EP0102974A1

EP0102974A1 - Vorrichtung zur raumüberwachung mittels doppler-radar

Info

Publication number: EP0102974A1
Application number: EP19830900786
Authority: EP
Inventors: Ian Simpson
Original assignee: Hoermann GmbH
Current assignee: Hoermann Warnsysteme GmbH
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1983-03-08
Publication date: 1984-03-21
Also published as: DE3209093A1; WO1983003308A1

Description

Vorrichtung zur Raumüberwachung mittels Doppler- Radar

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Raumüber wachung mittels Doppler-Radar, enthaltend einen Mikro wellen-Oszillator, eine Sende-Empfangs-Antenne sowie einen Detektor zur Gewinnung von Signalen mit Doppler- Frequenz bei Bewegungen innerhalb des überwachten Raumes .

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ("Elektronik- Zeitung", Febr.1980, S.8) enthält einen Gunn-Oszilla tor in Hohlraumtechnik, einen Diodenmischer als Detek tor und eine planare Sende-Empfangs-Antenne. Ein wesentlicher Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß ein beträchtlicher Anteil der vom Oszillator er zeugten Mikrowellenleistung vom Diodenmischer bei Er zeugung der dopplerfrequenten Nutzsignale verbrauc wird. Daraus ergibt sich eine Verringerung des Wirkungsgrades der Raumüberwachung bzw. die Notwendigkeit, eine entsprechend höhere Mikrowellenleistung vorzusehen. Nachteilig sind weiterhin der durch die Hohlraumtechnik bedingte große Raumbedarf, das erheb liche Gewicht sowie die beträchtlichen Fertigungskosten.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin die Verwendung einer Gunn-Diode als Mischer. Die Gunn-Diode ist hierbei in einem Hohlraum angeordnet, der an die Antenne angeschlossen ist. Dopplerfrequente Signale, die in den Hohlraum eingekoppelt werden, bewirken eine Strom änderung in der Gunn-Diode, die durch eine nieder frequente Schaltung ausgewertet wird. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht darin, daß der mit der Gunn-Diode erzielte Misch- effekt sehr klein ist, so daß sich bei Verstärkung eine hohe Störkomponente ergibt. Eine solche Vorrichtung zur Raumüberwachung besitzt daher nur eine verhältnismäßig geringe Reichweite.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Mängel der bekannten Ausführungen eine Vorrichtung zur Raumüberwachung mittels DopplerRadar zu schaffen, die sich durch eine besonders einfache, kostensparende Herstellung, einen geringen Raumbedarf und ein kleines Gewicht auszeichnet und die eine sehr zuverlässige, gegenüber Umwelteinflüssen unempfindliche Betriebsweise aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Detektor durch den zugleich als Mischer wirkenden Oszillator gebildet wird, der einen Feldeffekttransistor (FET) enthält, in dessen Source-Drain-Stromkreis ein über einen Filter angeschlossenes Schaltungselement zum Abgriff der dopplerfrequenten Signale vorgesehen ist.

Schaltungen mit FET wurden früher bereits als Mischer verwendet. Bei diesen für andere Anwendungszwecke gesehenen Ausführungen wurde jedoch stets ein gesonderter Oszillator vorgesehen. Wenngleich diese bekannten Schaltungen einen ausgezeichneten Mischwirkungsgrad besitzen, so sind sie dennoch für Vorrichtungen zur Raumüberwachung ungeeignet, da die Verwendung gesonderter FET für Oszillator und Detektor einen für Raumüberwachungs-Vorrichtungen untragbar großen Aufwand darstellt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Erkenntnis zugrunde, daß es unter Berücksichtigung der bei einer Raumüberwachung mittels Doppler-Radar gegebenen Ver hältnisse möglich ist, den mit einem FET versehenen Oszillator zugleich als Detektor (Mischer) auszubilden und die vom Detektor gewonnenen dopplerfrequenten

Signale an einem Schaltungselement abzugreifen, das über einen Filter an den Source-Drain-Stromkeis des FET angeschlossen ist.

Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Schaltung, die sich kostensparend mit geringem Raumbedarf und kleinem Gewicht herstellen läßt und die eine sehr zuverlässige, gegenüber äußeren Störungen unempfindliche Betriebsweise aufweist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig.1 zeigt eine Schemadarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Raumüberwachung. Sie enthält einen Oszillator 1, der über einen Widerstand 2 von einer Gleichspannungs-Stromquelle 3 versorgt wird. über eine Verbindungsschaltung 4 ist der Oszillator 1 mit einer Antenne 5 verbunden. Die vom Oszillator 1 erzeugten Mikrowellen werden von der Antenne 5 in den zu überwachenden Raum abgestrahlt. Die reflektierten Signale werden von der Antenne 5 wieder aufgenommen und dem zugleich als Detektor ausgebildeten Oszillator 1 zugeführt. Bei einer Bewegung in dem überwachten Raum ergibt sich ein Frequenzunterschied (Doppler-Frequenzverschiebung) zwischen den ausgesandten und den empfangenen Mikrowellen. Diese dopplerfrequenten Signale erzeugen - wie anhand einiger Ausführungsbeispiele noch näher erläutert wird - eine entsprechende Spannungsänderung am Widerstand 2, die an den Klemmen 6 , 7 dieses Widerstandes 2 abgenommen und durch eine geeignete niederfrequente Schaltung weiterverarbeitet werden kann.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des zugleich als Detektor (Mischer) ausgebildeten Oszillators ist in Fig.2 veranschaulicht.

Oer Oszillator enthält einen GaAs-FET 8, dessen Source-,Drain- und Gate-Anschlüsse mit s, d bzw. g bezeichnet sind. Source- und Gate-Anschluß s, g des FET 8 sind über eine erste Impedanz 9 gekoppelt. Der

Source-Anschluß s ist über eine erste Induktivität 10 und einen ersten Widerstand 11 mit einer Vorspannungsquelle (Anschluß 12) verbunden. An den Klemmen 13, 14 des Widerstandes 11 werden die dopplerfrequenten Signale abgegriffen.

Der Drain-Anschluß d des FET 8 ist über eine erste

Kapazität 15 mit der Antenne (Anschluß 16) verbunden und steht über die Reihenschaltung einer zweiten Indukti vität 17 und eines zweiten Widerstandes 18 mit Masse in Verbindung. Der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand 11 und der ersten Induktivität 10 ist über eine zweite Kapazität 19 mit Masse verbunden. Der Gate-Anschluß g des FET 8 ist über die Parallelschaltung eines dritten Widerstandes 20 und einer dritten Induktivität 21 mit Masse verbunden.

Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig.2 ist folgendermaßen:

Der FET 8 wird vom Anschluß 12 über den Widerstand 50 gespeist. Denkt man sich zunächst die Impedanz 9, d.h. die Rückkopplung zwischen Source- und Gate-Anschluβ, weg, so stellt sich ein bestimmter Ruhestrom ein. Durch die als Rückkopplung wirkende Imepdanz 9 , die beispielsweise durch einen dielektrischen Resonator gebildet wird, ergibt sich nun eine Resonanzverstärkung einer bestimmten Frequenz des im Source-Drain-Stromkreis fließenden Stromes. Durch die mit 180° Phasenverschiebung wirkende Rückkopplung vom Source- zum Gate-Anschluß des FET 8 ergibt sich eine stabile Schwingung bei einer Frequenz, die der Eigenfrequenz des dielektrischen Resonators, d.h. der Impedanz 9, entspricht.

Der im Source-Drain-Stromkreis fließende Strom erzeugt an der Reihenschaltung der Induktivität 17 und des Widerstandes 18 eine sinusförmige Spannung. Die Induktivität 17 stellt für diesen Strom eine große

Impedanz dar, so daß sich eine hohe Ausgangsspannung ergibt, die über die Kapazität 15 (die für die Oszilla torfrequenz eine niedrige Impedanz darstellt) zum

Anschluß 16 übertragen wird.

