Radarsensor Innenleben - Fragen

[Felix L. (flex)]

Hallo,

ich habe beim Aufräumen einen defekten Radarsensor gefunden. Aus 
Interesse habe ich den Schirm entfernt um die Schaltung darunter zu 
sehen. Ich war sehr überrascht was ich dort gefunden habe. Kann mir 
jemand erklären wie diese Schaltung funktioniert und was für Bauteile 
drauf sind?

Gruß
Felix

[Jogurt (Gast)]

Das ist Voodoo

[Ich (Gast)]

Das SChwarze ding auf der Platine wird der GUNN Oszillator sein. Und 
teile der goldenen Leiterbahn bilden Kapzitäten und Induktivitätden die 
zu Filter und Mischer verschaltet sind. Ist halt jede menge HF Technik.

[Dietmar S. (didl)]

Hallo Felix,

Das ist ein Doppler-Radar-Modul, von der Antennen- und Leitungsgröße her 
dürfte das bei 24GHz funktionieren/funktioniert haben.

Das schwarze Bauteil links ist ein HF-Transistor (HEMT oder HBT) und 
dient als Oszillator um das Sendesignal zu erzeugen. Ein Teil des 
Sendesignals wird auf den Mischer gegeben, die kreisförmige Struktur in 
der Nähe der Stiftleiste. Die zwei kleinen schwarzen Bauteile am Kreis 
(rat-race coupler) sind Schottky-Dioden an denen das Empfangssignal mit 
dem Sendesignal gemischt wird. Raus kommt dann am rechten Pin der 
Stiftleiste die Dopplerfrequenz mit der Geschwindigkeitsinformation.

Gruß
Dietmar

[Dings (Gast)]

Dietmar S. schrieb:
> Raus kommt dann am rechten Pin der
> Stiftleiste die Dopplerfrequenz mit der Geschwindigkeitsinformation.

Das Ausgangsingnal wird sehr schwach sein und muss erst noch versärkt 
werden um es Auswerten zu können.

Wie hatest du senn das Singal ausgwertet? Villeicht war das Modul ja 
garnich put.

[Felix L. (flex)]

Vielen Dank für die Antworten.

Dings schrieb:
> Wie hatest du senn das Singal ausgwertet? Villeicht war das Modul ja
> garnich put.

Ich habe das Signal mit einer OP Schaltung verstärkt. Aber auch am 
Oszilloskop war nichts zu sehen. Vielleicht ein ESD Schaden oder 
Überspannung.

Gruß
Felix

[Dietmar S. (didl)]

Hat das Modul noch Strom gezogen?

Außerdem siehst Du nur dann ein Ausgangssignal wenn sich tatsächlich ein 
Ziel vor dem Sensor oder der Sensor sich selbst bewegt.
Bewegungsrichtung vorzugsweise auf die Antenne zu oder von ihr weg, 
nicht "winken" wie bei einem PIR-Sensor

[Felix L. (flex)]

Dietmar S. schrieb:
> Hat das Modul noch Strom gezogen?

Den Strom habe ich gar nicht gemessen.

Dietmar S. schrieb:
> Außerdem siehst Du nur dann ein Ausgangssignal wenn sich tatsächlich ein
> Ziel vor dem Sensor oder der Sensor sich selbst bewegt.
> Bewegungsrichtung vorzugsweise auf die Antenne zu oder von ihr weg,
> nicht "winken" wie bei einem PIR-Sensor

Ich habe den Sensor vor und zurück bewegt, aber nichts am Ausgang.

Gruß

[Dietmar S. (didl)]

Die Frequenzen am Ausgang sind relativ niedrig.
44Hz pro km/h Geschwindigkeit, evtl. brauchst du ne andere Zeitbasis 
beim Oszi.

[JojoS (Gast)]

Um ein ordentliches Signal zu bekommen brauchst du ca. 80 dB 
Verstärkung, eine Applikation zu dem Radarmodul gibts zB hier:
http://www.weidmann-elektronik.de/index.php?option=com_content&view=section&layout=blog&id=17&Itemid=21
Im Datenblatt wird extra auf die ESD Empfindlichkeit hingewiesen, auch 
eine Verpolung können die gar nicht ab.

