HFSS多普勒人体生命体征检测雷达及天线设计(2)
3.2.1 谐振天线 16
3.2.2 非谐振天线 17
3.3 本章小结 17
4 波导缝隙天线阵的设计与仿真 18
4.1 Elliott法设计矩形波导缝隙线阵 18
4.1.1 Elliott设计方程 18
4.1.2 Elliott设计步骤 19
4.1.3 Elliott具体设计 20
4.2 等效输入电导法设计矩形波导缝隙线阵 31
4.2.1 等效输入电导法原理 31
4.2.2 等效输入电导法设计步骤 31
4.2.3 等效输入电导法具体设计 31
4.3 矩形波导缝隙线阵的HFSS整体仿真 34
4.3.1 HFSS分析结果对比图 35
4.3.2 仿真结果分析 36
4.4 本章小结 36
结 论 38
致 谢 39
参考文献40
1 绪论
1.1 研究背景与意义
随着医疗技术的显著进步，继高精度与微创之后，非接触式生命体征监测技术的研发与改进也已提上日程。生命体征监测技术是对人体基本的生命参数包括呼吸、心跳、声音、热等进行监测和处理，以确定生命体的存在与否。对于这种非接触式监测技术，最为直观的例子便是来自于科幻电视连续剧“星际旅行”中用于收集医学信息的医用三录仪。而在现实的研发中，该技术也在不断演变与革新。
非接触式生命体征监测技术因其创新的研发思路和现代的研发手段而具有其固有的监测优势。首先，在生理上，它不会束缚监测对象，也不会同医用的电极或绑带式监测那样引起检测对象的不适或是皮肤刺激，这对于长期的连续性监测具有重要意义。其次，由于监测对象的无意识性，检测对象并不可能故意改变呼吸状态，因此，监测的可靠性得到了大大的提高。另外，由于非接触式不与监测对象接触的固有特性，影响准确性的表面荷载效应也不复存在，从而提高了监测的准确性。
在当代，非接触式生命体征监测具有着广泛的实用价值和良好的市场前景。由于现今呼吸疾病频发，对阻塞性睡眠呼吸综合症（OSAS）和突发性婴儿猝死综合症（SIDS）[1]随时可能夺走生命的恐惧增加了人们对于这样一种便携式生命体征监测器件的渴望。此外，该技术也被应用于地震、泥石流等重大灾难的搜救工作以及重要部门的安全监控如机场监控中。
1.2 研究现状
1.3 发展趋势
1.4 本文的结构安排
本文一共分为四章，在此简要介绍各章节主要内容：
第一章概述了非接触式生命体征监测技术的研究背景与意义，并对其发展现状以及发展趋势作出了简要阐述，最后对本文结构安排作出说明。
第二章阐述了生命体征监测的多普勒雷达技术，并根据原理在ADS中进行原理图的绘制与仿真，进行雷达方程的验证。
第三章介绍了矩形波导缝隙的基本原理，Stevenson推导的归一化等效导纳，斯迪根对于孤立缝隙特性的曲线描述以及波导分析阵的分类。
第四章分别利用Elliott法以及等效导纳法设计一矩形波导宽壁纵向四元缝隙阵列，并对两种方法设计的缝长与偏距利用HFSS作整体仿真并比较仿真结果。
2 多普勒人体生命体征检测雷达
2.1 多普勒雷达
2.1.1 多普勒效应
多普勒效应是指当发射源和接受者之间有相对径运动时，接收到的信号频率就会发生变化[2]。这一物理现象是由物理学家Christian•Doppler在1842年提出的，并于1930年左右应用于电磁波范围。在雷达应用日益广泛的当下，对其性能要求更是越来越高，这也为利用多普勒效应提供了发展平台，从而改善雷达的工作质量。