CN105187058A - 频率合成系统及主动式毫米波成像设备 - Google Patents

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CN105187058A CN201510731234.8A CN201510731234A CN105187058A CN 105187058 A CN105187058 A CN 105187058A CN 201510731234 A CN201510731234 A CN 201510731234A CN 105187058 A CN105187058 A CN 105187058A
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叶伟锋
陈文华
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Abstract

本申请实施例公开了一种频率合成系统，包括：直接数字式频率合成模块，包括第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器及二路选择开关，第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器并联连接；锁相式频率合成模块，包括第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器及四路选择开关，第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器并联连接；混频模块；输出端。本申请实施例可以使信号实现捷变，宽带宽，低相位噪声和低杂散，进而，使主动式毫米波成像设备满足成像的高分辨率和快速扫描的要求。

Description

频率合成系统及主动式毫米波成像设备
技术领域
本申请实施例涉及频率合成系统技术领域，尤其涉及一种用于安装在主动式毫米波成像设备内的频率合成系统。
背景技术
毫米波是指工作波长在10mm～1mm的电磁波，在雷达、遥感、光谱学等领域由广泛应用。毫米波成像是指利用物体对毫米波的散射特性识别目标的技术，比如高分辨距离像、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达等。与低频微波成像相比，毫米波波长更短，因此成像分辨率更高；相比于光学或红外线成像，毫米波可以穿透衣物遮蔽，因此十分适合应用于人体藏匿武器及危险品的检测。因此，毫米波成像设备能够在不直接接触人体的情况下有效检测出藏匿于人体衣物下的违禁品和危险品，如枪支、刀具、爆炸物、毒品等，并以图像的方式显示检测结果，能满足机场、车站、陆路关口、重要集会活动等场所的人体安检需求。
毫米波成像方式主要有两种：一种是被动式，另一种是主动式。被动式成像设备是利用人体辐射的毫米波聚集成像的装置；主动式毫米波成像设备是基于毫米波反射原理，利用反射毫米波对人体进行扫描检测的装置。有源毫米波电路前端模块是主动式毫米波成像设备的核心，主要由毫米波发生模块、发射天线模块和接收天线模块三部分组成。所述毫米波发生模块中最重要的部件为频率合成系统。为保证成像的高分辨率和快速扫描的要求，需要设计出捷变，宽带宽，低相位噪声和低杂散的频率合成系统。
传统的频率合成系统主要采用锁相环技术，虽然其能解决相位噪声和杂散的技术难点，但其跳频速度和带宽无法满足要求。乒乓式频率合成系统能解决跳频速度的难点，但其系统复杂，难以实现宽带应用，而且其成本较高。
因此，实有必要提供一种新的频率合成系统，以实现捷变，宽带宽，低相位噪声和低杂散。
发明内容
本申请实施例提供一种频率合成系统，以实现捷变，宽带宽，低相位噪声和低杂散。
本申请实施例还提供一种主动式毫米波成像设备，以满足成像的高分辨率和快速扫描的要求。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供：
一种频率合成系统，用于安装在主动式毫米波成像设备内，所述频率合成系统包括：
直接数字式频率合成模块，包括第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器及连接于所述第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器的二路选择开关，所述第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器并联连接；
锁相式频率合成模块，包括第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器及与所述第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器连接的四路选择开关，所述第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器并联连接；
混频模块，分别连接所述直接数字式频率合成模块和所述锁相式频率合成模块；
输出端，连接于所述混频模块。
一种优选的实施例中，所述混频模块与所述直接数字式频率合成模块之间设有第一二倍频模块，所述第一二倍频模块向所述混频模块输送的信号的频率为1.5GHz～2GHz。
一种优选的实施例中，所述混频模块与所述输出端之间设有第二二倍频模块，所述混频模块向所述第二二倍频模块输送的信号的频率为16GHz～18GHz，所述第二二倍频模块向所述输出端输送的信号的频率为32GHz～36GHz。
一种优选的实施例中，所述混频模块与所述第二二倍频模块之间设有带通滤波器，所述第二二倍频模块与所述输出端之间设有带通滤波器。
一种优选的实施例中，所述第一锁相式频率合成器输送的信号的频率为14.5GHz；所述第二锁相式频率合成器输送的信号的频率为15GHz；所述第三锁相式频率合成器输送的信号的频率为15.5GHz；所述第四锁相式频率合成器输送的信号的频率为16GHz。
一种优选的实施例中，所述第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器、第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器和第四锁相式频率合成器与同一晶体振荡器连接或与不同晶体振荡器连接。
一种主动式毫米波成像设备，所述主动式毫米波成像设备包括如上所述的频率合成系统。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：本申请实施例通过将直接数字式频率合成模块的输送信号与锁相式频率合成模块输送信号进行混频处理，以使信号实现捷变，宽带宽，低相位噪声和低杂散，进而，使主动式毫米波成像设备满足成像的高分辨率和快速扫描的要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，本申请实施例的示意性申请实施例及其说明用于解释本申请实施例，并不构成对本申请实施例的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例提供的频率合成系统结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例具体申请实施例及相应的附图对本申请实施例技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的申请实施例仅是本申请实施例一部分申请实施例，而不是全部的申请实施例。基于本申请实施例中的申请实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他申请实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
