【正文】 人體的心跳和呼吸兩個(gè)方面，建立這兩個(gè)人體生命的主要體征與微波雷達(dá)信號之間的科學(xué)聯(lián)系；運(yùn)用《信號與系統(tǒng)》與《數(shù)字信號處理》中的相關(guān)知識和方法，進(jìn)行微波雷達(dá)信號的頻譜變換，從信號的頻率、幅度、脈沖特征等方面建立人體生命體征的微波雷達(dá)信號模型；進(jìn)行人體衣物、瓦礫、墻壁等掩蓋物的微波雷達(dá)衰減測試，進(jìn)而為嚴(yán)重表皮燒傷的人體、瓦礫掩埋下的人體等無法接觸人體的真實(shí)情況下的非接觸探測，提供測試方法和數(shù)據(jù)的支持。圖1 地震區(qū)工作的生命探測雷達(dá)圖2微波雷達(dá)原理框圖如圖2所示，進(jìn)行微波雷達(dá)技術(shù)的研究，微波雷達(dá)工作于10GHz頻率，壓控振蕩器（VCO）產(chǎn)生10GHz微波信號，經(jīng)功率分配器功分后，一路作為發(fā)射信號，經(jīng)功率放大器（PA）放大后，經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射出去；一路作為接收信號的本振信號（LO），進(jìn)入混頻器，與接收進(jìn)來的微波散射信號（RF）進(jìn)行進(jìn)行混頻，輸出表征目標(biāo)特征的中頻信號（IF）。圖中的低噪聲放大器（LNA）放大從接收天線接收的散射微波信號。如圖3所示，運(yùn)用微波雷達(dá)對掩蓋層下的人體進(jìn)行人體呼吸、心跳的生命體征探測，進(jìn)行非接觸式微波生命探測的實(shí)驗(yàn)研究。發(fā)射微波反射微波微波雷達(dá)掩蓋層人體透射微波（人體衣物、瓦礫、墻體等掩蓋物）圖3 微波雷達(dá)探測掩蓋物下的人體生命體征在有了以上所需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之后，我們就可以安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟了。①首先進(jìn)行微波的掩蓋物穿透能力和人體生命體征的微波雷達(dá)信號表征的研究，掩蓋物樣本包括人體衣物、瓦礫、墻壁等，人體生命體征為呼吸與心跳；②在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組成員分工合作，分別進(jìn)行微波雷達(dá)的集成和后端信號采集與處理電路的設(shè)計(jì)與制作，并完成探測器的系統(tǒng)集成；③最后，全項(xiàng)目組進(jìn)行非接觸式微波生命探測的實(shí)驗(yàn)研究，撰寫總結(jié)報(bào)告和研究論文。 圖4 研究技術(shù)路線第2章 微波雷達(dá)工作原理微波和無線電波、電視信號、雷達(dá)通訊、紅外線、可見光等一樣，都是屬于電磁波，不同的是波長不一樣。微波是頻率在300MHz到300GHz的電磁波（波長11000mm），通常用在廣播、電視等通訊技術(shù)方面。但是到了現(xiàn)代又把它擴(kuò)展為一種心得能源，即把微波當(dāng)做一種能量來使用，在工農(nóng)業(yè)方面要用來加熱和干燥，在化學(xué)工業(yè)方面用來進(jìn)行催化促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，而在科學(xué)研究方面則用來激發(fā)等離子體等。一個(gè)典型的例子就是家用微波爐。目前，常用頻率在9182450MHz的微波用到工業(yè)加熱中，在使用中，可以按照加熱材料的形狀、大小、含水量來進(jìn)行選擇。但是在本文中，將利用微波來進(jìn)行生命體征探測的實(shí)驗(yàn)研究，從而能利用到實(shí)際運(yùn)用之中，更好的幫助到我們?nèi)肆λ荒茏龅降牡胤?。雷達(dá)所起的作用和眼睛相似，當(dāng)然，這樣的杰作并不是出于大自然之手，同時(shí)，它是用無線電波作為信息載體的。實(shí)際上，無論是可見光還是無線電波，其本質(zhì)還是相同的，都屬于電磁波，傳播速度與光速一樣，但是它們在波段上占據(jù)的位置不一樣。它的原理是用雷達(dá)設(shè)備的發(fā)射機(jī)通過天線將電磁波能量射向空間某個(gè)方向，而那個(gè)方向上的物體把碰到的電磁波進(jìn)行反射；雷達(dá)天線將接收反射波送到接收設(shè)備進(jìn)行處理，然后提取有關(guān)該物體的某些信息(目標(biāo)物體與雷達(dá)之間的距離，距離變化率或方位、高度、經(jīng)向速度等)。測量距離指的是發(fā)射脈沖和回波脈沖間的時(shí)間差，由于電磁波速度與光速一樣，所以能換算成目標(biāo)的精確距離。