ESTRUCTURA DE MEZCLA PARA APLICACIONES DE RADAR DOPPLER.

Un sensor de radar Doppler con al menos un mezclador 310 y 410 que incluye una sección de línea de transmisión 320,

insertada en una línea entre el oscilador 32 y los medios de recepción y transmisión 34 y con la que los diodos mezcladores 118a y 118b se conectan en distintos puntos para captar una onda de la señal, caracterizado por que la longitud de la sección de línea de transmisión 320 es un múltiplo de semilongitudes de onda de una señal, la sección de línea de transmisión 320 es de distinta impedancia característica, ya que las líneas que provienen del oscilador 32 y de la antena 34 y la impedancia de la sección de línea de transmisión 320 se ajusta para adaptar la relación de señal del oscilador entre la antena 34 y el mezclador 310 y 410

Estructura de mezcla para aplicaciones de radar Doppler.

La presente invención está relacionada con el sensor de radar Doppler que posee al menos un mezclador de acuerdo con el resumen de la reivindicación 1.

El mencionado mezclador posee un puerto de entrada oscilador para señales de salida de un oscilador eléctrico. Además, se proporcionan, por un lado, un puerto de entrada de radiofrecuencia para las señales de salida de los medios de recepción y, por otro lado, un puerto de salida para un señal de salida global que se produce en el mezclador y dos ramas del mismo, cada una con un diodo. Las ramas del mezclador se conectan al puerto de entrada del oscilador y al puerto de entrada de radiofrecuencia de tal manera que las señales intermedias se procesan a una señal de salida global. Las señales intermedias se producen en dichas ramas y corresponden a una desviación Doppler entre la señal del oscilador y la de radiofrecuencia.

Asimismo, la presente invención está relacionado al sensor de radar Doppler en el empleo de puertas automáti- cas.

Los mezcladores previamente mencionados se utilizan en transceptores de microondas planos de bajo coste. Los mezcladores se pueden utilizar en diversos sensores, especialmente para proporcionar una salida de señales Doppler de la mezcla de la señal del oscilador local que procede de un oscilador principal de microondas, junto con la señal recibida que vuelve de un objeto, recibido en una antena que actúa como medio receptor.

En los conocidos mezcladores art, el objetivo consiste en convertir la entrada del puerto de radiofrecuencia, que normalmente se denomina puerto RF, en una salida para un puerto de frecuencia intermedia, que se conoce como puerto FI. Esto se lleva a cabo mediante la mezcla de la radiofrecuencia con una frecuencia de entrada en un puerto oscilador local, también llamado puerto OL y con la obtención de la diferencia como la frecuencia intermedia. Como todas estas frecuencias son radiofrecuencias, el diseño del mezclador engloba la adaptación de los tres puertos del mezclador a impedancias características relativamente bajas tales como 50 o 75 Ohms.

Los conocidos mezcladores se basan en la no linealidad por parte de un dispositivo activo, como pueden ser los diodos o los transistores. Dichos mezcladores, que aparecen especificados en "Micorwaves Mixers", Stephen A. Maas; Artech House; ISBN 0-890006-171-8; o en "Microwave Engineering"; David Pozar; Wiley; ISBN 0-471-17096-8; utilizan más de un diodo principalmente para el equilibrado de los mezcladores con respecto a los puertos OL, RF y FI. Esta técnica de equilibrado posee ciertas ventajas como la eliminación tanto de la amplitud del ruido del OL como de espúreos y el aislamiento de los puertos.

En previos mezcladores art equilibrados y aislados, los diodos se montan de manera opuesta y se conectan en paralelo en el puerto FI. En dicha configuración, la señal del OL genera una amplitud de ruido equivalente en ambos diodos. Esta señal se encuentra en fase y no depende de la longitud eléctrica entre el puerto del OL y sus respectivos diodos. Estos proporcionan un ruido rectificado opuesto que se cancela mediante la suma de las señales de los dos diodos en el puerto FI. La impedancia inherente de RF de los diodos del mezclador en tal estructura es relativamente baja, lo cual no es óptimo para las aplicaciones del Radar Doppler.

Para las aplicaciones del sensor Doppler, las restricciones de los mezcladores pueden ser muy diferentes: cuando existe un movimiento del sensor Doppler relacionado con un objeto, una señal rectificada de una corriente alterna (CA) se observará en la salida del mezclador. La amplitud de la señal dependerá de la señal de la antena de recepción (RX) y su frecuencia será estrictamente proporcional a la velocidad objetivo relacionada con el sensor Doppler, siguiendo la siguiente fórmula:

donde c representa la velocidad de la luz, v representa la velocidad del target relacionado con el sensor Doppler y FCarrier hace referencia a la frecuencia portadora del radar.

Dado que la señal Doppler normalmente es una señal de muy baja frecuencia, los amplificadores utilizados para la amplificación de señales FI no son amplificadores de radiofrecuencia, sino amplificadores de audiofrecuencia (AF). Habitualmente se utilizan los amplificadores operacionales simples de bajo coste. Los amplificadores de AF poseen impedancias de entrada que son bastante altas comparados con los clásicos amplificadores de radiofrecuencia de 50 Ohms. Un mezclador con una baja impedancia de salida FI da como resultad la pérdida de señal, lo cual se debe a la mala adaptación entre los amplificadores operacionales y los mezcladores. En caso de que se pudieran alcanzar las altas amplitudes de señal en la salida del mezclador, ello supondría la necesidad de un menor beneficio, ahorrando de este modo coste en el dispositivo.

