CN106226741A - 利用tr组件获得中频可控信号的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用TR组件获得中频可控信号的方法和系统。所述方法包括：将信号源的输出信号功分为第一路信号和第二路信号；将所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号，所述第二路信号作为本振信号；将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，所述第一中间信号和第二中间信号相同，并将所述第一中间信号作为参考信号；将所述第二中间信号和本振信号进行混频，获得混频信号；所述混频信号是高频的毫米波信号；将所述混频信号通过发射天线发射；将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源输出信号的频率一致的中频可控信号。本发明实现方便，易调节，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及信号频率变换的领域，特别是涉及利用TR组件获得中频可控信号的方法和系统。
背景技术
科学技术的高速发展，使得电子技术、信息技术等现代高科技技术广泛渗透到民用系统的各个方面。毫米波的频率为30GHz到300GHz(波长从1mm到10mm)，属于高频波段。毫米波技术是整个电磁频谱中不可或缺的一段，由于其具有波束窄、频带宽、保密和抗干扰能力强、容量大等优点而受到各界关注。正是这些独特的性质赋予了毫米波技术的广泛应用前景。尤其是在无损检测和安检领域。
发明内容
基于此，为了实现毫米波在无损检测和安检领域的应用，提供一种利用TR组件获得中频可控信号的方法和系统。
一种利用TR组件获得中频可控信号的方法，包括：
将信号源的输出信号功分为第一路信号和第二路信号；将所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号，所述第二路信号作为本振信号；将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，所述第一中间信号和第二中间信号相同，并将所述第一中间信号作为参考信号；将所述第二中间信号和本振信号进行混频得到混频信号，所述混频信号为毫米波信号；将所述混频信号通过发射天线发射出去；将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源输出信号的频率一致的中频可控信号。
在其中一个实施例中，将所述第一路信号进行若干级倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；其中，每一级倍频放大处理的步骤包括：先对信号进行倍频处理，对倍频处理后的信号进行滤波处理，将滤波处理后的信号通过衰减器进行信号调整，将调整后的信号进行放大处理。
在其中一个实施例中，将所述混频信号进行放大处理，将放大后的信号通过可调衰减器进行信号调整。
在其中一个实施例中，对所述接收天线接收到的由所述待检测目标反射回来的信号进行降低噪声、放大功率处理。
一种利用TR组件获得中频可控信号的系统，包括：信号源、倍频放大模块、第一功分单元、第二功分单元、第一混频单元、第二混频单元、发射天线和接收天线；通过所述第一功分单元将信号源的输出信号功分为第一路信号和第二路信号，所述第二路信号作为本振信号；通过所述倍频放大模块对所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；通过所述第二功分单元将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，所述第一中间信号和第二中间信号相同，并将所述第一中间信号作为参考信号；通过所述第一混频单元将所述第二中间信号和本振信号进行混频得到混频信号；所述混频信号为毫米波信号；通过所述发射天线将所述混频信号发射出去；通过所述第二混频单元将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源输出信号的频率一致的中频可控信号。
在其中一个实施例中，所述倍频放大模块包括若干个倍频放大单元，每个倍频放大单元包括：倍频器、滤波器、衰减器、放大器；输入倍频放大单元的信号依次通过倍频器、滤波器、衰减器、放大器得到倍频放大信号。
在其中一个实施例中，利用TR组件获得中频可控信号的系统还包括放大模块，所述放大模块包括放大器、可调衰减器；所述混频信号依次通过放大器、可调衰减器，得到预设功率的混频信号。
在其中一个实施例中，利用TR组件获得中频可控信号的系统还包括低噪放；所述接收天线接收到的信号通过所述低噪放的处理后进入所述第二混频单元。
在其中一个实施例中，利用TR组件获得中频可控信号的系统还包括频率源；所述第一路信号通过所述频率源之后进入所述倍频放大模块。
