一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，包括发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线、AD转换器、AD转换器前的模拟信号调理电路模块、AD转换器后的数字信号处理器、显示终端和用移动电源供电的DC/DC电源模块；所述发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线采用K-LC2雷达探测仪模块，所述模拟信号调理电路模块采用程控放大器和Butterworth滤波器，所述AD转换器和AD转换器后的数字信号处理器采用C8051f350单片机，所述显示终端为具有数字信号处理功能的显示终端；所述DC/DC电源模块分别与K-LC2雷达探测仪模块、模拟信号调理电路模块以及C8051f350单片机连接。该探测仪体积小、便携、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生命探测仪，具体涉及一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，用于无接触探测人体生命信号。
技术介绍
无接触人体生命探测仪是一种利用无线电磁波检测人体生命特征的探测仪。相比于传统的接触式人体生命探测仪，该探测仪无须将诸如电极等直接接触到人体，避免造成人体的不适，特别适合于行动不变的老人与小孩的长期生命特征监控。此外，利用电磁波的穿透性，可隔墙探测出生命的存在，该探测仪还可以用于诸如消防、地震等救援上。因此，自从20世纪70年代以来，人们对人体生命探测仪进行了大量研究。为避免探测过程中因“零点”问题导致的探测精度的严重下降，探测仪通常采用正交I/Q设计。近年来，为了使人体生命探测仪的探测精度更高，以使其能更加有效的应用于医疗护理领域。人们的研究在硬件系统设计方面主要集中在三个方面：（1）雷达发射电磁波频率由低频到高频发展：2.4GHz向5.8GHz，10Hz，24GHz，甚至35GHz发展，因为频率越高，电磁波的波长就越短，探测仪的灵敏度就越高。（2）ADC分辨率由16bit到24bit发展，采样速率采用过采用KHz量级采集数据。因为分辨率越高，接收机信噪比就越高。采集速率越高，信号量化信噪比相应的也就越高。（3）为了便于使用，大体积大重量的系统集成向高集成电路发展。这些较高灵敏度的探测仪配合有效的心率提取的信号处理算法，将较大程度的提高探测仪的生命探测精度。然而，当前便携式24GHz人体生命探测仪从便携式以及实用性方面存在以下问题：（1）24GHz收发天线采取专门定制方式，尺寸较大，成本较高。（2）24bitADC采用专门的独立ADC独立芯片或采集卡如TexasInstrumentADS1251实现，成本较高，并增加了集成复杂度。（3）供电电源采用220V变压器实现或大体积锂电池，无法真正做到便携及轻便设计。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，该探测仪可以用于无接触探测人体生命信号，具有体积小、便携、成本低的优点。上述目的是通过如下技术方案实现的：一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，包括发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线、AD转换器、AD转换器前的模拟信号调理电路模块、AD转换器后的数字信号处理器、显示终端和用移动电源供电的DC/DC电源模块；发射机将本振LO信号输送至接收机前端，接收机前端向模拟信号调理电路模块输出I/Q两路信号，模拟信号调理电路模块将接收到的信号滤波放大后再分成I/Q两路信号输送给AD转换器，AD转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号后再分成I/Q两路信号输送给数字信号处理器，最后输出至显示终端显示；其中，所述发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线采用K-LC2雷达探测仪模块，所述模拟信号调理电路模块采用程控放大器和Butterworth滤波器，所述AD转换器和AD转换器后的数字信号处理器采用C8051f350单片机，所述显示终端为具有数字信号处理功能的显示终端；所述DC/DC电源模块分别与K-LC2雷达探测仪模块、模拟信号调理电路模块以及C8051f350单片机连接。K-LC2雷达探测仪模块提高了探测仪集成度，简化了设计，可直接+5V供电，直接对天线接收的信号下变频，输出模拟基带信号。AD转换器和AD转换器后的数字信号处理器采用C8051f350单片机一方面可以满足人体生命探测仪的AD转换要求，另一方面可以对AD转换后的数字信号进行初步处理，比采用专门的高分辨率AD转换器设计简单，成本低。C8051f350单片机后连接的具有数字信号处理功能的显示终端可以对数字信号做进一步处理并显示。具有数字信号处理功能的显示终端很容易获得，简化了探测仪的设计，便于提高探测仪的集成度，体积小、便携且成本低。进一步地，所述程控放大器为一百倍的双路程控放大器。进一步地，所述Butterworth滤波器为四阶Butterworth滤波器。采用四阶Butterworth实现低通30Hz的滤波。进一步地，所述具有数字信号处理功能的显示终端为手机或者电脑。进一步地，所述C8051f350单片机通过其串口或者外接串口转以太网模块将初步处理后的信号发送到手机或者电脑中做进一步的信号处理并显示。进一步地，用串口转无线以太网模块代替所述串口转以太网模块。