超宽带监视系统和天线的制作方法

专利名称：超宽带监视系统和天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监视人或者动物的存在、行为和/或生理体征的 设备和方法。例如，本发明可用于监视疗养院内的病人的存在、行为、心 率和/或呼吸速率中的一个或多个。本发明还涉及用于发送和/或接收电磁 信号的天线.
背景技术：
超宽带(UWB)电磁信号可用于广泛应用中。这样的信号通常包括 呈现低的占空比的4艮短的脉冲。因此，特别是在期望保持低的平均功率电 平的应用中，UWB信号可以是有利的。UWB雷达可以用于测量短距离 内的物体的位置，或者用于获取物体的图像。UWB装置还可以用于无线 通信，特别是用于短距离和高速率的数据传输。
UWB电磁信号的频率可以在几百MHz到约12 GHz的范围内。在典 型的应用中，UWB信号被用于从3.1 GHz到10.6 GHz的频带中。在特定 的UWB装置中，电磁信号的频率可限于特定的频镨区域，以符合适当的 管理要求。例如，某些装置可制造成在UWB频镨中的占用3.6 GHz到 4.6 GHz的范围的UWB频镨的子频带内工作。在美国，该子频带已被联 邦通信委员会(FCC)分配用于特定的UWB装置。
虽然存在各种UWB装置，但仍然需要在UWB系统内使用的实用且 节省成本的解决方案。例如，需要实用且节省成本的天线和天线系统，所 述天线和天线系统可以用于在各种环境内发送和/或接收UWB信号。特 别需要紧凑并且提供定向辐射模式的这种天线。还需要实用且节省成本的UWB雷达收发器电路。
要求实用且节省成本的技术的另 一领域^:视人和动物的生命指征 的领域。例如，有益的是提供一种能够监^疗养院或人们家中的病人的 心率和呼吸速率的系统。虽然存在这样的系统，但是大多数具有各种缺点。
例如，有些系统要求将电极或其他装置附接到每个皿^LA员，另外一些 系统非常昂贵或者不够通用，另外一些系统仅能够监^L诸如心率等的一个 生命指征。
现有技术包括
* Newham的US 5,471,198和Edwards的US 6,788,206，它们7>开了 用于使用反射能量来监M的存在的系统。
* Richards等人的US 6,900,732，其公开了一种用于使用UWB信号 来监视资产、物体、人或者动物的系统。
* Richards等人的US 6,466,125，其公开了一种当病人需要医疗救助 时使用脉冲无线技术来警示医务人员的系统、电子监视器和方法。
* Richards等人的US 6,504,483，其公开了使用脉冲无线电来跟踪绕 赛道行进的马的位置和/或使得人们能够监视正在行进的马的 一个 或多个生命指征。该专利乂^开了所述技术也可以用于诸如狗的其他
动物以;s^A。
* Hall等人的US 6,661,342，其公开了使用脉冲无线电来跟踪移动的 运动员并提供与运动员的安全通信。
* Nowogrodzki等人的US 4，513，748，其公开了一种使用两个射频信 号的心率监视器。
* Bloice的US 3,796,208，其公开了一种用于使用微波雷达单元来监 视病人的移动的系统。
* Lye等人的WO 2004/047630，其公开了 一种使用UWB信号来发送 与用户的健康状况有关的信息的系统。
* Tupin等人的US 2004/0249258,其公开了使用UWB雷达对生理数 据进行成〗象和获取。
* McEwan的US 5,361070,其公开了一种UWB雷达运动传感器。
* Edwards的US 6,788,206,其公开了一种病人监视系统。

发明内容
本发明拔 供了涉及UWB系统的设备和方法。所述i殳备和方法可以被 应用到用于监^或者动物的生命指征的系统。所述设备和方法还可应用 于其他方面。这样的方法和设备可以包含在此所述的各种UWB技术。可 以使用连续波(CW)技术来实现才艮据本发明的一些方面的系统。
本发明的一些具体方面提供了可以用于发送和/或接收UWB信号 的天线和天线阵列；UWB雷达Ut器电路；以及病人监视系统。本发明 的这些具体方面可以彼此独立地应用，并且还能够以各种组合来应用。
下面说明本发明的其他方面和本发明的具体实施例的特征。


在示出本发明的非限定性的实施例的附图中，
图l是根据本发明的一个实施例的病人监视系统的框图2是示出用于图l的病人监视系统的一种可能显示的示意图3是可以在图1的监视系统内使用的感测单元的框图4是示出了感测单元的示意图，所述感测单元借助于射频脉冲通过 垫4b险测人的存在以及人的心脏和呼吸活动；
图4A-4C图示天线的各种替选设置；
图5是感测单元的框图6是可在感测单元内使用的射频雷达收发器的框图7是图6的雷达iJ^器的各部分的时序图8是可用于发送和接收UWB信号的天线阵列的俯视图8A是图8的天线阵列的背面的俯视图8B是图8的天线阵列的天线元件的放大视图；以及
图9、 9A、 9B和9C是可以用于发送和/或接收UWB信号的紧凑天 线的视图。
具体实施例方式
为了提供对本发明的更彻底的理解，下面的说明中给出了具体的细 节。但是，本发明也可以在没有这些细节的情况下实施。在其他实例中， 为了避免不必要地混淆本发明，没有详细示出或者描述公知的元件。因此， 本i兌明书以及附图应视为示例性的，而不是限制性的。
下面的说明描述了用于发送和/或接收超宽带信号的天线；用于产 生超宽带信号的电路；以及用于监视人或者动物的存在、活动和/或生命 指征的系统。将参考包含所有这些元素的病人监视系统来描述本发明。但 是，在此所述的各创新部件和子系统也以其他的组合来使用，并可用于其 他环境中。
图1示意性地示出了病/w监视系统10。例如，系统10可以用于医院 病房、长期疗养院或者托儿所等。系统10具有监视台12和一个或多个感 测单元14。在图示的实施例中，感测单元14包括位于床17的床垫16 之下的感测单元14A和14B;置于(或者安装在)轮椅19的靠背18中 的感测单元14C;安装在限制区22的入口 20 (例如，限制区22可以是 其中存储药物的药房、设施出口等)处的感测单元14D;以及绰于人的胸 部(如图所示)或者腕部(未示出)的感测单元14E。
除了传感器14之外，监视台12还可以接收来自另外的传感器(未示 出)的信号。例如，监视台12可以接收来自门开关、附近的传感器、诸 如EEG机或血氧传感器等的其他病人监视装置等的信号。
