微波感應(yīng)模塊原理調(diào)試

1、雷達(dá)感應(yīng)開關(guān)原理調(diào)試微波感應(yīng)甫達(dá)開關(guān)感應(yīng)板原理圖R2.4.3K.或35k1. 主要功能與原理：如上圖所示，上圖是雷達(dá)感應(yīng)開關(guān)模塊的感應(yīng)板的電路原理圖，由集電極外PCB兩層銅箔間的電容、三極管內(nèi)阻、寄生電容等構(gòu)成RC震蕩電路，該震蕩電路震蕩產(chǎn)生高頻信號，經(jīng)過三極管放大，再經(jīng)過圍繞PCB三邊的天線發(fā)射出去。發(fā)射的2.4-3.2GHZ的微波信號如果遇到移動物體，則反射波相對發(fā)射波就會有相位變化，回型天線接收到反射信號，反射波與發(fā)射信號的相位移頻就會以3-20MHZ左右的低頻輸出（P4）,該信號再由后級運(yùn)放放大，驅(qū)動繼電器，從而由繼電器控制2.燈光。另外，中間也可以加上光敏二極管檢測晝夜光線，作為夜間

2、條件下控制輸出的前提條件。發(fā)射頻C 是 PCB式為率：RC振蕩電路的頻率f=1/2 n RC,公式中的R是原理圖中三極管的輸入阻抗， 上三極管集電極基極引線正反面銅箔之間的電容以及三極管寄生電容組成的總電容。該電容量公 C= S/d，式中&為介質(zhì)（在這里就是指的PCB板材的介電常數(shù)），S為PCB極板面積，d為 極板間距也就是 PCB 厚度。3. 接收：通過回型天線接收反射回來的雷達(dá)波，如果發(fā)射與接收波之間有相位移頻，貝慚出低頻信號 P4。4. 發(fā)射避開公共頻段又不能過PCB 線路板尺寸大小、厚度、布高：因?yàn)?3G 和 4G 手機(jī)信號和 WIFI 信號的頻率范圍在 1.8-2.4GHZ, 模塊的

3、工作頻率盡可能避開這個頻 段，避免相互干擾。一般的發(fā)射頻率2.5GHz 左右最佳，頻率過 高，則高頻三極管增益降低，感應(yīng)距離近。發(fā)射頻率同天線部分線、三極管輸入阻抗與電容等有關(guān)。5. 發(fā)射頻率與發(fā)射信號強(qiáng)度：如果有頻譜儀測試發(fā)射天線端的發(fā)射信號，可以測試到發(fā)射頻點(diǎn)及 其發(fā)射信號幅度。發(fā)射信號強(qiáng)度越大，感應(yīng)距離越遠(yuǎn)。但是，高頻三極管來說，隨著頻率的增加，其增益逐漸降低，發(fā)射的信號強(qiáng)度也就降低。另外，同一個頻率，三極管的特征頻率fT 越大，其高頻增益就越高，感應(yīng)距離也就越遠(yuǎn)，所以，最好設(shè)計(jì)調(diào)整PCB 將頻點(diǎn)做到 2.4GHz 。6. 接收靈敏度：同樣頻率，高頻三極管對高頻信號的fT 越大，高頻增益

4、越高，接收的移頻信號輸出幅度越大，感應(yīng)靈敏度就越高，感應(yīng)距離就越遠(yuǎn)。適當(dāng)調(diào)整后級運(yùn)放的放大倍數(shù)也可以調(diào)整感應(yīng)距離，但是，如果單純的提高后級運(yùn)放的倍數(shù)，雖然感應(yīng)較遠(yuǎn)距離，但會將小幅度的其它干擾信號也放大輸出，造成誤報。影響感應(yīng)距離的幾個因素：A .發(fā)射天線板的尺寸，該尺寸越大，天線越長，則感應(yīng)距離越遠(yuǎn)。B .高頻三極管的特征頻率越高，其高頻增益越大，感應(yīng)距離也就越遠(yuǎn)。C.后級運(yùn)放的放大倍數(shù)適當(dāng)?shù)母?，其對輸出的移頻信號放大的幅度大。D.發(fā)射頻率最好在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的2.4GHz。高頻三極管的增益會隨著頻率的增大而降低降低，頻點(diǎn)太高，發(fā)射信號功率降低、接收靈敏度也降低。如果調(diào)試得當(dāng)，使用 9GHz 的高頻

