一種射頻生物雷達(dá)系統(tǒng)的研究.pdf

1、基于連續(xù)波多普勒雷達(dá)體制的生命體征探測(cè)技術(shù)具穿透性強(qiáng)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可以突破傳統(tǒng)的接觸式檢測(cè)帶來(lái)的種種限制，在家庭監(jiān)護(hù)、醫(yī)療診斷、災(zāi)難搜救等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文對(duì)一種射頻生物雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，具體工作如下:
　　1.提出了一種新穎的生物雷達(dá)系統(tǒng)方案。設(shè)計(jì)了一款頻率為5.75GHz的連續(xù)波多普勒雷達(dá)，用來(lái)探測(cè)靜止人體的呼吸和心跳信號(hào)。采用模擬相關(guān)器代替正交解調(diào)接收機(jī)，產(chǎn)生正交基帶信號(hào)，減小系統(tǒng)功耗。在ADS中搭建出整

2、個(gè)系統(tǒng)，模擬真實(shí)測(cè)量環(huán)境進(jìn)行功能仿真，驗(yàn)證了相關(guān)接收方案的可行性。
　　2.對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件模擬相關(guān)器進(jìn)行了研究。分別設(shè)計(jì)了寬帶和小型化的和差網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)小型化的和差網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了實(shí)物制作。寬帶和差網(wǎng)絡(luò)由寬帶耦合線耦合器、二級(jí)Wilkinson功分器和寬帶跨接器構(gòu)成，仿真結(jié)果表明在4GHz-7GHz頻段內(nèi)，寬帶和差網(wǎng)絡(luò)的隔離度和回波損耗均小于-25dB，四個(gè)輸出口的幅度不平衡度小于±0.8dB，相位不平衡度小于±0.5°。小型化和差網(wǎng)

3、絡(luò)由緊湊型分支線耦合器和單級(jí)Wilkinson功分器構(gòu)成，實(shí)測(cè)結(jié)果表明在5.5GHz-6GHz頻段內(nèi)，小型化和差網(wǎng)絡(luò)的隔離度和回波損耗均小于-10dB，四個(gè)輸出口幅度不平衡度小于±0.7dB，相位不平衡度小于±2.7°，尺寸比傳統(tǒng)和差網(wǎng)絡(luò)減小了23％。制作出四個(gè)功率檢波器，與和差網(wǎng)絡(luò)一起搭建出模擬相關(guān)器。
　　3.在前端加入射頻泄露對(duì)消模塊，改善發(fā)射通道和接收通道間的隔離。分別設(shè)計(jì)了寬帶和小型化的平衡泄露對(duì)消器，并對(duì)其中的小型化對(duì)

4、消器進(jìn)行了實(shí)物制作。寬帶對(duì)消器的仿真結(jié)果表明其對(duì)消帶寬為4GHz-7GHz，最佳點(diǎn)的隔離度達(dá)到-38dB。小型化對(duì)消器的實(shí)測(cè)結(jié)果表明其對(duì)消帶寬為5.5GHz-6GHz，最佳點(diǎn)的隔離度達(dá)到-43dB，尺寸比傳統(tǒng)對(duì)消器減小了39％。
　　4.制作生物雷達(dá)的其他部件，搭建整個(gè)系統(tǒng)，在距靜止人體目標(biāo)0.5m、1.0m、1.5m處進(jìn)行了呼吸和心跳的探測(cè)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行反正切解調(diào)運(yùn)算，分離出呼吸和心跳信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際呼吸和心跳速