生命探测雷达发射组件设计(2)
1.1 本课题研究的背景和意义
零八年的汶川和一三年的雅安大地震夺走了很多人的生命，其中很大一部分是由于救援工作过慢，被埋于废墟下没能及时被发现才非常不幸的离开了我们。这个沉痛的代价让我们不得不去思考再面对这些灾难时我们如何才能精确快速的找到受灾人员努力将损失降到最低。这时候对屏障后面的生命体的探测技术显得非常重要。从上个世纪开始，陆续有国家开始进行生命探测技术的研究。但是穿墙探测是一个比较难的问题，因为墙体的厚度、材料、温度、湿度等环境因素千变万化，要在如此复杂的一个背景下面提取出人们需要的信息本身就很困难，想要精确提取更难。
对于雷达来说，发射机是其中最为关键的部分,它的性能决定了整个系统的性能好坏。本课题就是要研究设计一套工作频率和增益能够达到穿透尺寸的要求的高灵敏度的雷达发射机。
1.2 生命探测雷达发射技术国内外研究现状
1.2.1 中心频率和穿墙性能的关系
不同频率的电磁波穿透相同材料的能力不同，所以发射机工作的中心主要确定了电磁波的穿透性能。
国防科技大学做生命探测雷达时专门研究了不同波长电磁波穿透不同材料墙后的衰减关系。
表 1.1 电磁波穿透不同材料墙壁的衰减关系表
频率 材料 混泥土 粘土砖 胶合板 干燥墙
2 2.4 2.0 0.3 0.3
5 6.3 2.5 0.8 0.4
8 10 3.1 1.2 0.5
12 20 3.9 0.9 0.6
30 55 6.0 4.3 0.7
50 \\ 9.2 6.3 0.8
80 \\ 16.3 9.5 1.4
100 \\ 2.4 12.6 2.1
表中，频率单位为GHz，衰减数值单位为dB，\\表示为无法穿越。
由上表可以看出随着频率的升高墙壁对电磁波的衰减也不断增大，当频率高到一定程度之后，就无法穿透墙壁了。
美国的密歇根州立大学在研究电磁波的穿透性能和频率的关系时，使用了多种频率的雷达发射机测试结果发现频率为1150MHz和450MHz的电磁波穿透性能最好。并且1150MHz的电磁波穿透废墟钢筋混凝土板与金属丝网层能力高于450MHz的。但是， 450 MHz的电磁波可以比1150MHz的电磁波穿透更深的无金属丝网废墟。
电子科技大学研究的基于超宽频带的连续被生命探测雷达选用的是24GHz作为发射机的中心频率，具体型号是由德国 Innosent公司生产的K波段雷达收发器IPS-155。
通过参考资料和实验分析目前在生命探测雷达的发射机要求分辨力和穿透力都能达到条件下对频率的选择，一般采用GHz量级的电磁波。
1.2.1 信号体制与探测性能的关系
信号体制对检测准确度也有很大影响，目前生命探测雷达信号种类主要有：超宽带、脉冲信号（也称冲激信号）、步进频率信号、连续波等体制。 国内的第四军医大学做生命探测雷达时采用的是超带宽信号体制的发射波，超宽带雷达一般用在军事领域，其具有很大的相对带宽，较低的工作频率，该频率的电磁波可以穿透多种类型的墙体，以保证雷达有较强的穿透能力和较大的作用距离。超宽带雷达可以从回波信号中提取目标的速度、距离等信息，但是结构复杂，信号处理也相对比较困难。国防科技大学的发射机则是采用了连续波体制的信号，连续波雷达的结构简单、成本低，信号的处理也相对简单，只需要提取信号的频率，不需要过多考虑信号的相位幅度等问题。