CN102916717A - 毫米波信号收发一体机 - Google Patents

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金雷
时华峰
于文龙
汪震
李姣
余菲
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Abstract

本发明公开了一种毫米波信号收发一体机，包括电源模块、振荡器、隔离器、可调衰减器、第一透镜天线、第二透镜天线、低噪声放大模块、检波器以及外壳。其中，电源模块用于为振荡器、可调衰减器、低噪声放大模块以及检波器供电；振荡器用于产生毫米波信号；可调衰减器用于调节毫米波信号的功率；第一透镜天线用于发射毫米波信号；第二透镜天线用于接收毫米波信号；低噪声放大模块用于信号放大及滤除噪声；检波器用于将第二毫米波信号转换为待检测信号。本发明提出的毫米波信号收发一体机将毫米波信号发生与接收一体化设计，信号发送及接收通道少、结构简单、稳定性高、成本投入低，有利于市场推广与应用。

Description

毫米波信号收发一体机
技术领域
本发明涉及毫米波成像检测领域，尤其涉及一种毫米波信号收发一体机。
背景技术
毫米波具有较好的穿透性以及较高的空间分辨率，且毫米波辐射出的能量远低于X射线，不会对人体造成伤害，因此毫米波成像检测技术被广泛应用于人体安全检测领域。
传统的毫米波人体成像检测技术的安检设备多采用多通道天线阵列与机械扫描相结合的成像方式，例如，采用毫米波接收机阵列与二位机械扫描转台结合。采用多通道天线阵列，信号通道数较多，导致整个系统复杂度急剧增加，系统稳定性因此降低，且提高了成本投入，严重制约了应用毫米波人体成像检测技术的安检设备的推广及使用。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种毫米波信号收发一体机。
本发明提出的毫米波信号收发一体机用于产生并接收毫米波信号对目标成像，包括：电源模块、振荡器、隔离器、可调衰减器、第一透镜天线、第二透镜天线、低噪声放大模块、检波器以及外壳。其中，所述电源模块用于为所述振荡器、所述可调衰减器、所述低噪声放大模块以及所述检波器分别供电；所述振荡器用于产生第一毫米波信号；所述隔离器用于使所述第一毫米波信号通过，并防止与所述第一毫米波信号方向相反的毫米波通过；所述可调衰减器用于调节所述第一毫米波信号的功率大小；所述第一透镜天线用于发射所述第一毫米波信号，所述第一毫米波信号通过所述第一透镜天线发射，照射在所述目标上，产生第二毫米波信号；所述第二透镜天线用于接收所述第二毫米波信号；所述低噪声放大模块用于对所述第二毫米波信号放大，并滤除所述第二毫米波信号中的背景噪声；所述检波器用于将所述第二毫米波信号转换为待检测信号；所述电源模块、所述振荡器、所述隔离器、所述可调衰减器、所述第一透镜天线、所述第二透镜天线、所述低噪声放大模块以及所述检波器均安置在所述外壳中，所述外壳用于防止外界信号干扰。
优选地，所述低噪声放大模块包括第一低噪声放大器以及第二低噪声放大器，所述第一低噪声放大器与所述第二低噪声放大器采用两级级联。
优选地，所述振荡器为耿氏管振荡器。
优选地，所述可调衰减器为连续可调衰减器。
优选地，所述第一透镜天线与所述第二透镜天线均采用准光学设计，可以精确控制所述毫米波的传输方向。
优选地，所述电源模块、所述振荡器、所述隔离器、所述可调衰减器、所述第一透镜天线、所述第二透镜天线、所述低噪声放大模块以及所述检波器外部都分别安置一金属罩，所述金属罩采用沟槽紧扣的安置方式。
本发明提出的毫米波信号收发一体机将毫米波信号发生与接收一体化设计，具有信号发送及接收通道少、结构简单、稳定性高、成本投入较低等优点，有利于市场推广与应用。
附图说明
图1是本发明一实施例的毫米波信号收发一体机结构框图；
图2是本发明一优选实施例的毫米波信号收发一体机结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的本发明一实施例的毫米波信号收发一体机结构框图。
在本实施例中，所述毫米波信号收发一体机包括：电源模块100、振荡器200、隔离器300、可调衰减器400、第一透镜天线500、第二透镜天线600、低噪声放大模块700、检波器800以及外壳900。
其中，电源模块100用于为振荡器200、可调衰减器400、低噪声放大模块700以及检波器800分别供电。采用各部件独立供电的方式有助于减少各部件之间的相互干扰。
所述振荡器200用于产生第一毫米波信号，该第一毫米波信号为所述毫米波信号收发一体机对目标成像的源信号。其中，所述振荡器200包括但不限于耿氏管振荡器。优选地，耿氏管振荡器具有噪声小、体积小以及信号稳定的优点。
所述隔离器300用于使所述第一毫米波信号通过，并防止与该第一毫米波信号方向相反的毫米波通过而进入所述振荡器200，起到了保护所述振荡器200的作用。