Eine Selbsterregung des FET 8 wird durch den Widerstand 20 und die Induktivität 21 verhindert. Die Induktivität 10 und die Kapazität 19 bilden einen Tief paßfilter. Der Widerstand 18 sorgt für eine ausreichende positive Vorspannung des Drain-Anschlusses gegenüer dem Gate-Anschluß.

Die Funktion der Schaltung gemäß Fig.2 als Detektor (Mischer) zur Gewinnung der dopplerfrequenten Signale am Widerstand 11 ist wie folgt:

Wie bei der Erläuterung der Oszillätorfunktion bereits erwähnt, tritt an der Reihenschaltung der Induktivität 17 und des Widerstandes 18 eine sinusförmige Spannung von Oszillatorfrequenz auf. Empfängt nun die mit dem Anschluß 16 verbundene Sende-Empfangs-Antenne Mikrowellen mit einer gegenüber der ausgesandten Frequenz etwas unterschiedlichen Frequenz (aufgrund einer Bewegung in dem überwachten Raum) , so ergibt sich am Drain-Anschluß d des FET 8 folgende Summenspannung v:

(1) V = V₁ sin ω₁t + V₂sin ω₂t

Hierbei ist

V₁ = der Scheitelwert der Spannung von Oszillat frequenz ω₁

V₂ = der Scheitelwert der Spannung mit einer um die Dopplerfrequenz verschobenen Frequenz ω₂. Durch den zweiten Ausdruck in Gleichung (1) ergibt sich eine Änderung des durch den FET 8 fließenden Stromes. Für den Strom i im Source-Drain-Kanal des FET 8 gilt folgende Beziehung:

Hierbei bedeuten idss = Sättigungsström für eine bestimmte Vor spannung

V_gd = Spannung zwischen Gate- und Drain-Anschluβ Vp = sog.pinch-off-Spannung des FET.

Setzt man (1) in (2) ein, so erhält man für den Strom i

Durch Umformung von (3) erhält man

Der Ausdruck A ist zeitunabhängig und ergibt eine kleine Änderung des Ruhestromes durch den FET. Der Ausdruck B ist abhängig von der Frequenzdifferenz ω₁ - ω₂; dieser Ausdruck B hängt somit von der dur eine Bewegung im überwachten Raum bedingten Dopplerfrequenz ( ω₁ - ω₂) ab.

Der Ausdruck C besteht aus zwei Summanden, die von der ausgesandten und von der empfangenen Frequenz (ω₁ bzw. ω₂) abhängen. Der Ausdruck D enthält drei

Summanden, von denen die beiden ersten von den zweiten

Harmonischen der Frequenzen ω₁ bzw. Co abhängen, während der dritte Summand von der Summenfrequenz

( ω₁ + ω₂) sbhängt.

Man erkennt somit, daß die Einführung eines zweiten

Signales am Drain-Anschluß des FET eine Reihe von

Wirkungen äußert. Dies beruht auf der nichtlinearen

Strom-Spannungs-Charakteristik des FET und kann für eine Mischfunktion, insbesondere für die Ermittlung der Doppler-Frequenzverschiebung ausgenutzt werden.

Im Anwendungsfall der Raumüberwachung mittels Doppler-Radar liegt die verschobene Frequenz ω₂ sehr nahe an der Oszillator-Frequenz ω₁. Die Differenz ω₁ - ω₂ ist daher sehr klein und liegt in der Größenordnung weniger Hz. Diese niederfrequente Spannung kann am Widersta 11 (Fig.2) leicht abgegriffen werden. Demgegenüber handelt es sich bei den Signalen gemäß den Ausdrücken C und D um sehr hohe Frequenzen, die durch den von der Induktivität 10 und der Kapazität 19 gebildeten Tiefpaßfilter abgeblockt werden und daher keine Spannung am Widerstand 11 erzeugen können. Das Signal gemäß

Ausdruck A ist frequenzunabhängig; es beeinflußt da her nur die Ruhespannung am Widerstand 11 und stört somit nicht die Gewinnung der dopplerfrequenten Sig nale.

