[发明专利]超宽带监视系统和天线

说明书

本发明申请是国际申请日为2007年3月6日、国际申请号为“PCT/CA2007/000365”、国家申请号为“200780016169.4”、发明名称为“超宽带监视系统和天线”的发明专利申请的分案申请。

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US 5,471,198和Edwards的US 6,788,206，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像和获取。

●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。