[Felix L. (flex)]

JojoS schrieb:
> Um ein ordentliches Signal zu bekommen brauchst du ca. 80 dB
> Verstärkung, eine Applikation zu dem Radarmodul gibts zB hier:
> 
http://www.weidmann-elektronik.de/index.php?option=com_content&view=section&layout=blog&id=17&Itemid=21
> Im Datenblatt wird extra auf die ESD Empfindlichkeit hingewiesen, auch
> eine Verpolung können die gar nicht ab.

Genau diese Schaltung habe ich verwendet, aber funktioniert nicht.

[Harald W. (wilhelms)]

Felix L. schrieb:

> Genau diese Schaltung habe ich verwendet, aber funktioniert nicht.

Dann ist es wohl Zeit, das Du Dir ein 12GHz-Oszi besorgst,
um den Fehler zu lokalisieren. :-)

[Sebastian W. (code)]

Die Schaltung auf meiner Seite www.weidmann-elektronik.de funktioniert. 
;-)
Der Sensor (IPM-170) ist mit hoher Wahrscheinlichkeit geschossen.
Das Öffnen des Deckels hat dazu definitiv beigetragen.

Sensormodul IPM-165 inkl. Verstärkung ist in meinem Webshop erhältlich.
Dazu gibt es auch noch ein Evaluation Board mit praktischem Beispiel.

mfg
Sebastian Weidmann

[Peter (Gast)]

Sebastian Weidmann schrieb:
> Der Sensor (IPM-170) ist mit hoher Wahrscheinlichkeit geschossen.
> Das Öffnen des Deckels hat dazu definitiv beigetragen.

Soso wie schießt man dann diese Schaltung durch öffnen des 
Gehäusedeckels? Vermutlich war das Ding eher vorher durch ESD kaputt 
als, dass man durch anheben des geklebten + gelöteten Metalldeckels was 
kaputt gemacht hat. Wenn man die Bauelemente identifizieren kann dann 
austauschen. Passive Bauelemente gehen selten kaputt. Die vielleicht 
auch Risse / schlechte Lötstellen kontrollieren ...

[Felix L. (flex)]

Ja, der Sensor war vor dem öffnen kaputt, deswegen wollte ich ja mal 
nachsehen, was sich unter dem Schirm versteckt.

Gruß

[Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)]

so, ich hab mal ein paar dinge identifiziert wie ich sie zuordnen würde, 
Korrekturen durch HF-Freunde erbeten.

[Car (Gast)]

Transformator ist eher ein Koppler, mit dem ein Teil der Leistung 
ausgekopplet wird, für den Zweig mit dem Mischer.

Der R vor dem Mischer ist Teil eines Leistungsteilers (Suche mal nach 
Wilkinson-Divider, evtl. ist das sowas in der Art mit ungleicher 
Aufteilung der Leistung).

Wenn Du ein Foto von oben machst und ein Lineal daneben legst, 
erleichtert das alles etwas...

[Sebastian B. (sfreak)]

Hi,

ich habe mal den groben Signalfluss aufgemalt. Die dicken Vias gehen zu 
den Patch-Antennen auf der Rückseite.

Der Ring-Koppler dient wahrscheinlich dazu, Empfangssignal und 
Lokaloszillator zu trennen, damit der LO nicht von der Empfangsantenne 
abgestrahlt wird.

Die dünnen Leitungen mit den "Tortenstücken" dran sind dazu da, nur 
Gleichstrom durchzulassen und die 24 GHz abzublocken.

Ein gerades Bild würde mich auch interessieren!

Sebastian

[manfred scheer (Gast)]

Im Datenblatt wird erwähnt das es sich um einen P-HEMT Transistor 
handelt, keine Gunn-Diode...

[Car (Gast)]

manfred scheer schrieb:
> Im Datenblatt wird erwähnt das es sich um einen P-HEMT Transistor
> handelt, keine Gunn-Diode...

Dann ist das was im Bild als Transformator bezeichnet ist ein Resonator, 
der den P-HEMT zum schwingen bringt. Aufgrund des Designs ist die 
Frequenzstabilität ja ziemlich egal.

