天线的极化方式对生命探测仪检测效果的影响(一)
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作者：张杨，王健琪，焦腾，荆西京
【关键词】 生命探测仪
Influence of two antenna polarization modes on detecting effect of LifeDetection Instrument
【Abstract】 AIM: To discuss the influence of two antenna polarization modes (horizontal polarization and vertical polarization) on the detecting effect of LifeDetection Instrument. METHODS: Respiration signal in horizontal polarization and vertical polarization modes on 10 people were respectively sampled and the amplitudes of the two types of signals were pared. The power of signals in the two polarization modes was estimated, and paired ttest on the estimated values of the power in the 2 groups was conducted. RESULTS: The amplitude of respiration wave in horizontal polarization mode was higher than that in vertical polarization mode. Significant difference existed in the power in the two polarization modes（P0.01）. CONCLUSION: Power of respiration signal in horizontal polarization mode is obviously higher than that in vertical polarization mode. When testing the standing objects, the detecting effect in horizontal polarization mode is better than that in vertical polarization mode.
【Keywords】 polarization；antenna；lifedetection instrument; respiration signal
【摘要】 目的：探讨天线的水平极化和垂直极化对生命探测仪检测效果的影响. 方法：对10名受试对象分别采用水平和垂直两种极化方式采集呼吸信号，比较两种信号的幅值；对两种极化方式下的呼吸信号做功率谱估计，对两组谱估计值做配对t检验. 结果：水平极化方式下测得的呼吸波信号幅值大于垂直极化方式下测得的呼吸波信号幅值，水平极化与垂直极化测得的呼吸信号能量有统计学意义（P0.01）. 结论：水平极化方式下的呼吸信号能量明显大于垂直极化方式. 当被测对象站立时，天线水平极化方式的检测效果好于垂直极化方式.
【关键词】 极化；天线；生命探测仪;呼吸信号
0引言
生物体目标内部的电磁场分布，理论上是可以通过麦克斯韦方程组来计算〔1〕，但是这包含了复杂的数学运算，实现起来相当困难，因此要采用简化了的计算目标整体平均比吸收率SAR值的经验公式. 经验公式是在Durney，Hurt和Luis Lozano等人多年的剂量计算经验基础上为了得到目标的整体平均比吸收率SAR而提出的〔2〕. 根据经验公式，当入射电磁波的电场分量E平行于目标的长轴的时候目标生物体的吸收剂量最大，反射量相对较小. 由此推测，当人体站立时，天线采用水平极化方式，人体的吸收剂量最小，反射剂量最大，此时，检测效果应该最好. 经验公式适合于鼠和人等模型尺寸以及尺寸在这个范围内的扁长类似球体或椭圆体模型. 在雷达式非接触生命探测系统中，线极化天线的极化方式对检测效果的影响可以通过经验公式给出预测结果，但是没有经过实验验证. 近年来有文献〔3〕报道，K.M.Chen教授领导的美国密歇根州立大学研究小组采用L和S波段的两种不同频率的雷达连续波天线同时进行检测，采用互相关技术来从强的背景噪声中提取人体呼吸信号,取得了较好的结果. 但是他们采用的两种天线均为微带天线,采用双极化方式、极化方式不可改变,在国内外其他文献中也未见相关报道. 本文中我们主要采用呼吸信号的能量谱估计方法来研究天线极化方式对生命探测检测效果的影响.