所述可调衰减器400用于精确调节所述第一毫米波信号的功率大小。其中，所述可调衰减器400包括但不限于连续可调衰减器。优选地，连续可调衰减器相较于传统的机械式可调衰减器，具有体积小以及稳定性高的优点。
所述第一透镜天线500用于发射所述第一毫米波信号。所述第一毫米波信号通过所述第一透镜天线500发射后照射在所述目标上发生反射与散射，反射后的所述第一毫米波信号为第二毫米波信号，所述第二毫米波信号包含了所述待成像目标的图像内容，可用于重建所述目标。
所述第二透镜天线600用于接收所述第二毫米波信号。
在本实施例中，所述第一透镜天线500与所述第二透镜天线600为无源器件，优选地，所述第一透镜天线500与所述第二透镜天线600的制作材料为聚四氟乙烯，采用聚四氟乙烯制作的透镜天线具有良好的毫米波穿透特性。
优选地，所述第一透镜天线500与所述第二透镜天线600均采用准光学设计，并可以精确控制所述毫米波的传输方向，以便于将所述第一毫米波信号聚焦并照射在所述目标上，同时高效地接收所述第二毫米波信号，达到提高所述目标空间分辨率的目的。
所述低噪声放大模块700用于对所述第二毫米波信号放大，并滤除所述第二毫米波信号中的背景噪声。
如图2所示，所述低噪声放大模块700包括第一低噪声放大器701以及第二低噪声放大器702，所述第一低噪声放大器701与所述第二低噪声放大器702采用两级级联，所述第一低噪声放大器701的输出端与所述第二低噪声放大器702的输入端相连接。所述低噪声放大模块700采用多级级联可以增大所述第二毫米波信号的放大倍数，但同时会降低一定量的信噪比。在上述优选实施例中，采用两级级联的所述低噪声放大模块700可以使所述第二毫米波信号放大倍数及其信噪比达到较优的平衡。
所述检波器800用于将所述第二毫米波信号转换为待检测信号。所述待检测信号经过相应的数据采集及处理模块的处理即可重建所述目标的图像。
所述电源模块100、所述振荡器200、所述隔离器300、所述可调衰减器400、所述第一透镜天线500、所述第二透镜天线600、所述低噪声放大模块700以及所述检波器800均安置在所述外壳900中。所述外壳900用于防止外界电磁信号的干扰，同时起到防尘保护的作用。
优选地，所述电源模块100、所述振荡器200、所述隔离器300、所述可调衰减器400、所述第一透镜天线500、所述第二透镜天线600、所述低噪声放大模块700以及所述检波器800外部均分别安置一金属罩，所述金属罩采用沟槽紧扣的安置方式，可以有效避免各部件之间的电磁信号干扰。
本发明提出的毫米波信号收发一体机将毫米波信号发生与接收一体化设计，具有信号发送及接收通道少、结构简单、稳定性高、成本投入低等优点，有利于市场推广与应用。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种毫米波信号收发一体机，用于产生并接收毫米波信号对目标成像，其特征在于，包括：电源模块、振荡器、隔离器、可调衰减器、第一透镜天线、第二透镜天线、低噪声放大模块、检波器以及外壳，其中，
所述电源模块用于为上述振荡器、可调衰减器、低噪声放大模块以及检波器分别供电；
所述振荡器用于产生第一毫米波信号；
所述隔离器用于使所述第一毫米波信号通过，并防止与所述第一毫米波信号方向相反的毫米波通过；
所述可调衰减器用于调节所述第一毫米波信号的功率大小；
所述第一透镜天线用于发射所述第一毫米波信号，所述第一毫米波信号通过所述第一透镜天线发射并照射在所述目标上，产生第二毫米波信号；
所述第二透镜天线用于接收所述第二毫米波信号；
所述低噪声放大模块用于对所述第二毫米波信号进行放大，并滤除所述第二毫米波信号中的背景噪声；
所述检波器用于将所述第二毫米波信号转换为待检测信号；
所述电源模块、所述振荡器、所述隔离器、所述可调衰减器、所述第一透镜天线、所述第二透镜天线、所述低噪声放大模块以及所述检波器均安置在所述外壳中，所述外壳用于防止外界信号干扰。
2.如权利要求1所述的毫米波信号收发一体机，其特征在于，所述低噪声放大模块包括第一低噪声放大器以及第二低噪声放大器，所述第一低噪声放大器与所述第二低噪声放大器采用两级级联。
3.如权利要求1所述的毫米波信号收发一体机，其特征在于，所述振荡器为耿氏管振荡器。
4.如权利要求1所述的毫米波信号收发一体机，其特征在于，所述可调衰减器为连续可调衰减器。
5.如权利要求1所述的毫米波信号收发一体机，其特征在于，所述第一透镜天线与所述第二透镜天线均采用准光学设计，可以精确控制所述毫米波的传输方向。
6.如权利要求1所述的毫米波信号收发一体机，其特征在于，所述电源模块、所述振荡器、所述隔离器、所述可调衰减器、所述第一透镜天线、所述第二透镜天线、所述低噪声放大模块以及所述检波器外部均分别安置一金属罩，所述金属罩采用沟槽紧扣的安置方式。
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