DE2627881A1

DE2627881A1 - Radargeraet, insbesondere zur ueberwachung von raeumen

Info

Publication number: DE2627881A1
Application number: DE19762627881
Authority: DE
Inventors: Maurice Tacussel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-23
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1977-01-20
Also published as: FR2315733B1; GB1560885A; CH611060A5; BE843257A; FR2315733A1; IT1063167B; ES449180A1; US4079375A; CA1090452A; DE2627881C2

Description

Maurice Tacussel, 105bis, rue du Point du Jour,
921OO Boulogne-Billancourt/Frankreich

Radargerät, insbesondere zur Überwachung
von Räumen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Radargerät zum Überwachen eines Raumes sowie zum Auslösen eines Alarms im
Falle eines Einbruches.

Der Schutz von Räumen mit Radargeräten umfaßt vielerlei Probleme, die bisher nicht vollständig gelöst worden sind.

Die bekannten Geräte arbeiten gewöhnlicherweise mit dem Doppler-Effekt, der durch die Bewegung eines Eindringlings in den durch Radar überwachten Raum hervorgerufen wird. Die Bewegungsgpschwindigkeit des Eindringlings ist relativ gering, und die geringe Änderung der Frequenz, hervorgerufen durch den Doppier-Effekt, ist schwierig festzustellen. Die bekannten Geräte ar-

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beiten mit kontinuierlicher Wellenabstrahlung, d. h. sie strahlen während ihrer gesamten Betriebszeit ab. Daraus ergibt sich ein relativ hoher Energieverbrauch. Da es wünschenswert ist, daß die Geräte autonom arbeiten, besitzen sie eine eigene Stromquelle, gewöhnlicherweise Batterieelemente, die nur eine Betriebsdauer von einigen Tausend Stunden besitzen, was aber für bestimmte Anwendungen unzureichend ist.

Die vorliegende Erfindung basiert nun darauf, daß ein Radargerät zur Abgabe eines Alarmsignals im Falle eines Einbruches für sehr lange Zeit autonom in Betrieb sein kann, da es mit Impulsen arbeitet, wobei die verbrauchte Energie außerhalb der Impulszeiten Null ist. Obwohl bereits Impulsradargeräte bekannt sind, sind sie jedoch bisher nicht für die Überwachung von Räumen eingesetzt worden. Die Entfernung des Einbruches vom Gerät liegt in der Regel im Bereich einiger Meter oder sogar einiger zehn Meter, so daß die reflektierten Impulse nahezu gleich den ausgestrahlten Impulsen sind und schwer von den letzteren unterschieden werden können. Diese Schwierigkeit wird noch dadurch vermehrt, daß eine möglichst einfache und somit ökonomische Herstellung angestrebt ist, wobei ein Doppler-Radar mit Sclrwebungslück en empfang verwendet werden soll, das gemeinsame Schaltungskomponenten für seinen Sendeteil und seinen Empfangsteil besitzt, so daß der Empänger durch die ausgestrahlten Impulse "geblen-

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d.et" wird und nicht fähig ist, eine auswertbare Information aus dem aufgenommenen Echo zu liefern.

Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeit und sieht ein Doppler-Radargerät mit Schwebungslückenempfang vor, das mit Impulsen arbeitet und nichtsdestoweniger im Falle eines Einbruches ein Alarmsignal unter wenigstens äquivalenten Bedingungen der Sicherheit und Genauigkeit wie die Radargeräte mit kontinuierlicher Ausstrahlung liefert.

Das erfindungsgemäße Gerät besitzt eine verbesserte Autonomie, denn es ist unter den gleichen Bedingungen für eine 15 bis 20 mal längere Dauer als die Geräte mit kontinuierlicher Abstrahlung betriebsbereit.

Das Gerät gemäß der Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis des Bestandteils, der den elektronischen Impulsgenerator bildet, in dem gleichermaßen die empfangenen Impulse umlaufen, einen ohmschen Widerstand aufweist und die Spannung an den Klemmen dieses Widerstandes zum Aufladen einer Kapazität im Rhythmus der Impulse verwendet wird, wobei die Veränderung der Ladung der Kapazität dazu benutzt wird, um den Doppler-Effekt hervortreten zu lassen, der durch die Bewegung des Eindringlings in das'Radar-Strahlenfeld hervorgerufen wird. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 8 beschrieben .

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Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles Ttfird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild - Schema des erfindungsgemäßen Gerätes,

Fig. 2 ein Diagramm,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gerätes, Fig. 4, die die Teilfiguren 4a und 4b umfaßt, die durch die Linie I-I getrennt sind, einen detaillierteren Schaltplan des erfindungsgemäßen Gerätes.