每个感测单元14与监视台12通信。所述通信最好是无线通信。如下 所述，感测单元14A、 14B、 14C和14E监视位于感测单元14的位置的 人的存在、行为和生命指征。感测单元14D用于检测人在限制区22内的 存在。感测单元14D可以没有用于检测生命指征等的能力。感测单元14 可以监视下述^中的一个或多个
*人的心率；
*人的呼吸速率；
*人的呼吸或者心跳是否已经停止； *人的呼吸或者心跳是否具有异常模式； *人是否在活动(即移动)；
*人是否正以异常方式移动(例如人是否正以可能指示发作或发病的方式移动)； *在感测单元的附近是否有人；以及 *诸如此类。
包含来自监视操作的结果的数据信号24被发送到监视台12。
监视台12包括显示器26、有线或者无线通信模块27和警报器28， 例如，警报器28可以包括警报声音发生器。通信模块27接收来自感测单 元14的数据信号24。监视台12显示与皿视的各人有关的信息。
图2示出了可能的显示的一个示例。例如，监视台12可以位于护士 站，在护士站，当班护士可以使用该监视台监视病人的状态。如果数据信 号满;U^L定的警报标准，则监视台12可以产生警报。例如，所述警净艮标 准可以包括
*有人，但是这个人没有移动，并且在超过阈值时段的时间中没有可 检测到的心跳或者呼吸；
检测不到应当保持位于感测单元14处的人；
在限制区内检测到人；以及
攀诸如此类。
警报可以使得在显示器26上显示可视的标记29 (参见图2 )，并且还 可或者可选地使得警报器28产生可听见的信号，警报器28可以包括蜂音 器等。除了监视台12之外，可以还提供远程监视台(未示出)。监视台 12可选地与便携监视装置通信，所述便携监视装置诸如寻呼机等，所述 便携监视装置可以在监视台12检测到警报状况时向负责人员发信号。
显示器26可以显示皿^员的运动趋向以及所监视的任何生命指 征及系统10所监视的各种生命指征的值。
监视台12可以与整个病人管理系统集成在一起，所述病人管理系统 跟踪病人信息、治疗史等。这样的系统是商业可用的，因此在此不作进一 步的说明。位于监视台12的人员可以观察M视病人的心率和呼吸速率， 并在病人离床或者从床上掉下、病人停止呼吸、病人的心跳停止、病人异 常运动或者存在监视台12会提供警报的某些其他条件或者条件组合时得 到警示。
感测单元14包括超宽带(UWB)雷达系统。图3是示例性感测单元14的框图。感测单元14具有连接到天线系统31的UWB雷达系统30。 UWB雷达系统30具有UWB发送器30A和UWB接收器30B。 UWB雷 达系统30产生由天线系统31发送到人可能位于的空间内的UWB脉冲。 由于UWB雷达系统30可用于检测在所述空间内的人，因此这个空间可 称为"感测空间"。如果所述空间内有人，则脉冲在人体内的界面(诸如 肺和心的表面)处祐^^射。天线31接收反射的脉冲，并且由UWB雷达 30检测所述^JH"的脉冲。
在一些实施例中，UWB脉冲在C频带(3.6到4.6 GHz)内。所发送 的UWB脉冲的宽度例如可以在Ins到3ns的范围内。以适当的速率来传 送UWB脉冲。所述脉冲速率的值可以被设置得足够低，使得平均发送功 率足够低，以满足适当的管理要求。例如，在一些实施例中，脉冲重复间 隔(PRI)在0.5ps到lps的范围内。所发送的时间平均的输出功率可以 较小。例如，最大有效各向同性辐射功率(EIRP)可以是-41,3dBm/MHz 或者更低。
来自UWB雷达系统30的接收器输出信号32被传送到信号处理系统 33,信号处理系统33处理接收器输出信号32，以获得感测单元14所监 视的心率、呼吸速率和/或其他特征的值。包含所述特征的值的输出信号 被传送到无线通信装置35，所述无线装置35通过天线36向监视台12发 a载表示所述值的数据的信号24。在示出的实施例中，控制部38协调 感测单元14的操作。举例而言，控制部38可以包括可编程的微处理器执 行的软件指令、逻辑电路或者其的某种组合。
图4图示了位于床垫17之下的天线系统31如何可以发送UWB脉冲 40。脉冲40传送到人P，并在各表面(包括人的肺L和心H的表面)处 #^射，从而形成由天线系统31检测到的反射脉冲42。通过使用处于反 向散射远程感测模式中的UWB雷达，所述系统可以在没有附接于人体的 电极或其他装置的情况下监视人的心率和呼吸速率。
天线系统31可以包括发送天线阵列31A和接收天线阵列31B。发送 和接收天线分布在一个区域上，所述区域足够宽，使得能够导致并检测从 床垫16上的任何合理的位置和姿势的病人P反射的脉冲42。发送天线31A 可以是低增益天线。使用低增益发送天线31A允许UWB信号的发送具有 较高的平均幅度，而不会使得EIRP超过可由适用的规则规定的阈值。在 一些管辖区域内，规则要求EIRP不超过规定的阈值。而且，由于低增益 天线一般具有宽的辐射模式，因此，所述辐射分布于广角空间中。接收天线31B可以是较高增益的天线，以便为包含反射脉冲42的接 收信号提供较好的信噪比(SNR)。
图4A示出了床垫16下的天线阵列的示例性布置。多个发送阵列31A 和接收阵列31B被布置在位于躺在床垫16上的人P的躯体的预期水平高 度的、在床垫16上延伸的区域46内。每个发送阵列31A在一簇接收阵 列31B的中心。在所示的实施例中，每个发送阵列31A位于一组四个接 收阵列31B的中心，所述四个接收阵列31B与中心的发送阵列31A相距 大致相等的距离。以交错的方式布置发送天线31A和接收天线31B利于 获得良好的信噪比。发送天线31A可以是提供较大覆盖角的低增益的天 线。这允许使用较少的发送天线31A来覆盖区域46。
图4B示出了另一种可能的布置，其中，多个天线模块43中每个具 有多个发送天线31A和多个接收天线31B。模块43可以通过诸如同轴电 缆45等的适当波导而连接到包含UWB收发器的电子模块44。例如，每 个模块43可以为约8英寸见方。在所示的实施例中，每个模块43具有四 个接收天线31B和一个发送天线31A。所述天线可以直接安装或者形成 (例如通过蚀刻或者印刷)在电路板上。每个模块可以可选地包括四进一 的功率合成器，用于收集来自接收天线的功率，以传送到电子模块44。
图4B的设备可以密封于适当的外壳内，以^it置在床垫之下。所述 外壳防止天线31A和31B与可能影响它们的性能的任何电介质或金属表 面的接触。所述外壳可以在天线模块43和下层的安*^面之间提供气隙。 所述外壳可以包括固体基敗，可以将天线模块和电子模块安装于该基板。 例如，所述1^可以包含铝或其他适当材料的片。所述外壳可以包括用于 环境保护的天线罩。例如，所述天线軍可以用薄的塑料层形成。可以为电 子模块44提M属屏蔽罩。