測量目標(biāo)方位是依靠天線的尖銳方位波束測量出來的。測量仰角則是依靠窄的仰角波束測量。然后根據(jù)距離和仰角就能計(jì)算出目標(biāo)高度。測量速度則是多普勒效應(yīng)原理。由于接收到的目標(biāo)回波頻率和雷達(dá)發(fā)射頻率存在差別，而這兩者之間的差值就被稱作是多普勒頻率。雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離變化率是從多普勒頻率中可以提取的主要信息之一。當(dāng)雷達(dá)的統(tǒng)一空間分辨單元內(nèi)同時(shí)存在目標(biāo)和干擾雜波時(shí)，就能利用它們之間多普勒頻率的不同從而可以在干擾雜波中檢測以及跟蹤目標(biāo)。、技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)性是雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展的主要推動(dòng)力。為了滿足軍事上面的需求，特別是在第二次世界大戰(zhàn)，人們依據(jù)電磁場理論，綜合其他相關(guān)技術(shù)從而將雷達(dá)發(fā)展起來了。這樣一來就可以說是戰(zhàn)爭與技術(shù)的產(chǎn)物。隨著微波技術(shù)的應(yīng)用，電子元器件、電子學(xué)、集成電路和線路數(shù)字化的發(fā)展，脈沖多普勒技術(shù)、動(dòng)模板顯示技術(shù)的發(fā)展，統(tǒng)計(jì)監(jiān)測理論、模糊圖理論、大功率調(diào)速管放大器以及匹配濾波器的應(yīng)用，出現(xiàn)先進(jìn)雷達(dá)，使得雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展迅速。但是由于雷達(dá)研發(fā)成本的提高，經(jīng)濟(jì)性問題也突顯出來了。應(yīng)以明確的作戰(zhàn)需求為牽引，積極大膽、采用現(xiàn)代新技術(shù)，研制出成本低、性能優(yōu)越、可靠性高的雷達(dá)系統(tǒng)，以滿足不同環(huán)境下的需求.，總是有了理論上的突破，才會(huì)有雷達(dá)的大發(fā)展。在雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展過程中，只有在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，才會(huì)有雷達(dá)新技術(shù)，才會(huì)出現(xiàn)雷達(dá)新體制。例如收發(fā)開關(guān)的出現(xiàn)，才會(huì)有雷達(dá)收發(fā)共用一副天線系統(tǒng)。大功率磁控管的出現(xiàn)，才大大提高雷達(dá)的探測性能。有了20 世紀(jì)60 年代的數(shù)字處理技術(shù)、大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)，才有80 年代雷達(dá)系統(tǒng)的不斷完善和成熟。雷達(dá)技術(shù)必定是以新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為基礎(chǔ)的，由此可見，雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展必將受到新世紀(jì)航天技術(shù)、納米技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新材料技術(shù)的影響。、融合。雷達(dá)作為“有源”傳感器與激光、紅外、光學(xué)和聲學(xué)傳感器組合，可以使得探測能力增強(qiáng)，同時(shí)其隱蔽性與抗干擾能力也得到增強(qiáng)。美國的B2 轟炸機(jī)、F35 戰(zhàn)斗機(jī)以及F22 戰(zhàn)斗機(jī)都具有數(shù)據(jù)融合與處理能力以及復(fù)雜的多傳感器系統(tǒng)。俄羅斯的蘇27 和米29 飛機(jī)上面也裝備了紅外、光電與雷達(dá)綜合火控系統(tǒng)。歐洲的三種主要戰(zhàn)斗機(jī)“陣風(fēng)”、EF2000、和JAS39也都具有紅外、光電與雷達(dá)綜合火控系統(tǒng)。雷達(dá)系統(tǒng)在經(jīng)過近70多年的發(fā)展出現(xiàn)很多新體制，如合成孔徑雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、全相參雷達(dá)、超視距雷達(dá)、雙/多基地雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)和單脈沖雷達(dá)等。