Sebastian B. schrieb:
> Der Ring-Koppler dient wahrscheinlich dazu, Empfangssignal und
> Lokaloszillator zu trennen, damit der LO nicht von der Empfangsantenne
> abgestrahlt wird.

Das verstehe ich nicht ganz, es gibt ja nicht wirklich eine ZF, da ja im 
Prinzip direkt gemischt wird. Damit gibt es am Ausgang direkt ein "DC" 
Signal.

[Sebastian B. (sfreak)]

Car schrieb:
> Das verstehe ich nicht ganz, es gibt ja nicht wirklich eine ZF, da ja im
> Prinzip direkt gemischt wird. Damit gibt es am Ausgang direkt ein "DC"
> Signal.

Stimmt, die ZF ist dann halt 0, war blöd ausgedrückt.

Sebastian

[MaWin (Gast)]

Car schrieb:
> Damit gibt es am Ausgang direkt ein "DC" Signal.

Klar, so lange sich vor dem Radar nichts bewegt...

[Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)]

also der Tip mit dem P-HemT ( 
http://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/Diss/WernerChristian/diss.pdf 
) ist entscheidend und damit ist der "Transformator" wirklich eine 
Resonator

[Manfred Scheer (Gast)]

Möglicherweise hilft eine Applikationsnote ein bisschen weiter...

Winfried J. schrieb:
> also der Tip mit dem P-HemT (
> http://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/...
> ) ist entscheidend und damit ist der "Transformator" wirklich eine
> Resonator

Möglicherweise hilft eine Applikationsnote ein bisschen weiter...

http://amsacta.unibo.it/1841/1/GAAS_94_053.pdf

[Sebastian B. (sfreak)]

In der Appnote ist ein Oszillator mit dielektrischem Resonator 
beschrieben. Auf der Platine ist aber nur eine Leitung zu sehen. 
Leitungsresonatoren sind eher gruselig von der Stabilität, kann 
natürlich sein, dass das hier egal ist.

Oder steckt da eine Pille mit in dem seltsamen Transistor(?) Gehäuse?

Sebastian

[Manfred Scheer (Gast)]

In LNC`s sind die dielektrischen Resonatoren meistens auf der Rückseite 
der Platine zu finden....

Hier noch eine weitere App-Note...

http://www.csmantech.org/Digests/2006/2006%20Digests/7D.pdf

[Sebastian B. (sfreak)]

Auf der Rückseite ist nix außer den Patchantennen.

[Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)]

Auf Frequenzstabilität kommt es bei dieser Anwendung nicht an, da nur 
die Dopplerfrequenz ausgewertet wird. Diese ergibt sich als 
Df=(f0+Df)-f0 somit ist die Drift von f0 eleminiert. Dies dank des 
Ringmischers welcher das Differenzignal zwischen Eingangs und 
Ausgangfrequenz bildet.
;)

[Fritz (Gast)]

Wen es interessiert, der kann hier mal das Innenleben eines IVS465 
ansehen und nachvollziehen :)

Die Sensoren eignen sich sehr gut, um in HF einzusteigen und Verständnis 
für Planartechnik zu erlangen, da genau bekannt ist was die Sensoren 
machen.

http://www.edatop.com/mwrf/29372.html

[Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne)]

Auch wenn ich das Datenblatt nicht lesen kann rein intuitiv sehe ich ein 
dopplerradar. Also Geschwindigkeitsmesser.

[MaikH (Gast)]

Dopplerradar....

Wer genauer hinguckt - sieht den Modulationseingang an der Diode im 
Oszillator. Das ist auch Frequenzmodulierbar. Ein FMCW Radar - da kann 
man dann viel schönere Sachen mit machen - z.B. Entfernungen messen. 
Schreibt der Hersteller auch auf seiner Internetseite.

vg von Maik, der grade seinen Hobby HP8510 repariert...

[Fritz (Gast)]

Ach weil oben noch jemand nach nem geraden Bild gefragt hat.. Hab eins 
vom PCB gefunden.