图4C示出了另一个实施例，其具有比图4B的实施例少的天线。其 他的天线布置也是可能的。
在图5所示的一个示例实施例中，UWB发送器30A包括振荡器50, 振荡器50被猝熄，以产生脉冲的射频(RF)波形，所述波形通iti^通放 大器52，以产生UWB脉冲40。通常期望振荡器50的中心频率是可调节 的，以便能够在需要时进行频率优化。振荡器50中可以使用任何适当的 振荡器电路。本领域的技术人员已知有多种适合的振荡器。例如，振荡器 50可以包括基于二极管、FET或者结式晶体管的振荡器。在所述示例性实施例中，UWB接收器30B接收来自天线系统31的 接收天线31B的信号53，并且将所接收的信号传送通过射频信号调整级 54，该射频信号调整级54包括例如滤波器55和放大器56。经调整的信 号被提供到混合器58，在此，该经调整的信号与来自振荡器50的信号混 合，以得到基带信号59。基带信号59在基带调整级60中由例如滤波器 61和放大器62进一步调整。经调整的信号然后由m转换器(ADC ) 64 数字化。ADC 64优选地至少是12/14比特的ADC，使得经调整的基带信 号能够在动态范围内以80dB而被数字化。在使用约10 Hz的模拟抗混淆 滤波器的情况下，ADC的采样率不必超过约50Hz，以获得经数字化的信 号，从该经数字化的信号中可以提取心率和呼吸速率。为了降低感测单元 14的整体成本、大小和功耗，ADC 64可以包括组合的ADC/微处理器的 ADC部分。
在当前的优选实施例中，应用相干的多普勒检测方案ilb险测Jl射脉冲 42。经调整的基带信号具有随着病人的心跳而变化的频率分量以及随病人 呼吸而变化的频率分量。经调整的基带信号可以是音频信号(例如经调整 的基带信号的频率可以几分之一 Hz到几Hz的范围内)。
在所示的实施例中，基带调整级60提供用于调整基带信号59的呼吸 速率分量和心率分量的单独的信号路径。这允许针对每个信号分量来优化 信号调整。图5示出了滤波级61,其包括单独的滤波器61A和61B; 放大级62，其包括单独的放大器62A和62B;以及数字化级64，其包括 单独的^lt转换器64A和64B， 转换器64A和64B分别调整心率信 号65A和呼吸速率信号65B.
数字化的信号65 (在所示的示例中具有经调整的分量65A和65B) 传送到信号处理级33。信号处理级33包括适当的数据处理器，诸如信号 处理器或者微处理器；或者包括适当的模拟或数字信号处理电路，诸如适 当配置的现场可编程门阵列(FPGA)。在图5中，信号处理级33包括数 字信号处理器(DSP) 66,该数字信号处理器66执行DSP 66可访问的程 序存储器中存储的软件指令68。 DSP 66从信号65中提取心率和呼吸速率 信息。
在一些实施例中，DSP 66被编程以将经调整的基带信号变换到频域 中。这样的变换的示例是傅立叶变换，傅立叶变换可以被实现为快速傅立 叶变换(FFT )算法。人的心跳通常具有在0.8 Hz到3 Hz的范围内的频 率(50-180心跳/分钟)。人的呼吸的频率通常在0.1 Hz到0.7 Hz的范围(6-42次呼由分钟)内。DSP66可以通过下述方式来提取病人的心率和 呼吸速率在所变换的频域信号内搜索心率和呼吸速率的预期范围内的频 率的峰值。心率和呼吸速率的频率范围可以在DSP软件68中指定，或者 存储在DSP 66可访问的数据寄存器内。
心率和呼吸速率的范围可以是用户可配置的。例如，嬰儿可以具有基 本上比成人的心率高的心率。当根据本发明的设备用于监视嬰儿时，可以 通过适当的用户界面将心率和呼吸速率的频率范围设置为较高的值。
通过将较大的数据块变换到频域内，可以改善结果的精度。例如，可 以一次取3个或者更多个经调整的基带数据的块来执行频域变换。每个块 可以包含例如经调整的基带数据的256、 521或者1024个采样。每次获得 新块时，通过丢弃最老的块并且添加最新的块来重复所述变换。因此，每 个连续的变换所基于的数据与用于紧挨着的先前变换的数据交迭。例如， 当一次取4个数据块时，在用于每个变换的数据中存在75。/。的交迭。
而且，可以通过使用先前确定的平均心率来进行进一步的增强，以有 助于在对应于预期的心率的频率范围内的频镨中存在多个峰值的情况下 识别心率信号。在DSP 66识别出频域数据内的不止一个峰值可能是心率 的情况下，DSP66可以被编程为选择最接近先前确定的平均心率的峰 值。
呼吸频率的谐波可以落在心率的频率范围内。接收器30B可以被设 计成最小化这样的谐波。在一些实施例中，DSP66可以被编程为检测 作为心率或者呼吸速率的谐波的频率分量，并且4艮据所述谐波的频率来整 体地或者部分地确定心率或者呼吸速率。例如，可以通过检测和测量心率 的二次谐波的频率并且将结果除以2来确定心率。
在一些情况下，人可以具有较高的呼吸速率和较低的心率。在这样的 情况下，不可能将心率和呼吸速率信号分离开(特别是因为呼吸速率的信 号电平通常比心率信号的信号电平大得多一在一些情况下呼吸速率信号 在幅度上可能比心率信号大20 dB到30 dB)。可以通过提供滤波器，以 在一定程度上减少这个幅度差，所述滤波器在信号调整级60中降低呼吸 信号的幅度。例如，信号调整级60可以将呼吸频率范围内的信号的幅度 相对于心率频率范围内的信号降低10 dB -15 dB。
可以通过对经调整的基带信号进行时域分析来增强对呼吸和心跳信 号的频率的识别和测量。例如，可以通过对经调整的基带信号(可以通过适当的滤波而进一步对该信号进g整)内的峰值和it^点进行计数来测 量呼吸速率。通过滤除经调整的基带信号内的较低频率，还可以通it^从 心脏运动产生的信号内的峰值进行计数来测量心率。可以将通过时域分析 获得的呼吸速率信息和/或心率信息与通过频域分析获得的对应的信息组 合在一起，以获得对呼吸速率和/或心率的精确的估计值。在一个替选实 施例中，可以通过时域分析而不是通过频域分析来获得呼吸速率信息和/ 或心率信息。
在一些实施例中，可以用两种或者更多种不同的方式来确定呼吸速率 和心率，并且可以通过组合以所述两种或者更多种的不同方式获得的结果