No hay posibilidad de ajuste con los conocidos sensores Doppler art, sino que hay que adaptar muy bien los diodos para asegurar una cancelación perfecta. Debido a que los diodos están conectados en corriente continua (CC), el flujo de corriente entre los diodos provoca que tengan impedancias de radiofrecuencia bajas. Dicha impedancia es difícil de determinar al igual que el procedimiento de adaptación de diodos.

El WO 94/11755 incluye un sensor Doppler, concretamente para la medición de la velocidad de vehículos con un generador de frecuencia y con una unidad de transmisión y recepción, que está conectada al mencionado generador de frecuencia por medio de una guía de ondas. Dos diodos actúan como un mezclador receptor de señales en la guía de ondas en intervalos de una octava parte de una longitud de onda, de modo que cuando estas señales no se superponen linealmente, el desfase de las señales obtenidas a la salida de los diodos están desfasadas 90º. A partir de las salidas de los diodos, se obtiene una señal de bajo ruido por diferenciación en el derivador. Esta señal de bajo ruido contiene la diferencia entre la frecuencia producida por el generador de frecuencia y la frecuencia de desplazamiento Doppler de la señal reflejada y recibida como una frecuencia intermedia. A partir de la frecuencia intermedia, la cantidad de la velocidad relativa que debe medirse, se determina en una unidad de evaluación.

El US 3 728 721 A es el estado del arte más cercano a este invención. Este alcance posee el inconveniente de que no se ajusta el ratio de la energía osciladora que alimenta tanto a la antena como al mezclador.

Se trata por tanto de un objeto de esta invención el hecho de optimizar la amplitud de la señal de salida global del mezclador.

Asimismo, esto, al igual que otros objetos de la presente invención, se consiguen generalmente a través de características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1, en relación con el resumen de la reivindicación 1.

El conocido sensor de radar Doppler tiene al menos un mezclador que incluye una sección de línea de transmisión, la cual se inserta entre el oscilador y los medios de recepción y transmisión con la que los diodos mezcladores se conectan a diferentes puntos para captar ondas de una señal.

De acuerdo al sensor de radar Doppler de la invención, la sección de línea de transmisión tiene una longitud de un múltiplo de semilongitud de onda de la señal. La sección de la línea de transmisión es de diferentes impedancias características como las líneas procedentes del oscilador y de los medios de recepción y transmisión; al igual que la impedancia de la sección de la línea de transmisión se ajusta para adaptar la relación de la señal osciladora entre los medios de recepción y transmisión y el mezclador.

Tal sección de la línea de transmisión es sencilla y no tiene efecto alguno en la relación de onda estacionaria a lo largo de la línea entre el oscilador y los medios de recepción y transmisión en el momento en el que se inserta.

Mediante el ajuste de la impedancia característica de la sección de la línea de transmisión, será posible ajustar la relación entre la energía del OL que se envía a los medios de recepción y transmisión, en relación a la energía del OL enviada al mezclador.

Favorablemente, los dos diodos se montan en las ramas en sentidos opuestos y separadas mediante un cuarto de longitud de onda de la señal a lo largo de... [Seguir leyendo]

1. Un sensor de radar Doppler con al menos un mezclador 310 y 410 que incluye una sección de línea de transmisión 320, insertada en una línea entre el oscilador 32 y los medios de recepción y transmisión 34 y con la que los diodos mezcladores 118a y 118b se conectan en distintos puntos para captar una onda de la señal, caracterizado por que la longitud de la sección de línea de transmisión 320 es un múltiplo de semilongitudes de onda de una señal, la sección de línea de transmisión 320 es de distinta impedancia característica, ya que las líneas que provienen del oscilador 32 y de la antena 34 y la impedancia de la sección de línea de transmisión 320 se ajusta para adaptar la relación de señal del oscilador entre la antena 34 y el mezclador 310 y 410.

2. Un sensor de radar Doppler con arreglo a la reivindicación 1, caracterizado por que los dos diodos mezcladores 118a y 118b diodos se montan en las ramas en sentidos opuestos y se separan mediante un cuarto de longitud de onda de la señal a lo largo de la sección de la línea de transmisión 320.

3. Un sensor de radar Doppler con arreglo a la reivindicación 1 y 2, caracterizado por que los dos mezcladores 310 y 410 se colocan entre el oscilador 32 y los medios de recepción y transmisión 34 del sensor Doppler 230 de tal manera que haya una separación de un octavo de longitud de onda de la señal entre los diodos 118a y 118b del primer mezclador 310 y 410 y los diodos 118a y 118b del segundo mezclador 310 y 410 a lo largo de la sección de la línea de transmisión 320.

4. Un sensor de radar Doppler con especial arreglo a una de las reivindicaciones anteriores para su utilización con puertas automáticas.