[实用新型]一种小型化24GHz毫米波雷达传感器

说明书

本实用新型公开了一种小型化24GHz毫米波雷达传感器，包括发射天线阵列、接收天线阵列、发射机、接收机、滤波器、放大器、分频器和温度传感器，其中，所述发射天线阵列与发射机相连接，所述发射机与分频器和接收机分别连接，所述接收机与接收天线阵列和滤波器分别连接，所述滤波器还与放大器相连接，所述发射机、接收机、分频器和温度传感器组成单片微波集成电路；所述发射天线阵列和接收天线阵列分布于单片微波集成电路的两侧，整体传感器形状呈长方形。本实用新型实现直接连接常见的RISC单片机无需任何外部电路，最高可以达到毫米级别的距离分辨能力，具有体积小、低功耗、低成本的优势。

技术领域

本实用新型属于微波雷达传感器领域，涉及一种小型化24GHz毫米波雷达传感器。

背景技术

雷达是一种利用无线电波来确定移动物体的范围、角度或速度的物体检测系统。雷达系统由发射机产生的电磁波经发射天线、接收天线(单独或同为前一个)在发射信号的路径中捕获任何被测目标的反射波，并由接收机和处理器完成对信号的接收、分析和处理。

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)调频连续波。发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。雷达接收的回波频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差。使用FPGA或DSP对中频信号进行FFT处理后，通过差频信号在功率谱上的频率可以精确的获得被测目标的距离，所有反射电磁波的物体都会在功率谱上有所体现。通过对每一个频率值的变化进行跟踪，可以判断物体的运动速度和运动状态。

FSK(Frequency-shift keying)频移键控。发射的信号在两个或多个频率下变化，接收和发射的频率仍然同步，这样在一个很短的时间内仍然可以看作一个定频雷达，雷达接收到的频率是由于被测物体与雷达模块之间存在相对运动而产生的多普勒频移，对中频信号进行FFT后由频率的大小可以精确的得出被测物体的运动速度。但是从一段较长的时间来看，发射的信号频率不断在变化，这可以抑制在工作频率上的突发干扰，或带宽不大的连续干扰信号。

近些年随着射频与微波技术的快速发展，雷达系统逐渐小型化，民用雷达也逐渐普及，其中24GHz频段常用于中距离和短距离应用。民用雷达的应用场景主要集中在恶劣的雨雾环境、注重隐私的场所、及黑暗环境或非接触式的测速测距，例如汽车、无人机、流速计等等，虽然国内外半导体厂商有了一些集成化的解决方案，但是毫米波雷达相关的产品仍然面临着门槛高、开发难度大等等问题，阻碍着雷达产品在生活中的普及。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型旨在提供一种用于测量空间中移动物体的距离、速度信息的近程雷达传感器，进一步提高了毫米波雷达传感器的集成度，同时降低24GHz毫米波雷达传感器的使用门槛，用户也可以在所述传感器上可以进行多种调试方式，例如CW、FMCW、FSK等等，以通过不同的调制方式来确定在实际测量中对距离和速度的优先程度而不需要额外的增加硬件成本。

本实用新型所提出的24GHz毫米波雷达传感器使用24GHz附近的ISM 频段，在全球范围内均可以使用，不存在无线电监管障碍，与同类的竞争产品相比，可以提供至少2倍的灵敏度提升和1.5倍的检测范围提升，同时具备更低的功耗和更小的传感器尺寸。

本实用新型的技术方案为：一种小型化24GHz毫米波雷达传感器，包括发射天线阵列、接收天线阵列、发射机、接收机、滤波器、放大器、分频器和温度传感器，其中，所述发射天线阵列与发射机相连接，所述发射机与分频器和接收机分别连接，所述接收机与接收天线阵列和滤波器分别连接，所述滤波器还与放大器相连接，所述发射机、接收机、分频器和温度传感器组成单片微波集成电路；所述发射天线阵列和接收天线阵列分布于单片微波集成电路的两侧，整体传感器形状呈长方形。

优选地，还包括金属框，设置在整体的外边缘，还包括两个倒角，设置在金属框的长边同侧两端。

优选地，还包括第一插针和第二插针，分别位于传感器长边的对侧中心位置。