RU196452U1 - VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE - Google Patents

VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU196452U1
RU196452U1 RU2019140586U RU2019140586U RU196452U1 RU 196452 U1 RU196452 U1 RU 196452U1 RU 2019140586 U RU2019140586 U RU 2019140586U RU 2019140586 U RU2019140586 U RU 2019140586U RU 196452 U1 RU196452 U1 RU 196452U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
microwave
inputs
multiplier
Prior art date
Application number
RU2019140586U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Лысак
Евгений Иванович Макушев
Дмитрий Александрович Медеев
Игорь Германович Очеповский
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
Priority to RU2019140586U priority Critical patent/RU196452U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU196452U1 publication Critical patent/RU196452U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Abstract

Полезная модель относится к радиолокационным средствам и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах обнаружения колеблющихся объектов, а также живых организмов по их дыханию и сердцебиению. Технический результат заключается в повышении точности оценки частоты колеблющегося объекта. Устройство содержит приемную и передающую антенны, микроволновый малошумящий усилитель, микроволновый квадратурный преобразователь, задающий генератор, микроволновый балансный смеситель, опорный генератор, первый и второй перемножители, первый и второй усилители промежуточной частоты, инвертор сигнала, первый и второй сумматоры сигналов, первый и второй усилители низкой частоты, первый и второй компараторы, первый и второй счетчики импульсов, первый и второй таймеры, блок опорного напряжения, формирователь интервала счета, формирователь сигнала обнаружения, коммутирующий блок. 1 ил.The utility model relates to radar tools and can be used in security, search, monitoring systems for detecting oscillating objects, as well as living organisms by their breathing and heartbeat. The technical result consists in increasing the accuracy of estimating the frequency of an oscillating object. The device contains a receiving and transmitting antenna, a microwave low-noise amplifier, a microwave quadrature converter, a master oscillator, a microwave balanced mixer, a reference generator, the first and second multipliers, the first and second intermediate frequency amplifiers, a signal inverter, the first and second signal adders, the first and second amplifiers low frequency, the first and second comparators, the first and second pulse counters, the first and second timers, the reference voltage block, the imaging interval generator, fir detection signal switching unit. 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к радиолокационным средствам и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах обнаружения колеблющихся объектов, а также живых организмов по их дыханию и сердцебиению.The proposed utility model relates to radar tools and can be used in security, search, monitoring systems for detecting oscillating objects, as well as living organisms by their breathing and heartbeat.

Известны устройства обнаружения: патенты РФ 2054960, №2117962, 2384860, 2419812; патент США 5281953; патент Германии 4242973 и другие.Known detection devices: RF patents 2054960, No. 21117962, 2384860, 2419812; US patent 5281953; German patent 4242973 and others.

Известное устройство содержит последовательно включенные опорный генератор, микроволновый балансный смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, микроволновый фильтр нижних частот и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом опорного генератора, к выходу фазового детектора последовательно подключены малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения /1/. Недостатком данного устройства является наличие чередующихся участков дальности, где пропадают сигналы колеблющихся объектов и слабая чувствительность.The known device contains a serially connected reference generator, a microwave balanced mixer, the second input of which is connected to the second output of the master oscillator, a microwave low-pass filter and a transmitting antenna, serially connected receiving antenna, a Doppler mixer, the second input of which is connected to the first output of the master oscillator, an intermediate amplifier frequency and phase detector, the second input of which is connected to the second output of the reference generator, to the output of the phase detector tionary connected low noise amplifier, a notch filter, low-frequency amplifier, a limiter, which limits the level of the additional integrator is set, the amplitude detector, an integrator, a comparator with a reference voltage unit, a detection signal shaper / 1 /. The disadvantage of this device is the presence of alternating sections of the range, where the signals of oscillating objects and weak sensitivity disappear.

Другое известное устройство с повышенной чувствительностью содержит задающий генератор, последовательно включенные опорный генератор, микроволновый балансный смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, микроволновый фильтр нижних частот и передающую антенну, выход приемной антенны подключен к последовательно соединенным первым доплеровским смесителем, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, первым усилителем промежуточной частоты, первым перемножителем, первым фильтром удвоенной доплеровской частоты, выход приемной антенны также подключен к последовательно соединенным вторым доплеровским смесителем, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, вторым усилителем промежуточной частоты, фазовращателем на 90°, вторым перемножителем, вторым фильтром удвоенной доплеровской частоты, а выходы первого и второго фильтров удвоенной доплеровской частоты подключены к фазовому детектору, к выходу которого последовательно подключены малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения 121. При обнаружении колеблющихся объектов этим устройством также имеются слепые дальности, на которых пропадают сигналы от колеблющихся объектов.Another known device with increased sensitivity contains a master oscillator, a reference oscillator connected in series, a microwave balanced mixer, the second input of which is connected to the second output of the master oscillator, a microwave low-pass filter and a transmit antenna, the output of the receive antenna is connected to the first Doppler mixer, the second input which is connected to the first output of the master oscillator, the first intermediate frequency amplifier, the first multiplier, the first ph three times the Doppler frequency, the output of the receiving antenna is also connected to a second Doppler mixer connected in series, the second input of which is connected to the local oscillator output, a second intermediate frequency amplifier, a 90 ° phase shifter, a second multiplier, a second double Doppler frequency filter, and the outputs of the first and second filters doubled Doppler frequency are connected to a phase detector, to the output of which a low-noise amplifier, a notch filter, a low-frequency amplifier are connected in series you limiter whose limit level is set additional integrator the amplitude detector, an integrator, a comparator with a reference voltage unit, the detection signal generator 121. Upon detection of oscillating objects that device also has blind range in which the signals disappear from vibrating objects.

