Билет 13 Роль и устройство направленного ответвителя в приемо-передатчике свч блока рл датчика
Билет 20 1. Раскройте понятие «текущая фаза» отраженного сигнала
жүктеу/скачать 1.82 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2. Расскажите об адаптивном фильтре ФВЧ -2 для пульсового компонента фазы отраженного сигнала.
Билет 20 1. Раскройте понятие «текущая фаза» отраженного сигнала. Использованный при проектировании измерительного комплекса «Пульсар» метод называется методом «когерентной фазовой радиолокации». Он предполагает точное измерение фазы отраженного от объекта сигнала или текущего изменения фазы за счет смещения облучаемого участка объекта относительно антенны локатора. В случае, когда объект представлен живым человеком, изменение фазы отраженного сигнала происходит за счет функций дыхания и пульсового кровенаполнения, если тело человека при измерениях остаётся неподвижным. Если человек двигается, то измеренная фаза сигнала содержит компонент движения, и для измерения указанных выше параметров физиологических функций необходимо тем или иным способом избавиться от компонента движения (артефакта движения). Будем предполагать, что человек неподвижен. Тогда измеренная фаза отраженного от объекта сигнала будет функцией малых перемещений облучаемой поверхности за счет дыхания и пульса. Обозначим смещение во времени облучаемого участка поверхности тела (t). Пусть излученный антенной гармонический немодулированный сигнал описывается функцией
с амплитудой Uизл и несущей частотой 0 (t). Принятый антенной сигнал, отраженный от объекта, находящегося на расстоянии l0 от антенны радиолокатора, содержит временную задержку, равную з(t), которая изменяется во времени за счет изменения расстояния от антенны до объекта при смещении облучаемой поверхности вследствие физиологических функций дыхания и пульса:  (1.28)
где k – коэффициент, учитывающий потери при отражении от объекта, удаленность объекта от антенны l0 и форму диаграммы направленности антенны (ДНА). Время задержки сигнала на трассе распространения длиной l0 +(t) в момент времени t равно:
где С - скорость света в воздухе. Таким образом, для немодулированного излученного сигнала принимаемый сигнал можно представить в виде: 
= где Uc= k Uизл;
 - текущая фаза принятого сигнала, обусловленная смещением (t) отражающей поверхности относительно ее среднего положения.
Следовательно, принятый сигнал представляет собой гармонический сигнал на частоте 0 с начальной фазой o= 4 l0 / , промодулированный по фазе функцией смещения отражающей поверхности (t). В соответствии с физиологией человека, функция (t) представляется наложением двух квазипериодических функций дых(t) и пульс(t), определяемых физиологическими процессами дыхания и пульсового кровенаполнения  . (1.31)
Хотя временной характер этих функций может быть довольно сложным, для простоты будем полагать функции дых(t) и пульс(t) гармоническими:   (1.32)
где Дм и Пм – проекции амплитуды смещений за счет дыхания и пульса на радиальное направление (радиальное смещение), д=2 / TД и п = 2 / TП – основные частоты процессов дыхания и пульса. Поскольку фаза принятого сигнала линейно связана со смещением отражающей поверхности, то она также состоит из двух компонент - фазы за счет дыхания - фазы за счет пульса В этих выражениях  и  – амплитуды отклонения фазы или индексы фазовой модуляции принимаемого сигнала под воздействием дыхания и пульса соответственно.
2. Расскажите об адаптивном фильтре ФВЧ -2 для пульсового компонента фазы отраженного сигнала. Задачей спектральной обработки сигналов в комплексе «Пульсар» является выделение квази-мгновенной частоты ритма сердца, определяемой на частотной оси путем выделения глобального максимума в спектре, полученном с помощью БПФ после преобразования временной выборки сигнала восстановленной текущей фазы отраженного от объекта СВЧ-сигнала. Выделенная таким образом квази- мгновенная частота ритма сердца обращается в длительность единичного кардиоцикла, который используется для построения ритмограммы сердца. За время обследования пациента(в среднем около 5-ти минут) для построения ритмограммы набирается около 300 значений, по которым строится график ритмограммы сердца. В дальнейшем по полученной выборке проводится статистический и спектральный анализ. Рассчитанные статистические и спектральные параметры соответствуют параметрам физиологических функций организма, участвующих в регулировании ритма сердца, и используются для диагностики функционального состояния пациента. Рассмотрим последовательно выполнение указанных алгоритмов обработки сигнала. Положение временного скользящего окна на кривой восстановленной текущей фазы отраженного сигнала после фильтрации дыхательной компоненты сигнала приведен на рисунке 1 
Рис.1 Временная выборка сигнала пульсового компонента прямоугольным окном при проведении спектрального анализа Для сглаживания краевых эффектов (явление Гиббса) в спектре применяются сглаживающие окна, вид которых во временной области приведен на рисунке 2 
Рис.2
3. После применения к выходному сигналу пульсового компонента спектральных алгоритмов обработки реальный вид спектра выборки из сигнала восстановленной фазы получается таким, каким он представлен на рисунке 3 
Рис.3 Реальный спектр сигнала пульсового ком понента После того, как спектр квази-мгновенного ритма сердца по временной выборке сигнала построен, следует задача корректного определения частоты ритма сердца. Для решения данной задачи используется анализ построенного спектра сигнала (рис.3). Проблема заключается в том, что из-за влияния неотфильтрованных высших гармоник дыхательной функции, часть которых лежит в непосредственной близости основной гармоники спектра ритма сердца, нарушается кратность межу 1-ой, 2-ой и 3-ей гармониками спектра мгновенной частоты ритма. 
Рис. 4 Спектр восстановленной непрерывной фазы отраженного сигнала 
Рис…. АЧХ ФВЧ-2, наложенная на спектр восстановленной текущей фазы жүктеу/скачать 1.82 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
(1.27)
(1.29)
, (1.30)
- сдвиг (набег) фазы принятого сигнала за счет расстояния l0;
и
.