用串口转无线以太网模块代替所述串口转以太网模块方便实现远程传输。市面上有大量此模块，售价100元以下。进一步地，采用K-MC3雷达探测仪模块代替K-LC2雷达探测仪模块。RFbeam提供了大量的不同波束的24GHz雷达前端模块，为了提高天线的增益及接收机的灵敏度，可选择其他RFBeam雷达收发前端如K-MC3代替K-LC2，因为K-MC3自带放大器，可进一步提高探测仪的灵敏度。进一步地，所述模拟信号调理电路模块还设有直流滤波器或者可调直流偏置电路。接收机前端的基带输出信号包含大的静止杂波，为了使AD采集的分辨率最高，模拟信号调理电路模块处应添加直流滤波器或者可调直流偏置电路，使I/Q基带输出的直流偏置信号幅度在C8051f350的AD内部最大电压（2.5V）的一半处。本专利技术的有益效果：（1）发射机、发射天线、接收机前端及接收天线采用K-LC2雷达探测仪模块实现，该模块可直接+5V供电，仅有1元硬币大小，提高了系统集成度，简化了系统设计。（2）本专利技术不采用专门的高分辨率AD转换器，而直接采用C8051f350单片机实现。该单片机的优点是自带两路24bit的和差ADC，最高采样速率为1Ksps，完全满足人体生命探测仪的ADC要求。该单片机Rom为8K，可对两路数字信号做简单处理后，通过单片机的串口或者外接串口转以太网模块，直接发送到手机或者电脑中做进一步的信号处理，提取人体的呼吸与心跳频率。此外，该单片机价格低廉，16元左右一片。（3）由于移动终端的快速发展，出现了各式移动电源，本专利技术可直接采用移动电源，提供miniUSB口作为电源输入，真正实现便携。附图说明图1是本专利技术提供的人体生命探测仪的组成原理框架图；图2是本专利技术提供的人体生命探测仪的测量数据显示图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，包括发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线、AD转换器、AD转换器前的模拟信号调理电路模块、AD转换器后的数字信号处理器、显示终端和用移动电源供电的DC/DC电源模块；发射机将本振LO信号输送至接收机前端，接收机前端向模拟信号调理电路模块输出I/Q两路信号，模拟信号调理电路模块将接收到的信号滤波放大后再分成I/Q两路信号输送给AD转换器，AD转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号后再分成I/Q两路信号输送给数字信号处理器，最后输出至显示终端显示；其中，所述发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线采用K-LC2雷达探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，其特征在于：包括发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线、AD转换器、AD转换器前的模拟信号调理电路模块、AD转换器后的数字信号处理器、显示终端和用移动电源供电的DC/DC电源模块；发射机将本振LO信号输送至接收机前端，接收机前端向模拟信号调理电路模块输出I/Q两路信号，模拟信号调理电路模块将接收到的信号滤波放大后再分成I/Q两路信号输送给AD转换器，AD转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号后再分成I/Q两路信号输送给数字信号处理器，最后输出至显示终端显示；其中，所述发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线采用K‑LC2雷达探测仪模块，所述模拟信号调理电路模块采用程控放大器和Butterworth滤波器，所述AD转换器和AD转换器后的数字信号处理器采用C8051f350单片机，所述显示终端为具有数字信号处理功能的显示终端；所述DC/DC电源模块分别与K‑LC2雷达探测仪模块、模拟信号调理电路模块以及C8051f350单片机连接。

【技术特征摘要】
1.一种便携式24GHz连续波人体生命探测仪，其特征在于：包括发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线、AD转换器、AD转换器前的模拟信号调理电路模块、AD转换器后的数字信号处理器、显示终端和用移动电源供电的DC/DC电源模块；发射机将本振LO信号输送至接收机前端，接收机前端向模拟信号调理电路模块输出I/Q两路信号，模拟信号调理电路模块将接收到的信号滤波放大后再分成I/Q两路信号输送给AD转换器，AD转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号后再分成I/Q两路信号输送给数字信号处理器，最后输出至显示终端显示；其中，所述发射机及与其连接的发射天线、接收机前端及与其连接的接收天线采用K-LC2雷达探测仪模块，所述模拟信号调理电路模块采用程控放大器和Butterworth滤波器，所述AD转换器和AD转换器后的数字信号处理器采用C8051f350单片机，所述显示终端为具有数字信号处理功能的显示终端；所述DC/DC电源模块分别与K-LC2雷达探测仪模块、模拟信号调理电路模块以及C8051f350单片机连接。
2.根据权利要求1所述的便携式24GHz连续波...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坡，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32