微波传感器的构成及原理解析

微波传感器通常由微波发射器（即微波振荡器）、微波天线及微波检测器三部分组成。

1.微波振荡器及微波天线

微波振荡器是产生微波的装置。图10-23所示为常用的微波天线。由于微波波长很短，即频率很高（300MHz～300GHz），要求振荡回路中具有非常微小的电感与电容，因此不能用普通的电子管与晶体管构成微波振荡器。构成微波振荡器的器件有调速管、磁控管或某些固态器件，小型微波振荡器也可以采用体效应晶体管。

图10-23 常用的微波天线

a）扇形扬声器天线 b）圆锥形扬声器天线 c）旋转抛物面天线 d）抛物柱面天线(www.xing528.com)

2.微波检测器

电磁波作为空间的微小电场变动而传播，所以使用电流—电压特性呈现非线性的电子元件作为探测他的敏感探头。与其他传感器相比，敏感探头在其工作频率范围内必须有足够快的响应速度。作为非线性的电子元件，在几兆赫以下的频率通常可用半导体PN结，而对于频率比较高的可使用肖特基结。在灵敏度特性要求特别高的情况下可使用超导材料的约瑟夫逊结检测器、SIS检测器等超导隧道结元件，而在接近光的频率区域可使用由金属—氧化物—金属构成的隧道结元件。

微波的检测方法有两种，一种是将微波变化为电流的视频变化方式，另一种是与本机振荡器并用而变化为频率比微波低的外差法。

微波检测器性能参数有频率范围、灵敏度—波长特性、检测面积、FOV（视角）、输入耦合率、电压灵敏度、输出阻抗、响应时间常数、噪声特性、极化灵敏度、工作温度、可靠性、温度特性、耐环境性等。