[發明專利]一種微功率沖激式生物雷達前端

無效

• 申請號: 201210538992.4
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103027670A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 路國華;王健琪;李盛;荊西京;呂昊;薛慧君;張華;王華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第四軍醫大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種生物雷達前端，特別涉及一種能夠非接觸檢測到人體的微功率沖激式生物雷達前端。

背景技術

隨著生物醫學工程、雷達、電子、計算機技術以及軍事、醫學、社會發展的需要，許多國內外學者提出一種生命體參數信號探測技術新的概念——生物雷達(Bioradar)。該技術融合雷達技術、生物醫學工程技術于一體，可穿透非金屬介質（磚墻、廢墟等），不需要任何電極或傳感器接觸生命體，可在較遠的距離內探測到生命體的生命信號（呼吸、心跳等），解決肉眼無法發現的生命體問題。因此，該技術可被廣泛應用于災害救援（地震、塌方傷員的探尋）、反恐斗爭（隔墻監控罪犯、解救人質）和軍事斗爭中城市巷戰（穿透建筑物探測敵人）等場合。

生物雷達一般包括前端、天線、信號調理和顯示幾個部分，特別是生物雷達前端對其應用性具有決定性的作用，因此受到世界各國高度的重視，研究人員研發了不同類型的生物雷達前端。根據所采用的雷達的工作體制可分為：（1）連續波生物雷達；（2）超寬譜生物雷達。其中，連續波生物雷達前端主要由高穩定度的壓控振蕩器、波導管、環形器、混頻器和低噪聲放大器組成，單通道的連續波生物雷達前端采用零差拍模式，多通道的采用IQ正交形式。連續波生物雷達前端的特點是結構簡單，容易實現，但是其輻射功率大（幾十毫瓦）、體積較大、價格昂貴，并且在檢測人體呼吸或心跳信號時容易產生盲點。該生物雷達前端只適合在實驗室研究，不適合作為非接觸監測人體呼吸或心跳信號的傳感器節點。超寬帶生物雷達前端檢測人體的生理信號原理與連續波的不同。它是脈沖形式的微波束照射人體，由于人體生命運動（呼吸、腸蠕動等）的存在，使得被人體反射后的回波脈沖序列的重復周期發生變化，而回波脈沖信號的重復周期與人體生命的運動速度和頻率有關。如果對該脈沖序列（攜帶有與被測人體生命運動相關的信息）進行包洛檢波、積分、放大、濾波，送入計算機進行數據處理和分析，就可以得到與被測人體生命體征相關的參數（呼吸、體動）等。超寬帶生物雷達前端與連續波生物雷達前端相比，其優點是具有很強的穿透力和抗干擾能力，但是結構復雜、輻射功率大（瓦級）、價格昂貴，適用于地震或塌方環境下傷員的快速搜救，也不適用于非接觸監測人體呼吸或心跳信號的傳感器節點。

發明內容

本發明的目的是提供一種微功率沖激式生物雷達前端，通過外接發射和接收天線、直流電源和簡單的放大電路就可實現對人體無約束、非接觸的呼吸率和心率監測，能夠廣泛用于臨床特殊病人（燒傷、傳染）、家庭老人以及其他慢性病患者的生理信號的監測。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種微功率沖激式生物雷達前端，其特征在于，包括一個窄脈沖成形模塊、一個距離門模塊、一個相關檢測模塊和一個積分-微分模塊，所述窄脈沖成形模塊產生窄脈沖序列信號通過外接發射天線輻射出去，窄脈沖序列被人體因呼吸或心跳引起的胸壁微動所反射，其回波信號被外接接收天線接收，通過相關檢測模塊對窄脈沖回波進行解調后輸出到積分-微分模塊，提取出人體呼吸和心跳微動信息，所述距離門模塊連接相關檢測模塊，實現探測區內的距離選通和掃描；所述外接發射天線與接收天線與人體的胸部距離不超過0.5米。

上述方案中，所述窄脈沖成形模塊包括脈沖信號源和窄脈沖成形電路，能產生幾百ps到幾十ns的窄脈沖序列。

所述脈沖信號源由晶體振蕩器和門電路構成；所述窄脈沖成形電路由階躍二極管和激勵電感構成。

所述距離門模塊由8位高低電平控制的可變延遲線電路構成。

所述相關檢測模塊為包括采樣二極管和電容的窄脈沖采保電路所構成。

與現有的生物雷達前端相比，本發明具有以下優點：

1、抗運動干擾能力強：由于采用了距離斷層掃描技術，具有很強的抗運動干擾能力。在設定了作用距離掃描脈沖后，除作用距離內的運動信息能被探測到之外，其他運動干擾均被有效地抑制，因此具有很高的運動干擾抑制能力。

2、體積小、重量輕、價格便宜：核心部件均采用表貼元器件，不外接天線和直流電源時體積小于5cm*5cm*2.5cm，重量小于200g。所用的元器件大多為常規參數指標，價格低廉。

3、使用簡單：使用時只需要外接發射和接收天線、直流電源和8為數字高低電平，其輸出信號進行簡單放大即可時間人體生理信號的非接觸檢測，整個使用過程非常簡單。

附圖說明

以下結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。