Wie vorstehend dargelegt, ergibt das am Drain-Anschluβ des FET zusätzlich zur Oszillatorschwingung auftreten de Signal V₂sinω₂t verschiedene Mischprodukte, au denen das dopplerfrequente Signal entnommen werden kann. Der Einfluß des Signales V₂sin ω₂t auf die Os zillatorfunktion ist äußerst klein, wie die folgende Betrachtung der Relativwerte zeigt;

Für einen typischen Doppler-Sensor sei angenommen :

V₁ = 0,7 sin ω₁t V₂ = 0,07 sinω₂t

Vp = 5 Volt

B = - 0,05cos(ω₁ -ω₂)t

C = - 7sin ω₁t - 0,7sinω₂t

Der größte Ausdruck hierbei ist A; es ist dies jedoch ein Gleichstromanteil und hat daher keinen Einfluß auf die Oszillatorfunktion. Der nächstgrößte Ausdruck ist C, wobei der Ausdruck mit der Frequenz ω₁ dominiert. Dies ist jedoch gerade die Komponente, die die Schwingung aufrechterhält. Sofern keine anderen Frequenzkomponenten von vergleichbarer Größe vorhanden sind, bleibt infolgedessen die Oszillatorfunktion durch das Vorhandensein des wesentlich kleineren Signales mit der Frequenz ω₂ praktisch unbeeinflußt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäβ zugleich als Detektor (Mischer) ausgebildeten Oszilllators ist in Fig.3 dargestellt.

Der Source-Anschluß s des FET 22 ist mit Masse verbunden. Drain- und Gate-Anschluß d bzw. g des FET 22 sind über eine erste Kapazität 23 gekoppelt. Der Gate-Anschluß g ist ferner über eine erste Impedanz 24 und die hierzu parallel angeordnete Reihenschaltung einer ersten Induktivität 25 und einer zweiten Kapazität 26 mit Masse verbunden. Zwischen der Induktivität 25 und der Kapazität 26 ist eine erste Vorspannungsquelle (Anschluß 27) angeschlossen.

Der Drain-Anschluß d des FET 22 ist über eine zweite Impedanz 28 und eine dritte Kapazität 29 mit der Antenne (Anschluß 30) verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Impedanz 28 und der Kapazität 29 ist über die Reihenschaltung einer zweiten Induktivität 31 und einer vierten Kapazität 32 mit Masse verbunden. An den Verbindungspunkt zwischen der Induktivität 31 und der Kapazität 32 ist über einen Widerstand 33 eine zweite Vorspannungsquelle (Anschluß 34) angeschlossen. An den Klemmen 35, 36 des Widerstandes 33 werden die dopplerfrequenten Signale abgegriffen.

Die Kapazität 23 stellt hier die Rückkopplung vom Drain- zum Gate-Anschluß des FET 22 dar. Die Oszilla torfrequenz wird durch die Impedanz 24 bestimmt, die auf den FET 22 abgestimmt wird. Die Impedanz 28 (beispielsweise ein dielektrischer Resonator) dient zur Stabilisierung der Oszillator-Funktion. Die In duktivitäten 25, 31 sowie die Kapazitäten 26, 32 stellen Tiefpaßfilter in den Vorspannungskreisen dar. Die Kapazität 29 stellt eine niedrige Impedanz für die Oszillatorfrequenz dar, hält jedoch die Vor spannung vom Ausgangs-Anschluß 30 fern.