来建立呼吸速率或者心率的值。例如，根据本发明的系统可以包括用于 通过在经调整的基带信号的傅立叶变换中直接地识别对应于心率的频率 分量而确定心率的第一装置；用于通过在经调整的基带信号的傅立叶变换 中识别对应于心率的二次谐波的频率分量而确定心率的第二装置；用于通 过经调整的基带信号进行时域分析来确定心率的第三装置；以及组合装 置，用于组合由所述第一、第二和第三装置提供的结果来获得心率的值。 例如，所述组合装置可以获得所述结果的平均值或者加权平均值。
DSP 66对适当的窗口上的心率和呼吸速率进行平均，并且向通信子 系统35提供更新的平均值。例如，可以在15至30秒的窗口上对心率和 呼吸速率二者进行平均。因为呼吸速率通常小于心率，因此可选地可以在 较长的窗口上对呼吸速率进行平均。在开始时，可以使用较短的平均时间， 以减少加电与获得心率和呼吸速率信息之间的时间。
以足以提供及时的结果的频率对心率和呼吸速率进行更新。例如，可 以每几秒(例如每1至5秒)更新心率一次。如果需要，可以以更低的频 率(每5至15秒)来更新呼吸速率。
当病Ail动时，该运动引起经调整的基带信号内出现大幅度的低频分 量。这些低频分量可以淹没心率信号或呼吸速率信号，或者淹没这两个信 号。在这种运动的持续时间中，可能难于识别心率信号或者呼吸速率信号 或者这两个信号。优选地，DSP66被编程为检测这样的运动伪像，并 且产生一个信号(例如通过"i殳置运动感测标记)，所述信号向监视台12 指示检测到运动，并且所述运动正在阻碍对呼吸速率和/或心率的更新。 DSP 66可以通过识别经调整的基带信号65内的大幅度的低频分量来检测 运动伪像。
通信子系统35向监视台12发送更新的平均值和任何附加的信息，诸如运动标记和用于识别感测单元14的ID代码。可以提Wi何适当的通信 技术和协议，以从感测单元14向监视台12发送数据。 一些非限定性的示 例有有线或者无线的局域网(LAN)，诸如以太网局域网；IEEE802.il 网络；或者符合ZigBeeTM规范的无线数据通信系统。注意，某些处理可 以在监视台12处执行，而不能在信号处理级33处执行。
心率通常不^^目对于心率的周期而突然变化。监视台12(或DSP66) 可以对心率和呼吸速率的平均值执行统计分析。例如，可以将新的心率值
与前一个平均心率值相比较。如果新的心率值与前一个平均心率值相差超 过阈值量(例如50%)，则监视台12 (或DSP 66)可以被配置成不显示 该新值。在这种情况下，监视台12可以通过下述方式指示心率值不可靠 通过显示符号来取代心率值或者除了显示心率值还显示符号、不显示心率 值、使用不同的显示参数(例如闪烁、不同颜色等)来显示心率值等。
监视台12可以监视心率和呼吸速率信号中的指示潜在问题的图案。 例如，监视台12可以被配置用于在人的呼吸速率单独地或者与其他因 素相结合地突然升高并且持续为高的情况下触发警才艮。
图6示出了可以被用作UWB雷达30的电路70。电路70具有信号 产生部分70A和信号接收部分70B。信号产生部分70A产生本地振荡器 信号71和UWB脉冲信号72。信号71和72具有不同的波形。信号72 由具有几纳秒(ns)的脉冲宽度的短UWB脉冲构成。
本地振荡器信号71提供的脉冲比信号72中的脉冲长，具有与信号 72中的脉冲相同的载波频率。本地振荡器信号71中的脉冲的长度应当足 够长，以便能够捕获到所感兴趣的范围内的所有的反射脉冲42。在本地 振荡器信号的结尾后到达的反射的脉冲42将不会被检测到。期望的是， 使本地振荡器信号71内的脉冲保持为短，以排除来自周围的不想要的信 号，并JUa免不必要的RF耦合。例如，信号71内的脉冲的长度通常在 大约5纳秒到10纳秒左右的范围内，并且是可调整的。在一些实施例中，、 信号71和72内的脉冲可以具有相同或者相似的长度。
在信号产生部分70A中，时钟74用来以期望的脉冲重复频率(例如 约l MHz)向长脉冲选通电路76提供时钟信号。长脉冲选通电路76产 生脉冲，所述脉冲使得猝熄电路78猝熄以适当的频率(例如C频带频率) 运行的振荡器78。在信号分离器80处去除本地振荡器信号71。
在通过延迟电路84设置的时1^，由SP选通电路86来产生短脉冲。所述短脉冲操作开关82，以经由滤波器88向发送天线阵列传送纟艮短的 RT脉沖。将所发送的脉冲保持为短表示所发送的脉冲将具有较宽的带宽， 具有低的平均信号电平。可以使这样的低电平信号满足管理要求，诸如美 国的联邦通信委员会(FCC)实行的要求，这些要求限制可允许的时间平 均和最大信号电平。延迟电路84允许对信号72中的发送脉冲与本地振荡 器信号71之间的相对定时进行控制。
接收部分70B接收来自接收天线阵列的信号。所述信号在滤波器90 被滤波，并且在混合器94中与本地振荡器信号71混合之前被低噪声放大 器92放大。衰减器73可以被提供用来降低在混合器94的上游的本地振 荡器信号71的幅度。从混合器94输出的基带信号在滤波器95中被滤波， 在差分放大器96A中被调整偏移，在放大器98A中被放大，并且在滤波 器99A中被滤波。
在所示的实施例中，差分放大器96A、放大器98A和滤波器99A承 载从中可以确定心率的信号。提供了独立的差分放大器9 6B、放大器98B 和滤波器99B用于调整从中可以确定呼吸速率的信号。这利于心率和呼 吸信号的分离。承载关于呼吸的信息的、在混合器94的输出处的解调信 号的分量在幅度上通常比表示心率的信号的分量高大约20 dB到30 dB。 在心率通道内的高通滤波器99A可以滤除许多呼吸信号。例如，所述高 通滤波器可以滤除具有小于约0.5 Hz的频率的信号分量，并且使高频信 号通过。呼吸信号与心率信号的分离允许将呼吸和心率信号放大到有利于 对所述信号进行时域信号处理的电平。
接收部分70B提供独立的输出，所述输出承栽从其可以检测人的反 射功率和运动的信号。运动检测输出102接收经放大器100放大并且经高 通滤波器101滤波的信号。如果在运动检测输出102处的信号具有超过阈 值的值，则il^示病人正在移动，该移动足以中断对心率或呼吸速率的测 量。
放大器104和滤波器105对在混合器94的输出处获得的信号分别进 行放大和低通滤波。这个信号在输出106处被提供。当由接收天线31B 拾取的反射功率提高时，在输出106处的所述信号的幅度会增大。
可以通过包络检测器来测量反射功率。反射功率的幅度一般依赖于所 述设备的配置、监财象的特性、监m象的姿势和位置等。在一些实施 例中，通过比较两个不同组的天线(所述两组天线通常是两个天线阵列) 所接收的反射功率来确n视对象的在位与否。可以将在两个阵列处接收的反射功率的差与阈值相比较，以确定监^象是否在位。在这样的实施
