目前生命体征检测系统常用的体制主要有 2 种，分别为超宽带体制和连续波多普勒体制。 超宽带生命探测雷达的原理为，当雷达发射脉冲照射人体时，人体体表的微动会造成反 射的回波脉冲序列的重复周期与人体生命体征的参数有关，如呼吸和心跳引起的胸腔振动会 造成回波重复周期的改变，对回波脉冲序列进行处理后即可得到呼吸和心率信息。超宽带体 制的优点是距离分辨力高、抗干扰能力强、穿透能力强以及目标识别能力强。但是超宽带体

制雷达的成本比较高，结构复杂设备体积较大，雷达探测距离受到发射脉冲功率的限制。 连续波体制的生命探测雷达的原理为，雷达发射连续波信号，根据多普勒效应，人体呼吸

和心跳的振动将会对反射的电磁波信号进行相位调制，对回波信号做混频解调等处理，便可 得到人体的呼吸和心跳信号。相对于超宽带体制，连续波多普勒体制具有系统结构简单体积 小巧，成本较低，技术相对成熟的优点，缺点为抗干扰能力较差，任何物体的微动都会引起 多普勒频移，影响呼吸和心跳信息的提取，无法对物体进行定位成像以及多目标识别能力差。 综合以上两种体制的优缺点，考虑到本系统的用途、成本以及使用环境，即作为应用在病 房实时检测患者的呼吸和心率的医用产品，探测距离近，不需要多目标识别，且考虑尽可能

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低的成本。因此，本设计选用连续波多普勒体制的前端。

2。3 多普勒生命探测工作原理

连续波多普勒体制生命探测的工作原理如图 2。2 所示。假设射频前端向目标发射频率为 f0来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

的连续波射频信号，其中 (t) 为振荡器的相位噪声，在这里把它看作信号相位的随机波动。当电磁波辐射人 体胸部时，人体呼吸和心跳的振动将会对反射的电磁波信号进行相位调制，前端接收机接收 到反射回来的信号，将此回波信号解调就可得到人体的呼吸和心跳信息。

图 2。2 连续波多普勒生命探测工作原理图

假设目标与前端天线之间的间距为 d (t) ，则可表示为

d (t) d0 x(t) 

其中 d0 为射频前端天线与人体胸腔之间的初始距离， x(t) 为胸腔随时间的位移。信号在 目标和前端天线之间传播产生的延时为 d (t)/ c ， c 为电磁波在空间的传播速度。由于反射自 人体的信号在向前端天线方向传播的同时，胸腔仍旧在运动，因此若前端天线在 t 时刻接收到 回波信号，则此信号的反射时刻是 t d (t)/ c 。所以前端天线发射信号与接受到回波信号之间 的延时 td 可表示为

接收机接收到的回波信号 R(t) 是发射信号的延迟，幅度衰减至 AR ，表示为

其中 AR 为回波信号的幅度衰减，0 为常数相位偏移，其值受多种因素的影响，如发射机 到天线、天线到混频器之间的延时，目标表面相位偏移等。将 td 的值代入表达式(2。4)，得到的 回波信号表示为

其中波长为 c / f0 。假设由于胸腔运动周期为 T d0 / c ，则 x(t d (t)/ c) 项中的 d (t)/ c 项可以忽略。另外，由于相位噪声项中 x(t) do ，故 2x t d (t)/ c/ c 项可以忽略