169.对应于图8b,所述辐射源12以二元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有两个辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中两所述辐射元121被正交布置,对应其中一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向与另一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向垂直,其中一所述馈电点1211电性连接有一移相器,如以相应电长度设置的微带线,以基于所述移相器对自该所述馈电点1211接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述馈电点1211的一端和另一所述馈电点1211之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
170.对应于图8c和图8d,在本实用新型的这两个实施例中,所述接收天线以正交极化的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置示例。
171.具体对应于图8c,所述接收天线以正交极化的卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括两所述半波振子
12a,其中两所述半波振子12a被正交布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,两所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向相互垂直,其中一所述半波振子12a的所述馈电点121a经所述馈电线13a连接有一移相器,如以相应电长度设置的微带线,以基于所述移相器对自该所述馈电点121a接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述馈电点121a的一端和另一所述馈电点121a之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
172.对应于图8d,所述接收天线以正交极化的立式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括两所述半波振子12a,其中两所述半波振子12a被正交布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,两所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向相互垂直,其中一所述半波振子12a的其中一所述馈电端1211a经所述馈电线13a连接有一移相器,如以相应电长度设置的微带线,以基于所述移相器对自该所述馈电端1211a接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述馈电端1211a的一端和另一所述半波振子12a的其中一所述馈电端1211a之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
173.值得一提的是,在本实用新型的一些优选实施例中,其中在自所述微波探测装置的接收天线接入平衡差分信号形态的所述回波信号的步骤中,所述接收天线的两接收馈电点被反相布置,以自两所述接收馈电点直接接入平衡差分信号形态的所述回波信号。
174.对应参考本实用新型的说明书附图之图9a至图9e所示,在所述接收天线的两个接收馈电点(端)被反相布置的状态自两所述接收馈电点(端)直接接入平衡差分信号形态的所述回波信号,不同实施例的所述接收天线的结构形态被示意。
175.对应于图9a和图9b,在本实用新型的这两个实施例中,所述接收天线10以平面贴片天线形态被设置示例而具有一参考地11和一辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧。
176.具体对应于图9a,所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中所述辐射元121具有两馈电点1211,其中两所述馈电点1211被反相布置,对应其中一所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的连线方向与另一所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的连线方向相向重合,以基于两所述馈电点1211被反相布置的结构状态,于两所述馈电点1211输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
177.优选地,在本实用新型的这个实施例中,所述辐射元121的两所述馈电点1211被设置以所述辐射元121的物理中心点1212对称,如此以基于两所述馈电点1211被反相布置,且两所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的等距离的结构状态,于两所述馈电点1211输出趋于180
°
相位差而呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
178.对应于图9b,所述辐射源12以二元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有两个辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中两所述辐射元121被反相布置,对应其中一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向与另一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点的连线方向相向,以基于两所述辐射元121被反相布置的结构状态,于两所述馈电点1211输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
179.优选地,在本实用新型的这个实施例中,两所述辐射元121被镜像布置,如此以基于两所述辐射元121被反相布置,且两所述馈电点1211至其所属的所述辐射元121的物理中心点1212的等距离的结构状态,于两所述馈电点1211输出趋于180
°
相位差而呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
180.对应于图9c和图9d,在本实用新型的这两个实施例中,所述接收天线以反相极化的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置示例。
181.具体对应于图9c,所述接收天线以反相极化的卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括两所述半波振子12a,其中两所述半波振子12a被反相布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,两所述半波振子12a自所述馈电点121a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向反向,以基于两所述半波振子12a被反相布置的结构状态,于两所述馈电点121a输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