例中，放大器104可以包括差分放大器，如图6所示。这种构造的优点是 需要很少的调整或者不需要调整来补偿设备内的变化。
当感测范围内没有人(或者其M状的物体)时，则输出106的信号 将具有在给定范围内的幅度。在床传感器的情况下，ili示所述床未被占 用。在其他应用内使用的传感器的情况下，i^示人"所述感测范围内。 当人ii^感测范围内时，则由输出106的信号指示的反射功率(或者反射 的功率差)发生改变。系统10可以监视输出106的信号，并且当输出106 的信号改变到在没有人时所具有的范围之外的值时，将状态标记从例如 NOT_OCCUPIED (未占用)改变为NORMAL (正常)。
电路70可以执行校准例程，该基准例程设置当其加电时对应于未被 占用的床的值的范围、或者响应于用户输入而设置当床未被占用时的其他 时间对应于未被占用的床的值的范围。
信号处理系统33可以根据输出102和106的信号的组合来设置状态 标记。所述状态标记例如可以具有值NOT_OCCUPIED (未占用)、 MOTION (运动)和NORMAL (正常)。 一些实施例可以具有用于正常 运动和异常运动的状态标记。可以设置当皿视人员以正常和预期的方式 翻身或者改变位置时用于表示正常运动的状态标记。可以设置当皿^LA 员进行指示可能需要干预的可能有问题的运动时用于指示异常运动的状 态标记。例如，可以设置当 视人员进行可能伴随某种类型的发作的连 续翻滚的运动时用于指示异常运动的状态标记。当状态标记具有除了 "NORMAL(正常)"之外的值时，可以抑制对心率和呼吸速率值的更新。
图7是图示了较短脉冲选通信号87与较长脉冲信号77之间的相对定 时的时序图，较短脉冲选通信号87控制信号72中的所发送的UWB脉冲 的时间和长度，而较长脉冲信号77控制本地振荡器信号71中的脉冲的时 间和持续时间。信号77具有长度A (如5-10纳秒)的脉冲，所述脉冲通 过长度B (如大约1微秒)的间隔而分开。在所示的实施例中，信号87 内的脉冲始于时间C，所述时间C通常在信号77内的较长脉沖的启动后 的几纳秒。这有利于振荡开始的频率和相位的稳定性。信号87内的脉冲 的长度D具为几个纳秒(例如l-5纳秒，最好是3纳秒或更短，如l-2纳 秒)。可以选择脉冲长度D和脉冲重复率，以获得时间平均的功率密度， 该功率密K够低，使得符合由可应用的规定而实行的限制。
接收信号89将在不同的时隙到达接收器70B。脉沖长度A (在该脉沖程度期间可以获得本地振荡器信号71)足够长，以包括所有的接收信 号89。在接收器70B通过本地振荡器信号对接收信号进行时间选通。使
号.这样，不需要信道复用。M振荡器信号不应不必要的长，以便防止 接收器70B接收到不需要的噪声信号。在一些实施例中，在每个发送脉 沖SP的开始产生空信号MP。空信号MP用来在发送UWB脉冲的同时 抑制对接收信号89的接收。这防止由于近场耦合到一个或多个发送天线 而在接收天线内诱发的信号被误认为期望的接收信号89。
如上所述的基本技术可以被应用到监视单人的系统.例如，可以提供 感测单元14来监视耍儿床内的嬰儿或者床或椅子内的人的在位、呼吸速 率。可以将警报器与感测单元14集成在一起，或者感测单元14可以被连 接用来向远程警才艮单元发送警才艮信号(例如通过有线或者无线的连接)。 在一个实施例中，感测单元14与婴儿监视器组合。婴儿监视器的基站接 收由婴儿发出的声音，并JIiE在来自传感器14的输出指示可能出问题(诸 如嬰儿已经停止呼吸)的情况下提供警才艮信号。在另一个实施例中，传感 器14直接地连接到警报器，并且如果传感器14检测到 :视人员已经停 止呼吸超过一段短的时间则启动警才艮器。在具有或者不具有外部监视的情 况下，这样的系统可以用来通过触发警报器而唤醒患有睡眠呼吸暂停的 人。
图8、 8A和8B示出了可用于在此所述的类型的系统中并且可用于其 他应用的天线阵列120的设计。在图8B所示类型的单独天线可以祐i且合 为其他类型的阵列，或者用于独立的应用中。阵列120包括布置在诸如电 路板等的平面基底121上的多个偶极状的天线。基底121可以包括双面包 铜的层压板，其中，如图8所示已经形成包铜的图案。
在图8中，以实线轮廓示出了在差^底121的笫一面上的导电区域，同 时以虚线轮廓示出了在基底121的第二面上的导电区域。图8A示出了在 基底121的第二面上的导电区域的图案。
在所示的实施例中，12个接收天线122通过波导123而互连。接收 天线122位于矩形网格的节点。双向信号组合器126将来自所有的接收天 线122的信号组合为单个输出128。发送天线130位于阵列120的中心。 当阵列120位于地平面之上的适当高度时，发送天线120和接收天线130 都具有定向辐射模式。
每个天线122和130具有在基底121的相对面上、在相反方向上延伸的元件124A和124B。图8B详细示出了单个天线122。元件124A和124B 是彼此的镜像，并且各自相对于中线131而对称。每个元件124A在其馈 送点133附近具有圆形段132，并且在其开放段具有不等长度的多个短截 线(stub)。在所示的实施例中，在每个元件124内，圆形段132并入直 的发散的边象险134，该边^JEl伸到外部短截线137的拐角136。元件 124的开放段是W形的。直线段138在拐角136处形成锐角。在拐角144 处相交的大体为直的线段142之间限定中央短截线140。在所示的实施例 中，拐角144近似为直角。
主要通itiL件124在Z方向(即在与线131平行的方向上)上的有 效长度来确定天线122或者130的谐振频率。通过在馈送点附近提供弯曲 的几何形状并在所述元件的开放端提供不同长度的多个(在所示的示例内 为3个)短截线来实现宽频带宽。这种几何形状由于其变化的有效元件长 度而允许在多个频率处的谐振.在一些实施例中，可以在利用或者不利用 反射的地平面的情况下获得超过30%的频率带宽。
通过改变线段134之间的对向角(subtended angle) 9 (参见图8) 来调M个天线122或者130的带宽。 一般而言，带宽在所^t向角增大 时增大，并且在所述对向角减小时减小。通iti^择用于发送信号的天线内 的适当的对向角e，可以调整所发送的辐射的频镨。通过选择用于检测信
