【摘 要】
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多普勒雷达系统的应用范围十分广泛,包括气象监测、行为分类和受害者搜救。由于雷达技术的发展以及对远程运动检测的需求不断增加,人们对用于微米级运动监测的毫米波雷达的开发产生了浓厚的兴趣。相关研究表明该方向具有潜在的应用前景,特别是在远程生命体征检测领域。然而,大多数提出的雷达系统都面临着重建运动的分辨率和质量方面的挑战,这对于分析诊断特征是至关重要的。本文提出了一种高度集成的多普勒雷达系统,可以用于生
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多普勒雷达系统的应用范围十分广泛,包括气象监测、行为分类和受害者搜救。由于雷达技术的发展以及对远程运动检测的需求不断增加,人们对用于微米级运动监测的毫米波雷达的开发产生了浓厚的兴趣。相关研究表明该方向具有潜在的应用前景,特别是在远程生命体征检测领域。然而,大多数提出的雷达系统都面临着重建运动的分辨率和质量方面的挑战,这对于分析诊断特征是至关重要的。本文提出了一种高度集成的多普勒雷达系统,可以用于生命体征检测,更具体地说,是心肺运动监测。该雷达采用超外差数字中频架构和60 GHz工作频率,在检测微米级运动方面展现了出色的灵敏度,同时有效避免了直流偏移和闪烁噪声。由于采用了数字正交解调,实现了 I/Q通道不平衡的最佳消除。未调制的连续波信号特性简化了雷达系统电路,该电路由一对毫米波发射和接收芯片、两个专门设计的串联馈电微带天线阵列、一个IF子系统和一个微控制器组成。借助最小二乘优化方法估计直流偏移、基于扩展微分和交叉乘法的运动解调算法以及所提出的正弦运动滤波器,本文所开发的雷达系统的精度和抗噪声性能在振动幅度小于10 μm的2 Hz摆锤摆动和424 Hz振动音叉运动的实验测量中得到了验证。我们通过一组心肺运动监测实验证明了开发的系统能够重建心脏运动,甚至同时重建心脏和呼吸运动。其中,心脏和呼吸频率提取是在胸前侧和后侧的短期测量中实现的。
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