182.对应于图9d,所述接收天线以反相极化的立式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a的所述半波振子12a被反相布置,即以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,所述半波振子12a自两所述馈电端1211a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向反向,以基于所述半波振子12a被反相布置的结构状态,于两所述馈电端1211a输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
183.对应于图9e,在本实用新型的这个实施例中,所述接收天线以所述双端馈电式差分天线10b被设置示例,以基于两所述条形振子12b的两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸而能够相互耦合形成共同的谐振频点的结构特性,形成两所述条形振子12b呈在趋于线极化的极化方向被反相布置的结构状态,因而能够在以所述双端馈电式差分天线10b作接收天线时,于两所述馈电端121b直接输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号。
184.值得一提的是,在本实用新型的另一些实施例中,在所述微波波束基于所述发射天线的发射功率被降低至目标发射功率而呈弱信号形态的状态,基于提高所述回波信号的强度的方式提高所述多普勒中频信号对与人体移动动作、微动动作,以及呼吸和心跳动作相对应的活动特征的反馈的准确性和稳定性的目的,相应所述发射天线允许以正交极化形态被设置,对应在所述发射天线以平面贴片天线形态被设置的状态,所述辐射源以二元辐射源形态被正交设置,即所述辐射源具有两个辐射元,且其中一所述辐射元的所述馈电点至物理中心点的连线方向与另一所述辐射元的所述馈电点至物理中心点的连线方向相向垂直;和在所述发射天线以所述半波回折式定向微波探测天线被设置的状态,所述半波回折式定向微波探测天线以正交极化形态被设置,即所述半波回折式定向微波探测天线包括两所述半波振子,其中两所述半波振子被正交布置,对应以垂直于所述参考地方向为所述半波回折式定向微波探测天线的高度方向,两所述半波振子在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线的高度方向的延伸方向相互垂直。
185.值得一提的是,在本实用新型的一些实施例中,上述这些实施例的所述发射天线和所述接收天线的不同组合能够在共用所述参考地的结构形态以收发分离形式或收发合一形式被一体设置,因而有利于所述微波探测装置的微型化设计。
186.示例地,参考本实用新型的说明书附图之图10a至图10j所示,基于上述这些实施例的所述发射天线和所述接收天线的不同组合,在共用所述参考地的结构形态以收发分离形式或收发合一形式被一体设置的所述发射天线和所述接收天线被示意。
187.对应于图10a,基于图1a所示意的所述发射天线和图8a所示意的所述接收天线的组合,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11和所述辐射源12的结构形态,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线的一体结构具有所述参考地11和所述辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧,其中所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中所述辐射元121具有四个所述馈电点1211,其中在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,相邻的任意两所述馈电点1211与所述辐射元121的物理中心点1212之间的连线的夹角等于90
°
,以通过相差馈电的方式,在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,于相邻的其中两所述馈电点1211顺序接入相差90
°
的激励信号的状态,实现所述发射天线10的圆极化形态,和通过于另外两所述馈电点1211的其中一所述馈电点1211接入所述移相器的方式,基于所述移相器对自该所述馈电点1211接入的所述回波信号的移相处理,于该两所述馈电点1211的其中一所述馈电点1211和所述移相器的远离另一所述馈电点1211的一端之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,如此以形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
188.对应于图10b和图10c,基于图2a所示意的所述发射天线和图9a所示意的所述接收天线的组合,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11的结构形态,不同实施例的所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线的一体结构具有所述参考地11和所述辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧,其中对应于图10b,所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中所述辐射元121具有四个所述馈电点1211,其中在绕所述辐射元121的物理中心点1212方向,相邻的任意两所述馈电点1211与所述辐射元121的物理中心点1212之间的连线的夹角等于90
°
,对应形成相对的两所述馈电点1211被反相布置的结构状态,以通过相差馈电的方式,在于所述辐射元121的相对的两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态实现对所述发射天线10的差分馈电,和于相对的另外两所述馈电点1211输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,如此以形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构;对应于图10c,所述辐射源12以二元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有两辐射元121,其中各所述辐射元121具有两馈电点1211,其中各所述辐射元121的两所述馈电点1211被反相布置,对应各所述辐射元121的其中一所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向与另一所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向相向重合,则各所述辐射元121的极化方向对应于其两所述馈电点1211的连线方向,其中两所述辐射元121被正交布置,对应其中一所述辐射元121的极化方向与另一所述辐射元121的极化方向垂直,如此以通过相差馈电的方式,在于其中一所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态实现对所述发射天线10的差分馈电,和于另一所述辐射元121的两所述馈电点1211输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,对应形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