号的天线内的适当的对向角e，可以从所接收的信号中滤除不想要的信 号。
辐射元件124的输入阻抗通过宽度恒定的一对平衡的带状线150而匹 配到50欧姆的不平衡的微带传输线123。通过选择平衡的带状线150的 适当长度并且通iti^择天线122或者130的馈送点133的适当的尺度，可 以将天线122或者130匹配到50欧姆的不平衡的传输线，而不需*何 另外的匹配网络。
天线阵列120具有以下优点可以利用标准电i^板制造技术来制造， 并且提供适合于发送和接收UWB脉沖的紧凑的平衡偶极结构。
如上所述，UWB雷达可以用于检测坐在椅子中的人的在位、移动、 心率和呼吸速率。与要捆扎到人的胸部或背部上的传感器、要结合嬰儿床
而使用的传感器或者在类似的应用中使用的传感器一样，用于椅背上的感 测单元不必覆盖象全尺寸的床中所使用的感测单元那样大的区域。因此， 用于这种应用的感测单元的天线可以比需要覆盖全尺寸的床的感测单元 所需要的天线少。例如，用于感测小婴儿床内的嬰儿的在位、心率和/或呼吸速率的感测单元不必覆盖大的区域，并且可以仅具有一个天线或者仅 具有几个天线。
图9、 9A和9B和9C示出了紧凑天线170。天线170包括辐射元件 172，该辐射元件172可以通过焊接或者通过导电粘合剂的附接等被直接 地安装到电i^板。天线170可以用于在此所述的感测单元内，或者可以用 于其他应用内。
天线170具有三维的配置。辐射元件172被安装在导电地平面174 之上。地平面174可以包括例如在印刷电3M1^底上的金属层。可以通过 例如压印薄金属片来形成辐射元件172。
在一些实施例中，包含UWB雷达的电子模块包括电路板，辐射元件 172可以附接到该电路板以提供天线。所述电路板还可以包括波导可以连 接外部天线或者天线阵列的位置。根据所述应用，辐射元件172或者一个 或多个外部天线或者天线阵列可以连接到电路板。这允许同一电路板用于 各种类型的感测单元中。例如，多个天线阵列可以连接到用作床内的传感 器的电路板，而辐射元件172可以连接到作为椅背内或者嬰儿床的床垫下 等的传感器的电路板。
天线170通过在所述辐射元件和所述地平面174之间的窄间隙178 来辐射线性极化的E场。主要通过天线170在X和Y方向上的整体尺寸 来确定所述天线的谐振频率。可以提供在辐射元件172的开放端182上延 伸的小短截线180，以精细地调谐天线170的谐振频率。还可以通过在辐 射元件172和地平面174之间提供电介质材料而改变天线170的特性。
天线170在Y方向上的几何形状和尺寸确定了天线170的频率带宽。 在天线170的两面的几何形状三角形184允许宽带频率的IM乍。可以利用 适当的成形来获得超过20%的频率带宽。根据地平面174的大小，天线 170的一些实施例具有心形辐射图，具有在6 dBi到8 dBi之间的方向性。
输入馈送点188向天线170内凹陷。通itit^^馈送点188与边缘l卯 的适当距离，天线170可以直接地匹配到50欧姆的传输线，而不需要另 外的匹配网络。
对于UWB操作，天线170可以具有约1亳米的辐射间隙178和在大 约5毫米到6毫米的范围内的辐射元件172的顶部和地平面174之间的距 离。
可以理解，本发明具有以下几个方面，包括*天线，具有象图8、 8A和8B所示特征一样的天线特征，可用于任 何目的；
*天线，具有象图9、 9A和9B所示特征一样的天线特征，可用于任 何目的；
*监视系统，可以用于监视一个或多个人的在位、心率和/或呼吸速率， 其中图l的系统是一个示例；
*监视系统，可以用于监视嬰儿或者单个人的舒适一这样的示例包 括婴儿监视器和用于在患有睡眠呼吸暂停的人停止呼吸超过短时 间则唤醒他的系统；以及
*基于UWB雷达的传感器，可以用于监^的在位、心率和/或呼吸 速率。例如，这样的传感器可以由应紧人员(例如消防队员、救护 车人员、应急响应技术人员或者军事医生等)使用来测试伤者或者 病人的生命指征的存在。这样的传感器可以是便携的。在一些实施 例中，所述传感器被配置为压在人的背部或者胸部，并且包括显 示器或者其他指示器，该显示器或者其他指示器标识是否可以检测 到生命指征(例如心跳和/或呼吸)，并且可以提供诸如心率和呼吸 速率等的信息。
*基于UWB雷达的传感器，可以用于检测个人的某位置的脉冲。这 样的传感器可以用于例如非^y^性的血压监视器，所述非^性血 压监视器根据个人的循环系统内的脉冲的传播速度来计算个人的 血压。例如，这样的传感器可以设置在人的颈部和踝关节处。在这 两个位置检测到的脉冲在时间上的差可能与个人的血压相关。可以 将两个这样的传感器连接到控制器，所述控制器确定脉冲到达传感 器的时间上的差别，并且至少部分地根据所述时间差来计算血压或 者血压的变化。
本发明的特定实现方式包括计算机处理器，该计算机处理器执行软件 指令，所述软件指^H吏得处理器执行本发明的方法。例如，在感测单元内 的一个或多个处理器或者在感测单元内的处理器和监视台的组合可以实 现用于通过执行所述处理器可访问的程序存储器内的软件指令而获得在 此所述的心率和呼吸速率信息的方法。还可以用程序产品的形式来提供本 发明。所述程序产品可以包括承载一组计算机可读信号的任何介质，所述 计算机可读信号包括指令，当由数据处理器执行所述指令时，使得所述数据处理器执行本发明的方法。根据本发明的程序产品可以利用多种形式中
的任何一种.所述程序产品可以包括例如物理介质，诸如包括^Jt、硬 盘驱动器等的磁数据存储介质、包括CDROM、 DVD等的光数据存储介 质、包括ROM、快闪RAM等的电子数据存储介质等。可选地，可以对 程序产品上的计算机可读信号进行压缩或者加密。
当引用上面的部件(例如软件模块、处理器、组件、装置、电路等) 时，除非另外指示，对于该部件的引用(包括对"装置"的引用)应当被 解释为包括作为该部件的等同物的、执行上述部件的功能的(即在功能上 等同的)任何部件，其中包括在结构上不等同于所^Hf的结构(在该结构 中执行本发明所述的示例性实施例中的功能)的部件。
根据上述的公开，对于本领域的技术人员显然的是，在不脱离本发明 的精神或者范围的情况下，在对本发明的实践中，许多改变和修改是可能 的《>例如
*在一些实施例中，发送脉冲被分布于几个发送天线间，使得发送天 线在不同的时隙发送UWB脉沖。在每个所述时隙内，可以在多个 接收天线检测到反射脉冲。在一些实施例中，这是通过将发送信号 分布于位于不同位置并且与UWB发送器间隔不同的RFi^长度 的几个天线中的每个天线而实现的。