5、三極管的，天線板尺寸在 20*30mm 左右時，感應(yīng)距離會在 3-5 米。天線 尺寸在 30*40mm 左右，感應(yīng)距離會到 8-10 米。天線尺寸到 40*50mm 最遠(yuǎn)感應(yīng)距離會 達(dá)到 20 米左右。 如果你想在此基礎(chǔ)上降低感應(yīng)距離，可以調(diào)整降低后面放大板上的運(yùn)算放大器的增益，或者改變輸入的驅(qū)動電平，來滿足不同感應(yīng)距離的要求。7. 發(fā)射天線：圍繞天線板 3 邊，用于將本振頻率信號發(fā)射出去，天線板尺寸越大，該天線越長，則發(fā)射信號越強(qiáng)，發(fā)射距離越遠(yuǎn)，感應(yīng)距離也就越遠(yuǎn)，但是，這個發(fā)射天線又不能形成四邊閉環(huán)。天線對電源之間的 4 個電容主要是對與發(fā)射頻率相同、從電源串?dāng)_進(jìn)來的其它模塊的信號與WIFI

6、信號屏蔽濾波 ,如果出現(xiàn)串?dāng)_，請調(diào)整電容容量或者數(shù)量，使得濾波頻點(diǎn)同本板發(fā)射頻率相同。8. 感應(yīng)信號放大燈光控制：原理圖中，通過P4 輸出感應(yīng)信號 SING OUT 到后面的放大電路，將該信號通過運(yùn)放放大，再去控制光源。為了避免被干擾誤報，建議在后級放大電路中采用帶有運(yùn)放功能的CPU, 植入信號判斷程序，從而將其它非感應(yīng)信號濾除并加入不同狀態(tài)的燈光控制，提高抗干擾能力。9. 回型天線：發(fā)射極外的回型天線接收反射信號，為了使反射信號有效穿過回型天線，回型天線 后面不敷設(shè)覆銅板。另外，回型天線只需要一個正弦波形就可以。還可以通過適當(dāng)加寬回型天線線寬、加大波形幅度，并且在線上密布過孔來提高感應(yīng)信號強(qiáng)

7、度和靈敏度（注意：PCB三邊和回型天線上的過孔一定要滿鍍錫或者鍍化學(xué)金，以加強(qiáng)發(fā)射接收信號的強(qiáng)度）。10. 基極外去耦合銅箔天線：基極 B外那個長方形天線（基極與 R3之間的矩形銅箔天線）用作與 其背面的PCB覆銅板形成的電容退耦合。該去耦尺寸太小，則退耦沒做好，感應(yīng)距離很差并不穩(wěn)定,如果尺寸過大，又會持續(xù)輸出感應(yīng)信號，一般24*33mm的天線板的去耦合天線尺寸在 3*8mm ,如果天線尺寸大于或者小 于24*33mm ,則該去耦天線同比例增加或者縮小面積。這個去耦天線的形狀還與感應(yīng)方向性（水平還是垂直）有關(guān)系，設(shè)計(jì)成長條形狀，則是垂直于PCB板的感應(yīng)距離近，水平于 PCB方向的感應(yīng)距離遠(yuǎn)。如

8、果想水平與垂直的感應(yīng)距離相等，則可以設(shè)計(jì)成方形的，但是面積不要變。11. 發(fā)射極引出的線條要適當(dāng)寬長一些，這個線條以及基極外去耦合銅箔與背面銅箔之間的電容，是發(fā)射振蕩電路的電容，電容大小調(diào)整，也會調(diào)整發(fā)射頻點(diǎn)ft-i .-自化12. 高頻三極管：最好采用特征頻率f T為9GHz以上的高頻三極管，f T越高，其在高頻微波頻段的高頻增益就越高，具體到使用中，fT越高，其發(fā)射信號幅度就越強(qiáng)、接收感應(yīng)微弱微波信號越靈敏，感應(yīng)的距離就越遠(yuǎn)BFS520-SOT323-N2 與PRF947-SOT323-7N 是9GHz的高頻三極管，BFR370F BFR360F BFG340F 是f T為12GHz的高頻

