Posso migliorare la direttività di un modulo radar in banda X con un'antenna patch aereo integrata?

Molti dettagli forniti nel caso sia necessario.

Sto continuando ad armeggiare con sensori di prossimità remoti guidati da un Arduino (e alla fine solo un chip ATMEGA * e i suoi compagni di sicurezza) e finora ho un prototipo abbastanza buono. Raccoglie il movimento proprio come il modulo PIR e segnala lo stesso, che l'Arduino si trasforma in un battito meccanico tramite solenoide 5V. Il modulo PIR non funziona dietro al vetro isolante (prevedibilmente) e renderlo un'unità esterna richiede più lavoro (e gestione dell'alimentazione per le batterie) di quello che sono disposto a investire al momento.

Per semplificare le cose, ho deciso di provare un modulo radar x-band in modo da poter tenere le unità all'interno ed evitare l'impermeabilità. Il fascino di puntare un dispositivo a microonde attraverso un muro di mattoni per rilevare il movimento era piuttosto potente. :-) Sto usando questo modulo Parallax ( scheda tecnica ).

Il problema è che l'unità sta riprendendo il movimento dietro di essa oltre a qualsiasi lato dell'antenna, anche con il potenziometro della sensibilità completamente abbassato. Guardando la scheda tecnica (e vedendo la grafica che rappresenta il suo campo - non conosco la terminologia), sembra essere un comportamento previsto. TUTTAVIA, voglio focalizzarlo in un raggio rivolto in avanti (rispetto al dispositivo) in modo da poterlo mirare all'esterno.

Conosco abbastanza per capire che ho bisogno di una sorta di guida d'onda, ma ogni tentativo di bloccarne la schiena con metallo (foglio di alluminio, una lattina di coca cola tagliata e un pezzo conico della lampada a sospensione degli anni '50 che ho sostituito con un ventilatore a soffitto) è fallito. Il modulo continua a riprendere il movimento dietro di esso. Ho persino racchiuso il tutto in un involucro di un progetto in alluminio solo per verificare che in realtà posso accecarlo. Sembra in qualche modo passare attraverso il recinto e riprendere comunque il movimento. Questo è stato inaspettato. Sospettavo interferenze, ma il rilevamento coincide SOLO con il movimento reale.

Quindi: cosa rende una buona guida d'onda? Come affrontereste il problema di focalizzare un radar doppler a impulsi in un raggio ragionevolmente stretto per il rilevamento del movimento? Grazie per qualsiasi approfondimento che puoi offrire. Sono felice di essere più specifico o di chiarire quanto sopra.

Nota: sono sicuro che l'argomento potrebbe probabilmente essere più specifico, ma questo è il mio primo progetto di elettronica e preferirei essere vago piuttosto che confuso in modo errato. : -}

Addendum sulle interferenze:

• Non sono ancora convinto che non si verifichino interferenze. Dato che non ho ancora un oscilloscopio, non sono sicuro di come testare questa teoria.

• Questo thread sembra suggerire che il mio approccio è imperfetto: apparentemente lo stato del modulo dovrebbe essere letto da un pin analogico con soglia di rumore e tempo. L'ho letto su un pin digitale ALTO / BASSO.

L'antenna Patch-Plane

L'antenna in questione si chiama antenna patch-piano (o aereo-patch) - un'antenna patch con un piano di riferimento dietro di essa. Puoi vederlo qui (i quattro quadrati verdi più chiari vicino agli angoli).

Secondo la scheda tecnica, la direttività si presenta così:

Da dietro la sua capacità di rilevamento è circa 63 volte più debole supponendo che tu sia allo stesso livello con esso. Se non sei allo stesso livello, è più di 250 volte più debole.

Quindi ... forse lo monti in alto e lo inclini verso il basso. Questo ti aiuterà anche a controllare l'intervallo di rilevamento.

Dovresti anche essere consapevole e cercare di evitare riflessioni. RF è solo EM (come la luce) e rimbalza anche su cose! ... in particolare metalli e soluzioni elettrolitiche liquide (come l'acqua salata).

The Reflector

Una guida d'onda non aiuta. Ciò di cui hai bisogno qui è un riflettore. Sono sicuro che hai già visto una parabola satellitare. Questo è lo scopo: rimettere a fuoco il lobo posteriore in avanti e ridurre i lobi laterali (ad es. Migliorare la direttività).

Progettarne uno va oltre lo scopo di ciò a cui risponderò qui. Se scegli di procedere con un approccio riflettore, fai di nuovo con le tue domande più specifiche, @ reference me, e risponderò in modo più dettagliato.

Approccio al volume di ricerca iniziale

In realtà, ho inventato un'architettura RADAR specificatamente progettata per affrontare questo tipo di scenario chiamato Interferometria relativa assistita dall'angolo di arrivo (ARI) e ho scritto alcuni articoli accademici sull'argomento ( [A] , [B] , [C] , eccetera). Un'implementazione completa è probabilmente al di là di te (e eccessiva per la tua applicazione), ma ecco l'idea di base:

È possibile sovrapporre parzialmente più moduli e correlarne i rilevamenti per rifiutare obiettivi fuori area di interesse. In questo modo puoi creare una bella zona di rilevamento focalizzata. In ARI, quella regione di intersezione è chiamata Volume di ricerca iniziale (ISV).

In conclusione...

In bocca al lupo! Progetto pulito.

Nota rapida (grazie @AndrejaKo!):

Tieni presente che se qualcuno utilizza @ per fare riferimento a te in una domanda in cui non hai ancora pubblicato, non riceverai alcuna notifica. Un'opzione migliore sarebbe quella di inserire qui il riferimento o di utilizzare @ nella chat.

È molto probabile che i lobi posteriori / laterali dell'antenna stessa non siano il problema. Qualsiasi oggetto nel lobo principale può anche riflettere / disperdere l'energia delle microonde, reindirizzandola verso l'area dietro l'antenna (e viceversa).

Dici che stai inviando le tue microonde attraverso un muro di mattoni. Le caratteristiche dielettriche dei mattoni sono molto diverse da quelle di aria (per non parlare delle borchie muro, chiodi / viti, fili e / o tubi, ecc) e questa discontinuità di impedenza si riflette parte dell'energia che incide su di esso, proprio come la superficie di vetro di un prisma riflette e rifrange la luce.