Из известных устройств, в котором устраняются слепые дальности и наиболее близким к предлагаемому, выбранный за прототип, является устройство обнаружения содержащее задающий генератор, последовательно соединенные приемную антенну, микроволновый балансный смеситель, усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные первый перемножитель, первый усилитель низкой частоты, первый компаратор, первый счетчик импульсов, последовательно соединенные второй перемножитель, второй усилитель низкой частоты, второй компаратор, второй счетчик импульсов, выходы первого и второго счетчиков подключены к формирователю сигнала обнаружения, первые входы первого и второго перемножителей подключены к выходу усилителя промежуточной частоты, опорный генератор подключен ко второму входу второго перемножителя, к синфазному входу квадратурного микроволнового преобразователя и к фазовращателю на 90°, выход которого подключен к квадратурному входу квадратурного микроволнового преобразователя и ко второму входу первого перемножителя, выход задающего генератора через квадратурный микроволновый преобразователь подключен к передающей антенне, а также к гетеродинному входу микроволнового балансного смесителя, блок опорного напряжения соединен со вторыми входами первого и второго компараторов, формирователь интервала счета подсоединен ко вторым входам первого и второго счетчиков импульсов /3/. Недостаток прототипа в том, что он имеет большую погрешность оценки частоты колебаний из-за поглощения радиоволн в пространственной среде или в частности живым организмом при мониторинге сердечного ритма.Of the known devices in which blind ranges are eliminated and the one closest to the one selected for the prototype is a detection device comprising a master oscillator, a receiving antenna connected in series, a microwave balanced mixer, an intermediate frequency amplifier, a first multiplier, a first low-frequency amplifier, and a first comparator, first pulse counter, serially connected second multiplier, second low-frequency amplifier, second comparator, second pulse counter, the outputs of the first and second counters are connected to the driver of the detection signal, the first inputs of the first and second multipliers are connected to the output of the intermediate frequency amplifier, the reference oscillator is connected to the second input of the second multiplier, to the common-mode input of the quadrature microwave converter and to the phase shifter 90 °, output which is connected to the quadrature input of the quadrature microwave transducer and to the second input of the first multiplier, the output of the master oscillator through a square A microwave microwave converter is connected to the transmitting antenna, as well as to the heterodyne input of the microwave balanced mixer, the reference voltage unit is connected to the second inputs of the first and second comparators, the count interval generator is connected to the second inputs of the first and second pulse counters / 3 /. The disadvantage of the prototype is that it has a large error in estimating the frequency of oscillations due to the absorption of radio waves in a spatial environment or in particular by a living organism when monitoring heart rate.

Задачей полезной модели является повышение точности оценки частоты колебаний объектов.The objective of the utility model is to increase the accuracy of estimating the oscillation frequency of objects.