Bei dem in Fig.4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist der Gate-Anschluß g des FET 37 über eine erste Induktivität 38 mit Masse verbunden. Der Source-Anschluß s des FET 37 ist über eine erste Impedanz 39 und eine hierzu parallel angeordnete Reihenschaltung einer zweiten Induktivität 40 und einer ersten Kapazität 41 mit Masse verbunden. An den Verbindungspu der Induktivität 40 und der Kapazität 41 ist eine erste Vorspannungsquelle (Anschluß 42) angeschloss

Der Drain-Anschluß d des FET 37 ist über eine zweite Kapazität 43 mit der Antenne verbunden (Anschluß 44) und ist über die Reihenschaltung einer dritten Induktivität 45 und einer dritten Kapazität 46 an Masse angeschlossen. An den Verbindungspunkt der Induktivität 45 und der Kapazität 46 ist eine zweite Vorspannungsquelle (Anschluß 47) über einen Wider stand 48 angeschlossen, an dessen Klemmen 49, 50 die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden.

Die Induktivität 38 bewirkt die Rückkopplung zwischen Source- und Gate-Anschluß des FET 37. Die Frequenz des Oszillators wird durch die Impedanz 39 bestimmt; sie kann durch eine Teillänge der Übertragungsleitung, einen dielektrischen Resonator oder einen Hohlraum gebildet werden. Die Induktivitäten 40, 45 und die Kapazitäten 41, 46 bilden in den Vorspannungskreisen einen Tiefpaßfilter. Die Kapazität 43 stellt eine niedrige Impedanz für die Oszillatorfrequenz dar, hält jedoch die Vorspannung vom Antennenausgang fern.

Bei dem in Fig.5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel sind der Drain- und Source-Anschluß d, sdes FET 51 über eine erste Kapazität 52 gekoppelt. Der Drain-Anschluß d ist über eine erste Impedanz 53 mit Masse verbunden. Der Gate-Anschluß g ist über eine erste Induktivität 54 an Masse angeschlossen.

Der Source-Anschluß s des FET 51 ist über eine zweite Impedanz 55 mit der Antenne (Anschluß 56) verbunden und über die Reihenschaltung einer zweiten Induktivität 57 und einer zweiten Kapazität 58 mit Masse verbunden. An den Verbindungspunkt der Induktivität 57 und der Kapazität 58 ist eine Vorspannungsquelle (Anschluß 59) über einen Widerstand 60 angeschlossen, an dem die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden. Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das weitgehend der Anordnung gemäß Fig.2 entspricht. Für gleiche Bau teile sind demgemäß dieselben Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zu Fig.2 wird bei der Ausführung gemäb Fig.6 das im Source-Drain-Stromkreis des FET 8 liegen de Schaltungselement, an dem die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden, durch eine Konstantstrom quelle 90 gebildet.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt. Bei Einschaltung liefert die Konstantstromquelle 90 einen vorgegebenen Strom in den Source-Drain-Stromkreis FET 8; der Stromwert hängt von der Vorspannung ab. Die zwischen den Klemmen 13, 14 auftretende Spannung hängt dann vom Widerstand der Source-Drain-Strecke ab. Bei Bewegungen in dem überwachten Raum ergeben sich dann - wie bereits erläutert - Stromschwankungen (mit Dopplerfrequenz) der Niederfrequenzkomponenten, die zu entsprechenden SpannungsSchwankungen zwischen den Klemmen 13, 14 führen. Der von der Induktivität 10 und von der Kapazität 19 gebildete Filter hat die gleiche Funktion wie bei Fig.2 beschrieben; er hält hochfrequente Signale von den Vorspannungskreisen fern.

Der erfindungsgemäße Oszillator, für den anhand de Fig.1 bis 6 einige Ausführungsbeispiele erläutert wurden, kann zweckmäßig in Mikrostreifen-Bauweise (microstrip bzw. stripline) ausgebildet sein. Zur Erläuterung dessen, was hier unter "Mikrostreifen-Bauweise" zu verstehen ist, sei zunächst auf die Fig.7 und 8 bezug genommen.

Fig.7 zeigt die Bauweise, die im anglo-amerikanischen Schrifttum als "Stripline-Bauweise" bezeichnet wird. Bei dieser für Mikrowellentechnik geeigneten Bauweise sind zwei flache Isolierplatten 61, 62 vorgesehen, die an ihrer Außenseite eine metallische Schicht 61a bzw. 62a aufweisen, die üblicherweise auf Massepotential liegt. Ein Leiter 63 in Form eines dünnen Metallstreifens ist sandwichartig zwischen den Isolierplatten 61 , 62 angeordnet und dient als Mikrowellenleitung.

