生命探測微功率超寬帶雷達電路設(shè)計開題報告(編輯修改稿)
2025-06-27 14:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 窄（ p 秒級）、峰值功率很高、平均功率極底、頻譜分布廣泛，具有很高的分辨率。 本課題只要設(shè)計包括兩部分，一是微功率沖擊雷達硬件電路設(shè)計，二是微功率沖擊雷達天線部分的設(shè)計。 微功率沖擊雷達通過發(fā)射極窄 UWB 脈沖，通過發(fā)射天線輻射電磁波，碰到人體胸腔的運動后而發(fā)生微小變化，接收天線接收反射電磁波，采用取樣門提取生命信號，最后送到微處理單元進行數(shù)字處理得到生命信號。微功率沖擊雷達硬件電路包括：窄脈沖信號產(chǎn)生電路；取樣積分電路；帶通濾波電路及放大電路 。對電路進行分析設(shè)計，并采用 Multisim 軟件進行仿真設(shè)計。微功率沖擊雷達天線則是通過分析雷達對天線的要求，比較各種超寬帶雷達天線，采用 HFSS11 仿真分析天線。 研究的方案 了解 超寬帶雷達工作原理 主要有： 電磁波傳播的基本規(guī)律與介質(zhì)的電性質(zhì)、超寬帶沖激雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、超寬帶收發(fā)天線的簡化模型與雷達的性能指標。 電磁波穿透墻壁時會發(fā)生反射和透射，其特性不僅受介質(zhì)的影響，還與波的極化方式有關(guān)。可以用線性模型來表示，即近似表示為： ? ? ? ? ? ? ? ? )(trtbtatstx ???? （ ） 其中 ??tx 為天線接收回波； ??ts 為發(fā)射波遇到目標物后的反射波； ??ta 為收發(fā)天線之間的耦合波； ??tb 為發(fā)射波遇到墻壁后的反射波； ??tr 為環(huán)境雜波。 超寬帶雷達使用超寬帶脈沖信號作為探測信號，利用電磁波穿透性穿過墻壁等介質(zhì)，碰到人體后而反射，根據(jù)目標檢測原理，實現(xiàn)對 人體生命信號的定位和識別。 脈 沖 發(fā) 生 器 脈 沖 整 形 窄 脈 沖 產(chǎn) 生A D 轉(zhuǎn) 換 放 大 濾 波 取 樣 積 分微 處 理 單 元 可 調(diào) 延 時 環(huán) 形 器 天 線探測區(qū)域 圖 微功率沖擊雷達原理框圖 了解 天線部分 的工作原理 微功率沖擊雷達的極窄脈沖的發(fā)射與接收都是通過天線完成的，因此天線性能的好壞直接決定系統(tǒng)的性能。 在設(shè)計天線時要盡可能的考慮天線的空間特性和時間特性。對雷達發(fā)射天線希望其達到將發(fā)射信號無畸變的輻射出去，而接收天線則要求其靈敏度高，從而更好的接收回波信號。 其實發(fā)射天線就是將超寬帶脈沖信號輻射出去，而接收天線則是 將人體反射的回波接收回來，我們可以將發(fā)射、接收天線看作濾波，其濾波效果直接影響系統(tǒng)的探測結(jié)果。 由此可看出天線在微功率沖擊雷達中起著很大的作用，其直接影響雷達在應(yīng)用過程中的探測效果，從而對天線的研究成為微功率沖擊雷達研究的重點之一。 研究硬件電路的發(fā)射部分 目前國內(nèi)外對超寬帶雷達技術(shù)的研究顯示，超寬帶脈沖產(chǎn)生的方法大致有兩種：一是采用數(shù)字電路的邏輯器件產(chǎn)生極窄脈沖；二是采用高速元器件，利用儲能元件的充放電特性，結(jié)合脈沖整形電路產(chǎn)生系統(tǒng)所需脈沖。由于方法一產(chǎn)生的極窄脈沖脈寬太寬，且 幅值較低，難以滿足系統(tǒng)的要求，故通常都采用第二種方法，目前可采用的高速元器件有階躍二極管、隧道二極管及雪崩三極管等，不同元器件產(chǎn)生脈沖的指標也各有差異。其中常用的是階躍二極管和雪崩三極管，采用階躍二極管可以產(chǎn)生產(chǎn) ps 極的窄脈沖，其產(chǎn)生的窄脈沖幅值太小，一般只有毫伏級，且產(chǎn)生的脈沖中有較多的低頻分量及脈沖拖尾現(xiàn)象，故結(jié)合本系統(tǒng)的要求，本 課題 選擇采用雪崩三極管設(shè)計產(chǎn)生超寬帶脈沖。 圖 由圖 電路可以得出，三極管集 射電壓增大到臨界狀態(tài)時，負載電阻 LR上的電流可表示為： LSU SCCR R VVIL??m ax 其中 SUSV 為集 射擊穿電壓。 雪崩三極管產(chǎn)生高幅度脈沖的要求是：三極管擊穿后，電容 C 放電的時間必須大于觸發(fā)脈沖的相鄰兩脈沖之間的時間間隔。故電流可允許的最高重復(fù)頻率表示為： CRf C3 1max ? 一般情況下有 LR 遠小于 CR ，故對于 LR 對電容 C 充電時間的影響這里不做考慮。由于對于雪崩三極管的二次擊穿目前還沒有一個定向的嚴格分析，所以無法估計脈沖的前沿時間，只能說，雪崩效應(yīng)越強，其前沿時間越短，而后沿時間則由 CRL 來決定。 研究硬件電路的接收部分 本 課題 主要研究的是運用微功率沖擊雷達來探測墻壁后面的人體生命信號 ，但由于人體生命信號是極其微弱的信號，所以檢測接收的回
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