The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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Vital Sign Sensor Based on Second Harmonic Frequency Drift of Oscillator

발진기의 2채배 고조파 주파수 천이를 이용한 생체신호 측정센서

  • Ku, Ki-Young (Technology Analysis Team, Defense Agency for Technology and Quality) ;
  • Hong, Yunseog (Radar and PGM Center, Hanwha Thales) ;
  • Lee, Hee-Jo (Department of Physics Education, Daegu University) ;
  • Yun, Gi-Ho (Department of Information and Communication Engineering, Sungkyul University) ;
  • Yook, Jong-Gwan (Department of Electric and Electronic Engineering, Yonsei University) ;
  • Kim, Kang-Wook (School of Electronics Engineering, College of IT Engineering, Kyoungpook National University)
  • 구기영 (국방기술품질원 기술분석팀) ;
  • 홍윤석 (한화탈레스 레이더체계그룹) ;
  • 이희조 (대구대학교 물리교육과) ;
  • 윤기호 (성결대학교 정보통신공학부) ;
  • 육종관 (연세대학교 전기전자공학과) ;
  • 김강욱 (경북대학교 전자공학과)
  • Received : 2015.11.11
  • Accepted : 2016.02.22
  • Published : 2016.03.31
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Abstract

In this paper, a vital sign sensor based on impedance variation of resonator is proposed to detect the respiration and heartbeat signals within near-field range as a function of the separation distance between resonator and subject. The sensor consists of an oscillator with a built-in planar type patch resonator, a diplexer for only pass the second harmonic frequency, amplifier, SAW filter, and RF detector. The cardiac activity of a subject such as respiration and heartbeat causes the variation of the oscillation frequency corresponding impedance variation of the resonator within near-field range. The combination of the second harmonic oscillation frequency deviation and the superior skirt frequency of the SAW filter enables the proposed sensor to extend twice detection range. The experimental results reveal that the proposed sensor placed 40 mm away from a subject can reliably detect respiration and heartbeat signals.

본 논문에서는 공진기와 인체와의 거리에 따른 근접 전자기장 변화에 의한 공진기 임피던스의 변화를 토대로 사람의 호흡 및 심박신호를 검출할 수 있는 센서를 제안한다. 제안된 생체신호 측정센서는 패치형 공진기가 결합된 발진기, 발진주파수의 2채배 주파수만 통과시키기 위한 다이플렉서, 증폭기, SAW 필터 및 RF 검출기로 구성되어 있다. 호흡과 심박신호와 같은 인체의 주기적인 움직임은 근접 전자기장 영역 안에서 공진기의 임피던스 변화를 야기하며, 발진기의 주파수를 변화시킨다. 감도를 향상시키기 위해 발진주파수의 2채배 주파수 천이를 SAW 필터의 저지대역에 위치시킴으로써, 제안된 센서의 검출 거리를 2배로 확장시킬 수 있다. 제안된 센서의 측정결과, 최대 40 mm까지 호흡 및 심박신호가 안정적으로 측정되는 것을 확인하였다.

Keywords

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