微波探头原理应用

HB100微波模块是利用多普勒雷达(Doppler Radar)原理设计的微波移动物体探测器，主要应用于自动门控制开关、安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、火车自动信号机等场所。HB100是标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器，这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：１、非接触探测；２、不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；3、抗射频干扰能力强；４、输出功率小，对人体构不成危害；

５、远距离：探测范围超过20米。

多普勒原理简介：多普勒理论是以时间为基础的，当无线电波在行进过程中碰到物体时该电波会被反射，反射波的频率会随碰到物体的移动状态而改变。如果无线电波碰到的物体的位置是固定的，那么反射波的频率和发射波的频率应该相等。如果物体朝着发射的方向移动，

则反射回来的波会被压缩，就是说反射波的频率会增加；反之反射回来的波的频率会随之减小。

根据多普勒原理设计的微波探测器由FET介质DRO微波震荡源（10.525GHz）、功率分配器、发射天线、接收天线、混频器、检波器等电路组成（图2）。发射天线向外定向发射微波，遇到物体时被反射，反射波被接收天线接收，然后到混合器与振荡波混合，混合、检波后的低频信号反应了物体移动的速度

微波感应范围图

采用10.525GHz的微波与采用较低频段波相比有以下优点：1、微波天线发射时具有良好的定向性，因此很容易控制微波探头的作用范围。2、微波在传输过程中较易被衰减、吸收和反射，遇到墙壁等遮挡物时会被遮挡，因此墙壁等遮挡物外的物体对其干扰很小。

供电：给HB100供电有连续直流供电（CW）模式和脉动供电（PW）模式两种：HB100适应电压范围为5V±5％。在连续直流供电（CW）模式下工作时典型电流为35mA（典型值）。在低占空比脉冲供电(PW)模式下工作时，推荐给HB100提供5V、脉冲的宽度在5μs～30μs之间（典型值为20μs）、频率为2～4kHz （典型值为2.0kHz）的脉冲供电。3～10％的占空比脉冲供电时平均电流为

1.2mA～4mA。

脉冲供电电压必须在4.75V～5.25V之间，脉冲顶端的平坦度会影响HB100的探测能力。电源电压超过5.25V时，它的可靠性会降低，并可能导致标称频率外的射频输出和该电路永久性损坏。

射频输出：在所有推荐工作模式下，HB100的射频功率输出是非常低的，均在对人体构不成任何危害的安全范围内工作。在连续直流供电（CW）模式下工作时，总输出功率小于15mW。输出功率密度在5mm处为1mW/cm2，1m处为0.72μW/cm2。当在5％占空比的脉冲供电模式工作时，功率密度分别减少到50μW/cm2和0.036μW/cm2。

IF输出：当物体在HB100的有效探测范围内以1m/s的速度相对于HB100的天线面（非铝质屏蔽罩的那一面为天线面）做径向移动时，HB100的IF输出为72Hz/ s，IF的脉动输出频率与物体相对径向移动速度成近似线性关系。IF的输出幅度与物体的大小、距离有关，当一个体重70kg、身高170cm的测试者在距离HB100 1m处以1m/s的速度相对于HB100做径向移动时，IF的输出为5mV、72Hz/s 脉动信号，IF的输出幅度与距离的平方成近似反比关系。

注意：1.探测范围取决于目标的反射度和大小以及信噪比。

2.10.525GHz下的多普勒速度为31Hz/m.p.h

3.安装模块必须使其天线面（非铝质屏蔽罩的那一面为天线面）向着被检测区域，用户也可以自行调整方向，以达到最佳的覆盖区域.

简单故障判断：HB100的IF输出在焊接的时候很容易被击穿，用万用表的二极管档测量IF对GND和GND对IF的压降，正常时（V IF-GND V GND-IF）分别均在0.25V左右。

HB100参数表

原理图一PW供电方式一

（图中V DD=10~18V DC,V CC=5V DC调整电位器可以调整探测距离从3m～25m）

原理图二PW供电方式二

原理图三CW供电方式

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应用实例一：自动门控制、ATM提款机自动录像控制

本电路作用距离4－15米连续可调，和热释电红外探测器相比，具有抗强光干扰，探测距离远，不受温、湿度影响等优点。电路原理简述：图中U1是微波感应探测器模块，通过K202,K203,R202,R219向模块提供2kHz 的脉动电源（能产生频率为2khz 高电平宽度为20uS的电路很多，如使用反向器CD4069、lm555 等），K201在U1起作用期间导通，把U1输出的反应物体移动的低频信号选通输出， C202为采样保持电路，保证信号的连续和完整。由LM358组成的两极低通放大电路把U1的输出放大，在LM358的1脚输出。可调电阻R213 用于调整一级放大器的增益，调整R213的大小可以调整探测距离。

应用实例二：火车自动信号机开关电路

作用距离：1－9米连续可调。这种电路的抗干扰能力更强，调整范围更大，可以应用于野外和条件较为恶劣的场所使用。原理简述：上图是一个完整的应用电路，U3D（LM339）及周围相关元件组成2kHz 低占空比振荡器，P1，P2 提供脉动电源和选通。E9为采用保持电容，反应物体移动的低频信号经过LM324 A、B 及周围元件组成的低通放大电路放大后，到由LM324 C 及周围相关元件组成的比较器。C9-C12,R32-R35组成的低通滤波网络虑除工频干扰信号。由U3A组成的延时电路保证了发现物体移动后电路有相当时间的稳定输出。由U1A及相关元件组成的第一级放大电路，其增益A1A≈R30/R31=375/473=78.7；第二级放大器由U1B及相关电路组成，放大增益A1B≈R36/(R35+R34)=475/943=50；两级放大的增益为A=78.7×50＝3935，即为36db。由U1C及R39、R40、P2、E12组成的电压比较器，把前级放大的信号变换成脉冲信号，再由U3A及相关元件组成的延时电路延