許多新的技術(shù)也運(yùn)用到雷達(dá)發(fā)展中，如低截獲概率技術(shù)、自動(dòng)檢測和跟蹤技術(shù)、脈沖多普勒技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)和信號處理新技術(shù)等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)系統(tǒng)將會(huì)得到更多的技術(shù)支持以及更好的發(fā)展?？讖嚼走_(dá)、毫米波雷達(dá)、全相參雷達(dá)、超視距雷達(dá)、雙/多基地雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)和單脈沖雷達(dá)等將作為主要發(fā)展體制，敏感蒙皮與共形陣天線也會(huì)迅速發(fā)展并且得到應(yīng)用，雷達(dá)的多傳感器的融合技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)將是其發(fā)展的方向。通過通用化、系列化和模塊化的技術(shù)設(shè)計(jì)，從而不斷使得雷達(dá)的可靠性、維修性等獲得提高，也是雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展主題。現(xiàn)代雷達(dá)的突出特點(diǎn)是：偵察一反偵察、隱蔽一反隱蔽、摧毀一反摧毀、干擾一反干擾，也稱作是“四抗”。雷達(dá)的信號截獲和隱蔽。雷達(dá)的電子干擾與抗干擾。雷達(dá)向武器系統(tǒng)提供攻擊目標(biāo)與防止被摧毀從而提高戰(zhàn)場中的生存能力等都是矛盾的兩個(gè)方面。電子技術(shù)不斷的迅速發(fā)展，使得雷達(dá)在這樣的矛盾中不斷發(fā)展、互相促進(jìn)。雷達(dá)系統(tǒng)要不斷取得新的更大發(fā)展只有不斷創(chuàng)造新體制、發(fā)展新技術(shù)、不斷適應(yīng)新的軍事和經(jīng)濟(jì)需求。第3章 物質(zhì)的微波穿透實(shí)驗(yàn)研究 微波的特性（1）波長短：它不同于一般的無線電波，因微波波長短到毫米,它具有類似光一樣有直線傳播性質(zhì)。（2）頻率高：微波已成為一種電磁輻射，趨膚效應(yīng)、輻射損耗相當(dāng)嚴(yán)重。所以在研究微波問題時(shí)要采用電磁場和電磁波的概念和方法。不能采用集中參數(shù)元件。需要采用分布參數(shù)元件，如波導(dǎo)、諧振腔、測量線等。測量的量是駐波比，頻率。特性阻抗等。（3）量子特性：在微波波段，電磁波每個(gè)量子的能量范圍約為106～103eV。許多原子和分子發(fā)射和吸收的電磁波能量正好處于微波波段內(nèi)，人們正是利用這一特點(diǎn)研究分子和原子的結(jié)構(gòu)，發(fā)展了微波波譜學(xué)、量子電子學(xué)等新興學(xué)科，并研制了量子放大器、分子鐘和原子鐘。（4）穿透性。微波照射到介質(zhì)時(shí)能深入到介質(zhì)內(nèi)部的特點(diǎn)，成為穿透性。一方面，大氣中的云、霧、雪等對微波傳播影響較小，這是微波能穿透這些介質(zhì)而基本不受影響，這為全天候微波通信和遙感技術(shù)打下了基礎(chǔ)。另一方面，微波是唯一能穿透電離層的電磁波（光波除外），具有穿透特性。再一方面，微波能穿透生物體，這位微波生物醫(yī)學(xué)打下了基礎(chǔ)。（5）熱慣性小 　 微波對介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)的溫升情況可以無惰性的變化，不存在余熱的現(xiàn)象，對自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)而言是很有必要的。 似光、似聲性 　　微波的波長比較短，和地球上的一般物體（如飛機(jī)，艦船，汽車建筑物等）相比，在尺寸上面相對要小得多，或者是同一量級。從而使微波的特點(diǎn)和幾何光學(xué)類似，這就是似光性。這樣一來，使用微波工作能夠使電路元件尺寸減?。皇沟孟到y(tǒng)更緊湊；也能夠制成體積小，方向性很強(qiáng)，增益高的天線系統(tǒng)，接受從地面或空間其他物體反射回來的微弱信號，接著確定物體的方位與距離，并分析目標(biāo)特征。因?yàn)槲⒉úㄩL與物體（實(shí)驗(yàn)室中無線設(shè)備）的尺寸是同量級的，所以微波的特點(diǎn)又和聲波類似，這就是似