微波雷达感应开关结构介绍

　　可能很多人知道倒车雷达、测试雷达等等，其实就是例用微波雷达技术。微波雷达感应开关又称微波雷达，是利用电磁波的多普勒原理来做的，我们知道，任何波都有反射的特性，当一定频率的波碰到阻挡物的时候，就会有一部分的波被反射回来，如果阻挡物是静止的，反射波的波长就是恒定的，如果阻挡物是向逼近或者远离波源运动的，反射波的波长就发生变化，波长的变化，就意味着频率的变化。微波感应正是通过反射波的变化知道有运动物体逼近或远离的。因此我们知道，微波感应主要对物体(人体)的移动进行反应，因而反应速度快，适用于探测以一定速度靠近或远离微波感应器的物体，比如以一定速度行走的人员通过某个场所，就可以用微波方便地探测出来。

　　微波雷达感应开关，相对热释红外感应开关要复杂的多，牵扯到几大部分。

　　信号的发射：由PCB两层铜箔间的电容、三极管内阻、寄生电容等构成RC震荡电路。该震荡电路震荡产生高频信号，经过三极管放大，再经过围绕PCB四边的天线发射出2.5GHz、5.8G、10.525G的微波信号。对于使用上述电路图，设计出的微波感应模块。

　　PCB板材：该微波感应模块发射的频率由RC振荡频率经高频管放大而来，因此，设计出合理的RC频率至关重要。RC振荡电路的频率f=1/2πRC，公式中的R是原理图中发射电路的环路电阻，C是PCB正反面铜箔之间的电容以及其它分布电容组成的总电容。该电容量公式为C=εS/d，式中ε为介质(在这里就是指的PCB板材的介电常数)，S为PCB极板面积，d为极板间距也就是PCB厚度。在实际应用中发现，极板的面积S越大，感应的距离可以做的越远，频率覆盖的空间均匀，因此，根据上述公式，S变大的情况下，可以将极板的厚度d减小，从而增大电容量。关于PCB板材的选择，最好选用高频板材，检测效果会更好，铜箔铜层厚度选用20Z(70um)或者30Z(105um)的，从而可能得到较好稳定的 PCB 分布电容。另外，PCB 板必须双面涂绿油防潮， 以防板材受潮以后减弱微波通过率、改变铜箔间电容。

　　电容要求 ：C1-C4集电极外的四个104 电容一定要用 X7R 正品质量好的，特别是高温性能稳定的，质量差的 104 会直接影响发射波形，会造成高温时不感应、乱感应等不正常现象，而温度低了又能恢复正常感应。

　　回型天线：发射极外的回型天线接收反射信号，为了使反射信号穿过回型天线，回型天线后面不敷设覆铜板，并且发射天线板的尺寸尽量做大，该尺寸越大，天线越长，则感应距离越远(但成本也会增加)，那么天线长度多少合适呢?理论和实践证明，当天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。 因此，天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应的无线电信号的波长，再将算出的波长除以4就是对应的最佳天线长度。

　　频率与波长的换算公式为：波长=30万公里/频率=300000000米/频率(得到的单位为米)

　　另外，回型天线只需要一个正弦波形就可以了。还可以通过加宽回型天线线宽、加大波形幅度，并且在线上密布过孔来提高感应信号强度和灵敏度(注意：PCB的四边和回型天线上的过孔一定要开窗满镀锡)。

　　高频三极管：高频三极管的特征频率越高，其高频增益越大，感应距离也就越远。后级运放的放大倍数适当的高，其对输出的移频信号放大的幅度大。发射频率不易太高。高频三极管的增益会随着频率的增大而降低，频点太高，发射信号功率降低、接收灵敏度也降低，所以高频管的频率选9GHz-13GHz为宜。如果调试得当，使用9GHz的高频三极管的，天线板尺寸在20*20mm左右时，感应距离会在3-5米。天线尺寸在30*30mm左右，感应距离会到8-10米。天线尺寸到40*50mm最远感应距离会达到20米左右。如果想在此基础上降低感应距离，可以调整后面放大板上的运算放大器的增益，或者改变输入的驱动电平，来满足不同感应距离的要求。

　　基极外去耦合铜箔天线：基极B外那个长方形天线(基极与R3之间的矩形铜箔天线)用作与其背面的PCB覆铜板形成的电容退耦合。该去耦尺寸小，则退耦没做好，感应距离很差且不稳定，如果尺寸过大，又会持续输出感应信号，一般24*33mm的天线板的去耦合天线尺寸在3*8mm，如果天线尺寸大于或者小于24*33mm，则该去耦天线同比例增加或者缩小面积。这个去耦天线的形状还与感应方向性(水平还是垂直)有关系，设计成长条形状，则是垂直于PCB板的感应距离远，水平于PCB方向的感应距离近。如果想水平与垂直的感应距离相等，则可以设计成方形的，但是面积不要变。对于经验不足的工程师来说，最好采用增加如上述图中的C5-1和C5-2电容，这两个电容分别起到增加和减少去耦电容的作用，可以做适当调整，但是如果，去耦铜箔设计的严重不合理，这两个电容也是无力回天的。

　　微波感应开关感应灵敏度高、控制范围大、抗干扰能力强、适用范围广、产品使用寿命长，不受温度、湿度、光线、气流、尘埃等影响，可以安装在一定厚度的塑料、玻璃、木制等非金属的外壳里面，而对其探测功能技术没有影响，能够非常方便的应用设备控制、环境辅助光源控制、地下停车场、通道照明等各种领域。缺点是成本相对偏高。