取樣延遲是將發(fā)射部分的窄脈沖信號延遲，經(jīng)快脈沖成形后作為相關(guān)接收機(jī)的參考信號。取樣門寬的脈沖寬度決定傳感器的空間分辨率，根據(jù)具體需要可取100ps～400ps。積分取樣是將天線接收的微弱的、被目標(biāo)反射的超寬帶信號進(jìn)行積分，從而提高信噪比。對于重復(fù)頻率為1MHz的發(fā)射脈沖，如果積分時(shí)間常數(shù)取1毫秒，將有10000個脈沖在積分器被平均。被平均的接收信號經(jīng)過放大1000倍后，通過一個帶通濾波器就可以將信號檢測出來。對于人體運(yùn)動的檢測，其上、下截止頻率可分別取0.1Hz和10Hz。

 

電路見圖2。圖2中較有特色的是發(fā)射端的“電感激勵快脈沖成形”和“相關(guān)檢測電路”。在該電路的印制板設(shè)計(jì)中，必需考慮分布參數(shù)，并采用微帶工藝。

 

 

1.1 電感激勵快脈沖成形

 

階躍恢復(fù)二極管是一種特殊的變?nèi)莨?，又稱作階躍二極管。它在突變電壓激勵下，能產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間極短的快脈沖，一般用于十倍以上的倍頻。

 

D1、D2為階躍二極管，L1、L2為微帶電感（nH級）。該電路可以激勵輸入為窄脈沖的方波，成形為皮秒級的快脈沖。其中一路用于發(fā)射脈沖，另一路延遲快成形后用于取樣門信號。在該電路的具體參數(shù)選擇中，脈沖寬度和脈沖幅度是一對矛盾，即為追求較窄的脈沖寬度，必須以犧牲輸出脈沖幅度為代價(jià)，降低輸出的平均功率。

 

經(jīng)過多次電路試驗(yàn)，得到了上升沿小于350ps左右的脈沖源（見圖3），脈沖底寬小于800ps。在實(shí)際運(yùn)動傳感器參數(shù)選擇中，主要考慮信號頻譜匹配于天線的帶寬（500MHz～1.4GHz），同時(shí)要考慮有盡可能大的輸出幅度。

 

 

1.2 微功率脈沖雷達(dá)信號的相關(guān)檢測電路

 

是否能在微瓦級發(fā)射功率的條件下檢測到被測物體微弱的反射信號是接收系統(tǒng)的關(guān)鍵。相關(guān)檢測的優(yōu)點(diǎn)是它以相對于參考信號的形式積累被接受信號，可以產(chǎn)生大于噪聲電平輸出信號。

 

圖2中，當(dāng)無天線信號時(shí)，A點(diǎn)電平為偏置基準(zhǔn)電平，為50mV～150mV。當(dāng)接收天線接收到物體反射信號時(shí)，信號在C1偏置電平的基準(zhǔn)上充電。此時(shí)取樣門的負(fù)信號經(jīng)Cp使D導(dǎo)通，物體的反射信號按信號的重復(fù)周期和取樣脈沖信號脈寬多次充放電，在A點(diǎn)平均并能很好地抑制外來噪聲，此電壓經(jīng)A1運(yùn)放輸出，其波形時(shí)間關(guān)系如圖4所示。

 

 

2 、微功率脈沖雷達(dá)運(yùn)動傳感器探測實(shí)驗(yàn)

對所完成的運(yùn)動傳感器系統(tǒng)主要做了兩種試驗(yàn)：（1）不同材質(zhì)目標(biāo)探測和分辯率試驗(yàn);（2）穿透性試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)（1）選用多種材質(zhì)（金屬、木材、人體等）。實(shí)驗(yàn)表明：其探測靈敏度和材料的介電常數(shù)ε成正比，和目標(biāo)的體積成正比。

 

穿透性試驗(yàn)以檢驗(yàn)傳感器系統(tǒng)的穿透性為目的，這也是超寬帶探測最為顯著的特點(diǎn)。用TEK602存儲示波器接MIR接收機(jī)的輸出，在實(shí)驗(yàn)室穿透30cm磚墻能清楚地探測到走廊上人體運(yùn)動穿過探測區(qū)域時(shí)，由該傳感器獲取的波形。

 

圖5是人在走廊上走過，MIR在實(shí)驗(yàn)室里天線貼墻、方向向著走廊。從圖5中可以看出人進(jìn)出探測區(qū)域一進(jìn)一出的兩個波峰。