在其中一个实施例中，所述第二功分元件是三端耦合器；所述倍频放大模块的信号输出端连接耦合器的信号输入端；所述耦合器的两个信号输出端分别连接所述第一混频单元的一信号输入端、第二混频单元的一信号输入端。
上述方案的有益效果包括：将信号源的输出信号分为两路，一路作为本振信号，另一路信号进入倍频链路，提高信号的功率和频率，由于采用的是单倍频链路，降低了成本；通过接收天线接收到的信号与参考信号混频，可获得和信号源频率一致的中频可控信号，易于实现，方便调节。
附图说明
图1为一实施例的利用TR组件获得中频可控信号的方法的示意性流程图；
图2为一实施例的利用TR组件获得中频可控信号的系统的示意性结构图；
图3为另一实施例的利用TR组件获得中频可控信号系统的示意性结构图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。
图1为一实施例的利用TR组件获得中频可控信号的方法的示意性流程图。
如图1所示，本实施例中的利用TR组件获得中频可控信号的方法包括步骤：
S101，将信号源的输出信号功分为第一路信号和第二路信号，所述第二路信号作为本振信号；
需要说明的是，信号源的输出信号是低频信号，例如工作频率为100MHz；功分的第一路信号和第二路信号相同。
S102，将所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，并将所述第一中间信号作为参考信号；
优选的，将第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号的步骤包括：将所述第一路信号进行若干级倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；其中，每一级倍频放大处理的步骤包括：先对信号进行倍频处理，对倍频处理后的信号进行滤波处理，将滤波处理后的信号通过衰减器进行信号调整，将调整后的信号进行放大处理。
S103，将所述第二中间信号和本振信号进行混频得到混频信号；所述混频信号为毫米波信号；
毫米波的频率为30GHz到300GHz(波长从1mm到10mm)，在实际工程应用中，常把毫米波的低端频率降到26GHz。在电磁波谱中毫米波频率的位置介于红外与微波之间。与红外相比，毫米波具有全天候工作的能力并且可用于烟尘，云雾等恶劣环境下。在微波频段越来越拥挤的情况下，毫米波兼顾微波的优点，还具备低频段微波所不具备的一些优点。与微波相比，毫米波的波长短，频带宽(具有很广阔的利用空间)以及在大气中的传播特性是毫米波的典型特点。具体来说毫米波主要有以下几个特点：1.精度高，毫米波雷达更容易获得窄的波束和大的绝对带宽，毫米波雷达系统抗电子干扰能力更强。2.在多普勒雷达中，毫米波的多普勒频率分辨率高。3.在毫米波成像系统中毫米波对目标的形状结构敏感，区别金属目标和背景环境的能力强。获得的图像分辨率高，因此可提高对目标识别与探测能力。4.毫米波能够穿透等离子体。5.与红外激光相比，毫米波受恶劣自然环境的影响小。6.毫米波系统体积小，重量轻，和微波电路相比，毫米波电路尺寸要小很多，因此，毫米波系统更易集成。正是这些独特的性质赋予了毫米波技术的广泛应用前景。尤其是在无损检测和安检领域。
S104，将所述混频信号通过发射天线发射；
优选的，将所述混频信号通过发射天线发射的步骤之前还包括：将所述混频信号进行放大处理，将放大后的信号通过可调衰减器进行信号调整，将信号调整后的信号通过环形器送至发射天线。
S105，将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源频率相同的中频可控信号。
优选的，在安检系统中，通过发射天线发射的信号对待检测目标进行检测，所述接收天线接收到的是由所述待检测目标反射回来的信号，为了提高信号的质量，还可将所述接收天线接收到的信号进行降低噪声、放大信号处理，之后再与参考信号进行混频。
通过上述实施例，将信号源的输出信号分为两路，一路作为本振信号，另一路经倍频链路，提高信号的功率和频率，降低了成本；接收天线接收到的信号与参考信号混频，可获得和信号源频率一致的中频可控信号，实现方便，易调节；倍频链路的级数由信号源的输出频率和要求的最终输出频率来决定，降低了成本。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
基于与上述实施例中的利用TR组件获得中频可控信号的方法相同的思想，本发明还提供利用TR组件获得中频可控信号的系统，该系统可用于执行上述利用TR组件获得中频可控信号的方法。为了便于说明，利用TR组件获得中频可控信号的系统实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图示结构并不构成对系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