Поставленная задача решается тем, что устройство обнаружения колеблющихся объектов, содержащее передающую антенну и приемную антенну, первый перемножитель и второй перемножитель, задающий генератор, первый выход которого подключен к первому входу микроволнового квадратурного преобразователя, а второй выход к первому входу микроволнового балансного смесителя, к его второму входу подсоединен выход опорного генератора, выход которого также подключен к первому входу первого перемножителя, второй вход которого через первый усилитель промежуточной частоты соединен с первым выходом микроволнового квадратурного преобразователя, последовательно соединенные первый усилитель низкой частоты, первый компаратор, первый счетчик импульсов, последовательно соединенные второй усилитель низкой частоты, второй компаратор, второй счетчик импульсов, первые выходы первого и второго счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам формирователя сигнала обнаружения, вторые входы первого и второго компараторов соединены с выходом блока опорного напряжения, вторые входы первого и второго счетчиков импульсов подключены к формирователю интервала счета, снабжено инвертором сигнала, первым и вторым сумматорами сигналов, первым и вторым таймерами, коммутирующим блоком, микроволновым малошумящим усилителем включенным между приемной антенной и вторым входом микроволнового квадратурного преобразователя, вторым усилителем промежуточной частоты, включенным между вторым выходом микроволнового квадратурного преобразователя и первым входом второго перемножителя, второй вход которого подсоединен к выходу опорного генератора, а выход второго перемножителя подключен через инвертор сигнала к первому входу второго сумматора, а также к первому входу первого сумматора, выход первого перемножителя подключен ко вторым входам первого и второго сумматоров сигналов, выходы которых подсоединены к первому и второму усилителям низкой частоты соответственно, вторые выходы первого и второго счетчиков подключены соответственно к первым входам первого и второго таймеров, ко вторым входам которых подключены первые выходы первого и второго счетчиков импульсов, выход формирователя интервала счета подключен к третьим входам первого и второго таймеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам коммутирующего блока, третий вход которого подсоединен к выходу формирователя сигнала обнаружения, выход микроволнового балансного смесителя подключен к передающей антенне.The problem is solved in that the oscillating object detection device comprising a transmitting antenna and a receiving antenna, a first multiplier and a second multiplier, a master oscillator, the first output of which is connected to the first input of the microwave quadrature converter, and the second output to the first input of the microwave balanced mixer, to its the second input is connected to the output of the reference generator, the output of which is also connected to the first input of the first multiplier, the second input of which through the first amplifier the intermediate frequency is connected to the first output of the microwave quadrature converter, the first low-frequency amplifier, the first comparator, the first pulse counter, the second low-frequency amplifier, the second comparator, the second pulse counter, the first outputs of the first and second pulse counters connected to the first and second the inputs of the driver of the detection signal, the second inputs of the first and second comparators are connected to the output of the reference voltage unit, the second inputs are not of the second and second pulse counters are connected to the counting interval shaper, equipped with a signal inverter, first and second signal adders, first and second timers, a switching unit, a low-noise microwave amplifier connected between the receiving antenna and the second microwave quadrature converter input, and a second intermediate frequency amplifier connected between the second output of the microwave quadrature converter and the first input of the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the reference generator, and the output of the second multiplier is connected through a signal inverter to the first input of the second adder, as well as to the first input of the first adder, the output of the first multiplier is connected to the second inputs of the first and second signal adders, the outputs of which are connected to the first and second low-frequency amplifiers, respectively, the second outputs of the first and second counters are connected respectively to the first inputs of the first and second timers, the second outputs of which are connected to the first outputs of the first and second counters pulse to yield shaper counting interval is connected to the third inputs of the first and second timers, the outputs of which are respectively connected to first and second inputs of the switching unit, a third input of which is connected to the output of the detection signal generator, a microwave balanced mixer output is connected to the transmitting antenna.

Новая совокупность признаков благодаря измерению длительности интервала существования импульсов с помощью таймеров, суммарно-разностной обработке сигналов квадратурных приемных каналов на расстояниях, когда объект не находится в слепых зонах дальности, а также повышению чувствительности приемных каналов из-за введения микроволнового малошумящего усилителя позволяет повысить точность определения частоты колеблющихся объектов.A new set of features due to measuring the duration of the interval of existence of pulses using timers, sum-difference processing of quadrature receiving channel signals at distances when the object is not in the blind zones, and also increasing the sensitivity of the receiving channels due to the introduction of a low-noise microwave amplifier can improve the accuracy of determination frequencies of oscillating objects.

Кроме того, использование для модуляции и для перемножителей единого сигнала дает возможность применения псевдослучайных последовательностей, что улучшает электромагнитную совместимость при использовании нескольких подобных устройств одновременно.In addition, the use of a single signal for modulation and multipliers makes it possible to use pseudo-random sequences, which improves electromagnetic compatibility when using several similar devices simultaneously.

На фиг. 1, где приведена структурная схема предлагаемого устройства обнаружения колеблющихся объектов, где:In FIG. 1, which shows a structural diagram of the proposed device for detecting oscillating objects, where:

1 - передающая антенна;1 - transmitting antenna;

2 - приемная антенна;2 - receiving antenna;

3- первый перемножитель;3 - the first multiplier;

4 - второй перемножитель;4 - the second multiplier;

5 - задающий генератор;5 - master oscillator;

6 - микроволновый квадратурный преобразователь;6 - microwave quadrature transducer;

7 - микроволновый балансный смеситель;7 - microwave balanced mixer;

8 - опорный генератор;8 - reference generator;

9 - первый усилитель промежуточной частоты;9 is a first intermediate frequency amplifier;

10 - первый усилитель низкой частоты;10 - the first low-frequency amplifier;

11 - первый компаратор;11 - the first comparator;

12 - первый счетчик импульсов;12 - the first pulse counter;

13 - второй усилитель низкой частоты;13 - the second low-frequency amplifier;

14 - второй компаратор;14 - second comparator;

15 - второй счетчик импульсов;15 - second pulse counter;

16 - формирователь сигнала обнаружения;16 - driver signal detection;

17 - блок опорного напряжения;17 - block reference voltage;

18 - формирователь интервала счета;18 - shaper interval account;

19 - инвертор сигнала;19 - signal inverter;

20 - первый сумматор сигнала;20 - the first adder signal;

21 - второй сумматор сигнала;21 - the second adder signal;

22 - первый таймер;22 - the first timer;

23 - второй таймер;23 - second timer;

24 - коммутирующий блок;24 - switching unit;

25 - микроволновый малошумящий усилитель;25 - microwave low-noise amplifier;

26 - второй усилитель промежуточной частоты.26 is a second intermediate frequency amplifier.

