CN110932743A - 一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构 - Google Patents

一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构 Download PDF

Info

Publication number
CN110932743A
CN110932743A CN201811081417.XA CN201811081417A CN110932743A CN 110932743 A CN110932743 A CN 110932743A CN 201811081417 A CN201811081417 A CN 201811081417A CN 110932743 A CN110932743 A CN 110932743A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
double
signal
point
doppler radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811081417.XA
Other languages
English (en)
Inventor
马建国
杨自凯
周绍华
杨闯
赵升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University Marine Technology Research Institute
Original Assignee
Tianjin University Marine Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University Marine Technology Research Institute filed Critical Tianjin University Marine Technology Research Institute
Priority to CN201811081417.XA priority Critical patent/CN110932743A/zh
Publication of CN110932743A publication Critical patent/CN110932743A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/50—Circuits using different frequencies for the two directions of communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B2001/0408—Circuits with power amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构，主要是提高双频之间的隔离度，降低双频之间的互相干扰，在接收机中以提高基带信号的解调精度，该合并结构利用传输线即可以实现，无需任何元器件，如此会降低电路的实现成本。

Description

一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构
技术领域
本发明涉及多普勒雷达电路领域，尤其涉及一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构。
背景技术
现有双频连续波多普勒雷达结构存在双频互相干扰的问题，两个不同频率的信号会互相进入对方的通道，进而互相影响，在接收机部分，这会影响信号的解调，使解调信号中产生两个频率的混频信号，这会降低基带信号的精度。
基于现有双频连续波多普勒雷达结构的不足，有必要提出一种新型的雷达结构，以提高双频信号之间的隔离度，进而提高基带信号的精度。
双频连续波多普勒雷达在同时实现生命体征探测和短距离定位方面具有其他雷达结构不具有的优势，与传统的接触式传感器相比，其无需接触被测物，因此不会对被测物产生任何不舒适感[1]。与调制式连续波雷达结构[2]、[3]和脉冲超宽带雷达结构[4]相比较，无需占用很宽的带宽，因此会降低雷达的结构复杂度和成本。
【参考文献】
[1] Wang G, Gu C, Inoue T, et al. A Hybrid FMCW-Interferometry Radar forIndoor Precise Positioning and Versatile Life Activity Monitoring[J]. IEEETransactions on Microwave Theory & Techniques, 2014, 62(11):2812-2822.
[2] Mitomo T, Ono N, Hoshino H, et al. A 77 GHz 90 nm CMOS Transceiverfor FMCW Radar Applications[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2009,45(4):928-937.
[3] Mercuri M, Ping J S, Pandey G, et al. Analysis of an IndoorBiomedical Radar-Based System for Health Monitoring[J]. IEEE Transactions onMicrowave Theory & Techniques, 2013, 61(5):2061-2068.
[4] Lai J C Y, Xu Y, Gunawan E, et al. Wireless Sensing of HumanRespiratory Parameters by Low-Power Ultrawideband Impulse Radio Radar[J].IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement, 2011, 60(3):928-938。
发明内容
针对现有技术存在的难题，本发明提出了一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构，主要是提高双频之间的隔离度，降低双频之间的互相干扰，在接收机中以提高基带信号的解调精度。
一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构，主要利用的原理是传输线四分之一波长的特性，双频合并结构如图1所示。在图1中，λ1=c/f1，λ2=c/f2，传输线T1、T2的电长度为f1的四分之一波长，传输线T3、T4的电长度为f2的四分之一波长。
根据传输线理论可知，A点为频率f1的开路点，则B点为频率f1的短路点，则E点为频率f1的开路点，因此当两个频率f1和f2同时通过E点时，只有f2最终可以从输出2端口输出；同理，只有f1最终可以从输出1端口输出。因此利用该结构可以实现双频的分离或者合并，并且可以实现双频之间的隔离。将该结构应用到双频连续波多普勒雷达结构中，如图2所示。在该图中，本振产生的双频信号利用功分器分成两路，一路用作发射信号，一路用作本振信号。两个不同频率的发射信号利用双频合并结构合并，之后经过功率放大器放大，最后通过发射天线发射。在接收机部分，接收的双频信号利用反向应用的双频合并结构分离，每路中都是先经过低噪声放大器放大，然后在正交混频器中与本振信号混频。混频后的信号直接利用模数转换器将模拟信号转换成数字信号。
本发明的优势有以下两点：第一是利用传输线合并双频信号，可以有效解决双频之间的隔离问题，进而提高基带信号的解调精度；第二是该合并结构利用传输线即可以实现，无需任何元器件，如此会降低电路的实现成本。
附图说明
图1是本发明双频合并结构原理图；
图2是本发明双频连续波多普勒雷达电路原理图。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
本发明的最佳实施方式如下。双频合并结构中的传输线长度根据实际加工板材的特性参数确定。如图2所示，两个本振产生的频率分别为1.67GHz和2.06GHz，为了尽量减小混频后基带信号的残余相位噪声，使用同一块晶振驱动两块本振。产生的两个频率信号利用双频合并结构合成，经功率放大器放大后通过发射天线发射出去。在接收端，接收到的信号先由反向应用的双频合并结构分成两路，之后信号经低噪声放大器放大，然后与本振信号进行混频。为了解决零点问题，采用正交混频的方式产生两路正交的基带信号。最后利用模数转换器将基带信号转换成数字信号。
本发明中具体使用元器件的型号如下描述，本振采用Analog Devices公司的LTC6948IUFD，利用该本振产生1.67GHz和2.06GHz两个频率的信号；功分器采用Anaren公司的PD0922J5050S2HF；低噪声放大器采用Analog Devices公司的HMC618ALP3ETR；正交混频器采用Analog Devices公司的LT5575EUF。模数转换器采用NI USB-6211。