图2为本发明一实施例的利用TR组件获得中频可控信号的系统的示意性结构图；如图2所示，本实施例的利用TR组件获得中频可控信号的系统包括：信号源S201、第一功分单元S202、倍频放大模块S203、第二功分单元S204、第一混频器S205、发射天线S206、第二混频器S207以及接收天线S208，各部件详述如下：
优选的，所述信号源S201可以是晶振，工作频率为100MHz。
所述第一功分元件S202，用于将信号源S201发射的信号功分为第一路信号和第二路信号，第二路信号作为本振信号。
所述倍频放大模块S203，用于对所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；对应功率和频率是根据实际应用设定。
所述第二功分元件S204，将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，所述第一中间信号和第二中间信号相同，并将所述第一中间信号作为参考信号。
所述第一混频元件S205，将所述第二中间信号和本振信号进行混频得到混频信号；所述混频信号为毫米波信号。
所述发射天线S206，将所述混频信号发射出去，以检测待检测目标。
所述第二混频元件S207，将接收天线S208接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源频率相同的中频可控信号。
通过上述实施例，将信号源的输出信号分为两路，一路作为本振信号，另一路经单条倍频链路，提高信号的功率和频率，降低了成本；接收天线接收到的信号与参考信号混频，可获得和信号源频率一致的中频可控信号，实现方便，易调节。
图3为本发明另一实施例的利用TR组件获得中频可控信号的系统的示意性结构图；如图3所示，本实施例的利用TR组件获得中频可控信号的系统包括：晶振S301、频率源S302、倍频放大模块S310、耦合器S303、混频器S304(第一混频单元)、信号放大模块S320、低噪放S307、发射天线S305、接收天线S306、混频器S308(第二混频单元)和信号采集S309。各模块说明如下：
所述晶振S301作为信号源，用于输出信号；优选的，所述晶振S301的工作频率为100MHz。所述晶振S301输出的第一路信号经所述频率源S302获得相位稳定，相噪好的信号进入所述倍频放大模块S310。所述晶振S301输出的第二路信号作为本振信号送至混频器S304。
所述倍频放大模块S310包括一个倍频放大单元，该倍频放大单元包括倍频器S311、滤波器S312、衰减器S313、放大器S314；将所述第一路信号依次通过倍频器S311、滤波器S312、衰减器S313、放大器S314进行处理得到中间信号。
其中，倍频器S311用于对输入信号频率进行放大，滤波器S312用于抑制倍频所产生的谐波以及基波，衰减器S313则用于降低进入放大器S314的功率，保证放大器S314工作在线性范围内。倍频放大模块S310在全局中有着至关重要的作用。所述第一信号可通过若干级倍频放大模块S310处理获得对应功率和频率的中间信号；所述倍频放大模块S310的总数量根据晶振S301的输出频率和要求的最终输出频率来决定其级数。
所述耦合器S303是三端口器件，所述倍频放大模块S310的信号输出端连接耦合器S303的信号输入端，所述耦合器S303的两个信号输出端分别连接所述混频器S304的一信号输入端、混频器S308的一信号输入端；优选的，所述耦合器S303是3dB耦合器。
所述混频器S304，用于将所述第二中间信号和所述晶振S301输出的本振信号进行混频，获得混频信号；所述混频信号为毫米波信号；
所述放大模块S320，包括放大器S321、可调衰减器S322、环形器S323；将所述混频信号依次通过放大器S321、可调衰减器S322，环形器S323；混频信号通过放大器S321和可调衰减器S322得到预设功率的混频信号；环形器S323保证混频信号的单向流通性。
所述发射天线S305，用于预设功率的混频信号发射出去，以检测待测目标。
所述低噪放S307，用于将所述接收天线S306接收到的信号通过低噪放进行降低噪声、放大信号功率处理。
所述混频器S308，用于将所述低噪放S307处理后的信号与所述参考信号进行混频，获得和晶振S301频率一致的中频可控信号。
所述信号采集S309，用于采集混频器S308混频之后的信号，即和晶振S301输出信号的频率一致的中频可控信号。
基于上述利用TR组件获得中频可控信号的系统，具体工作流程：发射链路上，晶振源发射出频率为100MHz的信号，功分两路：一路信号经过频综后输出稳定的射频信号，经过多级倍频放大处理后，获得需要的功率和频率，功分成两路信号，分别用做参考信号和中间信号；中间信号经过传输后与晶振源的另一路信号通过混频器进行升频，然后放大通过发射天线发射出去。接收链路上，接收天线接收到反射回来的信号后，通过放大滤波，最后与参考信号进行混频，最终得到输出的中频信号，得到的中频信号在理想情况下频率与晶振源频率相同，实现了中频信号可控的功能。
