生命探测微功率超宽带雷达电路设计毕业论文

生命探测微功率超宽带雷达电路设计毕业论文

目录

中文摘要.......................................................... I 英文摘要......................................................... II 主要符号表...................................................... VII 1 绪论 .. (1)

1.1 生命探测雷达技术简介 (1)

1.2 研究背景和意义 (1)

1.3 国外研究现状 (2)

1.3.1 国外研究现状 (2)

1.3.2 国研究现状 (3)

1.4 本文研究容 (4)

2 微功率超宽带雷达的工作原理及天线 (6)

2.1 超宽带雷达工作基本原理 (6)

2.1.1 基本原理 (6)

2.1.2 理论分析 (6)

2.2 超宽带雷达参数选择 (9)

2.2.1 超宽带雷达主要参数选择的依据 (9)

2.2.2 超宽带生命探测雷达的工作频率 (11)

2.2.3 超宽带生命探测雷达的发射信号形式 (11)

2.3 微功率超宽带雷达天线的简介 (14)

2.4 本章小结 (15)

3 微功率超宽带雷达发射电路的设计与分析 (16)

3.1 雪崩三极管的工作原理 (16)

3.1.1 雪崩三极管的击穿机理 (16)

3.1.2 雪崩晶体管的击穿电压 (17)

3.2 雪崩三极管脉冲电路的产生 (19)

3.3 超宽带雷达脉冲产生电路 (20)

3.3.1 元器件的选择 (20)

3.3.2 单极性脉冲产生电路 (20)

3.3.3 双极性脉冲产生电路 (22)

3.4 本章总结 (24)

4 微功率超宽带雷达接收电路设计与分析 (25)

4.1 接收前端电路总体设计与分析 (25)

4.2 取样积分电路的设计与分析 (26)

4.2.1 取样积分原理介绍 (26)

4.2.2 取样积分电路的设计与分析 (27)

4.2.3 桥式二极管取样积分电路的设计与分析 (28)

4.3 可变延迟单元电路的设计与分析 (29)

4.3.1 延时芯片的原理介绍 (30)

4.3.2 延时电路设计的设计与分析 (32)

4.4 放大滤波电路的设计与分析 (33)

4.4.1 带通滤波的设计与分析 (35)

4.4.2 放大电路的设计与分析 (36)

4.4.3 滤波电路的设计与分析 (37)

4.5 本章小结 (40)

5 硬件电路的调试与PCB设计 (41)

5.1 微功率冲击雷达发射电路的调试 (41)

5.2 微功率冲击雷达接收电路的测试 (43)

5.3 PCB板设计 (44)

5.3.1 总体设计 (44)

5.3.2 PCB设计注意事项 (44)

5.4本章小结 (44)

6 总结与展望 (45)

6.1 本文主要研究成果 (45)

6.2 后续研究工作的展望 (45)

参考文献 (46)

致谢 (49)

毕业设计（论文）知识产权声明 (50)

毕业设计（论文）独创性声明 (51)

附录A (52)

附录B (53)

主要符号表

α衰减常数

β相位常数

σ导电系数

ω角频率

ε材料的相对介电常数

r

μ导磁率

λ电磁波在大气中的波长

电磁波在墙壁中的波长

g

B相对带宽

f

c电磁波在大气中的传播速度

G雷达增益

I晶体管的基极电流

B

I晶体管的集电极电流

C

P雷达接收功率

R

P雷达发射功率

T

S信噪比

NIR

V晶体管的集电极-基极间电压CB

V晶体管集电极－基极反向击穿电压CBO

V晶体管的集电极-发射级间电压

CE

V晶体管集电极－发射极反向击穿电压CEO

V电磁波在墙壁中的相速

P

V电磁波在墙壁中的群

g

1 绪论

1.1 生命探测雷达技术简介

生命探测雷达特指探测生命体的雷达，是一种非接触式探测技术，是指在不接触人体的情况下，隔一定的距离，隔一定的介质（砖墙、废墟等），借助于外来能量(探测媒介)来探测人体生命特征信息（呼吸、心率等）的技术，是近年来国外学者提出的一种新概念雷达]31[ 。常用的生命探测雷达可分为]4[窄带系统连续波(Continuous Wave，CW)雷达和超宽带（Ultra-Wideband，UWB）系统微功率冲击雷达(Micropower Impulse Radar，MIR)。

本文所讨论的UWB生命探测雷达就是基于UWB雷达原理的MIR，又称无载波雷达、非正弦雷达，具有很大的相对带宽（信号的带宽与中心频率之比），一般大于25％。它是美国斯坦福尼亚大学劳伦斯.利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL)的科学家在90年代中期发展起来的一种高技术新型雷达]5[。UWB雷达克服了传统冲激雷达成本高、灵敏度低、抗干扰能力差、易受波门抖动、偏压变化等影响的缺点，充分利用了现代雷达技术的最新成果，采用全新的设计方法，具有以下显著优点]6[]7[：

1）测距分辨率可高达厘米量级，可以获得足够高的分辨率；

2）具有能够识别和区分各目标的重要能力；

3）超宽带生物雷达发射的脉冲包含许多频率，因此它能够突破窄频段吸波材料的吸波效应；

4）具有对单个或多个目标的高分辨率成像能力；

5）具有较强的穿透植被、土壤和墙壁的能力；

6）能够通过距离选通技术抑制杂乱回波和减少多径干扰；

7）成本低，容易集成。

1.2 研究背景和意义

本文所研究的MIR]8[是一种功率极其微小、像其他超宽带雷达一样的脉冲雷达，是由美国劳伦斯.利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）在Nova激光器的基础上发明并获得专利的一种新型雷达。UWB雷达在克服传统冲击雷达弊端的同时，结合了现代雷达技术的优势，使其达到厘米量级的高分辨率、可识别和区别各目标的能力、可穿过墙壁等的高穿透力、发射多种频率时，对窄频段吸波材料的吸波效应具有抗拒作用、成本低且易于集成]9[]10[等优势。

微功率冲击雷达（MIR）技术的应用是极为广泛的，其在军事和民用的领域中都发挥了极大的作用。MIR主要可用于灾后救助、反恐怖斗争和病人监护等领