雖然眾所周知，軍事和執(zhí)法機構(gòu)利用射頻技術（以及熱能，聲學和紅外線）讓他們能夠透過墻壁看到，但人們普遍認為這種類型的民用用途技術也是如此。

許多木匠甚至是“自己動手”的房主已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個小型磁性螺柱探測器可以幫助識別釘子被釘入實心梁的位置。然而，鉚釘并不是墻上唯一關注的問題。被金屬鉆頭意外刺穿的電線會引發(fā)火災。意外刺破燃氣管道可能會導致爆炸性后果。視頻線，電話線，報警系統(tǒng)線，網(wǎng)絡等都可能只是看不見而且同樣容易受到攻擊。

現(xiàn)代低成本射頻技術正在幫助解決這一問題。高頻半導體和集成電路與先進的處理器和顯示系統(tǒng)相結(jié)合，在從墻板后面創(chuàng)建圖像時為我們提供了X射線視覺。

使用這項技術可以執(zhí)行其他有用的功能，包括：

生命探測器可以找到埋在瓦礫中的人

尋找地下和埋設公用設施和燃氣管道

戰(zhàn)術進入或襲擊

嬰兒監(jiān)視器可以通過床單，毯子和羽絨被檢測是否有嬰兒在呼吸

監(jiān)視設備

橋梁和甲板檢查

地雷探測（245 W可在土壤或道路以上不到1米的高度穿透2至4米深度）

液位傳感

汽車備用雷達

本文探討了RF如何用作穿墻技術以及如何渲染圖像從中。它研究了一些技術和架構(gòu)，設計師可以在改進自己的設計之前將其作為起點。

內(nèi)部工作原理

緊湊型多通道雷達系統(tǒng)有用范圍傳感應用通常在1到40米之間運行。到達范圍和到達角信息均由返回信號處理，返回信號通常在400MHz和8GHz之間。高性能處理可以區(qū)分目標與雜波。

穿墻成像系統(tǒng)可以作為連續(xù)波或脈沖設備運行。連續(xù)波可以使用多普勒頻移技術來檢測非常小的運動，甚至是呼吸（圖1）。這些雷達的工作方式與精細調(diào)諧的運動探測器類似，使用無線電波將距離超過50英尺的運動歸零。他們可以檢測是否有人在房子內(nèi)，他們在哪里，他們是否在移動，或者他們是否有武器。然而，準確的反射信號時序很難完成，但始終保持穩(wěn)定的發(fā)射器。

圖1：除了成像之外，多普勒連續(xù)波系統(tǒng)還可以檢測頻移的微小運動。呼吸是周期性的，但頻率會有所不同，這可以被檢測到。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）開發(fā)的脈沖技術或微脈沖雷達（MIR）發(fā)出的RF脈沖被他們遇到的任何物體反射回來（圖2）。反射信號保持尺寸信息（反射的強度），距離信息（反射返回的時間），材料成分（反射信號的微震和噪聲特性），相對密度（信號強度的對比度）和軌跡（對象的路徑或速度可以從一組樣本中推導出來。

圖2：脈沖雷達可以分配不同頻段的脈沖能量來辨別具有不同反射特性的目標。在一個頻率上吸收的材料可能在另一個頻率上反射，因此掃頻可以使它們不會隱藏。

信號的衰減取決于建筑材料和使用的波長以及發(fā)射器光束的發(fā)散角。較長波長往往比較高頻率更好地穿透障礙物，但是用較低頻率/較長波長信號檢測輕微多普勒頻移更加困難。當提供更好的位置數(shù)據(jù)和輕微的移動時，這為更高的頻率提供了優(yōu)勢。

然而，像所有材料一樣，有共振和吸收點（圖3）。通過對您期望遇到的材料類型的正手知識，可以更容易地選擇獲得剛性圖像所需的正確頻帶，啁啾模式和功率水平。

圖3：掃描頻率不僅可以透過墻壁，還可以檢測使用的材料。出于成像目的，選擇反射波段可提供最詳細的信息。

掃描頻率的能力有助于在實時掃描中找到共振，并識別用于最大化穿透范圍和圖像重建分辨率的頻率，組合和模式。另一種使用的技術是啁啾或復合信號，它包含幾個頻帶的調(diào)制值。然后，DSP處理可以檢查來自每個頻帶的數(shù)據(jù)，以更精確地重建圖像。