[Fritz (Gast)]

Wie kommt man nun eigentlich von der diskreten Schaltung zur Darstellung 
in Planartechnik? Kann ADS das? Oder kennt man einfach die 
entsprechenden Microstrip-Strukturen und baut die sich so zusammen, dass 
am Ende die diskrete Schaltung repräsentiert wird? Im og. Fall also 
U-Resonator, Ringmischer, Stichleitungen, die Filter etc.?
Mit geeigneter Literatur und Formeln werden die Dimensionen bestimmt und 
mittels ADS dann simuliert und optimiert? Ist so das Vorgehen, um eine 
planare Schaltung zu entwerfen?

[Sebastian B. (sfreak)]

Moin,

bei vielen Elementen kann man tatsächlich direkt z.B. Kondensatoren und 
Induktivitäten durch (Stich-)Leitungen entsprechender Länge ersetzen. 
Meistens entwirft man eine Schaltung im uW-Bereich aber direkt mit 
möglichst vielen Leitungen und wenigen diskreten Bauteilen.

Die Dimensionierung kann man direkt im ADS machen, da gibts 
Tools/Assistenten für alle gängigen Probleme inkl. Filter. Es hilft aber 
natürlich, wenn man abschätzen kann, was denn möglich und sinnvoll ist. 
Gutes Buch zum Einstieg ist Pozar: Microwave Engineering (es tut auch ne 
ältere Auflage, steht im wesentlichen das gleiche drin).

[TelTower (Gast)]

Funktioniert die Radarfalle der Polizei auch so?
Dann könnte man doch solch einen IVS465 vorn aus dem Auto raus schauen 
lassen und das Radar der amtlichen Geschw.Messung durcheinander bringen.
Dazu müsste man aber wohl GENAU die Frequenz der Radarfalle treffen.
Bis man die gemessen und eingeregelt hat, ist man wohl schon 
durchgerauscht.
:)

[Thomas (Gast)]

wo bekommt man denn 1Stk von so einem ivs465 denn eig. her? Weder 
farnell,digikey,mouser etc. haben so etwas im Angebot. Direkt beim 
Hersteller? :)

[asdfghjklö (Gast)]

Car schrieb:
> manfred scheer schrieb:
>> Im Datenblatt wird erwähnt das es sich um einen P-HEMT Transistor
>> handelt, keine Gunn-Diode...
>
> Dann ist das was im Bild als Transformator bezeichnet ist ein Resonator,
> der den P-HEMT zum schwingen bringt. Aufgrund des Designs ist die
> Frequenzstabilität ja ziemlich egal.

und der Resonator ist sogar abgeglichen, damit das Ganze wenigstens in 
der Nähe der angegebenen Frequenz schwingt! Wenn man genau hinschaut, 
sieht man, dass das eine Leitungsende etwas schwarz ist. Dort wurde die 
Schaltung mit einem Laser getrimmt.

[Fritz (Gast)]

Du sagst es, man müsste genau die Frequenz treffen. Da die Oszillatoren 
aber auch ein Temperaturrauschen haben, ist dieser Ansatz meiner Meinung 
nach unmöglich.
Es würde aber funktionieren, wenn du das Signal des Radarmessgerätes 
empfängst, mit dem entsprechenden Frequenzoffset mischst (44Hz pro 
km/h), verstärkst und wieder raussendest. So könntest du dem 
Dopplerradar falsche Geschwindigkeiten vorgaukeln. Die eigentliche 
Sendefrequenz des Radars ist dir damit völlig egal. Solche Geräte gibts 
auch bei der Firma, die das IVS vertreibt, nennt sich Doppler Radar 
Simulator oder so.
Berichtigt mich, falls ich Käse erzählt habe.

[Fritz (Gast)]

Apropos abgeglichener Resonator: ich dachte der Resonator sind nur die 
beiden verbundenen, parallelen Leitungen (der U-Resonator) und die 
beiden nicht verbundenen, parallelen Leitungen sind ein Kondensator für 
die Rückkopplung? Kann das jemand erklären, wie dieser Oszillator 
funktioniert, was genau zum Resonator gehört, warum der Emitter des 
P-Hemt nich auf Masse liegt etc?

[Axel R. (Gast)]

Fritz schrieb:
> falsche Geschwindigkeiten vorgaukeln.

und am Ende zahl ich wieder drauf, weil ich nun noch schneller unterwegs 
gewesen sein soll. Ich kenn das doch...bei meinem Glück :))
Da hilft nur Breidbandiges Rauschen!!