请详参图1，一种频率合成系统，用于安装在主动式毫米波成像设备内，所述频率合成系统包括：直接数字式频率合成模块、锁相式频率合成模块、混频模块及输出端。
所述直接数字式频率合成模块包括第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器及连接于所述第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器的二路选择开关。所述第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器并联连接。所述二路选择开关通过控制信号进行选择性连接第一直接数字式频率合成器或第二直接数字式频率合成器。
由于直接数字式频率合成模块所涉及的信号的频率较低(远低于毫米波频段)，其实现方式较为灵活，可以采用现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)结合数字模拟转换器(Digitaltoanalogconverter，DAC)的方案，从而保证频率合成系统的低成本，同时能提供足够满足成像分辨率的跳频点数。
所述锁相式频率合成模块包括第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器及与所述第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器连接的四路选择开关，所述第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器并联连接。所述四路选择开关通过控制信号进行选择性连接第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器。
所述混频模块，分别连接所述直接数字式频率合成模块和所述锁相式频率合成模块。所述混频模块用于将直接数字式频率合成模块输送的信号与锁相式频率合成模块输送的信号进行混频处理。
所述输出端连接于所述混频模块，用于获得输送自混频模块的信号，并向外输送。
一种具体实施例中，所述混频模块与所述直接数字式频率合成模块之间设有第一二倍频模块，所述第一二倍频模块向所述混频模块输送的信号的频率为1.5GHz～2GHz。
一种具体实施例中，所述混频模块与所述输出端之间设有第二二倍频模块，所述混频模块向所述第二二倍频模块输送的信号的频率为16GHz～18GHz，所述第二二倍频模块向所述输出端输送的信号的频率为32GHz～36GHz。
一种具体实施例中，所述混频模块与所述第二二倍频模块之间设有带通滤波器，所述第二二倍频模块与所述输出端之间设有带通滤波器。
一种具体实施例中，所述第一锁相式频率合成器输送的信号的频率为14.5GHz；所述第二锁相式频率合成器输送的信号的频率为15GHz；所述第三锁相式频率合成器输送的信号的频率为15.5GHz；所述第四锁相式频率合成器输送的信号的频率为16GHz。
一种具体实施例中，所述第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器、第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器和第四锁相式频率合成器与同一晶体振荡器连接。
另一种具体实施例中，所述第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器与同一晶体振荡器连接；第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器和第四锁相式频率合成器与另一同一晶体振荡器连接。
一种主动式毫米波成像设备，所述主动式毫米波成像设备包括如上所述的频率合成系统。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：本申请实施例通过将直接数字式频率合成模块的输送信号与锁相式频率合成模块输送信号进行混频处理，以使信号实现捷变，宽带宽，低相位噪声和低杂散，进而，使主动式毫米波成像设备满足成像的高分辨率和快速扫描的要求。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种频率合成系统，用于安装在主动式毫米波成像设备内，其特征在于，所述频率合成系统包括：
直接数字式频率合成模块，包括第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器及连接于所述第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器的二路选择开关，所述第一直接数字式频率合成器和第二直接数字式频率合成器并联连接；
锁相式频率合成模块，包括第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器及与所述第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器连接的四路选择开关，所述第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器、第四锁相式频率合成器并联连接；
混频模块，分别连接所述直接数字式频率合成模块和所述锁相式频率合成模块；
输出端，连接于所述混频模块。
2.如权利要求1所述的频率合成系统，其特征在于，所述混频模块与所述直接数字式频率合成模块之间设有第一二倍频模块，所述第一二倍频模块向所述混频模块输送的信号的频率为1.5GHz～2GHz。
3.如权利要求1所述的频率合成系统，其特征在于，所述混频模块与所述输出端之间设有第二二倍频模块，所述混频模块向所述第二二倍频模块输送的信号的频率为16GHz～18GHz，所述第二二倍频模块向所述输出端输送的信号的频率为32GHz～36GHz。
4.如权利要求3所述的频率合成系统，其特征在于，所述混频模块与所述第二二倍频模块之间设有带通滤波器，所述第二二倍频模块与所述输出端之间设有带通滤波器。
5.如权利要求1或2或3或4所述的频率合成系统，其特征在于，所述第一锁相式频率合成器输送的信号的频率为14.5GHz；所述第二锁相式频率合成器输送的信号的频率为15GHz；所述第三锁相式频率合成器输送的信号的频率为15.5GHz；所述第四锁相式频率合成器输送的信号的频率为16GHz。
6.如权利要求1或2或3或4所述的频率合成系统，其特征在于，所述第一直接数字式频率合成器、第二直接数字式频率合成器、第一锁相式频率合成器、第二锁相式频率合成器、第三锁相式频率合成器和第四锁相式频率合成器与同一晶体振荡器连接或与不同晶体振荡器连接。
7.一种主动式毫米波成像设备，其特征在于，所述主动式毫米波成像设备包括如权利要求1或2或3或4或5或6所述的频率合成系统。
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