[发明专利]根据多普勒原理进行空间位置选择性速度测量的装置

说明书

为了测量陆上交通工具和有轨交通工具的速度，以及为了在报警设备中对运动体进行探测，通常采用造价适中的微波多普勒传感器。这些传感器的灵敏度主要受到微波发生器噪声特性的限制。

此外，采用连续波(CW)工作的多普勒传感器不可能进行空间位置选择性多普勒分析。

在脉冲-多普勒-方法中发射以某重复频率PRT重复的一系例短微波脉冲。在脉冲-多普勒-传感器中距离的选择性是由不同距离反射物体接收到的反射信号的时间分隔决定的。

对脉冲-多普勒-近距离传感器，期望获得较高的空间位置分辨率，为此要求具有窄脉宽以及较大的传输带宽。然而这就降低了平均发射功率从而也降低了接收级的灵敏度。对此可以采用的应变措施是提高发射脉冲功率或采用较高的脉冲重复频率PRF(然而将限制最大的单值距离范围)或进行脉冲积分(但是限制了最大单值可测速度)。由于在脉冲工作状态下的开关的反作用，有必要在已知的脉冲传感器中配装价格昂贵的、具有方向选择性的部件，例如隔离器或将发射和接收天线分开。

图1示出了一个脉冲-多普勒-传感器的框图，此图发表在“高频技术手册”(“Taschenbuch der Hochfrequenztechnik”)第S1章，Springer出版社，第五版，1992年。由高频发生器HFG—即一个微波振荡器—产生的微波信号借助于一个微波开关S以对比度K： K = A 1 A 2 > A ]]>其中：A1为开关状态α期间的幅度

  A2为开关状态β期间的幅度

  α为微波开关MWS导通期间的开关状态

  β为微波开关MWS阻塞期间的开关状态在两个开关状态α和β之间切换并且通过一个发射-/接收天线A发射。发射场强E_S和接收场强E_R叠加而在高频发生器HFG和反射物体之间形成一个驻波。廉价获得多普勒信号的可能性是采用肖特基二极管对驻波进行检波的零差探测。在连续波工作方式下，由于二极管平方律的特性曲线在解调器DM(也可以称为检波器)上的电压U_Det(t)为：U_Det(t)≡(E_S＋E_R)²＝E_S²＋E_R²＋2E_SE_Rcos(φ(t))＝E_S²＋2E_SE_Rcos(φ(t))其中：E_S为发射场强

  E_R为接收场强

2E_SE_RCOS[φ(t)]为有用信号(多普勒信号)

E_R＜＜E_S

φ(t)为在发射场强E_S和接收场强E_R之间的相移

由于高频发生器HFG的噪声，与振荡器信号检波成分相对应的项E_S²不是常数。接收灵敏度是项E_S²的波动宽度与多普勒信号幅度之比决定的。与连续渡工作方式不同的是，在脉冲工作方式下(在理想情况下幅度对比度k＞＞1)只有在开关状态α时(这里α表示导通状态)在解调器DM上才有一个多普勒信号并且可以在那里取样，其中，通过在状态α和β之间的重复切换以重复频率PRF重复对多普勒信号进行测量。通过对多普勒信号所有取样值的插补、例如借助一个取样/保持部件AH可以由取样脉冲中形成一个具有空间位置选择性的、时间连续的多普勒信号。这种方法的制造在于，这些取样值将受到切换时产生的过冲以及振荡器噪声的不利影响，并且由于有限的幅度对比度K＜∞而包含着不期望距离范围的信号成分。这些缺点到目前为止采用具有高开关对比度和方向选择性部件的微波开关、例如职离器、环形器或将发射和接收天线分开只能部分地加以克服。这些措施显著地增加了成本和电路的复杂程度。