晶振源的输出信号一路作为本振信号，另一路经单条倍频链路，提高信号的功率和频率，降低了成本；接收天线接收到的信号与参考信号混频，可获得和信号源频率一致的中频可控信号，实现方便，易调节；倍频链路的级数由信号源的输出频率和要求的最终输出频率来决定，降低了成本。
上述实施例具有以下优点：
(1)晶振的输出信号一路作为本振信号，另一路经单条倍频链路，提高信号的功率和频率，降低了成本；
(2)倍频链路的级数由晶振的输出频率和要求的最终输出频率来决定，容易实现；
(3)接收天线接收到的信号与参考信号混频，可获得和晶振频率一致的中频可控信号，实现方便，易调节；
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种利用TR组件获得中频可控信号的方法，其特征在于，包括：
将信号源的输出信号功分为第一路信号和第二路信号；将所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号，所述第二路信号作为本振信号；
将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，所述第一中间信号和第二中间信号相同，并将所述第一中间信号作为参考信号；
将所述第二中间信号和所述本振信号进行混频得到混频信号；所述混频信号为毫米波信号；
将所述混频信号通过发射天线发射出去；
将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源的输出信号频率一致的中频可控信号。
2.根据权利要求1所述的利用TR组件获得中频可控信号的方法，其特征在于，将所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号的步骤包括：
将所述第一路信号进行若干级倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；其中，每一级倍频放大处理的步骤包括：
先对信号进行倍频处理，对倍频处理后的信号进行滤波处理，将滤波处理后的信号通过衰减器进行信号调整，将调整后的信号进行放大处理。
3.根据权利要求1所述的利用TR组件获得中频可控信号的方法，其特征在于，将所述混频信号通过发射天线发射的步骤之前还包括：
将所述混频信号进行放大处理，将放大后的信号通过可调衰减器进行信号调整。
4.根据权利要求1所述的利用TR组件获得中频可控信号的中频信号的方法，其特征在于，将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频的步骤之前还包括：
对所述接收天线接收到的信号进行降低噪声、放大功率处理。
5.一种利用TR组件获得中频可控信号的系统，其特征在于，包括：信号源、倍频放大模块、第一功分单元、第二功分单元、第一混频单元、第二混频单元、发射天线和接收天线；
通过所述第一功分单元将信号源的输出信号功分为第一路信号和第二路信号，所述第二路信号作为本振信号；
通过所述倍频放大模块对所述第一路信号进行倍频放大处理获得对应功率和频率的中间信号；
通过所述第二功分单元将所述中间信号功分为第一中间信号和第二中间信号，所述第一中间信号和第二中间信号相同，并将所述第一中间信号作为参考信号；
通过所述第一混频单元将所述第二中间信号和所述本振信号进行混频得到混频信号；所述混频信号为毫米波信号；
通过所述发射天线将所述混频信号发射出去；
通过所述第二混频单元将接收天线接收到的信号与所述参考信号进行混频，获得和信号源输出信号的频率一致的中频可控信号。
6.根据权利要求5所述的利用TR组件获得中频可控信号的系统，其特征在于，所述倍频放大模块包括若干个级联的倍频放大单元，每个倍频放大单元包括：倍频器、滤波器、衰减器、放大器；
输入倍频放大单元的信号依次通过倍频器、滤波器、衰减器、放大器得到倍频放大信号。
7.根据权利要求5所述的利用TR组件获得中频可控信号的系统，其特征在于，还包括放大模块，所述放大模块包括放大器、可调衰减器；
所述混频信号依次通过放大器、可调衰减器，得到预设功率的混频信号。
8.根据权利要求5所述的利用TR组件获得中频可控信号的系统，其特征在于，还包括低噪放；
所述接收天线接收到的信号通过所述低噪放的处理后进入所述第二混频单元。
9.根据权利要求5所述的利用TR组件获得中频可控信号的系统，其特征在于，还包括频率源；
所述第一路信号通过所述频率源之后进入所述倍频放大模块。
10.根据权利要求5所述的利用TR组件获得中频可控信号的系统，其特征在于，所述第二功分元件是三端耦合器；
所述倍频放大模块的信号输出端连接耦合器的信号输入端，所述耦合器的两个信号输出端分别连接所述第一混频单元的一信号输入端、第二混频单元的一信号输入端。
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