Микроволновый метод обнаружения

Принцип действия микроволнового активного метода обнаружения основан на излучении в окружающее пространство электромагнитного поля СВЧ диапазона и регистрации его изменений, вызванных отражением от нарушителя, движущегося в зоне чувствительности датчика. Микроволновые активные датчики, реализующие этот метод, относятся к классу детекторов движения.

Микроволновые датчики состоят из следующих основных элементов:

· СВЧ генератора;

· антенной системы, создающей электромагнитное поле в окружающем пространстве, принимающей отраженные сигналы, формирующей диаграмму направленности датчика и определяющей форму пространственной зоны чувствительности;

· СВЧ приемника, регистрирующего изменение характеристик принятого сигнала;

· блока обработки, выделяющего сигналы, обусловленные движущимся человеком, на фоне помех.

Генератор микроволнового датчика предназначен для формирования СВЧ сигнала - обычно в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн (10…11 ГГц), в последнее время производителями датчиков начали осваиваться и более коротковолновые диапазоны (24…25 ГГц). Первоначально в микроволновых датчиках использовались генераторы на диодах Гана, в настоящее время производители перешли на транзисторные генераторы. Современные СВЧ генераторы позволяют формировать стабильный сигнал с требуемыми характеристиками при малых габаритах и низком потреблении.

В качестве антенной системы в микроволновых датчиках обычно используется единственная совмещенная приемо-передающая антенна. В большинстве современных датчиков применяются микрополосковые антенны, обладающие меньшими габаритами, весом и стоимостью по сравнению с широко использовавшимися ранее рупорными антеннами. Однако рупорные антенны продолжают применяться некоторыми производителями датчиков и в настоящее время, так как обеспечивают несколько более высокую точность формирования диаграммы направленности.

Вообще говоря, формы зон чувствительности микроволновых детекторов не отличаются таким многообразием, как у ИК-пассивных датчиков. Конфигурация зоны чувствительности микроволновых датчиков представляет собой объемное тело, напоминающее по форме эллипсоид. В идеале от антенной системы требуется излучение (и, соответственно, прием) только в переднее полупространство без заметного заднего и бокового излучения (с целью минимизации ложных срабатываний).

Для такой идеальной антенной системы зона чувствительности представляет собой объемное тело каплевидной формы, характеризующееся углами обзора (в горизонтальной и вертикальной плоскостях), длиной Rmax (максимальной дальностью действия) и шириной D (высотой). Именно эти параметры обычно приводятся в документации на микроволновые датчики (иногда дополняются величинами контролируемых датчиком площади и объема помещения). Типичные значения размеров зоны чувствительности для микроволновых датчиков составляют: Rmax=10…15 м, D=5…10 м, дельта=60°…100°.

Зона чувствительности, формируемая реальной антенной системой, отличается от идеальной - из-за заднего и бокового излучения / приема она приобретает форму вытянутой капли. Отношение Rз/Rmax может составлять 0,03…0,1.

Приведенные выше характеристики справедливы для свободного пространства. При расположении датчика в помещении форма зоны чувствительности существенно искажается. Из-за отражения от ограждающих конструкций (коэффициент отражения по полю от кирпичных и железобетонных стен составляет 0,3…0,6) электромагнитное поле «заполняет» с большей или меньшей степенью равномерности практически все помещение, если размеры этого помещения не превышают размеры зоны чувствительности. С другой стороны, тонкие перегородки из легких материалов, деревянные двери, стекла, шторы не являются существенной преградой для электромагнитного поля, поэтому зона чувствительности может распространяться и за пределы охраняемого помещения, что может привести к ложным срабатываниям, например при проходе людей по коридору или проезде транспорта у окон первого этажа. В то же время, крупногабаритные предметы (шкафы, сейфы и т. п.), находящиеся в помещении, создают «тени» (зоны нечувствительности). Все это должно учитываться при выборе места установки и количества используемых датчиков.

Прочитайте еще и эти статьи:

Предварительный расчет высокочастотной части супергетеродинного приемника
История развития радиоприемных устройств, как и всей радиотехники, неразрывно связана с именем изобретателя радио Александра Степановича Попова. мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов демонстри ...

Принципы построения систем передачи дискретных сообщений
Жизнедеятельность человека связана с информационным хранением, обработкой, приёмом. Информация-это совокупность каких-либо сведений. Информация часто возникает не там, где она используется, поэтому важнейшей проблемой является передача и ...