一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器

本发明涉及毫米波雷达成像领域，具体涉及微带天线和用该天线构造的用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器。

背景技术：

1、毫米波雷达安检成像技术是一种利用毫米波辐射进行成像的安全检测技术。该技术通过发射毫米波辐射，然后接收和处理辐射的回波，利用其在物体表面反射、透射和散射的特性，生成被检测物体的轮廓图像或者三维成像。毫米波具有穿透非金属、非透明物质的特性，例如衣物、纸张、塑料等，同时被液体和金属所吸收。这种特性使得毫米波能够在安检场景中发挥重要作用。

2、毫米波雷达传感器具有穿透能力强、抗干扰能力强以及远距离测量等优点，目前被广泛应用于生命探测、测距测速以及安检成像等领域。该类传感器主要包括板载天线、传感器芯片以及数据接口，板载天线有开口天线、微带天线、阵列天线等，用于发送和接收毫米波信号；传感器芯片负责信号处理，将模拟信号转换为数字信号；数据接口则将处理后的雷达信号输出供用户做进一步分析。

3、现有毫米波雷达传感器收发天线数量有限，天线布局不规则，这导致在做成像用途时不能很好的级联，且频率多在35ghz，导致分辨率不够高，成像不清晰。另外数据输出接口复杂，控制繁琐，使用起来不方便。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中毫米波雷达传感器用在安检成像时的不足，本发明设计了一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器。本发明通过以下3点来解决上述问题：

2、1、设计板载天线阵列，根据相同等效间距布局天线，巧妙布局天线位置以实现可级联。

3、2、采用现有60ghz-64ghz毫米波雷达芯片，提高传感器工作频率，从而提高成像分辨率。

4、3、简化数据输出和控制接口，便于用户使用。

5、为此，本发明采用的技术方案是：首先提供了一种微带天线，包括8个阵元、1/4λ阻抗变换器和馈线，所述8个阵元之间通过馈线连接，所述1/4λ阻抗变换器与末端的阵元连接。

6、进一步，上述微带天线中各阵元之间的馈线长度相同。

7、进一步，所述阵元由ro4350b高频板材制成。

8、更具体地，所述8个阵元、1/4λ阻抗变换器和馈线的尺寸为：

9、

10、

11、基于以上微带天线，本发明还提供一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，包括7根上述微带天线、雷达芯片和一呈轴对称的基板，所述微带天线的1/4λ阻抗变换器通过传输线与雷达芯片连接，并设置于基板上，所述基板为上端窄、下端宽的形状，所述微带天线构建为3发4收模式，4根接收天线设置于窄端，3根发送天线设置于宽端。

12、进一步，所述雷达芯片采用iwr6843雷达芯。

13、进一步，所述4根接收天线之间间距为1倍波长，3根发送天线之间间距为4倍波长。

14、进一步，在级联时，相邻两传感器的上下端是颠倒的，使两传感器物理上尽可能靠近。例如第一个传感器为上窄下宽，那么级联的第二个传感器便为上宽下窄，以此类推。

15、本发明提供传感器中还包括传感器接口，所述传感器接口包括供电接口、spi串行通信接口以及uart接口。

16、本发明具有以下有益技术效果：

17、1、本发明自主设计雷达板载天线结构，可用于60ghz～64ghz毫米波雷达传感器，巧妙的天线阵列布局结合梯形外形，能够更加方便的进行物理级联，以达到更大的成像口径。

18、2、采用ti公司的iwr6843雷达传感器芯片，工作频率高，波长短，成像分辨率高。

19、3、自定义用户数据接口，使用户能快速上手，轻松控制该毫米波雷达传感器，从而缩短使用者的项目开发周期。

技术特征：

1.微带天线，其特征在于：包括8个阵元、1/4λ阻抗变换器和馈线，所述8个阵元之间通过馈线连接，所述1/4λ阻抗变换器与末端的阵元连接。

2.根据权利要求1所述微带天线，其特征在于：各阵元之间的馈线长度相同。

3.根据权利要求1或2所述微带天线，其特征在于：所述阵元由ro4350b高频板材制成。

4.根据权利要求3所述微带天线，其特征在于：所述8个阵元、1/4λ阻抗变换器和馈线的尺寸如下表所示：

5.一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，其特征在于：包括7根权利要求1-4任一项所述的微带天线、雷达芯片和一呈轴对称的基板，所述微带天线的1/4λ阻抗变换器通过传输线与雷达芯片连接，并设置于基板上，所述基板为上端窄、下端宽的形状，所述微带天线构建为3发4收模式，4根接收天线设置于窄端，3根发送天线设置于宽端。

6.根据权利要求5所述一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，其特征在于：所述雷达芯片采用iwr6843雷达芯。

7.根据权利要求5所述一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，其特征在于：所述4根接收天线之间间距为1倍波长，3根发送天线之间间距为4倍波长。

8.根据权利要求5-7任一项所述一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，其特征在于：在级联时，相邻两传感器的上下端是颠倒的，使两传感器物理上尽可能靠近。

9.根据权利要求8所述一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，其特征在于：还包括传感器接口，所述传感器接口包括供电接口、spi串行通信接口以及uart接口。

10.根据权利要求5-7或8任一项所述一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器，其特征在于：毫米波雷达传感器使用的成像算法为：

技术总结本发明公开了一种用于安检成像的可级联式毫米波雷达传感器。该传感器采用了自主设计的微带天线，所述微带天线包括8个阵元、1/4λ阻抗变换器和馈线，所述8个阵元之间通过馈线连接，所述1/4λ阻抗变换器与末端的阵元连接。传感器为3发4收模式，4根接收天线之间间距为1倍波长，3根发送天线之间间距为4倍波长。本发明巧妙的天线阵列布局结合梯形外形，能够更加方便的进行物理级联，以达到更大的成像口径。本发明传感器工作频率高，波长短，成像分辨率高。技术研发人员：陈国平,赖小均,黄超意受保护的技术使用者：重庆邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29