[发明专利]一种利用多普勒效应的微波动目标监控雷达

说明书

本发明属于微波监控雷达。

微波多普勒效应监控雷达可用于车速测量、交 通控制、自动开关等活动目标的监控处理.以及作 为国家机要部门和贵重财物保管部门防盗窃、防破 坏报警设备。

目前利用多普勒效应的微波监控雷达的主要缺 点是：由于采用常规的金属天线和金属波导谐振腔， 从而加工复杂、造价高及体积大，而且存在盲区不 能全方位监控.如美国专利(专利号4495499)所揭 示的那样。

本发明针对上述缺点，利用介质材料来设计制 作天线及各种谐振腔，从而克服了上述的缺点。

本发明的原理及实施方案如下：

本监控雷达的原理方框图如图1所示，图1中 1为发射天线，2为接收天线，3为振荡器，4为 混频器，5为放大器，6为监控处理装置。

通过振荡器3发出微波信号，经发射天线1发 射到空间遇到运动物体后得到一个多普勒回波信号， 由接收天线2接收该回波信号，经过混频器4检出 差频(即多普勒频移)，此差频信号经放大器5放大 后送往监控处理装置6处理。

图2为本监控雷达的结构示意图。其中1为发 射天线、2为接收天线、7为振荡器腔体、8为混 频器腔体、9为微波振荡管、10为微波混频管、11 为紧固件、12为短路板、13为紧固螺钉、14为底板。 振荡器腔体7与振荡管9构成振荡器3，混频器腔 体8与混频管10构成混频器4。

上述的发射天线1、接收天线2、振荡器腔体 7、混频器腔体8均由介质材料制作。

上述的振荡器腔件7及混频器腔体8均可制成 矩形谐振腔，且它们的几何尺寸可相同。上述的发 射天线1及接收天线2均可制成矩形锥形状，且它 们的几何尺寸可相同。

由于本发明实际可采用Al₂O₃陶瓷作为介质 材料，因此，发射天线1与振荡器腔体7可一体制 作，接收天线2与混频器腔体8也可一体制作。同 时本发明采用将成为一体的发射天线1——振荡器 腔体7与接收天线2——混频器腔体8并行安装的 技术以构成耦合器，将振荡器3的振荡信号耦合到 混频器4。

本发明中，微波振荡管9位于上述振荡器腔体 7的宽边中心线上的圆孔中，微波混频管10位于上 述混频器腔体8的宽边中心线上的圆孔中，且振荡 管9及混频管10可在圆孔中上下移动以调节位置。

本发明中矩形锥状天线1、2及矩形谐振腔7、 8的几何尺寸设计公式如下：

其中：a为矩形锥状天线底部的宽边及矩形谐 振腔的宽边，b为矩形锥状天线底部的高及矩形谐 振腔的高边；

3、5分别是谐振腔宽边外部填充媒质中的 衰减常数；

η₂、η₄分别是谐振腔高边外部填充媒质中的 衰减常数；

K_x、K_y、K_z分别是x、y和z方向的传输 常数；

K₁为介质中的传输常数；

λ_o是自由空间波长；

λ₉是导波长；

n_off是有效折射率；

n₁是介质中的折射率：

n₂、n₃、n₄、n₅分别是谐振腔外围媒质的 折射率。

谐振腔7、8的长可以是λ₉短路腔或λ₉开路腔(n＝0，1，2，3，…)，天线1、2的 长可以是(n+1)λ_o(n＝0，1，2，3，…)

本发明由于采用了介质波导新技术且由于本发 明的设计合理性，从而使它与国内外微波动目标监 控雷达相比具有加工简单、造价低、体积小、重量 轻等优点，尤其是本监控雷达可做到全方位立体空 间监控，这一特点对于将监控雷达作为防盗窃、防 破坏的报警设备来讲显得特别有意义，这是现有的 微波监控雷达所不具有的重要功能。

本监控雷达可广泛应用于车速测量、交通控制、 自动开关和国家机要部门及贵重财物保管部门的防 盗窃、防破坏等等。