一种毫米波周界围栏系统地设计

安徽华东光电技术研究所 国家特种显示技术研究中心 杨良勇 孙 闻

芜湖市公安局 周 军

一种毫米波周界围栏系统地设计

安徽华东光电技术研究所 国家特种显示技术研究中心 杨良勇 孙 闻

芜湖市公安局 周 军

毫米波（millimeter wave）在传播时衰减小，受自然光和热辐射影响小。本文介绍了一种应用毫米波工作频段来设计的周界围栏系统。对系统在毫米波工作频率的选择、传感器探测元件的优化设计、目标获取处理及系统优点、应用场景布置方式等进行了详细地介绍。

毫米波；传感器；周界围栏；监测

1 概述

目前国内应用于周界围栏警戒较为普遍的是红外对射系统，它的优点是技术简单，价格低廉，同时，其缺点也比较显著，主要有误报警率高及雨、雾、雪天不能正常工作等，对于要求较高的场所满足不了使用要求。毫米波周界围栏系统是应用毫米波的优异特性设计一款便携式的收发组件，结合计算机技术、毫米波技术、射频技术、信号处理技术以及材料、器件、结构、工艺的优化组合，形成适应技术侦察、移动驻扎警戒、全天候工作的，并能在任意场所可随时快速布置的周边围栏警戒系统。系统具有操作简单、误码率低及全天候正常工作等优点。

2 系统设计

2.1 技术方案选择

选择合适的工作频率。多普勒频移既与探测目标的径向运动速度有关，还和微波源发射的微波频率有关，微波波段的频宽为299700MHz（300MHz-300GHz），频率资源很丰富。根据频率范围的不同分为P、L、S、C、K、X、Ku、Mm等波段。根据各频段微波传输特性的不同，我们最终选择了35GHz作为工作中心频率，通过分析认为它是目前从成本、技术难度等综合考虑后最合适的工作频率，相对于已有少数方案中采取的K-波段、X-波段产品，由于Mm波段微波的频率特性，在目标的径向移动速度同样缓慢的情况下，其产生的多普勒频率更高，不容易淹没在甚低频干扰信号中，可以产生更容易被检出和提取的多普勒频移信号。

探测元件的改进。探测元件的改进和性能的提高是探测器的性能的基础，毫米波传感元件可以分为平面微带型和波导谐振型；平面微带型毫米波传感元件价格低廉，但是其固有干扰较大，探测性能受到限制；我们采用波导谐振型微波传感元件，微波振荡源采用耿氏振荡器，再配合以合适的谐振体，得到了频率稳定性、功率的稳定性等参数都十分理想的微波，进而能得到较为理想的多普勒信号，便于后期进行对多普勒信号的频率分析，得到更为准确的探测结果。

2.2 关键技术设计

2.2.1 毫米波传感器工作示意图

系统的核心部件为毫米波传感器，包括发射机和接收机，其工作示意图见图1。传感器组件采用脉冲操作模式，其工作时产生毫米波段椭圆状的波束，中心直径最大为1.2 米，长度最大为300 米，当有入侵者穿越毫米波束时，接收机产生报警信号并反馈给监控平台。

图1 传感器收发组件工作示意图

2.2.2 系统应用设计

系统包括N对收发设备，每套系统配置一个收发器及一套平台专用软件。图2所示为系统部署图，可以对被保护取悦做到全面监测、不留死角，若距离超出300米可串联连接，增加监控范围。

Systematically Design of a Millimeter Wave Perimeter Fence

YANG Liang yong1,2SUN Wen1,2SUN Qing1,2ZHOU Jun3
（1.Anhui Huadong Photoelectric Technology Institute，Wuhu，Anhui，241000；2.National Special Display Technology Research Center，Wuhu，Anhui；3.Wuhu Police）

Millimeter wave has small attenuation in transmission， and has small impact by the natural light and thermal radiation. This paper presents a perimeter fence system designed by applying the millimeter wave operating frequency band.There is a detailed description of the selection of the millimeter wave operating frequency，the optimal design of the sensor detection element，the target acquisition and processing，system advantages as well as the way of the application of the scene.

Millimeter Wave；Sensor；Perimeter Fence；Monitoring

图2 系统部署示意

安徽省国际科技合作计划项目（1604b06022003）。