生命探测微功率超宽带雷达电路设计开题报告(编辑修改稿)

生命探测微功率超宽带雷达电路设计开题报告(编辑修改稿)内容摘要：

窄（ p 秒级）、峰值功率很高、平均功率极底、频谱分布广泛，具有很高的分辨率。 本课题只要设计包括两部分，一是微功率冲击雷达硬件电路设计，二是微功率冲击雷达天线部分的设计。 微功率冲击雷达通过发射极窄 UWB 脉冲，通过发射天线辐射电磁波，碰到人体胸腔的运动后而发生微小变化，接收天线接收反射电磁波，采用取样门提取生命信号，最后送到微处理单元进行数字处理得到生命信号。 微功率冲击雷达硬件电路包括：窄脉冲信号产生电路；取样积分电路；带通滤波电路及放大电路。 对电路进行分析设计，并采用 Multisim 软件进行仿真设计。 微功率冲击雷达天线则是通过分析雷达对天线的要求，比较各种超宽带雷达天线，采用 HFSS11 仿真分析天线。 研究的方案 了解 超宽带雷达工作原理 主要有： 电磁波传播的基本规律与介质的电性质、超宽带冲激雷达系统结构、超宽带收发天线的简化模型与雷达的性能指标。 电磁波穿透墙壁时会发生反射和透射，其特性不仅受介质的影响，还与波的极化方式有关。 可以用线性模型来表示，即近似表示为：         )(trtbtatstx  （ ） 其中 tx 为天线接收回波； ts 为发射波遇到目标物后的反射波； ta 为收发天线之间的耦合波； tb 为发射波遇到墙壁后的反射波； tr 为环境杂波。 超宽带雷达使用超宽带脉冲信号作为探测信号，利用电磁波穿透性穿过墙壁等介质，碰到人体后而反射，根据目标检测原理，实现对 人体生命信号的定位和识别。 脉 冲 发 生 器 脉 冲 整 形 窄 脉 冲 产 生A D 转 换 放 大 滤 波 取 样 积 分微 处 理 单 元 可 调 延 时 环 形 器 天 线探测区域 图 微功率冲击雷达原理框图 了解 天线部分 的工作原理 微功率冲击雷达的极窄脉冲的发射与接收都是通过天线完成的，因此天线性能的好坏直接决定系统的性能。 在设计天线时要尽可能的考虑天线的空间特性和时间特性。 对雷达发射天线希望其达到将发射信号无畸变的辐射出去，而接收天线则要求其灵敏度高，从而更好的接收回波信号。 其实发射天线就是将超宽带脉冲信号辐射出去，而接收天线则是 将人体反射的回波接收回来，我们可以将发射、接收天线看作滤波，其滤波效果直接影响系统的探测结果。 由此可看出天线在微功率冲击雷达中起着很大的作用，其直接影响雷达在应用过程中的探测效果，从而对天线的研究成为微功率冲击雷达研究的重点之一。 研究硬件电路的发射部分 目前国内外对超宽带雷达技术的研究显示，超宽带脉冲产生的方法大致有两种：一是采用数字电路的逻辑器件产生极窄脉冲；二是采用高速元器件，利用储能元件的充放电特性，结合脉冲整形电路产生系统所需脉冲。 由于方法一产生的极窄脉冲脉宽太宽，且 幅值较低，难以满足系统的要求，故通常都采用第二种方法，目前可采用的高速元器件有阶跃二极管、隧道二极管及雪崩三极管等，不同元器件产生脉冲的指标也各有差异。 其中常用的是阶跃二极管和雪崩三极管，采用阶跃二极管可以产生产 ps 极的窄脉冲，其产生的窄脉冲幅值太小，一般只有毫伏级，且产生的脉冲中有较多的低频分量及脉冲拖尾现象，故结合本系统的要求，本 课题 选择采用雪崩三极管设计产生超宽带脉冲。 图 由图 电路可以得出，三极管集 射电压增大到临界状态时，负载电阻 LR上的电流可表示为： LSU SCCR R VVILm ax 其中 SUSV 为集 射击穿电压。 雪崩三极管产生高幅度脉冲的要求是：三极管击穿后，电容 C 放电的时间必须大于触发脉冲的相邻两脉冲之间的时间间隔。 故电流可允许的最高重复频率表示为： CRf C3 1max  一般情况下有 LR 远小于 CR ，故对于 LR 对电容 C 充电时间的影响这里不做考虑。 由于对于雪崩三极管的二次击穿目前还没有一个定向的严格分析，所以无法估计脉冲的前沿时间，只能说，雪崩效应越强，其前沿时间越短，而后沿时间则由 CRL 来决定。 研究硬件电路的接收部分 本 课题 主要研究的是运用微功率冲击雷达来探测墙壁后面的人体生命信号 ，但由于人体生命信号是极其微弱的信号，所以检测接收的回。