用于生命探测的超宽带雷达发射接收电路研究

摘要

本文研究的是超宽带（Ultra-Wideband，UWB）生命探测雷达的发射接收电路。生命探测雷达是近年来国内外学者提出的新概念雷达，在不接触生命体的情况下，隔一定的距离，隔一定的介质（砖墙、废墟），借助于外来能量（探测媒介）来探测生命体（人体）的生命特征信息（呼吸、心率），可用于灾难后的人员搜救、侦查隐蔽的犯罪分子、病人监护等场合。 本文研究了UWB生命探测雷达的整体构成并确定了设计方案；分析了UWB生命探测雷达的回波模型特性和回波时延的特点；确定了高斯一阶导函数波形为UWB信号的最佳形式；分析对比了UWB脉冲的各种产生方案及接收机前端几种取样积分电路方案，确定了利用射频三极管的雪崩特性产生UWB脉冲，二极管桥式取样积分电路作为接收机前端电路，并提出了改进方案。在此基础上，研究并设计了反射回波信号的模拟电路及其检测和后续处理电路；简要分析了超宽带，高速PCB板设计、电磁兼容及实物图制作问题。 本文实现了峰峰值电压为2．86V，宽度为805ps的超短、快速前沿的双极性UWB脉冲产生电路设计；利用振幅为110mV的正弦信号作为调制信号，产生了偏移范围为±531ps的反射回波信号，对应探测物体微动范围为7．95cm，通过二极管桥式取样积分电路后，较好地实现了回波信号的解调，获取了其所携带的信息，验证了所设计电路的可行性，并由此完成了UWB生命探测雷达的发射接收前端及后续电路实物制作。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 论

1.1 UWB生命探测雷达技术简介

1.2课题研究背景及意义

1.2.1生命探测雷达技术研究现状

1.2.2课题研究的意义

1.3课题研究的主要内容

2 UWB生命探测雷达基本原理及参数选择

2.1 UWB生命探测雷达基本原理

2.1.1基本原理

2.1.2理论分析

2.2 UWB生命探测雷达主要参数的选取

2.2.1 UWB生命探测雷达主要参数选取的依据

2.2.2 UWB生命探测雷达的工作频率

2.2.3 UWB生命探测雷达的发射信号形式

2.3小结

3 UWB脉冲产生电路分析与设计

3.1 UWB脉冲产生方案

3.2雪崩三极管的工作原理

3.2.1雪崩三极管的击穿机理

3.2.2雪崩晶体管的击穿电压

3.3 UWB脉冲产生电路

3.3.1基本脉冲形成电路

3.3.2元器件参数选取原则

3.3.3单极性UWB脉冲产生电路设计

3.3.4双极性UWB脉冲产生电路设计

3.4信号源方案

3.5小结

4 UWB生命探测雷达接收机前端电路分析与设计

4.1接收机前端电路总体设计

4.2取样积分电路分析与设计

4.2.1取样积分原理分析

4.2.2取样电路方案分析

4.2.3取样积分电路的实现

4.3可变延迟单元电路分析与设计

4.3.1延时芯片的选择

4.3.2延时电路设计

4.4带通滤波和放大滤波电路设计

4.4.1带通滤波电路设计

4.4.2放大滤波电路设计

4.5小结

5 UWB生命探测雷达仿真分析

5.1仿真电路系统图

5.2 PPM调制电路和同步电路分析

5.3取样积分电路分析

5.4仿真结果分析

5.5小结

6电路板设计与制作

6.1总体设计

6.2 PCB设计及实验板制作

6.3 小 结

7结 论

7.1本文主要研究成果

7.2后续研究工作的展望

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的论文

致谢

附录