9、三極管。另外，盡可能的采用SOT323封裝的芯片。因?yàn)镾OT323同SOT23相比較，SOT323封裝的芯片固定在引線框架的背面（見右圖），可 以屏蔽 正面過來的干擾波。并且，在PCB布線時，在高頻三極管的背面要敷設(shè)覆銅板，擋住背面進(jìn)來的反射波，提高三極管的抗干擾能力。13. 下雨受潮報警：該產(chǎn)品發(fā)射的是厘米波，波長較短，任何微波雷達(dá)在下雨時都容易被雨折射反 射，所以，下雨時，檢測信號有可能有輸出。另外，PCB受潮也會造成板材的介電常數(shù)變化，板14. PCB 板材：最好采用高頻板材的介電常數(shù)適當(dāng)穩(wěn)定的普通板材（高頻板材成本價格太高），開 始做實(shí)驗(yàn)投板時，最好多選用厚度1.2mm 、 1.0mm

10、 的板材，從而可能得到不同分布電容的PCB,也會得到不同的發(fā)射頻率和感應(yīng)距離，最終從中選用最佳的。另外， PCB 板材要用品質(zhì)因數(shù)高， 并且一定要穩(wěn)定（否則頻率漂移并逐漸感應(yīng)距離近）。二、調(diào)試建議：1. 發(fā)射頻率過低（低于 2.4GHz 以下的話，抗干擾能力就差，反射能力差，感應(yīng)距離會時遠(yuǎn)時近， 產(chǎn)生誤報。請調(diào)節(jié)發(fā)射信號震蕩電路集電極與基極外銅箔面積和接收信號電路或者 PCB 的板材厚 度，改變發(fā)射頻率。（用 3GHz 以上的頻譜儀可以直觀的測試發(fā)射接收信號的頻譜與幅度）。2. 感應(yīng)距離近：發(fā)射天線太短、線寬太窄、過孔沒有金屬化，接收天線尺寸小，其相應(yīng)的發(fā)射信 號強(qiáng)度 和接收靈敏度就低，感應(yīng)距

11、離就近。3. 振蕩電路中的阻容器件的均勻性、一致性、溫度穩(wěn)定性要好一些，建議使用優(yōu)質(zhì)溫飄小的精密 電阻、 電容。4. 一點(diǎn)也不感應(yīng)：A?可能是你的振蕩電路沒有起振，調(diào)整發(fā)射頻率震蕩電路，滿足起振條件。B.可能是高頻三極管的f T太低，對高頻信號的放大增益太小，至少要使用f T大于9GHz的高頻三極管。 C 天線板尺寸太小，天線太短，發(fā)射信號太弱。D ?三極管的偏置電路有問題，進(jìn)入截止區(qū)或者飽和區(qū)。5. 相互串?dāng)_：直流的電源對微波波段的濾波不好，造成其它信號源以及間隔近的模塊之間的微波信號通過電源串進(jìn)來，產(chǎn)生周圍雜波的干擾，會誤感應(yīng)而持續(xù)亮燈、感應(yīng)距離近。不要用整流二極管簡單整流供電，而要采用電源穩(wěn)壓器芯片穩(wěn)壓后供電，并且要調(diào)整四個濾波電容對外來同本板發(fā)射頻點(diǎn)相同的高頻信號濾波。6. 后級運(yùn)放放大：大家大多使用的之前紅外聲光控開關(guān)上的運(yùn)放BISS0001 。最好使用帶有運(yùn)放的單片機(jī)，并在單片機(jī)里面植入對感應(yīng)信號判斷的程序， 這樣，就會判斷去除串?dāng)_雜波信號和非感應(yīng)信號，還能通過感應(yīng)信號幅度變化來判斷人體與汽車是由遠(yuǎn)及近再由近到遠(yuǎn)，還是由遠(yuǎn)及近到燈下不走，這樣