*在如上所述的一些实现方式中，使用开关放大器来用于RF开关82。 但是，还可以使用诸如PIN二极管、肖特基(Schottky) 二极管、 微电子机械(MEM)开关等的其他技术来实现适当的RF开关。
* 一些被设计用于短距离的实施例没有开关82。
因此，本发明的范围应视为基于由所附的权利要求所限定的实质。
权利要求
1. 一种用于监视一个或多个活体的生命指征的设备，所述设备包括监视台；与所述监视台通信的至少一个传感器，所述传感器包括天线系统；超宽带雷达系统，该超宽带雷达系统耦接到所述天线系统；信号处理器，该信号处理器被连接用于接收来自所述超宽带雷达系统的信号，并且被配置用于从所述信号中提取与在对应于所述天线系统的感测范围内的人或者动物的一个或多个生命指征有关的信息；以及通信系统，该通信系统被配置用于向所述监视台发送所述信息。
2. 根据权利要求l的设备，包括垫，其中，所述天线系统位于所述 垫的上表面下。
3. 根据权利要求l的设备，包括垫，其中，所述天线系统位于所述 垫下。
4. 根据权利要求3的设备，其中，所述天线系统被天线罩覆盖，所 述天线革对于超宽带辐射基本上是透射的，其中，所述天线罩位于所述垫 下。
5. 根据权利要求4的设备，包括位于所述天线系统下面的金属安装 表面，其中，所述天线系统通过气隙与所述安*^面间隔开。
6. 根据权利要求2-5中的任一项的设备，其中，所述天线系统包括 天线阵列，所述天线阵列在所述垫的头端和脚端之间的某个位置的带中延 伸跨过所述垫。
7. 根据权利要求l-6中的任一项的设备，其中 所述天线系统包括多个天线组，天线组包括至少一个发送天线，所述发送天线被连接用于发送由所 述超宽带雷达系统产生的超宽带脉冲；以及多个接收天线，所述接收天线 被连接用于接收由所^A或者动物反射的超宽带脉沖；其中，所述多个接收天线以大致相等的间隔与所述发送天线间隔开。
8. 根据权利要求7的设备，其中，所述发送天线和所述多个接收天 线被布置在基本上为平面的基底上。
9. 根据权利要求l-4中的任一项的设备，其中，所述天线系统包括 至少一个发送天线，所述发送天线被连接用于发送由所述超宽带雷达系统 产生的超宽带脉冲；以及接收天线，该接收天线被连接用于接收由所^A 或者动物>^射的超宽带脉冲。
10. 根据权利要求9的设备，其中，所述发送天线的增益比所述接收 天线的增益低。
11. 根据权利要求l-5中的任一项的设备，其中，所述天线系统包括 布置在基本上为平面的构件上的天线阵列。
12. 根据权利要求l-5中的任一项的设备，其中，所述天线系统包括 布置在M上为平面的构件上的接收天线阵列和至少一个发送天线。
13. 根据权利要求1-12中的任一项的设备，其中，所述雷达系统包 括发送器，该发送器被配置用于产生持续时间为3ns或者更短的脉冲； 以及接收器，该接收器由长度超过5ns的脉冲来选通。
14. 根据权利要求1-12中的任一项的设备，其中，所述信号处理器 包括数据处理器，该数据处理器执行指令，所述指4K吏得所述数据处理器 将所述信号变换到频域并且识别经变换的信号中位于具有心率的频率特 性的频带内的峰值。
15. 根据权利要求13的设备，其中，所述指4^吏得所述数据处理器 搜索至少部分地基于先前确定的心率的频率范围内的峰值。
16. 根据权利要求13的设备，其中，如果所述数据处理器识别频带 内的多个峰值，则所述指^H吏得所述数据处理器选择多个峰值中最接近先 前确定的心率的一个J^值。
17. 根据权利要求1-13中的任一项的设备，其中，所述信号处理器 包括数据处理器，所述lt据处理器执行指令，所述指4H^吏得所述数据处理 器将所述信号变换到频域并且识别位于具有呼吸速率的频率特性的频带 内的峰值。
18. 根据权利要求13-16中的任一项的设备，其中，所述数据处理器 被配置用于在所述信号内检测运动伪象，并且产生用于指示所idA或者动 物正在移动的运动感测信号。
19. 根据权利要求17的设备，其中，所述监视台被配置用于响应于 所述运动感测信号而暂时抑制对关于生命指征的更新信息的显示。
20. 根据权利要求1-18中的任一项的设备，其中，所述雷达系统包 括反射功率输出端，并且所述信号处理器被配置用于监视在所述反射功率 输出端处的反射功率信号，并且至少部分地基于所述反射功率信号而产生 占用信号。
21. 根据权利要求19的设备，包括放大器和低通滤波器，其中，所 述反射功率信号是已经被所l故大器放大并且被所述低通滤波器滤波的 信号。
22. 根据权利要求1-18中的任一项的设备，其中，所述雷达系统包 括第 一和第二>^射功率输出端，所述第 一和第二反射功率输出端承载第一 和第二反射功率信号，并且所述信号处理器被配置用于监视所述第一和第 二^^射功率信号之间的差，并且至少部分地基于所述差而产生占用信号。
23. 根据权利要求1-21中的任一项的设备，其中，所述天线系统包 括至少一个天线，所述至少一个天线包括在大体上为平面的基底的第 一面 上的第一元件以及在所述基底的与所述第一面相对的第二面上的第二元 件，其中，所述第一元件和所述第二元件中的每个是关于中心线对称的。
24. 根据权利要求22的设备，其中，所述元件中的每个包括多个短 截线。
25. 根据权利要求23的设备，其中，所述短截线是尖的。
26. 根据权利要求23或者24的设备，其中，所述短截线具有不同的 长度。
27. 根据权利要求23-25中的任一项的设备，其中，所述短截线包括 中心短截线，所述中心短截线具有沿着相交的直线的边缘。
28. 根据权利要求26的设备，其中，所述直线以90士5度的角度相交。
29. 根据权利要求23-27中的任一项的设备，其中，每个元件具有到 传输线的馈送连接，并且所述元件的边缘的第一段在所述馈送连接附近是 圆形的。
30. 根据权利要求28的设备，其中，所述第一段并入延伸至所述短 截线中的外部短截线的拐角的发散的直线段。
31. 根据权利要求23-29中的任一项的设备，其中，所述元件的短截线从所述中心线延伸开。
32. 根据权利要求23-30中的任一项的设备，其中，所述元件中的每 个具有三个短截线。
33. 根据权利要求23-31中的任一项的设备，其中，所述短截线中的 每个延伸至尖的拐角，在该尖的拐角处，所述元件的边缘的线斜目交。
34. 根据权利要求22-32中的任一项的设备，其中，所述天线与50 欧姆的不平衡的传输线直接匹配。
