發(fā)布時間：2024-07-10 20:58

　　在無線多普勒傳感領(lǐng)域,生命信號是指反映人體心跳、呼吸、手勢、步態(tài)等與運動相關(guān)的信號。近年來,隨著射頻集成電路的迅速發(fā)展,基于微型多普勒雷達傳感器的生命信號探測引起了廣泛的研究興趣。與傳統(tǒng)方法相比,基于雷達傳感的方法具有非接觸測量的天然優(yōu)勢,具有很好的應(yīng)用前景。然而,在本論文工作開展之前,已有的多普勒雷達傳感在射頻架構(gòu)和多普勒信息解調(diào)等方面仍存在缺陷,導致多普勒運動信息的反演本質(zhì)上存在非線性。這一問題嚴重妨礙了多普勒雷達傳感在非接觸生命信號檢測中的實際應(yīng)用。為解決上述問題,本文針對最優(yōu)多普勒雷達傳感架構(gòu)和線性多普勒相位解調(diào)算法開展了一系列研究,逐一解決了此前存在的相關(guān)難點,并通過實驗演示了基于同一架構(gòu)的大動態(tài)和微弱運動的線性反演。本文的主要貢獻包括以下方面:首先,本文系統(tǒng)地研究了此前多普勒收發(fā)機中的非線性和噪聲來源,提出了一種基于低中頻接收機的最優(yōu)多普勒傳感器架構(gòu),在數(shù)字域消除了正交失衡。該架構(gòu)從原理上解決了此前接收機中存在的問題�；�于該架構(gòu),本文自行研制了 24GHz和5.8GHz多普勒傳感器系統(tǒng)。其次,本文提出了針對大動態(tài)運動多普勒信息線性解調(diào)的動態(tài)圓心追蹤算法,結(jié)合拓展微分與叉乘算...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２基于雷達傳感器測量不同睡姿下的心跳呼吸

（Ｒａｄａｒ?Ｃｒｏｓｓ?Ｓｅｃｔｉｏｎ，?ＲＣＳ）［４２］。由于呼吸和心跳活動，軀干表面也會跟著運動，從而導??致雷達散射截面積也跟著改變。與此同時，該工作還測量了軀干位移的幅度。不同睡眠??姿勢下，雷達散射截面積和軀干運動的幅度都會改變，如圖１．２所示。??除此之外研究者Ｇｕ....

圖２．２典型的超外差結(jié)構(gòu)接收機，單路基帶信號??

?２．２．１小角近似??首先介紹小角近似解調(diào)，這種解調(diào)方式只需要單路基帶信號。如圖２．２所示，對于??典型的超外差結(jié)構(gòu)單路基帶接收機，經(jīng)過混頻濾波之后容易得到基帶信號：??Ｂ（ｔ）?＝?ＡＢ?（／）ｃｏｓ?—－Ｘ－－ｄ０＋Ａ＜ｊ）（ｔ）?（２．５）??其中是相位殘佘噪聲，具體為?....

圖２．３典型的正交解調(diào)結(jié)構(gòu)接收機??

??復信號解調(diào)方法顧名思義，就是構(gòu)建復數(shù)基帶信號，這種方法要求使用正交下變頻??接收機獲得復數(shù)信號。典型的正交解調(diào)結(jié)構(gòu)接收機如圖２．３式所示，正交解調(diào)架構(gòu)能夠??讓兩路基帶信號及（〇和５ｅ（〇相差９０°相位，然后將兩路正交的信號合成復數(shù)信號Ｃ（Ｘ）：??Ｃ（ｔ）＾Ｂｒ（ｔ）?＋?....

圖３．１?（ａ）２４?ＧＨｚ多普勒雷達整體框架圖，（ｂ）２４?ＧＨｚ多普勒雷達實物圖

?大。后文將詳細介紹每個部分的電路設(shè)計。??從圖３．１（ａ）的雷達系統(tǒng)框架圖可以看到電路整體構(gòu)成比較復雜。實際設(shè)計中，除了??核心芯片及其外圍電路之外，電路板設(shè)計還需要考慮電源供電，射頻模擬信號相互干擾，??不同部分黴帶線匹配問題，以及減小電路布板面積、節(jié)約板材等方面的設(shè)計因素。....

本文編號：4004723