丹 劉文紅 陳克難 李林翠 甘孔銀 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：介紹一種超寬帶mir運動傳感器的實現(xiàn)方法，并對其中微功率超寬帶脈沖產(chǎn)生電路、超寬帶相關(guān)檢測電路的實現(xiàn)作為較為詳細(xì)的描述。用該傳感器對不同材質(zhì)目標(biāo)進(jìn)行了探測靈敏度試驗、穿透性試驗，達(dá)到了預(yù)期效果。

     關(guān)鍵詞：超寬帶

     微型功率脈沖雷達(dá) 快脈沖 傳感器

     超寬帶uwb（ultra-wide band）定義為：相對其中心頻率有高比例的帶寬。即任何波形，只要帶寬大于中心頻率的25%，就可認(rèn)為是超寬帶。超寬帶使用脈寬很窄的基帶脈沖，典型為納秒量級。從頻域上盾，其能量稀薄地擴(kuò)散在整個使用的帶寬里。超寬帶技術(shù)在許多軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如超寬帶隱蔽通信、超寬帶傳感器、穿墻監(jiān)控、非金屬地雷探測、穿透植物尋的制導(dǎo)等領(lǐng)域。

     基于微功率脈沖雷達(dá)（micro power

     impulse radar）的運動傳感器可作為防盜報警器，隱蔽地安裝在房層的天花板上，它可以穿過天花板探測指定區(qū)域內(nèi)人體的移動。微功率脈沖雷達(dá)的微功能、低成本等特性要求其具體電路設(shè)計必須要有其自身的特點。

     1 mir運動傳感器實現(xiàn)原理

     mir運動傳感器由發(fā)射單元、接收顯示單元和天線三部分組成，如圖1所示。發(fā)射部分是從脈沖振蕩產(chǎn)生（1.8mhz，占空比50%），窄脈沖成形（脈寬幾十納秒），最后經(jīng)階躍二極管成形脈寬為400ps左右的快脈沖，由偶極子超寬帶天線發(fā)射出去；接收部分采用相取樣的辦法，提取從目標(biāo)反射回來的超寬帶信號，由取樣延遲、取樣門信號產(chǎn)生、積分取樣、寬帶信號放大、帶通濾波和顯示部分組成。

     取樣延遲是將發(fā)射部分的窄脈沖信號延遲，經(jīng)快脈沖成形后作為相關(guān)接收機(jī)的參考信號。取樣門寬的脈沖寬度決定傳感器的空間分辨率，根據(jù)具體需要可取100ps～400ps。積分取樣是將天線接收的微弱的、被目標(biāo)反射的超寬帶信號進(jìn)行積分，從而提高信噪比。對于重復(fù)頻率為1mhz的發(fā)射脈沖，如果積分時間常數(shù)取1毫秒，將有10000個脈沖在積分器被平均。被平均的接收信號經(jīng)過放大1000倍后，通過一個帶通濾波器就可以將信號檢測出來。對于人體運動的檢測，其上、下截止頻率可分別取0.1hz和10hz。

     電路見圖2。圖2中較有特色的是發(fā)射端的“電感激勵快脈沖成形”和“相關(guān)檢測電路”。在該電路的印制板設(shè)計中，必需考慮分布參數(shù)，并采用微帶工作。

     1.1 電感激勵快脈沖成形

     階躍恢復(fù)二極管是一種特殊的變?nèi)莨�，又稱作階躍二極管。它在突變電壓激勵下，能產(chǎn)生持續(xù)時間極短的快脈沖，一般用于十倍以上的倍頻。

     d1、d2為階躍二極管，l1、l2為微帶電感（nh級）。該電路可以激勵輸入為窄脈沖的方波，成形為皮秒級的快脈沖。其中一路用于發(fā)射脈沖，另一路延遲快成形后用于取樣門信號。在該電路的具體參數(shù)選擇中，脈沖寬度和脈沖幅度一對矛盾，即為追求較窄的脈沖寬度，必須以犧牲輸出脈沖幅度為代價，降低輸出的平均功率。

     經(jīng)過多次電路試驗，得到了上升沿小于350ps左右的脈沖源（見圖3），脈沖底寬小于800ps。在實際運動傳感器參數(shù)選擇中，主要考慮信號頻譜匹配于天線的帶寬（500mhz～1.4ghz），同時要考慮有盡可能大的輸出幅度。

     1.2

     微功率脈沖雷達(dá)信號的相關(guān)檢測電路

     是否能在微瓦級發(fā)射功率的條件下檢測到被測物體微弱的反射信號是接收系統(tǒng)的關(guān)鍵。相關(guān)檢測的優(yōu)點是它以相對于參考信號的形式積累被接受信號，可以產(chǎn)生大于噪聲電平輸出信號。

     圖2中，當(dāng)無天線信號時，a點電