Предлагаемое устройство обнаружения колеблющихся объектов (Фиг. 1) содержит передающую антенну 1 и приемную антенну 2, первый перемножитель 3 и второй перемножитель 4, задающий генератор 5, первый выход которого подключен к первому входу микроволнового квадратурного преобразователя 6, а второй выход к первому входу микроволнового балансного смесителя 7, к его второму входу подсоединен выход опорного генератора 8, выход которого также подключен к первому входу первого перемножителя 3, второй вход которого через первый усилитель промежуточной частоты 9 соединен с первым выходом микроволнового квадратурного преобразователя 6, последовательно соединенные первый усилитель низкой частоты 10, первый компаратор 11, первый счетчик импульсов 12, последовательно соединенные второй усилитель низкой частоты 13, второй компаратор 14, второй счетчик импульсов 15, первые выходы первого 12 и второго 15 счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам формирователя сигнала обнаружения 16, вторые входы первого 11 и второго 14 компараторов соединены с выходом блока опорного напряжения 17, вторые входы первого и второго счетчиков импульсов подключены к формирователю интервала счета 18, отличающееся тем, что оно снабжено инвертором сигнала 19, первым 20 и вторым 21 сумматорами сигналов, первым 22 и вторым 23 таймерами, коммутирующим блоком 24, микроволновым малошумящим усилителем 25 включенным между приемной антенной 2 и вторым входом микроволнового квадратурного преобразователя 6, вторым усилителем промежуточной частоты 26, включенным между вторым выходом микроволнового квадратурного преобразователя 6 и первым входом второго перемножителя 4, второй вход которого подсоединен к выходу опорного генератора 8, а выход второго перемножителя 4 подключен через инвертор сигнала 19 к первому входу второго сумматора 21, а также к первому входу первого сумматора 20, выход первого перемножителя 3 подключен ко вторым входам первого 20 и второго 21 сумматоров сигналов, выходы которых подсоединены соответственно к первому 10 и второму 13 усилителям низкой частоты, вторые выходы первого 12 и второго 15 счетчиков подключены соответственно к первым входам первого 22 и второго 23 таймеров, ко вторым входам которых подключены первые выходы первого 12 и второго 15 счетчиков импульсов, выход формирователя интервала счета 18 подключен к третьим входам первого 22 и второго 23 таймеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам коммутирующего блока 24, третий вход которого подсоединен к выходу формирователя сигнала обнаружения 16, выход микроволнового балансного смесителя 7 подключен к передающей антенне 1.The proposed device for detecting oscillating objects (Fig. 1) contains a transmitting antenna 1 and a receiving antenna 2, a first multiplier 3 and a second multiplier 4, a master oscillator 5, the first output of which is connected to the first input of the microwave quadrature converter 6, and the second output to the first input of the microwave balanced mixer 7, the output of the reference generator 8 is connected to its second input, the output of which is also connected to the first input of the first multiplier 3, the second input of which is intermediate through the first amplifier frequency 9 is connected to the first output of the microwave quadrature converter 6, the first low-frequency amplifier 10, the first comparator 11, the first pulse counter 12, the second low-frequency amplifier 13, the second comparator 14, the second pulse counter 15, the first outputs of the first 12 and the second 15 pulse counters are connected to the first and second inputs of the driver of the detection signal 16, the second inputs of the first 11 and second 14 comparators are connected to the output of the reference voltage block 17, sec e inputs of the first and second pulse counters are connected to the former of the counting interval 18, characterized in that it is equipped with a signal inverter 19, a first 20 and a second 21 signal adders, the first 22 and second 23 timers, a switching unit 24, a low-noise microwave amplifier 25 connected between the receiver antenna 2 and the second input of the microwave quadrature converter 6, the second intermediate frequency amplifier 26 connected between the second output of the microwave quadrature converter 6 and the first input of the second multiplier An amplifier 4, the second input of which is connected to the output of the reference generator 8, and the output of the second multiplier 4 is connected through a signal inverter 19 to the first input of the second adder 21, as well as to the first input of the first adder 20, the output of the first multiplier 3 is connected to the second inputs of the first 20 and the second 21 signal adders, the outputs of which are connected respectively to the first 10 and second 13 low-frequency amplifiers, the second outputs of the first 12 and second 15 counters are connected respectively to the first inputs of the first 22 and second 23 timers, to the second the moves of which the first outputs of the first 12 and second 15 pulse counters are connected, the output of the interval meter 18 is connected to the third inputs of the first 22 and second 23 timers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the switching unit 24, the third input of which is connected to the output of the signal conditioner detection 16, the output of the microwave balanced mixer 7 is connected to the transmitting antenna 1.

Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.