Fig.8 zeigt demgegenüber die sog. "Mikrostrip-Bauweise" Hier ist nur eine Isolierplatte 64 vorgesehen, die auf ihrer einen Seite mit einer üblicherweise auf Massepotential gehaltenen metallischen Schicht 64a versehen ist und auf ihrer anderen Seite den zur Leitung der Mikrowellen bestimmten Leiter 65 trägt.

Im vorliegenden Zusammenhang werden unter der Bezeichnung "Mikrostreifen-Bauweise" beide, in den Fig.7 und 8 dargestellten Ausführungen verstanden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Antenne in Mikrostreifen-Bauweise (als Planar-Antenne) ausgebildet sein. Ein Ausführungs beispiel, bei dem Oszillator, Antenne und ihre Ver bindungsleitungen in Mikrostreifen-Bauweise ausge bildet und auf demselben Trägermaterial angeordnet sind, ist in den Fig.9 und10 dargestellt. Dabei zeigt Fig.9 den Oszillator und Fig.10die auf demselben Trägermaterial angeordnete (somit rechts von Fig.8 anschließende) Antenne.

Der Oszillator gemäß Fig.9 ist dabei entsprechend der Schaltung gemäß Fig.2 aufgebaut. Für die einzelnen Teile sind demgemäß die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.2 vorgesehen.

Auf der aus Isoliermaterial bestehenden Trägerplatte

66 ist der FET 8 in Mikrostreifen-Bauweise angeordnet. Die Gate-, Drain- und Source-Anschlüsse des FET 8 sind mit entsprechenden Anschlußleitern verbunden, die mit 67, 68, 69 und 70 bezeichnet sind. Zwischen den Anschlußleitern 67 und 69 ist die Impedanz 9, ein dielektrischer Resonator, als Rückkopplung zwischen Source- und Gate-Anschluß vorgesehen. Im übrigen ergeben sich die Einzelheiten der Schaltung aus der Erläuterung zu Fig.2. Die Masse-Metallisierung der Trägerplatte 6 ist mit 71 bezeichnet.

Fig.10zeigt die zum Oszillator gemäß Fig.9 gehörende Antenne 72. Sie ist auf derselben Trägerplatte 66 wie der Oszillator angeordnet und steht mit die über den Anschluß 16 in Verbindung. Die in Mikrostreifen-Bauweise ausgebildete Antenne enthält beim dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Antennen elemente 73 bis 77, die jeweils aus in entgegengesetzte Richtung weisenden streifenartigen Leitern bestehen und vom gemeinsamen Anschluß 16 mit Mikrowellen-Energie gespeist werden.

Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich auch zahlreiche andere Ausführungen von Planar-Antennen möglich. So können etwa die Streifen der einzelnen Antennenelemente um 90° gegeneinander versetzt sein, um eine kreisförmige Polarisation des Antennenstrahles zu erzielen.

Fig.11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Hornantenne 78 mit einem Oszillator 79 kombiniert ist, der in Mikrostreifen-Bauweise ausgebildet ist und mit einem Leiterstreifen 80 in die Hornantenne 78 hineinragt. Die vom Oszillator erzeugten Mikrowellen werden durch den Leiterstreifen 80 in die Hornantenne 78 übertragen und von dieser abgestrahlt. Die von der Antenne aufgenommenen Mikrowellen werden wie bei den erläuterten Ausführungsbeispielen dem zugleicn als Detektor (Mischer) ausgebildeten Oszillator zugeführt und erzeugen die dopplerfrequenten Nutzsignale.