189.对应于图10d,在图8b所示意的所述接收天线的基础上,基于提高所述回波信号的
强度的目的,组合以正交极化形态被设置的所述发射天线,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11的结构形态,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线的一体结构具有所述参考地11和所述辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧,其中所述辐射源12以四元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有四个所述辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中各所述辐射元121被周向排布并满足在所述辐射元121的周向排布方向,相邻的任意两所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212之间的连线的夹角等于90
°
,其中一所述馈电点1211电性连接有一移相器,以基于所述移相器对自该所述馈电点1211接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述馈电点1211的一端和在所述辐射元121的周向排布方向与该所述馈电点1211相邻的另一所述馈电点1211之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,并在于另外两所述馈电点1211接入激励信号的状态,基于该两所述馈电点1211所属的两所述辐射元121的正交极化形态,提高所述回波信号的强度,如此以形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
190.对应于图10e,基于图2b所示意的所述发射天线和图9b所示意的所述接收天线的组合,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11的结构形态,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线的一体结构具有所述参考地11和所述辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧,其中所述辐射源12以四元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有四个所述辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中各所述辐射元121被周向排布并满足在所述辐射元121的周向排布方向,相邻的任意两所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212之间的连线的夹角等于90
°
,其中以在所述辐射元121的周向排布方向相对的两所述辐射元121的两所述馈电点1211为发射馈电点,通过相差馈电的方式,在该两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态实现对所述发射天线10的差分馈电,和在另外两所述馈电点1211输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,对应形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
191.特别地,在本实用新型的对应于图10d和图10e的这两个实施例中,在所述辐射元121的周向排布方向,相对的两所述辐射元121中,其中一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线与另一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线错位相向,对应形成各所述辐射元121的所述馈电点1211与其物理中心点1212的连线相交形成正四边形的结构形态,以有利于减小所述辐射元121的排布所占用的径向面积。
192.对应于图10f,在图8c所示意的所述接收天线的基础上,基于提高所述回波信号的强度的目的,组合以正交极化形态被设置的所述发射天线,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11a的结构形态,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线分别以正交极化的卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括四个所述半波振子12a,其中四个所述半波振子12a被周向排布并满足在所述半波振子12a的周向排布方向,相邻的任意两所述半波振子12a被正交布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,在所述半波振子12a的周向排布方向,相邻的任意两所
述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向相互垂直,其中一所述半波振子12a的所述馈电点121a经所述馈电线13a连接有一移相器,以基于所述移相器对自该所述馈电点121a接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述馈电点121a的一端和在所述半波振子12a的周向排布方向与该所述馈电点121a相邻的另一所述馈电点121a之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,并在于另外两所述馈电点121a接入激励信号的状态,基于该两所述馈电点121a所属的两所述半波振子12a被正交布置的结构形态,提高所述回波信号的强度,如此以形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
193.对应于图10g,在图9c所示意的所述接收天线的基础上,基于提高所述回波信号的精准度的目的,组合以反相极化形态被设置的所述发射天线,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11a的结构形态,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线分别以反相极化的卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括四个所述半波振子12a,其中四个所述半波振子12a被周向排布并满足在所述半波振子12a的周向排布方向,相邻的任意两所述半波振子12a被正交布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,在所述半波振子12a的周向排布方向,相邻的任意两所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向相互垂直,其中以在所述半波振子12a的周向排布方向相对的两所述半波振子12a的两所述馈电点121a为发射馈电点,通过相差馈电的方式,在该两所述馈电点121a接入相差大于90
°
的激励信号的状态实现对所述发射天线的差分馈电,和在另外两所述馈电点121a输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,对应形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
