（电子）（无线通信和电力）
我最近买了一些便宜的 RCWL-0516 微波运动传感器，主要是因为我想知道中国是如何做到以不到一美元的价格制造出雷达的：
让它工作起来很容易，我只需连接 VIN 引脚至 5 伏， GND 接地，并在上添加了一个1 uF去耦电容 3V3 针。当有人在约 5 米范围内移动时， OUT 引脚电压上升至 3 伏并持续 3 秒。
因此它可以起作用，但是如何起作用呢？
首先，我找到了大型 SOIC-16 芯片的数据表。结果发现 BISS0001 是一个 红外线的 运动传感器芯片？它是如何工作的？
通常，运动和速度感应（多普勒）雷达的工作原理是发出连续载波，并将接收信号与发射载波混合，以产生低频中频信号。如果反射来自移动物体，则接收信号将与发射信号缓慢地同相和异相漂移，从而产生仅几赫兹的拍频。由于运动传感器不关心确切的速度，因此芯片所要做的就是寻找毫伏级的变化：所有艰苦的工作都已完成。
在我的模块中，IF 信号从引脚 14 进入芯片，但芯片从引脚 16 输出放大后的副本，这对示波器更加友好：
在轨迹中间，我将一台笔记本电脑向传感器移动了约 40 厘米，但当我伸手停止示波器时，传感器也检测到了两侧的一些较慢的电平变化。这个轨迹实际上足以确定雷达使用的频率：当笔记本电脑移动时，有 8 个峰值，这意味着往返路径长度改变了 8 个波长。8 个波长在 80 厘米的距离上约为 10 厘米，与实际波长 9.4 厘米相差不大。
电路板的整个右侧只是 BISS001，用作放大器、比较器和定时器。所有 RF 操作都发生在电路板的左侧，仅使用少量组件：
乍一看，整个装置只是一个工作频率为 3.18 GHz 的晶体管振荡器：
发射器上的 S 形轨道是微波谐振器 和天线，由 BJT 晶体管驱动，反馈来自谐振器和平行铜轨形成的电容器。我怀疑背面的环形结构只是为了防止在其他频率下发生振荡，许多非常相似的传感器没有环形结构，或者只是使用实心接地平面。振荡器也相当不稳定，并且由于手电容和偏置漂移而漂移了几 MHz，这可能是模块对电源噪声非常敏感的原因。
但它实际上是两个振荡器合二为一，微波振荡以大约 20 MHz 的频率脉冲，在发射器上产生以下波形：
我的示波器看不到 3 GHz，但除了波形向下倾斜的部分外，它无处不在。
实际情况是，当振荡器运行时，它会改变 66 pF 电容器，提高发射极电压，直到振荡器无法再运行。此时，220 欧姆电阻器对电容器放电，在几纳秒内重新启动振荡器。
这种脉冲使其可以作为超再生接收器工作。一旦晶体管的增益超过 1，振荡器就不会立即启动：它需要一点推动才能启动。谐振器中的任何信号都会被一次又一次放大，直到它大到足以给电容器充电并重新启动循环。由于振幅呈指数增加，即使是极少量的射频也会增加脉冲频率，使振荡器变成灵敏的接收器。（这就是为什么你永远不必等待振荡器启动很长时间，噪声会很快被放大，直到它削波晶体管放大器）
好吧，等等，如果在振荡器启动时、发射之前进行接收，它如何能够看到移动物体的相位变化？
由于关闭时间约为 15 纳秒，任何距离超过 2.5 米的静态物体的回波都会在振荡器启动期间到达。这些静态回波充当雷达的本地振荡器，超再生接收器从静态和移动回波之间的干扰中检测调幅信号。在有大量反射的室内环境中，无论物体距离有多近，总会有一些射频反射来照亮移动物体。
这种一厢情愿的雷达方法可能是导致传感器性能非常不一致的原因；在室内它工作得很好，范围可达 5 米，但在室外没有方便的静态返回，它通常根本不起作用。
我尝试的第一个修改是移除导致 20 MHz 脉冲的电容器，该电容器实际上是两个并联的 33 pF 电容器：
这会将该物体变成一个发射器，将信号施加到振荡器中的任何位置都会对其进行频率调制，并且可以通过循环电源来打开/关闭该物体。
在没有脉冲和超再生部件的情况下，雷达仍然可以工作，只是中频信号要弱得多，从而大大降低了灵敏度。这里发生的事情是，振荡器本身充当混频器，向下转换接收信号，但没有任何增益。
好的，那么我们可以在更传统的雷达设置中使用它吗？我尝试将另一个未修改的模块作为接收器放置在发射器旁边，这产生了更一致的返回信号：
将笔记本电脑移向和移离雷达时发出的信号。
奇怪的振幅变化消失了，我相对缓慢移动的手发出的回波也弱了很多，这和多普勒雷达的预期一致。另一方面，远距离回波信号较弱，因为接收器不断受到发射器的射频冲击。它作为运动传感器的功能也更差，因为它需要朝向或远离它的显著运动才能触发，而通常情况下，几乎任何东西都会触发它。
另一方面，通过运行 FFT 或简单地检测 IF 上的零交叉（在芯片的 14/16 引脚上），它可以很好地用作速度传感器。这方面的数学运算非常简单，只需将波长乘以拍频，然后除以 2 即可得到速度。例如，示波器轨迹中的最高拍频为 15 Hz，因此速度为 .7 m/s：
9.4 cm * 15 Hz / 2 = 70 cm/s = .7 m/s
如果两个模块相隔 1 到 2 米左右，户外性能会比单模块好得多，两个模块之间的区域灵敏度最高。性能仍然不是很好，但比没有户外性能的户外性能好得多。