Задающий генератор 5 вырабатывает сигнал с круговой частотой ω0 (например, частота 3 ГГц) ug=Ag cos (ω0t), который поступает с его второго выхода на первый вход микроволнового балансного смесителя 7, на второй вход которого поступает сигнал (частотой Ω0=1 МГц) u0=А0 cos (Ω0 t) с выхода опорного генератора 8. В результате преобразования сигнал ut=At cos (ω0 t) cos (Ω0 t) с помощью передающей антенны 1 излучается в пространство. Отраженный сигнал с приемной антенны 2 ur=Ar cos (ω0 (t-τ)) cos (Ω0 (t-τ)), где τ=τ0+δ(t) -задержка, τ0=2R0/c (с - скорость света) постоянная составляющая задержки, определяемая средним расстоянием R0 до колеблющегося объекта с периодом Т, δ(t)=2ΔR sin(2πt/T)/с - переменная составляющая задержки, через микроволновый малошумящий усилитель 25 поступает на второй вход микроволнового квадратурного преобразователя 6, на первый вход которого поступает сигнал ug=Ag cos (ω0t) с первого выхода задающего генератора 5. Так период сокращения сердечной мышцы лежит в диапазоне 0,4÷1,25 с (0,8-2,5)Гц, а амплитуда колебаний наблюдаемой поверхности сердца не более 0,5 см. Дальность до колеблющегося органа может находиться от 0,3 м и более. Следовательно постоянная составляющая ω0 τ0 находится в диапазоне 2000° и более, а амплитуда переменной составляющей ω0 δ (t) не более 36°. С первого (синфазного) выхода микроволнового квадратурного преобразователя 6 сигнал us=As cos (ω0 τ) cos (Ω0 (t-τ)) через первый усилитель промежуточной частоты 9 поступает на второй вход первого перемножителя 3. С второго (квадратурного) выхода микроволнового квадратурного преобразователя 6 сигнал uc=As cos (ω0 τ+90°) cos (Ω0 (t-τ)) через второй усилитель промежуточной частоты 26 поступает на первый вход второго перемножителя 4. На первый вход первого перемножителя 3 и второй вход второго перемножителя 4 поступает сигнал u0=А0 cos (Ω0t) с выхода опорного генератора 8, в результате перемножения на выходе первого перемножителя 3 появится сигнал ux1=Ах cos [ω0 δ (t)+ω0 τ0], а на выходе второго перемножителя 4 появится сигнал ux2=Ах cos [ω0 δ (t)+ω0 τ0+90°], Сигнал ux1 с выхода первого перемножителя 3 поступает на вторые входы первого 20 и второго 21 сумматоров сигналов, а с выхода второго перемножителя 4 сигнал ux2 поступает на первый вход первого сумматора сигналов 20 и через инвертор сигнала 19 поступает на первый вход второго сумматора сигналов 21. Сигнал ux1+ux2=(√2) Ах sin [ω0 δ (t)+ω0 τ0-45°] с выхода первого сумматора сигналов 20 через последовательно включенные первый усилитель низкой частоты 10, первый компаратор 11 приходит на первый счетчик импульсов 12. Сигнал ux1-ux2=(√2) Ах sin [ω0 δ (t)+ω0 τ0+45°] с выхода второго сумматора сигналов 21 через последовательно включенные второй усилитель низкой частоты 13, второй компаратор 14 приходит на второй счетчик импульсов 15. Таким образом происходит увеличение амплитуды сигналов в √2 раз и соответственно повышается точность оценки частоты колебаний. Амплитуда переменных составляющих зависит от постоянной составляющей задержки τ0 по периодическому закону, что приводит к появлению участков пропадания сигналов колеблющихся органов человека. Так как на входах первого и второго компараторов 11 и 14 фазы сдвинуты на 90 градусов, то по крайней мере хотя бы на одном из них амплитуда сигнала превысит пороговое напряжение, определяемое блоком опорного напряжения 17 и на одном или на обоих выходах первого 11 и второго 14 компараторов появится импульсный сигнал. На вторые входы первого 12 и второго 15 счетчиков импульсов которых импульсы разрешения счета с формирователя интервала счета 18. Интервал счета выбирается равным произведению К Тм, где К - заданное число импульсов (например, 5), Тм - максимальный период обнаруживаемых колебаний (в случае сердцебиения около 1,2 с). Если количество импульсов приходящее с выходов первого 11 или второго 14 компараторов превышает К-1 (=4) за интервал счета (6 с), то на первых выходах первого 12 или второго 15 счетчиков импульсов появляются сигналы, которые запускают формирователь сигнала обнаружения 16 и останавливают первый 22 или второй 23 таймеры соответственно. По приходу первого счетного импульса в течении интервала счета К Тм со вторых выходов первого 12 или второго 15 счетчиков импульсов соответственно запускается первый 22 или второй 23 таймер, на третьи входы которых также поступают импульсы разрешения с формирователя интервала счета 18. По сигналу с формирователя сигнала обнаружения 16, который приходит на третий вход коммутирующего блока 24, сигнал с первого 22 или второго 23 таймеров, поступающие соответственно на первый или второй входы коммутирующего блока 24, проходит на выход устройства.The master oscillator 5 generates a signal with a circular frequency ω 0 (for example, a frequency of 3 GHz) u g = A g cos (ω 0 t), which comes from its second output to the first input of the microwave balanced mixer 7, to the second