194.对应于图10h,在图8d所示意的所述接收天线的基础上,基于提高所述回波信号的强度的目的,组合以正交极化形态被设置的所述发射天线,具体以所述接收天线为所述发射天线,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线以同一正交极化的立式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括两所述半波振子12a,其中两所述半波振子12a被正交布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,两所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向相互垂直,其中一所述半波振子12a的其中一所述馈电端1211a经所述馈电线13a连接有一移相器,以基于所述移相器对自该所述馈电端1211a接入的所述回波信号的移相处理,于所述移相器的远离该所述半波振子12a的该所述馈电端1211a的一端与另一所述半波振子12a的其中一所述馈电端1211a之间输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,并在于另外两所述馈电端1211a接入激励信号的状态,基于该两所述馈电端1211a所属的两所述半波振子12a被正交布置的结构形态,提高所述回波信号的强度,如此以形成收发合一形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
195.对应于图10i,基于图3a所示意的所述发射天线和图9d所示意的所述接收天线的组合,在所述发射天线和所述接收天线共用所述参考地11a的结构形态,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述发射天线和所述接收天线分别以反相极化的立式
结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述发射天线和所述接收天线的一体结构包括两所述半波振子12a,其中各所述半波振子12a被反相布置,且两所述半波振子12a被相互正交布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,各所述半波振子12a自两所述馈电端1211a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向反向,且两所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向相互垂直,以基于各所述半波振子12a被反相布置的结构状态,于其中一所述半波振子12a的两所述馈电端1211a输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,和在于另一所述半波振子12a的两所述馈电端1211a接入相差大于90
°
的激励信号的状态实现对所述发射天线的差分馈电,如此以形成收发分离形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
196.特别地,对应于图10h和图10i所示意的所述发射天线和所述接收天线的一体结构,各所述半波振子12a自两所述馈电端1211a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向错位反向,其中两所述半波振子12a被正交布置的状态对应于四个所述馈电端1211a位于以各所述半波振子12a的两所述馈电端1211a的连线为两对角线的正方形的四个顶点位置的结构形态,如此以在维持各所述半波振子12a的两所述馈电端1211a之间的距离小于等于λ/4,且各所述半波振子12a的两端之间的距离大于等于λ/128且小于等于λ/6的状态,有利于在两所述半波振子12a被正交布置的状态,基于各所述半波振子12a自两所述馈电端1211a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向错位反向的结构形态,避免其中一所述半波振子12a的所述馈电端1211a与另一所述半波振子12a的所述馈电端1211a的距离过近而在相应的体积限制下保障所述发射天线和所述接收天线的一体结构的稳定性。
197.对应于图10j,在图9e所示意的所述接收天线的基础上,基于提高所述回波信号的精准度的目的,基于天线的收发互易特性,以所述接收天线为所述发射天线,所述发射天线和所述接收天线的一体结构被示意,其中所述接收天线以所述双端馈电式差分天线10b被设置示例,以基于两所述条形振子12b的两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸而能够相互耦合形成共同的谐振频点的结构特性,形成两所述条形振子12b呈在趋于线极化的极化方向被反相布置的结构状态,因而能够在以所述双端馈电式差分天线10b作接收天线时,于两所述馈电端121b直接输出呈平衡差分信号形态的所述回波信号,和在以所述双端馈电式差分天线10b作发射天线时,通过于两所述条形振子12b的两所述馈电端121b接入相差大于90
°
的激励信号的状态,于所述发射天线的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线的差分馈电,如此以形成收发合一形式的所述发射天线和所述接收天线的一体结构。
198.对应以上描述,依本实用新型的一实施例的所述微波探测装置的探测方法包括以下步骤:
199.a、通过相差馈电的方式,于所述发射天线的趋于线极化的极化方向以大于90
°
相差的激励信号对所述发射天线馈电而实现对所述发射天线大于90
°
相差的差分馈电;
200.b、自所述接收天线接入相差趋于180
°
而呈平衡差分信号形态的所述回波信号;以及
201.c、基于步骤(c1)或步骤(c2)以混频处理步骤和差分转单端处理步骤输出与所述
激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的单端信号形态的所述多普勒中频信号,其中在所述步骤(c1)中,基于所述差分转单端电路对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理,输出单端信号形态的所述回波信号,和基于所述混频电路对所述激励信号和单端信号形态的所述回波信号的混频处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,其中在所述步骤(c2)中,基于所述混频电路对所述激励信号和平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理输出平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号,和基于所述差分转单端电路对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号。
