Nouveau radar harmonique à diversité de fréquence pour la détection des signes vitaux

Les technologies de télédétection sont essentielles pour répondre aux besoins des applications émergentes qui nécessitent le développement des dispositifs sans fil et des architectures innovantes. Durant les dix dernières années, les communications sans fil ont été en constante augmentation. Un grand nombre de services multimédias sont maintenant disponibles pour les utilisateurs. Il est clair que cette tendance ne fera que s'accentuer à l'avenir afin d'obtenir des services à haute vitesse de communication sans fil à tout moment et en tout lieu (5G, par exemple). De nouvelles bandes de fréquences millimétriques ont été allouées en Amérique du Nord et en Europe pour les communications personnelles sans fil. Les technologies radars sont utilisées dans un grand nombre d'applications civiles comme l'avertissement de collision pour automobile ou la navigation routière. L'émergence de nouvelles applications dans les technologies de détection est cruciale pour répondre aux besoins de la société moderne et nécessite le développement de nouveaux dispositifs innovants. En outre, les systèmes de détections émergents doivent avoir de hautes performances en termes de sensibilité et de fiabilité. Ces paramètres deviennent de plus en plus importants pour les applications biomédicales. En outre, le coût de ces systèmes est un paramètre essentiel qui doit être réduit au minimum ; autrement ces dispositifs sans fil ne seront pas en mesure de remplacer les systèmes conventionnels. Récemment, le développement de radar pour la surveillance des fonctions vitales d'un patient tel que la respiration et/ou les battements de cœur a attiré beaucoup d'attention. L'activité cardiologique ou l'état respiratoire de plusieurs patients peuvent être surveillés simultanément si ces radars sont placés sur le plafond d'une salle de soins hospitaliers. Avec ces systèmes, il est également possible d'envoyer une alarme d'urgence rapide dans le cas des syndromes d'apnée du sommeil ou de la mort subite chez les nouveau-nés. Une autre application est la surveillance des fonctions vitales du fœtus dans l'utérus d'une mère pendant une grossesse anormale. Dans un contexte différent, ces systèmes bio-adars peuvent également être conçus pour la surveillance de la sécurité des zones ou la recherche et le sauvetage des survivants après un tremblement de terre ou des catastrophes. Dans ce cas, de tels systèmes radiofréquences (RF) doivent être capables de faire deux fonctions : la mesure du signal vital et la détection de la position des éventuelles personnes.

Abstract

Remote sensing and detection technologies are essential to meet the needs of emerging applications that require the development of wireless devices and innovative architectures. During the last decade, wireless communications have been steadily expanding. A large number of multimedia services are now available to users. It is clear that this trend will only accelerate in the future to obtain high-speed wireless communication services anytime and anywhere (5G, for example). New millimeter frequency bands have been allocated in North America and Europe for wireless personal communications. Radar technologies are used in many civil applications such as automotive collision warning or road navigation. The emergence of new applications in detection technologies is crucial to meet the needs of modern society and requires the development of new devices and innovative architectures. In addition, emerging detections systems must have high performance in terms of sensitivity and reliability. These settings become increasingly important for biomedical applications. In addition, the cost of these systems is a key parameter to be minimized; otherwise these wireless devices will not be able to replace conventional systems.Recently, the radar development for monitoring a patient's vital signs such as respiration and / or heart beat has attracted much attention. The cardiac activity or respiratory status of several patients can be monitored simultaneously if these devices are placed on the ceiling of a room of hospital care. With these systems, it is also possible to send a quick emergency alarm in the case of sleep apnea syndromes or sudden death in newborns. Another application is the monitoring of vital functions of the fetus in the womb of a mother during an abnormal pregnancy. In a different context, such Bio-radar systems can also be designed to monitor area security or search and rescue of survivors after disasters such as earthquake. In this case, such RF systems must be capable of providing two functions, namely vital signal measurement and physical positioning of survivor.Generally, techniques for radar monitoring of vital signals are based on the operation of a single carrier frequency in the microwave band. When the frequency increases, the wavelength and the size of the system decrease, and therefore a better detection sensitivity is obtained.