我可以改善带有集成平面贴片天线的X波段雷达模块的方向性吗?


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提供了许多细节,以备不时之需。

我将继续研究由Arduino驱动的远程接近传感器(最终只是ATMEGA *芯片及其安全伙伴),到目前为止,它已经有了一个不错的原型。它像PIR模块一样拾取运动并发出信号,Arduino通过5V螺线管将其变成机械敲击。PIR模块不能在中空玻璃后面工作(可以预见),并且使其成为室外设备需要的工作(以及电池的电源管理)超出我目前愿意投入的工作。

为简化起见,我决定尝试使用X波段雷达模块,以便将其保持在室内并避免风雨。将微波设备指向砖墙以检测运动的吸引力非常强大。:-)我正在使用这个视差模块数据表)。

问题在于,即使灵敏度锅一直降到最低,该装置除了在天线侧以外,还在后面进行移动。查看数据表(并查看代表其字段的图形-不知道术语),这似乎确实是预期的行为。但是,我想将其聚焦在一个面向前方的光束(相对于设备)中,以便将其瞄准外部。

我知道足够多,我需要某种波导,但是用金属(铝箔,可乐罐切成的圆锥形,以及我用吊扇代替的1950年代锥形吊灯的圆锥形)阻塞其背面的任何尝试均告失败。该模块在其后面不断移动。我什至把整个东西都封装在一个铝制项目外壳中,只是为了验证我是否可以将其遮蔽。似乎以某种方式直接穿过外壳并获得了运动。这是出乎意料的。我怀疑有干扰,但检测结果仅与实际运动一致。

那么:什么才是好的波导?你们将如何解决将脉冲多普勒雷达聚焦到适当窄的光束以进行运动检测的问题?感谢您提供的任何见解。我很高兴获得更多具体信息或澄清以上任何问题。

注意: 我确定主题可能更具体,但这是我的第一个电子项目,我宁可含糊而不是混淆不正确。:-}

干扰附录:

  • 我仍然不相信不会发生任何干扰。由于我还没有示波器,所以我不确定如何测试该理论。

  • 该线程似乎表明我的方法存在缺陷:显然,应从具有噪声和时间阈值的模拟引脚读取模块的状态。我一直在数字引脚HIGH / LOW上阅读它。


谢谢DrFriedParts提供了更好的主题。:-)
Joshua Nozzi 2013年

Answers:


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贴片天线

有问题的天线称为贴片平面(或平面贴片)天线-贴片天线后面有参考平面。您可以在此处看到它(拐角处的四个较浅的绿色正方形)。

在此处输入图片说明

根据数据表,方向性如下所示:

在此处输入图片说明

从后面看,假设您与它处于同一水平,它的检测能力大约要弱63倍。如果您不在同一水平上,它的强度将降低250倍以上。

所以...也许您将其高高安装并向下倾斜。这也将帮助您控制检测范围。

您还应该注意并尝试避免反射。RF只是EM(像光一样),它也会弹起东西!...尤其是金属和液体电解质溶液(如盐水)。

反光板

波导无济于事。您需要的是反射器。我确定您之前看过卫星天线。这是目的:将后瓣重新聚焦到向前方向,并减少旁瓣(例如,改善方向性)。

在此处输入图片说明

设计一个对象超出了我在这里要回答的范围。如果您选择继续使用反射器方法,请再次提出更具体的问题,@ reference me,我将作更详细的答复。

初始搜索量法

实际上,我发明了专门设计用于应对这种情况的RADAR架构,称为到达角辅助相对干涉测量(ARI),并针对该主题撰写了几篇学术论文([A][B][C]等)。一个完整的实现可能超出您的范围(并且对您的应用程序造成过大杀伤力),但这是基本思想:

在此处输入图片说明

您可以部分重叠多个模块,并将它们的检测结果关联起来,以拒绝关注区域外的目标。您可以通过这种方式创建一个不错的重点检测区域。在ARI中,该交集区域称为初始搜索量(ISV)。

结论...

祝好运!整洁的项目。

快速说明(感谢@AndrejaKo!):

请注意,如果有人使用@来引用您之前从未发布过的问题中的内容,则您不会收到通知。更好的选择是将引用放在此处或在聊天中使用@。


谢谢,这给了我一些Google知识。我认为问题比我预期的要复杂一些,但至少我现在有适当的术语可以搜索。
2013年

啊,电磁学的乐趣... ;-)
DrFriedParts 2013年

作为一个有点疲倦的职业软件工程师,我真的很高兴被一个新的主题/爱好几乎迷失了。大量学习并保持精力充沛。
Joshua Nozzi 2013年

@DrFriedParts请注意,如果有人使用@来引用您之前未发布过的问题中的您,则您不会收到通知。更好的选择是将引用放在此处或在聊天中使用@。
AndrejaKo

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天线本身的后/旁瓣很有可能不是问题所在。主瓣中的任何物体也可以反射/散射微波能量,将其重定向到天线后面的区域(然后再反射回去)。

您说要通过一面砖墙发送微波炉。砖的介电特性与空气的介电特性非常不同(更不用说墙钉,钉子/螺钉,电线和/或管道等了),这种阻抗不连续性反映一些撞击在其上的能量,就像棱镜的玻璃表面既反射光又使光折射。


谢谢,很高兴知道。此刻,它正坐在我的桌面上,而不是直接对准我的墙壁。即使对准我的窗户(仅玻璃部分),它仍然可以检测到从后面的移动。我以为我会建立一个比PIR更好的鼠标陷阱,但是我承认我没有考虑过信号散射。
约书亚·诺齐

补充:我发现的有关噪声过滤的链接是否仍然是一个不错的跟踪?
2013年

请记住,主瓣的波束宽度约为120度,因此除非您非常靠近窗户,否则不会阻止安装窗户的墙壁将能量反射回您身上。
Dave Tweed13年

因此,就我的预期目的而言,这似乎是行不通的(针对物业位置的运动感应绊索)。我想我喜欢吉斯·奇斯(Gee-Whz)的销售术语,“隔墙探测!发现独角兽!” ;-)
Joshua Nozzi 2013年

@Joshua-它可以工作,只是本质上不是超级选择性的。如果您想定位目标而不是大范围地观察运动,那么您将陷入RADAR系统领域。有许多提高方向性的技术,但您不仅需要调整模块中的集成天线,还需要做更多的工作……摆弄它,看看您是否可以忍受一些误报,这实际上是一个好策略。您有很多软件经验,因此请尝试各种软过滤策略。如果您有雄心壮志,我​​在回答中添加了更多想法。
DrFriedParts
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