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(dá)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(dá)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(dá)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(dǎo)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(yán)重妨礙了多普勒雷達(dá)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(dá)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(xiàn)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(jī)中的非線性和噪聲來源,提出了一種基于低中頻接收機(jī)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(jī)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(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２基于雷達(dá)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(dǎo)??致雷達(dá)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(dá)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(jī)，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(jī)，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(jī)??

??復(fù)信號解調(diào)方法顧名思義，就是構(gòu)建復(fù)數(shù)基帶信號，這種方法要求使用正交下變頻??接收機(jī)獲得復(fù)數(shù)信號。典型的正交解調(diào)結(jié)構(gòu)接收機(jī)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(fù)數(shù)信號Ｃ（Ｘ）：??Ｃ（ｔ）＾Ｂｒ（ｔ）?＋?....

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

?大。后文將詳細(xì)介紹每個部分的電路設(shè)計。??從圖３．１（ａ）的雷達(dá)系統(tǒng)框架圖可以看到電路整體構(gòu)成比較復(fù)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