Принцип действия во всех трех типах датчиков одинаков , различие проявляется в технологии и используемой элементной базе. Типовая блок-схема датчика MIR представлена на рис.1.

Рис.1

Датчик состоит из передатчика СШП сигнала (блоки 22,20,34,40,35,36), приемника СШП сигнала (блоки 38,42,52,50) и схемы синхронизации (блоки 32,28).

Передатчик состоит из генератора шума (22) модулирующего высокочастотный импульсный сигнал, вырабатываемый импульсным генератором (34). Использование шума в качестве модулирующего сигнала, позволяет получить высокую помехозащищенность и избежать не однозначности по дальности. Т.к. каждый излучаемый сигнал имеет уникальный период зондирования, то приемник будет принимать только этот сигнал в данный период зондирования.

Генератор шума построен на трех каскадах ВЧ - транзисторов (2N5109,2N2369) по схеме с ОЭ, охваченных обратной связью (Рис.2)[US Patent 5361070].

Шумовой сигнал поступает на вход генератора периода зондирования, который построен на цифровой логической микросхеме CD4069 и 74AC04. Для генератора периода зондирования шумовой сигнал является модулирующим. Три инвертора CD4069 составляют генератор прямоугольных импульсов с фиксированной частотой 33кгц (в зависимости от модификации эта частота может иметь различные значения в пределах от 10кГц до 100МГц). Для создания высокой скважности сигнала Q=1000 в резистивную обратную связь параллельно включена цепь последовательно соединенного резистора и диода.

В качестве выходного буферного элемента генератора используется инвертор 74AC04. Благодаря 1-микронной КМОП технологии, эта микросхема имеет малую задержку распространения сигнала (порядка 0,5нс при 12 Ом нагрузке) и способна работать с ВЧ-генераторами без внешних цепей согласования. Принципиальная схема генератора периода зондирования показана на рис.3.

Согласно блок-схеме (рис.1) сигнал с выхода генератора периода зондирования расщепляется и поступает через линии задержки на входы импульсных генераторов. Первая цепь задержки (23а) фиксированная и составляет 0нс (определяется длинной проводника). Вторая цепь задержки (23b), образована резисторами и ключем S, может изменять время задержки. Положение переключателя S определяет задержку опорного сигнала подаваемого в приемник, по дальности этот переключатель определяет зону 6’ или 12’.

Импульсные генераторы (34) и (42) состоят из буферных элементов 74AC04 и SRD диодов способных производить 100 пс переключение. Между элементами 74AC04 и SRD включена RC цепь согласования. Принципиальная схема импульсного генератора представлена на рис.4.

Далее СШП сигнал поступает на антенну. Антенна представляет собой 6’’ диполь типа “бабочка” или 3’’ одновибратор (в некоторых моделях MIR используется рупорная антенна). Сигнал излучаемый передатчиком MIR отражаясь от объекта поступает на антенну приемника. Конструкция приемной антенны такая же, как у передатчика. В ближайшее время появится новая конструкция антенны способная работать в режиме передача-прием. Широкополосная антенна (58) подключена при помощи витой пары (60) ко входу СШП приемника. Принципиальная схема приемника показана на рис.5. Каждый провод витой пары (60) через последовательно включенные конденсатор С1 или С2 и резистор R1 или R2 поступает на положительный вход ОУ A1 или A2. Между узлами C1R1 и C2R2 подключена пара диодов D1и D2 так, что катоды диодов соединены вместе. Опорный сигнал передатчика поступает через разделительный конденсатор Cs на катоды D1 и D2.

Резисторы R_T являются нагрузкой для антенны, а так же для опорного сигнала. Положительные входы ОУ A1 и A2 подключены через резисторы R3,R4 к источнику напряжения смещения (+Bias). Операционные усилители A1, A2, A3 образуют инструментальный усилитель. Выход ОУ А1 через C5 и R5 подключен к отрицательному входу ОУ А3, и выход ОУ А2 подключен к положительному входу ОУ А3. ОУ А3 охвачен отрицательной обратной связью параллельно соединенных C6 и R6. Резистор R6 подстроенный, используется для настройки чувствительности. Негативные входы А1 и А2 соединены вместе через цепь C7 и R7, которая через элементы R8 и C8 подключается к выходам ОУ A1,A2.

Типовая принципиальная схема датчика ”Low – frequency MIR” представлена на рис.6.

На рис.7. представлена схема РЧ охранной системы использующее схему датчика MIR. Схема работает с импульсом зондирования длительностью 2нс и периодом зондирования 10мкс (F_PRF=100кГц). В отличии от расмотренной выше схемы здесь используется инвенторы IC 74HC04. Эта МС имеет низкую стоимость (порядка $0.5) и задержку распространения сигнала не более 200нс. Фиксированная задерка (23b) заменена на подстраиваемую задержку "RANGE". Импульсы генерируемые (25а) и (25b) усиливаются транзисторами Q1=2N5109 и Q2=2N2369. Генератор шума (19) подключен к входу генератора периода зондирования (21). Две половины дипольной антены (31) подключены к двум входам приемника (27), выход которого подключен к схеме сигнализации (29).

Внимание: Все приведенные выше схемы взяты из US Patent №5361070 и №5986600.

Схема датчика MIR умещается на печатной плате размером в 1² дюйм (Рис.8). При сборке устройства используются элементы поверхностного монтажа (SMD). В настоящее время разрабатывается технология сборки MIR на одном кристалле, т.е. датчик MIR будет представлять собой типовую ИС.