Claims (1)

1.一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构，其特征在于：该双频合并结构主要利用传输线四分之一波长的特性，λ1=c/f1，λ2=c/f2，传输线T1、T2的电长度为f1的四分之一波长，传输线T3、T4的电长度为f2的四分之一波长；根据传输线理论可知，A点为频率f1的开路点，则B点为频率f1的短路点，则E点为频率f1的开路点，当两个频率f1和f2同时通过E点时，只有f2最终可以从输出2端口输出，同理，只有f1最终可以从输出1端口输出；利用该结构实现双频之间的分离或者合并，进而实现双频之间的隔离；将该结构应用到双频连续波多普勒雷达结构中，本振产生的双频信号利用功分器分成两路，一路用作发射信号，一路用作本振信号，两个不同频率的发射信号利用双频合并结构合并，之后经过功率放大器放大，最后通过发射天线发射，在接收机部分，接收的双频信号利用反向应用的双频合并结构分离，每路中都是先经过低噪声放大器放大，然后在正交混频器中与本振信号混频，混频后的信号直接利用模数转换器将模拟信号转换成数字信号。
CN201811081417.XA 2018-09-17 2018-09-17 一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构 Pending CN110932743A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811081417.XA CN110932743A (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811081417.XA CN110932743A (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110932743A true CN110932743A (zh) 2020-03-27

Family

ID=69855812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811081417.XA Pending CN110932743A (zh) 2018-09-17 2018-09-17 一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110932743A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6434401B1 (en) * 1998-11-13 2002-08-13 Sagem Sa Method for the setting of a multiband mobile telephony transmitter-receiver and mobile telephone thus obtained
CN102637938A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 中国科学院微电子研究所 一种双频功分器及其设计方法
CN203151433U (zh) * 2012-09-14 2013-08-21 清华大学 一种基于t型网络和耦合线的双频同步式功率放大器
CN105115587A (zh) * 2015-08-19 2015-12-02 南京理工大学 基于多普勒雷达的高层建筑结构振动频率测量装置及方法
CN205159476U (zh) * 2015-08-25 2016-04-13 华南理工大学 一种具有双频带滤波功能的功率分配器
CN205900759U (zh) * 2016-08-03 2017-01-18 广东工业大学 一种小型化高隔离度的微波双频功分器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6434401B1 (en) * 1998-11-13 2002-08-13 Sagem Sa Method for the setting of a multiband mobile telephony transmitter-receiver and mobile telephone thus obtained
CN102637938A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 中国科学院微电子研究所 一种双频功分器及其设计方法
CN203151433U (zh) * 2012-09-14 2013-08-21 清华大学 一种基于t型网络和耦合线的双频同步式功率放大器
CN105115587A (zh) * 2015-08-19 2015-12-02 南京理工大学 基于多普勒雷达的高层建筑结构振动频率测量装置及方法
CN205159476U (zh) * 2015-08-25 2016-04-13 华南理工大学 一种具有双频带滤波功能的功率分配器
CN205900759U (zh) * 2016-08-03 2017-01-18 广东工业大学 一种小型化高隔离度的微波双频功分器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MERCURI M等: "Analysis of an IndoorBiomedical Radar-Based System for Health Monitoring", 《IEEE TRANSACTIONS ONMICROWAVE THEORY & TECHNIQUES》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108459302A (zh) 线性调频连续波雷达收发前端
US9445729B2 (en) Range gated radio frequency physiology sensor
Kim et al. A quadrature radar topology with Tx leakage canceller for 24-GHz radar applications
LU101016B1 (en) A double -frequency circuit structure for implementing vital sign detection and short-distance positioning
CN109361477B (zh) 一种瞬时频率测量装置及测量方法
RU2010137769A (ru) Активная фазированная антенная решетка
CN201550107U (zh) 宽带收发机
LU101012B1 (en) A novel doppler radar circuit structure for suppressing DC bias
CN105572645A (zh) 一种s波段测波雷达射频模拟前端电路
CN110501678B (zh) 一种调频连续波雷达收发器
Kuo et al. A 60-GHz CMOS direct-conversion Doppler radar RF sensor with clutter canceller for single-antenna noncontact human vital-signs detection
CN109116309A (zh) 一种利用射频开关简化双边带多普勒雷达的电路结构
CN110932743A (zh) 一种具有双频隔离效果的生命体征多普勒雷达电路结构
CN101834620A (zh) 带锁相环本振电路的宽带接收机
CN111740701B (zh) 一种新型的交叉耦合单片相干接收和发射系统
CN101478324B (zh) 一种单支路正交混频无线接收机
CN205003282U (zh) 一种全数字超高频雷达装置
KR20210074976A (ko) 고감도 uwb 임펄스 레이더 및 라디오 송수신기
CN104467904A (zh) 一种基于收发双源本振的毫米波收发前端
CN109560834A (zh) 一种相参应答机的集成设计方法及相参应答机
CN204392231U (zh) 一种8mm调频接收组件
Yavari et al. AC/DC coupling effects on CW and pulse transmission modes in Doppler radar physiological monitoring system
Juan et al. Frequency-offset self-injection-locked (FOSIL) radar for noncontact vital sign monitoring
CN210775831U (zh) 雷达
CN107024618B (zh) 一种基于信号自相关的宽带微波信号比相系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200327

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication