微功率沖擊雷達系統(tǒng)接收信號處理電路設(shè)計
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2．2 帶通濾波器設(shè)計
經(jīng)過取樣積分后的信號中，混有高頻分量，需要將包含人體運動的上、下截止頻率為0．05～10 Hz的信號取出，為接收后端提取出呼吸和心跳信號奠定基礎(chǔ)。需設(shè)計上、下截止頻率為O．05～lO Hz帶通濾波器，其電路原理如圖3所示。可以看出，所設(shè)計帶通濾波器在0．05～10 Hz具有較平坦的通頻帶。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/187698.htm
2．3 放大濾波電路設(shè)計
放大濾波電路可對UWB沖擊雷達的前端輸出信號進行放大、濾波，并為人體生命參數(shù)檢測及距離信息的探測提供硬件平臺。針對UWB雷達輸出 信號特點，該放大濾波電路設(shè)計時必須注意電路的低頻響應，電路對弱信號的放大，高倍數(shù)放大器的直流偏移量等問題。以上問題中，電路的低頻響應可通過精確設(shè) 計濾波器的參數(shù)來解決。放大弱信號，則電路的放大倍數(shù)必須要高，但是放大倍數(shù)過大就會使電路產(chǎn)生直流量，使得基線發(fā)生漂移或產(chǎn)生失真；在電路中設(shè)置阻容耦 合電路，為各級電路的累積直流偏置電壓提供泄放回路。
放大濾波電路是根據(jù)人體的呼吸率范圍(15～20次／min)和心率范圍(50～100次／min)，經(jīng)相關(guān)檢測電路的信號分為兩路，分別檢測呼吸和心跳 信號，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。其中放大電路主要包括前置放大電路、中間級放大電路和后級放大電路3部分。濾波電路主要有低通濾波、高通濾波和帶阻濾波。 其分別組成0．6 Hz的低通濾波器(CPF)、0．7 Hz的高通濾波器(HPE)及50 Hz的陷波器(BEF)。
放大電路設(shè)計時，考慮到提高前級增益，有利于提高電路的共模抑制比，但前級的增益過高后，當輸入端引入極低頻率的信號、前級“零”點漂移或強信號引入時，易使后級電路飽和而引起“阻塞”現(xiàn)象。因此電路的增益設(shè)計如下：前置級放大增益為30 dB，中間級放大增益為10～100 dB，后級放大增益為30 dB，總增益范圍為300～30 000 dB。
濾波電路在信號預處理器中起著重要作用，它決定了信號的通頻帶，同時也具有濾除干擾的作用。
2．3．1 低通濾波器設(shè)計
人體的呼吸率和心率都小于10 Hz，因此前級放大器輸出信號先通過10 Hz低通濾波器濾除其他干擾信號，后級0．6 Hz的低通濾波器用于檢測人體呼吸信號。
該低通濾波電路主要濾除干擾信號，并且要求幅頻特性中有最大的平坦區(qū)，為此選用四階壓控電壓源巴特沃斯But-terworth型濾波器。壓控電壓源型電 路結(jié)構(gòu)的濾波器特點是使用元件少，對放大器要求不高。在本級電路中，電阻器誤差小于0．01％，電容器誤差小于O．1％。由于電路中所選電阻值不在電阻序 列之內(nèi)，故實際電路中，用多個電阻串聯(lián)以求得到所需的阻值，電路中電容必須經(jīng)過嚴格挑選。電路原理如圖5所示。10 Hz，0．6 Hz四階Butterworth LPF電路的元件值如表1所示。
2．3．2 0．7Hz高通濾波器電路
0．7 Hz的高通濾波器用來檢測心跳信號，這里采用2個二階壓控高通濾波器串聯(lián)形成的四階高通濾波器來構(gòu)成O．7Hz高通濾波器，其電路如圖6所示。
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