Bei dem gleichfalls nur ganz schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.12 ist eine Baugruppe 81, die den Oszillator mit FET enthält, über einen Koaxialanschluß 82 mit einer Hornantenn 83 verbunden. Statt einer Hornantenne kann selbstverständlich auch hier eine Antenne in Mikrostreif Bauweise oder jede andere Antenne mit Koaxialansch Verwendung finden. Fig.13 veranschaulicht schließlich ein Ausführungs beispiel, bei dem im Inneren eines an eine Hornantenne 84 angeschlossenen Hohlraum-Resonators 85 ein FET 51 vorgesehen ist, der in einer sog. Koaxial-Packung auf einer Stütze 87 angeordnet ist. Die Stromversor gung des FET 51 erfolgt über einen Anschluß 88, der isoliert durch die Wandung des Hohlraum-Resonators 85 hindurchgeführt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.13 ist die

Schaltung gemäß Fig.5 gewählt. Der Gate-Anschluß g des FET 51 ist demgemäß über eine Induktivität 54 (die durch einen kurzen Draht gebildet wird) mit der auf Massepotential liegenden Wandung des Hohlraum- Resonators 85 verbunden. Die Stütze 87 bildet die Im pedanz 53 gemäß Fig.5. Die Abmessungen der Stütze 87, des Anschlusses 88 und der Induktivität 54 sind so gewählt, daß sich eine Schwingung mit der Resonanzfrequenz des Hohlraumes (bestimmt durch die Innenabmessungen von Hohlraum-Resonator 85 und Hornantenne 84) ergibt.

Die Kapazität 52 (Fig.5), die die Rückkopplung vom Source- zum Drain-Anschluß des FET 51 bildet, wird durch den Abstand zwischen Stütze 87 und Anschluß

88 bestimmt. Die Impedanz 55 wird durch den Hohlraum-Resonator 85 gebildet. Diese Impedanz stabilisiert die Schwingung und überträgt die Leistung auf die Hornantenne 84. Die Induktivität 57 und die Kapazität 58 (vgl. Fig.5) werden durch den Anschluß 88 gebildet. Am Widerstand 60 wird das dopplerfrequente Nutzsignal abgenommen. Die Funktion entspricht auch hier dem anhand von Fig.2 ausführlich erläuterten Beispiel.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß Source-und Drain-Anschluß bei den meisten Feldeffekt-Transistoren niedriger Leistung grundsätzlich vertauscht werden können.

Weiterhin ist zu bemerken, daß auch ein Pulsbetrieb möglich ist. Hierbei wird der bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehene Tiefpaßfilter durch einen Bandfilter ersetzt, wobei der Durchlaßbereich unter der Oszillatorfrequenz des FET liegt.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Raumüberwachung mittels Doppler Radar, enthaltend einen Mikrowellen-Oszillator, eine Sende-Empfangs-Antenne sowie einen Detekt zur Gewinnung von Signalen mit Doppler-Frequenz bei Bewegungen innerhalb des überwachten Raumes, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor durch den zugleich als Mischer wirkenden Oszillator gebildet wird, der einen

Feldeffekt-Transistor (FET) enthält, in dessen Source-Drain-Stromkreis ein über einen Filter angeschlossenes Schaltungselement zum A griff der dopplerfrequenten Signale vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen GaAs-FET.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß der Oszillator in Mikrostreifen-Bauweise

(microstrip bzw. stripline) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß die Antenne als Planar-Antenne in Mikro streifen-Bauweise ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 , dadurch gekennzeichnet, daß Oszillator, Antenne und ihre Verbindungsleitungen in Mikrostreifen-Bauweise ausgebildet und auf demselben Trägermaterial an geordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne als Hornantenne ausgebildet und mit dem Oszillator über Verbindungsleitungen in Mikrostreifen-Bauweise oder in Koaxial-Bauweise verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn daß der Oszillator in Koaxial-Bauweise in einem mit einer Hornantenne verbundenen Hohlraum-Reso nator angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Schaltung des Oszillators:

a) Source- und Gate-Anschluß des FET (8) sind über eine erste Impedanz (9) gekoppelt;

