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TechnicalFeature 技术特写

用于生命体征监测和姿势识别的

140GHz FMCW集成雷达

Integrated 140 GHz FMCW Radar for Vital Sign Monitoring and Gesture Recognition

K. Vaesen, A. Visweswaran, S. Sinha, A. Bourdoux, B. van Liempd and Piet Wambacq,
imec, Leuven, Belgium

一个集成的高性能140GHz调频连续波（FMCW）雷达系统可以探测微小运动，可用
于许多应用场景。本文介绍了其主要功能，包括收发器特性及使用2×2 MIMO雷达组件测
量生命体征。

自 从20世纪30年代初引入第一批雷达系统 集成到众多设备中，广泛用于智能和直观应用
这些小尺寸的高频雷达几乎可以无形的
以来，雷达技术已经有了很大的发展。
在此期间，研究人员大幅减小了雷达尺寸、功 场景，例如建筑安全（如人员计数和入侵者检
耗和成本，同时提高了其分辨率并增强了算法 测）、汽车驾驶员的远程健康监控、监控患
的计算能力。IC技术的发展和进步使一些低功 者的生命体征和姿势识别、实现直观的人机交
率、短距离毫米波雷达的载波频率在30GHz至 互。随着雷达系统可以提供的距离分辨率更加
300GHz范围内（对应波长10mm至1mm），进 精确，占地面积更小，能源效率更高并且成本
一步扩展了社会中普遍存在的无线应用场景。 更低，人们对于雷达的迫切需求在不断增长。
今天，雷达被嵌入许多汽车中，作为停车辅助
设备或安全警示设备，用于检测行人、其他道 多种类型
路使用者及附近几米范围内的物体。 虽然所有的雷达系统都遵循相同的基本
原理，但不同的实现方法决定了雷达的成本、
尺寸、功耗和能力。雷达可以根据载波的频
率（如2.4GHz、8GHz、60GHz、79GHz、
140GHz）、带宽、载波调制类型（如频率或相
位）以及是脉冲或连续波（CW）进行分类。当
然，高分辨率小型雷达将在具有宽带宽的高载
波频率下工作。由于分辨率与带宽成反比，在
100GHz以上频率工作的雷达系统可以提供非常
宽的工作带宽，从而实现很高的距离分辨率。
当源和目标相互靠近或分开时，将能观察到多

20
(a) 10
0

Frequency BW = 1.5 GHz Tx EIRP (dBm) –10
–20
–30
–40
T idle = 2 s T chirp = 30 s T idle = 2 s T return = 2 s –50
110 120 130 140 150 160 170
(b) Time Frequency (GHz)
图1：(a)16GHz FMCW PLL IC；(b)啁啾调制响应。 图2：发射器EIRP。

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