Der Kollektor 11 eines Ausgangs-Transistors 12 einer Höchstfrequenzvorrichtung, die den Generator und Empfänger von Impulsen eines Doppler-Radars mit Schwebungslückenempfang (Typ homodyne), siehe Fig. 1, darstellt, ist an eine Versorgungsleitung 13 über einen ohmschen Widerstand 14 angeschlossen. Das Ende 15 des Widerstandes 14, das dem Anschlußende mit der Versorgungsleitung 13 gegenüberliegt, ist über einen Schaltkreis 16, bestehend aus einem elektronischen Unterbrecher 17, an den einen Pol 18 eines Kondensators 19 angeschlossen, dessen anderer Pol 20 an Masse 21 liegt.

Der Unterbrecher 17 wird für jeweils einen kurzen Moment im Rhythmus des ausgestrahlten Radarimpulses geschlossen. Der Pol 18 des Kondensators ist über einen Verbindungskondensator 22 mit dem Eingang eines Verstärkers 24 verbunden, der gleich-

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zeitig auch als Tiefpaß-Filter dient und dessen Ausgang 2 5 unter Zwischenschalten einer Schwellwert-Stufe an eine Alarmeinrichtung 27, z. Ei. eine Sirene, angeschlossen ist.

Die Funktionsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Wenn im Strahlenfeld des Radargerätes kein Gegenstand bewegt wird, bilden sich die Echoimpulse, die eine konstante Amplitude besitzen, mit derselben Frequenz wie die ausgestrahlten Impulse aus, so daß ihr Einfluß auf das Potential des Punktes 15 konstant bleibt. Bei jedem Schließen des Unterbrechers 17 wird der Pol 18 des Kondensators 19 an dasselbe Potential angelegt, und die Ladung des Kondensators bleibt somit konstant. Es erscheint demnach kein Signal am Ausgang 25 des Verstärkers 24.

Wenn im Gegensatz dazu ein Gegenstand im Strahlenfeld des Radars bewegt wird, verursacht der eintretende Doppler-Effekt eine Veränderung der empfangenen Impulse. Wenn z. B. vor dem Eindringen die Spannung am Punkt 15 im Moment des Schließens des Unterbrechers 17 mit einem Wert a₀, siehe Fig. 2, angenommen wird, so hat sie nach dem Eindringen beim folgenden Impuls entsprechend dem Punkt 1 auf der Abszisse des Diagramms von Fig. 2z. B. einen höheren Wert, so daß die Ladung des Kondensators 19 vergrößert wird und der Wert a.-. den Wert a₁ einnimmt. Beim folgenden Impuls, wenn der Unterbrecher beim Wert 2 der Abszisse schließt, nimmt die Ladung des

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Kondensators den Wert a₂ ein usw. Die Stufenlinie A stellt die Spannung deir, die am Eingang 23 des Verstärkers 24 anliegt.

Am Ausgang 25 des Verstärkers 24 steht eine Spannung a an, die durch die Linie B dargestellt wird, die sinusförmig verläuft und deren Frequenz genau der Doppler-Frequenz entspricht und die Amplitude eine Funktion der Entfernung des beweglichen Objektes in bezug auf die Radarvorrichtung und seine Reflexionsflache im Strahlenfeld ist.

Die Schwellwertstufe 26 schützt gegen Schwankungen der Eingangsspannung der Vorrichtung. Das Auslösen der Sirene 27 geschieht somit tatsächlich nur dann, wenn aufgrund eines Einbruches auch Alarm gegeben werden soll.

Der Verbrauch der Vorrichtung wird beträchtlich reduziert im Vergleich zu einer Radar-Vorrichtung mit kontinuierlicher Abstrahlung, denn die Abstrahlungszeiten stellen nur einen relativ geringen Bruchteil im Vergleich zur Gebrauchsdauer dar. Indessen ist die Sicherheit, die mit der Vorrichtung erreicht wird, ebenso groß wie die einer Vorrichtung mit kontinuierlicher Abstrahlung, denn die Eindringdauer ist stets ausreichend größer als der Zeitabstand mehrerer Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen.

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Das Radaralarm—System gemäß der Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der als Multivibrator ausgeführte Oszillator, der unter Zwischenschaltung einer monostabilen Stufe die ausgesendeten Höchstfrequenz-Impulse steuert, zudem zur Steuerung eines Gleichspannungs-Konverters an eine Gleichspannung z. B, eines Versorgungsspannungs-Dopplers angeschlossen ist. Die vorgesehenen Batterieelemente für die Stromversorgung des Radargerätes können bis zu ihrer maximalen Kapazität ausgenutzt werden, und zwar trotz des Spannungsabfalls, dem sie im Laufe ihrer Lebensdauer unterliegen. Zudem wird die verdoppelte Spannung auf den für die Spannungsversorgung des Radargerätes am besten geeigneten Wert geregelt.

Außerdem läßt der Spannungsdoppier die verdoppelten Spannungswerte mit der Oszillatorfrequenz auftreten, und seine Verbindung mit einer monostabilen Stufe oder einer analogen Vorrichtung zur Kontrolle der Höchstfrequenzvorrichtung führt zum Auslösen der Radar-Impulse mit der Oszillatorfrequenz. Es werden somit Überlagerungen vermieden, die zwischen der Oszillatorfrequenz des Spannungs-Konverters und der Frequenz des Radarimpuls-Modulators sich ausbilden könnten, wenn der Modulator von einem unabhängigen Oszillator überwacht würde.