input of which a signal ( frequency Ω 0 = 1 MHz) u 0 = А 0 cos (Ω 0 t) from the output of the reference generator 8. As a result of the conversion, the signal u t = At t cos (ω 0 t) cos (Ω 0 t) using the transmitting antenna 1 radiates into space. The reflected signal from the receiving antenna 2 u r = A r cos (ω 0 (t-τ)) cos (Ω 0 (t-τ)), where τ = τ 0 + δ (t) -delay, τ 0 = 2R 0 / c (s is the speed of light) is the constant component of the delay, determined by the average distance R 0 to the oscillating object with a period T, δ (t) = 2ΔR sin (2πt / T) / s is the variable component of the delay, through the microwave low-noise amplifier 25 enters a second input quadrature microwave transmitter 6, to the first input of which the signal u g = a g cos (ω 0 t) output from the first oscillator 5. Thus during heart muscle contraction lies in the range 0.4 1.25 (0.8-2.5) Hz, and vibration amplitude of the observed surface of the heart is not more than 0.5 cm. The distance to the vibrating body may be 0.3 m or more. Therefore, the constant component ω 0 τ 0 is in the range of 2000 ° or more, and the amplitude of the variable component ω 0 δ (t) is not more than 36 °. From the first (in-phase) output of the microwave quadrature converter 6, the signal u s = A s cos (ω 0 τ) cos (Ω 0 (t-τ)) through the first intermediate frequency amplifier 9 is fed to the second input of the first multiplier 3. From the second (quadrature ) of the output of the microwave quadrature converter 6, the signal u c = A s cos (ω 0 τ + 90 °) cos (Ω 0 (t-τ)) through the second intermediate frequency amplifier 26 is supplied to the first input of the second multiplier 4. The first input of the first multiplier 3 and the second input of the second multiplier 4 receives a signal u 0 = А 0 cos (Ω 0 t) from the output of the reference generator Ator 8, as a result of multiplication, the signal u x1 = А х cos [ω 0 δ (t) + ω 0 τ 0 ] appears at the output of the first multiplier 3, and the signal u x2 = А x cos [ω 0 appears at the output of the second multiplier 4 δ (t) + ω 0 τ 0 + 90 °], The signal u x1 from the output of the first multiplier 3 goes to the second inputs of the first 20 and second 21 adders, and from the output of the second multiplier 4 the signal u x2 goes to the first input of the first adder 20 and through the inverter of the signal 19 it is fed to the first input of the second adder of signals 21. The signal u x1 + u x2 = (√2) A x sin [ω 0 δ (t) + ω 0 τ 0 -45 °] from the output of the first adder s 20 channels through successively connected first low-frequency amplifier 10, the first comparator 11 arrives at the first pulse counter 12. Signal u x1 -u x2 = (√2) A x sin [ω 0 δ (t) + ω 0 τ 0 + 45 ° ] from the output of the second adder of signals 21 through the second low-frequency amplifier 13 connected in series, the second comparator 14 arrives at the second pulse counter 15. Thus, the signal amplitude increases by a factor of √2 and accordingly the accuracy of the estimation of the oscillation frequency increases. The amplitude of the variable components depends on the constant component of the delay τ 0 according to the periodic law, which leads to the appearance of sections of the disappearance of signals of oscillating organs of a person. Since the phases 11 and 14 are shifted 90 degrees at the inputs of the first and second comparators, then at least at one of them the signal amplitude will exceed the threshold voltage determined by the reference voltage block 17 and at one or both outputs of the first 11 and second 14 A pulse signal will appear on the comparators. The second inputs of the first 12 and second 15 pulse counters of which the count resolution pulses from the shaper of the counting interval 18. The counting interval is chosen equal to the product K T m , where K is the specified number of pulses (for example, 5), T m is the maximum period of detected oscillations (in heartbeat about 1.2 s). If the number of pulses arriving from the outputs of the first 11 or second 14 comparators exceeds K-1 (= 4) for the counting interval (6 s), then signals appear at the first outputs of the first 12 or second 15 pulse counters, which start the driver of the detection signal 16 and stop first 22 or second 23 timers, respectively. Upon arrival of the first counting pulse during the counting interval K T m from the second outputs of the first 12 or second 15 pulse counters, respectively, the first 22 or second 23 counters are started, the third inputs of which also receive resolution pulses from the shaper of the counting interval 18. According to the signal from the signal shaper detection 16, which comes to the third input of the switching unit 24, the signal from the first 22 or second 23 timers, respectively, received at the first or second inputs of the switching unit 24, passes to the output of the device.