設計穿墻傳感器

大多數(shù)標準零件用于制作相當全面的穿墻傳感器設備。理想情況下，需要寬頻帶的定向發(fā)射頻率。這需要定向天線或波導。

此外，需要平坦或空間補償?shù)陌l(fā)射器探測器表面，以更精確地掃描外表面，同時記錄反射信息以渲染失真最小的圖像。發(fā)射器和探測器之間的空間越大，就越容易找到更遠的物體。單點發(fā)射器探測器更加方向地（在一個方向上）穿透。

多單元同步和控制可能很有用，因為這些設備可用于重建3D圖像。在建筑物外部均勻分開的一些警察或士兵都可以使用穿墻傳感器來獲得有棱角的視角。進一步增強，例如一個單元發(fā)送，而所有監(jiān)聽可以允許更高的分辨率。

從設計人員的角度來看，需要一個寬帶和快速建立振蕩器或合成器來實現(xiàn)RF頻率范圍。另一個振蕩器或合成器或復合波形發(fā)生器用作調(diào)制啁啾模式（如果使用的話）。當傳感器掃描不同的圖案尋找返回最清晰圖像的圖案時，光譜特性將發(fā)生變化。

寬帶振蕩器和合成器，如ADI公司的HMC835LP6GE，提供高達4.1 GHz的合成，具有精確的調(diào)節(jié)和PLL反饋控制。可以使用35LP6G評估板進行快速測試，使您可以在不浪費時間設置測試夾具的情況下進行步進和測試。

使用混頻器，濾波器和放大器，應該是寬帶或可編程的。 ADI公司的5至10 GHz HMC587LC4BTR等寬帶放大器屬于許多建筑材料的低衰減范圍。該部件也可以使用公司的108648-HMC587LC4B突破評估板輕松測試。 HMC588LC4BTR也可提供類似的8至12 GHz部分。

從離散的角度來看，功率電平和頻率的調(diào)整使得像NXP BFG540W/X，115這樣的部件非常適合這種類型的設計。它體積小，在15 V時可以達到9 GHz和500 mW的輸出功率。更高的功率和可調(diào)節(jié)的功率水平可以穿透更多并允許選定的深度切片，它可以在任何一個視野內(nèi)查看深度塊時間。這允許操作員有效地調(diào)整外觀的深度。

當多個單元要同步并一起使用時，數(shù)字中繼器技術可以允許跳躍和聚合數(shù)據(jù)以菊花鏈形式連接到中央控制器。這最大化了范圍并最小化了中央控制器必須同時操作的數(shù)量或有源RF鏈路。同樣至關重要的是具有DSP功能的高速處理器能夠處理數(shù)據(jù)流或塊以重新創(chuàng)建設備上顯示器或遠程操作員顯示器可以使用的圖像。

警方和軍方使用

聯(lián)邦合同記錄顯示，美國法警局在2012年開始購買雷達，其他機構(gòu)的使用也在增加（圖4）。除了間諜和執(zhí)法之外，還可以使用該技術執(zhí)行許多其他有用的功能。例如，一些人建議使用穿墻雷達感應技術來監(jiān)測睡眠嬰兒，以防止嬰兒猝死綜合癥（SIDS）。雖然這可以檢測通過墻壁的呼吸，但應該注意的是，長時間輻射某人可能不健康。更好地利用這項技術可能是在發(fā)生地震等災難性事件后發(fā)現(xiàn)埋在瓦礫中的人。

圖4：軍事和法律多年來，該技術一直在購買和使用這些系統(tǒng)，該技術在工業(yè)，商業(yè)和公民基礎設施的維護和維修中得到廣泛應用。

透視墻技術有許多有用且合理的用途。雖然作為消費產(chǎn)品仍處于相對初級階段，但執(zhí)法部門和軍事機構(gòu)之間存在著一個熱切的市場，并且越來越多的工程師意識到使用現(xiàn)代技術可以輕松實現(xiàn)這一目標，期望看到針對消費者和商業(yè)空間的更多設計。