b) der Source-Anschluß ist über eine erste Indukti vität (10) und einen ersten Widerstand (11), an dem die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden, mit einer Vorspannungsquelle (Anschluß 12) verbunden;

c) der Drain-Anschluß des FET ist über eine erste Kapazität (15) mit der Antenne (Anschluß 16) und über die Reihenschaltung einer zweiten Indukti vität (17) und eines zweiten Widerstandes (18) mit Masse verbunden;

d) der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Wider stand (11) und der ersten Induktivität (10) is über eine zweite Kapazität (19) mit Masse verbunden; e) der Gate-Anschluß des FET ist über die Parallel schaltung eines dritten Widerstandes (20) und einer dritten Induktivität (21) mit Masse verbun den.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Schaltung des Oszillators:

a) Der Source-Anschluß des FET (22) ist mit Masse ver bunden;

b) Drain- und Gate-Anschluß des FET sind über eine erste Kapazität (23) gekoppelt;

c) der Gate-Anschluß ist über eine erste Impedanz

(24) und die hierzu parallel angeordnete Reihen schaltung einer ersten Induktivität (25) und einer zweiten Kapazität (26) mit Masse verbunden;

d ) zwischen der ersten Induktivität (25) und der zwei ten Kapazität (26) ist eine erste Vorspannungsquelle (Anschluß 27) angeschlossen;

e) der Drain-Anschluß ist über eine zweite Impedanz (28) und eine dritte Kapazität (29) mit der Antenne (Anschluß 30) verbunden;

f) der Verbindungspunkt zwischen der zweiten Impedanz (28) und der dritten Kapazität (29) ist über die Reihenschaltung einer zweiten Induktivität

(31) und einer vierten Kapazität (32) mit Masse verbunden; g) an den Verbindungspunkt zwischen der zweiten Induktivität (31) und der vierten Kapazität (32) ist über einen Widerstand (33), andern die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden, eine zweite Vorspannungsquelle (Anschluß 34) an geschlossen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Schaltung des Oszillators:

a) Der Gate-Anschluß des FET (37) ist über eine erste Induktivität (38) mit Masse verbunden;

b) der Source-Anschluß ist über eine erste Impedanz (39) und eine hierzu parallel angeordnete Reihen schaltung einer zweiten Induktivität (40) und einer ersten Kapazität (41) mit Masse verbunden;

c) an den Verbindungspunkt der ersten Kapazität (41) und der zweiten Induktivität (40) ist eine erste Vorspannungsquelle (Anschluß 42) angeschlossen;

d) der Drain-Anschluß ist über eine zweite Kapazi tat (43) mit der Antenne (Anschluß 44) verbunden und über die Reihenschaltung einer dritten Induktivität (45) und einer dritten Kapazität (46) an Masse angeschlossen;

e) an den Verbindungspunkt der dritten Induktivi tät (45) und der dritten Kapazität (46) ist eine zweite Vorspannungsquelle (Anschluß 47) über einen Widerstand (48) angeschlossen, an dem die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Schaltung des Oszillators:

a) Drain- und Source-Anschluß des FET (51) sind über eine erste Kapazität (52) gekoppelt;

b) der Drain-Anschluß ist über eine erste Impe danz (53) mit Masse verbunden;

c) der Gate-Anschluß ist über eine erste Indukti vität (54) mit Masse verbunden;

d) der Source-Anschluß ist über eine zweite Impe danz (55) mit der Antenne (Anschluß 56) und über die Reihenschaltung einer zweiten Indukti vität (57) und einer zweiten Kapazität (58) mit Masse verbunden;

e) an den Verbindungspunkt der zweiten Indukti vität (57) und der zweiten Kapazität (58) ist eine Vorspannungsquelle (Anschluß 59) über einen Widerstand (60) angeschlossen, an dem die dopplerfrequenten Signale abgegriffen werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, daß im Source-Drain-Stromkreis des

FET (8) eine Konstantstromquelle (90) angeordnet ist, an deren Klemmen (13, 14) die dopplerfrequenten Signale abgreifbar sind.