Все узлы устройства выполняются с применением широко выпускаемой номенклатуры аналоговых и цифровых микросхем.All nodes of the device are implemented using a widely available range of analog and digital microcircuits.

В предлагаемом устройстве может быть уменьшена мощность излучения, что позволяет его использование длительное время, например, в датчиках присутствия или при мониторинге дыхания или сердечного пульса людей малоподвижных профессий без нарушения санитарных норм.In the proposed device, the radiation power can be reduced, which allows its use for a long time, for example, in presence sensors or when monitoring the respiration or heart rate of people with sedentary occupations without violating sanitary standards.

Источники информации.Sources of information.

1. Патент Российской Федерации №2221260 МКИ G01S 13/561. Patent of the Russian Federation No. 2221260 MKI G01S 13/56

2. Патент Российской Федерации №2287841 МКИ G01S 13/562. Patent of the Russian Federation No. 2287841 MKI G01S 13/56

3. Патент Российской Федерации №2482511 МКИ G01S 13/56 - прототип.3. Patent of the Russian Federation No. 2482511 MKI G01S 13/56 - prototype.

Claims (1)

Устройство обнаружения колеблющихся объектов, содержащее передающую антенну и приемную антенну, первый перемножитель и второй перемножитель, задающий генератор, первый выход которого подключен к первому входу микроволнового квадратурного преобразователя, а второй выход к первому входу микроволнового балансного смесителя, к его второму входу подсоединен выход опорного генератора, выход которого также подключен к первому входу первого перемножителя, второй вход которого через первый усилитель промежуточной частоты соединен с первым выходом микроволнового квадратурного преобразователя, последовательно соединенные первый усилитель низкой частоты, первый компаратор, первый счетчик импульсов, последовательно соединенные второй усилитель низкой частоты, второй компаратор, второй счетчик импульсов, первые выходы первого и второго счетчиков импульсов подключены к первому и второму входам формирователя сигнала обнаружения, вторые входы первого и второго компараторов соединены с выходом блока опорного напряжения, вторые входы первого и второго счетчиков импульсов подключены к формирователю интервала счета, отличающееся тем, что оно снабжено инвертором сигнала, первым и вторым сумматорами сигналов, первым и вторым таймерами, коммутирующим блоком, микроволновым малошумящим усилителем, включенным между приемной антенной и вторым входом микроволнового квадратурного преобразователя, вторым усилителем промежуточной частоты, включенным между вторым выходом микроволнового квадратурного преобразователя и первым входом второго перемножителя, второй вход которого подсоединен к выходу опорного генератора, а выход второго перемножителя подключен через инвертор сигнала к первому входу второго сумматора, а также к первому входу первого сумматора, выход первого перемножителя подключен ко вторым входам первого и второго сумматоров сигналов, выходы которых подсоединены соответственно к первому и второму усилителям низкой частоты, вторые выходы первого и второго счетчиков подключены соответственно к первым входам первого и второго таймеров, ко вторым входам которых подключены первые выходы первого и второго счетчиков импульсов, выход формирователя интервала счета подключен к третьим входам первого и второго таймеров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам коммутирующего блока, третий вход которого подсоединен к выходу формирователя сигнала обнаружения, выход микроволнового балансного смесителя подключен к передающей антенне.An oscillating object detection device comprising a transmitting antenna and a receiving antenna, a first multiplier and a second multiplier defining a generator, the first output of which is connected to the first input of the microwave quadrature converter, and the second output is connected to the first input of the microwave balanced mixer, and the output of the reference generator is connected to its second input whose output is also connected to the first input of the first multiplier, the second input of which is connected to the first through the first intermediate frequency amplifier the output of the microwave quadrature converter, the first low-frequency amplifier, the first comparator, the first pulse counter, the second low-frequency amplifier, the second comparator, the second pulse counter, the first outputs of the first and second pulse counters connected to the first and second inputs of the detection signal the second inputs of the first and second comparators are connected to the output of the reference voltage unit, the second inputs of the first and second pulse counters are connected to the shaper of the counting interval, characterized in that it is equipped with a signal inverter, first and second signal adders, first and second timers, a switching unit, a low-noise microwave amplifier connected between the receiving antenna and the second input of the microwave quadrature converter, the second intermediate frequency amplifier included between the second output of the microwave quadrature converter and the first input of the second multiplier, the second input of which is connected to the output of the reference generator pa, and the output of the second multiplier is connected through a signal inverter to the first input of the second adder, as well as to the first input of the first adder, the output of the first multiplier is connected to the second inputs of the first and second adders, the outputs of which are connected respectively to the first and second low-frequency amplifiers, the second the outputs of the first and second counters are connected respectively to the first inputs of the first and second timers, to the second inputs of which the first outputs of the first and second pulse counters are connected, the output of the interval interval calculator is connected to the third inputs of the first and second timers, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the switching unit, the third input of which is connected to the output of the detection signal shaper, the output of the microwave balanced mixer is connected to the transmitting antenna.
RU2019140586U 2019-12-10 2019-12-10 VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE RU196452U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140586U RU196452U1 (en) 2019-12-10 2019-12-10 VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140586U RU196452U1 (en) 2019-12-10 2019-12-10 VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU196452U1 true RU196452U1 (en) 2020-03-02

