Радар обещал увести пульс от DC на 9 МГц — но код показывает другое
Грудная клетка при дыхании и сердечном сокращении сдвигается на доли миллиметра. На 5.5 ГГц этого достаточно, чтобы фаза отражённой радиоволны заметно повернулась. Но после прямого преобразования полезное фазовое колебание садится у нулевой частоты, в ту же точку спектра, где приёмник показывает собственную утечку гетеродина, постоянное смещение и медленный 1/f-шум. В abstract доклада GRCon 2026 авторы предложили вынести эту сцену на 9 МГц. Опубликованные слайды и открытый код показывают иную установку: B205mini на одной частоте и цифровой подавитель DC.
Почему грудная клетка исчезает у нулевой частоты
Для непрерывноволнового радара фаза отражения связана с перемещением цели: при движении грудной клетки меняется длина пути туда и обратно. Из этой фазы после развёртки можно выделить медленное дыхание и более быстрый сердечный ритм. Сама физика проста, однако около DC её легко подменяют артефакты тракта. Даже неподвижные предметы, прямое просачивание передатчика в приёмник и дрейф смесителя создают огромный неподвижный фон рядом с полезным сигналом.
В программе конференции описан bistatic-вариант на USRP B210. Передача должна идти около 5.542 ГГц, приём настраивается около 5.533 ГГц. Разность частот оставляет отражённый тон на ПЧ примерно 9 МГц. Там его можно узкополосно отфильтровать, оцифровать и цифровым фильтром с переносом частоты вернуть в комплексную базовую полосу. Идея сильна именно своей инженерной прямотой: измерительный сигнал сначала помещают в участок спектра, где аналоговый тракт ведёт себя спокойнее.
Две несовпадающие версии одного радара
Однако доступная презентация авторов показывает USRP B205mini, две patch-антенны с рабочей частотой 5.53 ГГц и цепочку с DC blocker. Репозиторий heart-resp-radar-b205mini называет установку моностатическим CW Doppler radar и также задаёт TX и RX на 5.53 ГГц. После блокатора постоянной составляющей там идут децимация, медленный адаптивный подавитель фона, извлечение и развёртка фазы, затем полосы 0.1–0.5 Гц для дыхания и 0.8–3.3 Гц для пульса.
Это расхождение меняет смысл истории. B210 имеет два канала передачи и два канала приёма, B205mini — одноканальная плата семейства B2xx. Две физически разнесённые антенны на фотографии ещё не доказывают bistatic-схему с разными частотами. В открытых материалах нет схемы, которая связала бы заявленные 5.542/5.533 ГГц, 9-МГц ПЧ и конкретный опубликованный flowgraph. Возможно, abstract описывает второй вариант стенда или план развития; подтверждения этому пока нет.
Что меняет перенос сигнала на ПЧ
Обе ветви работы полезны сами по себе. DC blocker — привычный путь для zero-IF: он вырезает постоянную составляющую, после чего DSP пытается отделить малые фазовые изменения от остаточного фона. Перенос на ПЧ решает проблему раньше, на уровне частотного плана. Цена такого решения — требования к когерентности частот передачи и приёма, фазовому шуму, подавлению прямой связи и последующему цифровому переносу. Именно эти параметры определяют, сохранится ли фаза, по которой хотят увидеть биение сердца.
Авторы показали демонстрационные значения около 12 дыханий и 80 сердечных сокращений в минуту. В доступных материалах нет таблицы ошибок относительно синхронного PPG или ECG, числа участников и данных повторяемости. Это исследовательский стенд для бесконтактного измерения микродвижений, не медицинский прибор.
Самая интересная часть здесь пока остаётся честным инженерным вопросом. Если 9-МГц вариант действительно собран, он даёт красивый рецепт для датчиков, lock-in-измерений и импедансных трактов: сигнал, испорченный жизнью у нулевой частоты, иногда разумнее сначала физически передвинуть, а потом математически вернуть обратно. Но опубликованная реализация пока документирует более обычную борьбу с DC уже после оцифровки.