35. 根据权利要求1-21中的任一项的设备，其中，所述天线系统包 括至少一个天线，所述至少一个天线包括三维辐射元件，所述三维辐射元 件在电路板的地平面之上直接安装于该电路板，其中，所述辐射元件包括 开放端和在所述开放端上延伸的短截线。
36. 根据权利要求34的设备，包括输入馈送点，所述输入馈送点从 所述辐射元件的边缘凹陷。
37. 根据权利要求35的设备，其中，所述短截线和所述输入馈送点 在所述辐射元件的相对端。
38. 根据权利要求34-36中的任一项的设备，其中，所述辐射元件在 宽度上向所述开放端逐渐变细。
39. 根据权利要求34-37中的任一项的设备，其中，所述辐射元件包 括裙部，所述裙部沿着所述辐射元件的侧边向地平面延伸。
40. 根据权利要求1-38中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 显示器，并且被配置用于在所述显示器上显示由所述传感器检测到的心率。
41. 根据权利要求39的设备，其中，所述心率以每分钟跳动次数为 单位来测量。
42. 根据权利要求1-38中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 显示器，并且被配置用于在所述显示器上显示由所述传感器检测到的呼吸 速率。
43. 根据权利要求41的设备，其中，所述呼吸速率以每分钟呼吸次 数为单位来测量。
44. 根据权利要求1-38中的任一项的设备，其中，所述监视台包括显示器，并且被配置用于在所述显示器上显示用于指示所述传感器是否检 测到活体的标志。
45. 根据权利要求1-38中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 显示器，并且被配置用于在所述显示器上显示用于指示所述传感器是否检 测到活体正在移动的标志。
46. 根据权利要求44的设备，包括用于监视用于指示活体的运动的 运动信号、并且至少部分地根据所述运动信号的幅度或持续时间来确定所 述活体的运动不正常的装置，其中，所述监视台被配置用于在所述显示器 上显示用于指示所述活体的运动不正常的标志。
47. 根据权利要求1-45中的任一项的设备，其中，所述至少一个传 感器包括椅子传感器，所述椅子传感器被安^椅子的靠背上或者置于椅 子的靠背内。
48. 根据权利要求1-46中的任一项的设备，其中，所述至少一个传 感器和所述监视台每个包括无线数据iML器，并且通过所述无线数据JML 器以无线的方式从所述至少一个传感器向所述监视台发送所述信息。
49. 根据权利要求1-47中的任一项的设备，其中，所述超宽带雷达 系统发送具有小于约12 GHz的频率的脉冲。
50. 根据权利要求48的设备，其中，所述频率在约3.6GHz到约4.6 GHz的范围内。
51. 根据权利要求48的设备，其中，所述频率在约6GHz的频带内。
52. 根据权利要求1-50中的任一项的设备，其中，所i^适宽带雷达 系统发送具有在约0.5ps到约lps的范围内的脉沖重复间隔的脉冲。
53. 根据权利要求1-51中的任一项的设备，其中，所^宽带雷达 系统包括振荡器；混合器，该混合器被连接用于接收来自所述振荡器的输入以及来自由 所述天线系统检测到的反射信号的输入，以在所述混合器的输出处生成基 带信号；以及模数转换器，该m转换器被连接用于数字化基带信号。
54. 根据权利要求52的设备，包括在所述天线系统和所述混合器之间的信号路径上的放大器和滤波器。
55. 根据权利要求1-52中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 可听见的警净艮器，并且所述监视台被配置用于响应于检测到皿视的主体 已经停止呼吸超过阈值时间而使所述可听见的警报器发出声音。
56. 根据权利要求1-52中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 可听见的警才艮器，所述监视台被配置用于响应于检测到皿视的主体的呼 吸速率在预设的范围之外而使所述可听见的警报器发出声音。
57. 根据权利要求1-52中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 可听见的警报器，所述监视台被配置用于响应于检测到皿视的主体的心 脏活动已经停止超过阈值时间而使所述可听见的警报器发出声音。
58. 根据权利要求1-52中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 可听见的警报器，所述监视台被配成用于响应于检测到M视的主体的心 率在预设的范围之外而使所述可听见的警报器发出声音。
59. 根据权利要求1-52中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 可听见的警报器，所述监视台被配置用于响应于检测到M视的主体不在 位超过阈值时间而使所述可听见的警报器发出声音。
60. 根据权利要求58的设备，其中，所^宽带雷达系统被设置用 于检测皿^LA员在床或椅子上的存在。
61. 根据权利要求1-52中的任一项的设备，其中，所述监视台包括 可听见的警才艮器，所述监视台被配置用于响应于检测到M视的主体的异 常运动而使所述可听见的警报器发出声音。
62. —种天线，该天线具有参考图8、 8A和8B而在此公开的特征、 特征的组合或者特征的子组合。
63. —种天线，该天线具有参考图9、 9A、 9B和9C而在此>^开的特 征、特征的组合或者特征的子组合。
全文摘要
用于监视一个或多个活体的生命指征的设备，包括监视台和与所述监视台通信的至少一个传感器。所述传感器包括天线系统；耦接到所述天线系统的超宽带雷达系统；信号处理器；以及通信系统。所述信号处理器被连接用于接收来自所述超宽带雷达系统的信号，并且被配置用于从所述信号中提取与在对应于所述天线系统的感测范围内的人或者动物的一个或多个生命指征有关的信息。所述通信系统被配置用于向所述监视台发送所述信息。
文档编号G01S13/50GK101437442SQ200780016169
公开日2009年5月20日 申请日期2007年3月6日 优先权日2006年3月6日
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