Family

ID=69768631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019140586U RU196452U1 (en) 2019-12-10 2019-12-10 VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU196452U1 (en)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141119C1 (en) * 1998-03-23 1999-11-10 Легошин Михаил Леонидович Method detecting animated objects and device for its implementation
WO2007136610A2 (en) * 2006-05-17 2007-11-29 University Of Hawaii Determining presence and/or physiological motion of one or more subjects with multiple receiver doppler radar systems
RU2313108C2 (en) * 2006-01-31 2007-12-20 Вячеслав Адамович Заренков Mode of detection living objects and an arrangement for its execution
EP2093588A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-26 Industrial Technology Research Institute Pulsed ultra-wideband sensor and the method thereof
RU2384860C2 (en) * 2008-05-13 2010-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (государственный технический университет)" (МАИ) Method of detecting people and moving objects behind barrier and device for realising said method
JP2011007518A (en) * 2009-06-23 2011-01-13 Panasonic Corp Device, system and method for detecting suspicious person
RU2419812C1 (en) * 2009-09-17 2011-05-27 Лайф Сенсор Ко., Лтд. Differential sensor to detect moving objects
RU2480784C1 (en) * 2011-12-21 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) Biorythm detector
RU2482511C1 (en) * 2011-12-21 2013-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) Detector
KR101814290B1 (en) * 2016-09-29 2018-01-02 재단법인대구경북과학기술원 A location information determination apparatus and method of a target using an impulse radar
US10201278B2 (en) * 2013-04-18 2019-02-12 California Institute Of Technology Life detecting radars
US10473762B2 (en) * 2016-08-15 2019-11-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Wireless radio module

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141119C1 (en) * 1998-03-23 1999-11-10 Легошин Михаил Леонидович Method detecting animated objects and device for its implementation
RU2313108C2 (en) * 2006-01-31 2007-12-20 Вячеслав Адамович Заренков Mode of detection living objects and an arrangement for its execution
WO2007136610A2 (en) * 2006-05-17 2007-11-29 University Of Hawaii Determining presence and/or physiological motion of one or more subjects with multiple receiver doppler radar systems
EP2093588A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-26 Industrial Technology Research Institute Pulsed ultra-wideband sensor and the method thereof
RU2384860C2 (en) * 2008-05-13 2010-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (государственный технический университет)" (МАИ) Method of detecting people and moving objects behind barrier and device for realising said method
JP2011007518A (en) * 2009-06-23 2011-01-13 Panasonic Corp Device, system and method for detecting suspicious person
RU2419812C1 (en) * 2009-09-17 2011-05-27 Лайф Сенсор Ко., Лтд. Differential sensor to detect moving objects
RU2480784C1 (en) * 2011-12-21 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) Biorythm detector
RU2482511C1 (en) * 2011-12-21 2013-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) Detector
US10201278B2 (en) * 2013-04-18 2019-02-12 California Institute Of Technology Life detecting radars
US10473762B2 (en) * 2016-08-15 2019-11-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Wireless radio module
KR101814290B1 (en) * 2016-09-29 2018-01-02 재단법인대구경북과학기술원 A location information determination apparatus and method of a target using an impulse radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3877783B2 (en) A method for finding the position of a living organism and a microwave probe using the
RU2369323C1 (en) Impulse superwide-band sensor
US20150018676A1 (en) Microwave contactless heart rate sensor
US20120146852A1 (en) Pulse radar receiver
WO2020139778A1 (en) Ultrasonic echo processing in presence of doppler shift
JPS585387B2 (en) Sokdo Sokutei Souchi
RU196452U1 (en) VIBRATING OBJECT DETECTION DEVICE
EP0345960B1 (en) An ultrasonic doppler blood flow velocity detection apparatus
JP2019152441A (en) Vital sensor
RU2480784C1 (en) Biorythm detector
RU2017122646A (en) Method for measuring range and radial velocity in a radar with a probing composite pseudo-random chirp pulse
RU2482511C1 (en) Detector
RU2392852C2 (en) Impulse superbroadband sensor of remote breath and heartbeat monitoring
Kunita et al. Range measurement using ultrasound FMCW signals
RU2480786C1 (en) Device for detecting weakly pulsating objects
SE417138B (en) MTI FILTER INCLUDED IN THE RECEIVER IN A FOLLOWED
RU2480785C1 (en) Device for detecting weakly vibrating objects
RU2159942C1 (en) Procedure detecting location of living objects and microwave locator for realization of procedure
WO2014049450A1 (en) Frequency modulated continuous waveform (fmcw) radar
Malafaia et al. Improving performance of bio-radars for remote heartbeat and breathing detection by using cyclostationary features
US4760398A (en) Methods and apparatus for determining the differential sideband power of radar signals
RU2360265C1 (en) Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end
RU113590U1 (en) MOVING OBJECT DETECTION DEVICE
RU2756974C1 (en) Apparatus for detecting an incoherent sequence of ultra-wideband quasi-radio signals of arbitrary waveform
RU207967U1 (en) CW radio altimeter with phase locked reference

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201110

Effective date: 20201110