[发明专利]超宽带监视系统和天线

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据巴黎公约要求2006年3月6日提交的第60/778,908号美 国申请的优先权。对于美国，根据35U.S.C.§119，本申请要求第 60/778,908号美国申请的权益，该申请通过引用合并于此。

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 呈现低的占空比的很短的脉冲。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12GHz的范围内。在典 型的应用中，UWB信号被用于从3.1GHz到10.6GHz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谱区域，以符合适当的 管理要求。例如，某些装置可制造成在UWB频谱中的占用3.6GHz到 4.6GHz的范围的UWB频谱的子频带内工作。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是监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视在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被监视人员，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视诸如心率等的一个 生命指征。

现有技术包括：

●Newham的US5,471,198和Edwards的US6,788,206，它们公开了 用于使用反射能量来监视人的存在的系统。

●Richards等人的US6,900,732，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US6,466,125，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US6,504,483，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。该专利公开了所述技术也可以用于诸如狗的其他 动物以及人。

●Hall等人的US6,661,342，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US4,513,748，其公开了一种使用两个射频信 号的心率监视器。

●Bloice的US3,796,208，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WO2004/047630，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US2004/0249258，其公开了使用UWB雷达对生理数 据进行成像和获取。

●McEwan的US5,361070，其公开了一种UWB雷达运动传感器。

●Edwards的US6,788,206，其公开了一种病人监视系统。

发明内容

本发明提供了涉及UWB系统的设备和方法。所述设备和方法可以被 应用到用于监视人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)技术来实现根据本发明的一些方面的系统。