本文關(guān)鍵詞：一種射頻生物雷達(dá)系統(tǒng)的研究

  更多相關(guān)文章： 生物雷達(dá) 寬帶 小型化 模擬相關(guān)器 平衡對(duì)消 反正切解調(diào)

【摘要】：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)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)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)際呼吸和心跳速率一致,本文設(shè)計(jì)的生物雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)距離達(dá)到1.5m,滿足實(shí)際使用需求。
【關(guān)鍵詞】：生物雷達(dá) 寬帶 小型化 模擬相關(guān)器 平衡對(duì)消 反正切解調(diào)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN959
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 研究背景及意義7-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 生物雷達(dá)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 模擬相關(guān)器的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 射頻泄露對(duì)消的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要工作13-15
• 2 生物雷達(dá)的總體方案和系統(tǒng)仿真15-30
• 2.1 連續(xù)波多普勒雷達(dá)簡(jiǎn)介15
• 2.2 直接下變頻結(jié)構(gòu)探測(cè)微動(dòng)信號(hào)的原理15-17
• 2.3 正交解調(diào)結(jié)構(gòu)探測(cè)原理17-19
• 2.4 模擬相關(guān)接收機(jī)的理論基礎(chǔ)19-24
• 2.4.1 模擬相關(guān)接收機(jī)的優(yōu)勢(shì)20
• 2.4.2 模擬相關(guān)器的原理20-22
• 2.4.3 模擬相關(guān)器的信號(hào)解調(diào)過(guò)程22-24
• 2.5 射頻生物雷達(dá)系統(tǒng)的總體方案24-29
• 2.5.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)24-26
• 2.5.2 系統(tǒng)參數(shù)估算與芯片選型26-27
• 2.5.3 ADS系統(tǒng)仿真27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 模擬相關(guān)器設(shè)計(jì)30-45
• 3.1 寬帶和差網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)30-36
• 3.1.1 寬帶耦合線耦合器30-32
• 3.1.2 寬帶Wilkinson功分器32-34
• 3.1.3 寬帶跨接器34
• 3.1.4 寬帶和差網(wǎng)絡(luò)34-36
• 3.2 小型化和差網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-43
• 3.2.1 緊湊型分支線耦合器36-39
• 3.2.2 Wilkinson功分器39-40
• 3.2.3 小型化和差網(wǎng)絡(luò)40-43
• 3.3 功率檢波器43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 平衡泄露對(duì)消器設(shè)計(jì)45-54
• 4.1 泄露對(duì)消技術(shù)的理論基礎(chǔ)45-48
• 4.1.1 常用的收發(fā)隔離方法45
• 4.1.2 無(wú)源平衡結(jié)構(gòu)對(duì)消原理45-48
• 4.2 寬帶平衡泄露對(duì)消器設(shè)計(jì)48-51
• 4.2.1 寬帶三支線耦合器48-50
• 4.2.2 寬帶平衡泄露對(duì)消器50-51
• 4.3 小型化平衡泄露對(duì)消器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.3.1 邊饋式平衡泄露對(duì)消器51-52
• 4.3.2 背饋式平衡泄露對(duì)消器52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 生物雷達(dá)系統(tǒng)的其他部件設(shè)計(jì)54-63
• 5.1 貼片陣列天線設(shè)計(jì)54-57
• 5.2 低相噪PLL設(shè)計(jì)57-60
• 5.3 放大器設(shè)計(jì)60-62
• 5.3.1 功率放大器60-61
• 5.3.2 低噪聲放大器61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 生物雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)實(shí)驗(yàn)63-76
• 6.1 移相器模擬測(cè)相實(shí)驗(yàn)63-65
• 6.2 實(shí)測(cè)人體呼吸心跳65-72
• 6.2.1 系統(tǒng)搭建65-66
• 6.2.2 系統(tǒng)實(shí)測(cè)與分析66-72
• 6.3 基帶信號(hào)處理72-75
• 6.3.1 相位解算72-74
• 6.3.2 頻率解算74-75
• 6.4 本章小結(jié)75-76
• 7 全文總結(jié)及展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄83

，

本文編號(hào)：1047679