202.在本实用新型的一些实施例中,对应于图2a,所述发射天线以平面贴片天线形态被设置而具有一参考地11和一辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧,所述辐射源12以单元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有单一数量的辐射元121,其中所述辐射元121具有两馈电点1211,其中两所述馈电点1211被反相布置,对应其中一所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的连线方向与另一所述馈电点1211至所述辐射元121的物理中心点1212的连线方向相向重合,则所述辐射元121在于所述馈电点1211接入激励信号的状态具有线极化的极化形态并以两所述馈电点1211的连线方向为线极化方向,如此以通过相差馈电的方式,在于所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态于所述发射天线的线极化方向实现对所述发射天线的差分馈电。
203.在本实用新型的一些实施例中,对应于图2b,所述发射天线以平面贴片天线形态被设置而具有一参考地11和一辐射源12,其中所述辐射源12以与所述参考地11相间隔的状态被设置于所述参考地11的一侧,所述辐射源12以二元辐射源形态被设置,对应所述辐射源12具有两个辐射元121,其中各所述辐射元121具有一馈电点1211,其中两所述辐射元121被反相布置,对应其中一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点1212的连线方向与另一所述辐射元121的所述馈电点1211至物理中心点的连线方向相向,则两所述辐射元121在于两所述馈电点1211接入激励信号的状态具有线极化的极化形态并以两所述馈电点1211的连线方向为线极化方向,如此以通过相差馈电的方式,在于两所述辐射元121的两所述馈电点1211接入相差大于90
°
的激励信号的状态于所述发射天线的线极化方向实现对所述发射天线的差分馈电。
204.在本实用新型的一些实施例中,对应于图3a,所述发射天线被设置为立式结构的所述半波回折式定向微波探测天线,对应所述发射天线包括一参考地11a,一半波振子12a以及两馈电线13a,其中所述半波振子12a具有大于等于1/2且小于等于3/4波长电长度,并具有两耦合段121a,其中各所述耦合段121a具有大于等于1/6波长电长度,对应命名各所述耦合段121a的其中一端为所述耦合段121a的馈电端1211a,和以两所述耦合段121a的另一端为所述半波振子12a的两端,其中两所述馈电端1211a之间的距离小于等于λ/4,所述半波振子12a的两端之间的距离大于等于λ/128且小于等于λ/6,则所述半波振子12a在于两所述馈电端1211a分别接入激励信号的两极或接入具有相位差的激励信号而被馈电的状态,所述半波振子12a的两端能够形成相位差而相互耦合地形成趋于线极化的极化形态,并在以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向时,以所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向为线
极化方向,如此以通过相差馈电的方式,在于所述半波振子的两所述馈电端1211a接入相差大于90
°
的激励信号的状态于所述发射天线的线极化方向实现对所述发射天线的差分馈电。
205.在本实用新型的一些实施例中,所述发射天线对应于图9c所示意的所述接收天线以反相极化的卧式结构的所述半波回折式定向微波探测天线10a被设置,对应所述半波回折式定向微波探测天线10a包括两所述半波振子12a,其中两所述半波振子12a被反相布置,对应以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向,两所述半波振子12a自所述馈电点121a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向反向,以基于两所述半波振子12a被反相布置的结构状态,在于两所述馈电点121a接入具有相位差的激励信号而被馈电的状态,两所述半波振子12a能够形成相位差而相互耦合地形成趋于线极化的极化形态,并在以垂直于所述参考地11a方向为所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向时,以所述半波振子12a在垂直于所述半波回折式定向微波探测天线10a的高度方向的延伸方向为线极化方向,如此以通过相差馈电的方式,在于两所述馈电点121a接入相差大于90
°
的激励信号的状态于所述发射天线的线极化方向实现对所述发射天线的差分馈电。
206.在本实用新型的一些实施例中,对应于图4a至图4n,所述发射天线被设置为所述双端馈电式差分天线,对应所述发射天线包括一参考地11b和两条形振子12b,其中以两所述条形振子12b的接入激励信号的两端分别为两所述条形振子12b的馈电端121b,两所述条形振子12b自两所述馈电端121b在所述参考地11b的同一侧向空间延伸并分别具有大于等于3/16且小于等于5/16波长电长度,其中两所述条形振子12b分别具有一耦合段122b,其中以所述耦合段122b的靠近其所属的所述条形振子12b的所述馈电端121b的一端为所述耦合段122b的近端,两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸,以基于两所述耦合段122b自所述近端在相向方向延伸的结构形态,在于两所述条形振子12b的两所述馈电端121b接入具有相位差的激励信号的状态形成两所述耦合段122b之间的耦合而形成趋于线极化的极化形态,如此以通过相差馈电的方式,于两所述条形振子12b的两所述馈电端121b接入相差大于90
°
的激励信号而于所述发射天线的趋于线极化的极化方向实现对所述发射天线的差分馈电。
207.在本实用新型的一些实施例中,其中在所述步骤(a)中,所述发射天线的发射功率小于等于0dbm。
208.对应以上描述,依本实用新型的另一实施例的所述微波探测装置的探测方法包括以下步骤:
209.a、基于激励信号的相应参数设置以小于等于0dbm的目标发射功率设置所述发射天线的发射功率;
210.b、自所述接收天线接入相差趋于180
°
而呈平衡差分信号形态的所述回波信号;以及
211.c、基于步骤(c1)或步骤(c2)以混频处理步骤和差分转单端处理步骤输出与所述激励信号和所述回波信号之间频率/相位差异的单端信号形态的所述多普勒中频信号,其中在所述步骤(c1)中,基于所述差分转单端电路对平衡差分信号形态的所述回波信号的差分转单端处理,输出单端信号形态的所述回波信号,和基于所述混频电路对所述激励信号
和单端信号形态的所述回波信号的混频处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号,其中在所述步骤(c2)中,基于所述混频电路对所述激励信号和平衡差分信号形态的所述回波信号的混频处理输出平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号,和基于所述差分转单端电路对平衡差分信号形态的所述多普勒中频信号的差分转单端处理输出单端信号形态的所述多普勒中频信号。
212.在本实用新型的一些实施例中,其中在所述步骤(a)中,通过相差馈电的方式,实现所述发射天线的圆极化形态而降低所述发射天线的最小发射功率极值。
213.在本实用新型的一些实施例中,其中在所述步骤(a)中,通过相差馈电的方式,于所述发射天线的趋于线极化的极化方向以大于90
°
相差的激励信号对所述发射天线馈电而实现对所述发射天线大于90
°
相差的差分馈电。
214.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述无须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
215.本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。