Der Oszillator 31, siehe Fig. 3 und 4, besteht in bekannter Art aus CMOS-Kreisen und ist über eine Leitung 32 mit dem Eingang 33 eines Kommutators 34 verbunden, dessen Ausgang 35

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an die Versorgungsleitung 36, die von einer oder mehreren Batterieelementen oder analogen Vorrichtungen kommt, über einen Schaltkreis 37 angeschlossen ist, der aus einer Kapazität 38 und einer Diode 39 besteht. In einem Zustand des Kommutators 34 lädt sich die Kapazität 38 über die Diode auf. In dessen anderem Zustand kann sich die Kapazität 38 nicht über die Diode 39 entladen, und es liegt dann am Punkt 41 eine Spannung an, die aufeinanderfolgend den jeweiligen Schaltstellungen den Wert der Versorgungsspannung, den Doppelten Wert (Addition der Spannung von der Kapazität 38) und von neuem den Wert der Versorgungsspannung,'und zwar im Rhythmus des Oszillators 31 annimmt. Diese am Punkt 41 anstehende Spannung wird mittels des Leiters 42 an den Ausgang 43 einer monostabilen Stufe 44 angelegt und bildet deren Steuerspannung. Impulse von konstanter Größe und mit der Frequenz des Oszillators 31 treten am Ausgang 45 der monostabilen Stufe auf .

Diese Impulse werden in einem Transistor 46 verstärkt, von dem sie über einen Leiter 47 einem Transistor 48 einer Höchstfrequenzstufe zugeleitet werden, die noch die üblichen Höchstfrequenzkreise 49, 50, 51 umfaßt. Im Kollektorkreis 52 des Transistors 48 befindet sich ein Widerstand 53, dessen Anschlußende 54, das dem an die Versorgungsleitung angeschlossenen gegenüberliegt, über einen Leiter 56 an einen Unterbrecher 57 angeschlossen ist, der ein Teil der monostabilen

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Stufe 44 ist und im Rhythmus des Oszillators 31 geschlossen wird. Beim Schließen leitet ein Leiter 59 an einen Pol 61 einer Kapazität 62 die an dem Ende 54 des Widerstandes 53 liegende Spannung. Ein Leiter 63 verbindet die Kapazität 62 über einen Koppelkondensator 64 mit einem Verstärker 65, der von einem Tiefpaß-Filter und einer Schwellwertstufe gefolgt wird, an die eine Alarmeinrichtung, z. B. eine Sirene, angeschlossen ist.

Die Versorgung der monostabilen Stufe und der übrigen Komponenten erfolgt ausgehend von der am Punkt 41 anliegenden Spannung gemäß der Erfindung über eine Gleichrichter-Diode

81 und einen Regler, der einen Transistor 82 und eine Zener-Diode 8 3 umfaßt, die die Referenzspannung des Transistors

82 festlegt, der als Emitter-Polger betrieben wird. Die Versorgungsstufe umfaßt weiterhin verschiedene Filter, von denen einer als Filter 84 dargestellt ist.

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Claims

Patentansprüche

{1 .) Radargerät zum Überwachen eines Raumes sowie zum Auslösen eines Alarms im Falle eines Einbruches, gekennzeichnet durch das Doppler-Prinzip mit Schwebungslückenempfang und einem Impulsbetrieb.
2. Radargerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen für die Emission und den Empfang gemeinsamen Transistorschaltkreis, der einen an eine Kapazität (18, 62) angeschlossenen Widerstand (14, 53) umfaßt, -wobei der Ladungswert der Auslösefaktor des Alarms ist.
3. Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verbindungsschaltkreis zwischen der Kapazität (18, 62) und der Alarmvorrichtung (27) mit einem Tiefpaß-Filter.
4. Radargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

3, gekennzeichnet durch einen Verbindungsschaltkreis zwischen der Kapazität (19, 62) und der Alarmvorrichtung (27) mit einer Schwellwertstufe (26).

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5. Radargerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen zum Steuern der Impulse vorgesehenen Oszillator (31), der zum Steuern eines Gleichspannungs-Konverters an eine Gleichspannung angeschlossen ist, die zur Spannungsversorgung dient und von einem Batterieelement ausgeht.
6. Radargerät nach Anspruch 5, d. adurch gekennzeichnet, daß der Konverter ein Spannungsdoppier ist und eine verdoppelte Spannung im Rhythmus der Oszillatorfrequenz abgibt sowie diese verdoppelte Spannung der Steuerfaktor für die Radarimpulse ist.
7. Radargerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarimpulse von einer monostabilen Stufe (44) gesteuert werden.
8. Radargerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterbrecher (17) der monostabilen Stufe zum Steuern der Ladung der Kapazität (19) vorgesehen ist, die am Ausgang des gemeinsamen Schaltkreises für die ausgesendeten und empfangenen Höchstfrequenzimpulse liegt.

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