CN108459305A - 太赫兹雷达收发系统和单发多收太赫兹相参雷达 - Google Patents

太赫兹雷达收发系统和单发多收太赫兹相参雷达 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种太赫兹雷达收发系统及太赫兹雷达,该太赫兹雷达收发系统包括:单频连续波源组,包含多个适于产生单频连续波本振信号的单频连续波源;线性调频信号生成单元,适于接收扫频控制信号并根据扫频控制信号生成线性调频连续波信号;连接至单频连续波源组和线性调频信号生成单元的上变频单元,适于基于线性调频连续波信号和单频连续波源组中第一单频连续波源所产生的单频连续波本振信号生成太赫兹雷达发射信号,适于基于线性调频连续波信号和单频连续波源组中第二单频连续波源所产生的单频连续波本振信号生成一级下变频本振信号。由此在满足太赫兹雷达的发射功率的前提下还能保障雷达分析接收信号的精确可靠性。

Description

太赫兹雷达收发系统和单发多收太赫兹相参雷达
技术领域
本发明涉及太赫兹雷达技术领域,具体地,涉及一种太赫兹雷达收发系统、太赫兹雷达和单发多收太赫兹雷达。
背景技术
太赫兹波(Terahertz,THz)是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波,介于红外和微波波段之间,是一种新型的电磁辐射。近年来,随着太赫兹源以及相关元器件的突破,太赫兹波安全无辐射、穿透性强、抗干扰能力强、分辨率高等一系列独特的优势在雷达探测、遥感、安全检测、生物信息提取以及医学诊断等领域被寄予厚望,已成为国内外研究热点。
对于太赫兹频谱的低端频率电磁波,目前已可借助亚毫米波调频连续波雷达技术产生,例如文献“Cooper K B,Dengler R J,Llombart N,et al.THz Imaging Radar forStandoff Personnel Screening[J].IEEE Transactions on Terahertz Science&Technology,2011,1(1):169-182.”报道了一种频率可达675GHz的单发单收调频连续波太赫兹雷达系统,用于人体三维成像。
但是,一方面,由于目前国内外绝大多数的太赫兹雷达均采用单发单收的收发系统设计,而单个太赫兹频率源输出功率较低,导致太赫兹雷达在其频率源输出射频信号用于发射的情况下,由太赫兹频率源所功分出的信号无法满足接收通道中本振信号所需的驱动电压,严重影响了太赫兹雷达的工作性能;另一方面,目前市面上所应用的太赫兹雷达由于缺乏相位信号控制,导致无法良好地控制太赫兹雷达所发射的太赫兹信号的连续性,也同样会影响太赫兹雷达的工作性能。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种太赫兹雷达收发系统,能够至少解决背景技术中所阐述的太赫兹频率源输出功率过低,在满足太赫兹信号发射的情况下无法保障太赫兹雷达接收通道中本振信号所需的驱动电压和太赫兹雷达所发射的太赫兹信号的连续性差而导致太赫兹雷达的工作性能降低的技术问题。
为了实现上述目的,本发明实施例提供一种太赫兹雷达收发系统,该系统包括:
单频连续波源组,包含多个适于产生单频连续波本振信号的单频连续波源;
线性调频信号生成单元,适于接收扫频控制信号并根据所述扫频控制信号生成线性调频连续波信号;
连接至所述单频连续波源组和所述线性调频信号生成单元的上变频单元,适于基于所述线性调频连续波信号和所述单频连续波源组中第一单频连续波源子组所产生的单频连续波本振信号生成太赫兹雷达发射信号,
适于基于所述线性调频连续波信号和所述单频连续波源组中第二单频连续波源子组所产生的单频连续波本振信号生成一级下变频本振信号。
通过上述技术方案,本发明一方面通过使用多个不同的单频连续波源分别驱动发射信号和接收通道中的本振信号,使得在满足太赫兹雷达的发射功率的同时还能保障雷达接收通道下本振信号所需要的驱动电压,解决了当前技术水平下的太赫兹频率源因输出功率较低而无法通过功分同时满足发射和接收的问题;另一方面,通过利用线性调频信号生成单元实现了控制雷达发射信号的连续性。由此,在满足太赫兹雷达的发射功率的前提下还能保障雷达分析接收信号的精确可靠性。
需要指出的是,本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:
图1示出的是本发明一实施例的太赫兹雷达收发系统的结构示意图;
图2示出的是本发明另一实施例的太赫兹雷达收发系统的结构示意图;
图3示出的是本发明又一实施例的单发双收调频连续波太赫兹相参雷达收发系统的结构示意图;
图4示出的是图3所示的单发双收调频连续波太赫兹相参雷达收发系统的详细结构示意图。
附图标记说明
101 单频连续波源组 10641-10644 低通滤波器
102 线性调频信号生成单元 103 信号锁相单元
104 上变频单元 1011、1012 单频连续波源
105 差拍本振信号生成单元 106 下变频单元
107 雷达接收单元 1031 信号发生器
1032 第一中频功分器 1021 任意波形发生器
21、22、23 点频源 31、32、33 射频功分器
1041 第二中频功分器 41、42、43 上变频混频器
51、52、53 射频带通滤波器 61、62、63 射频放大倍频电路
71、72 差拍混频器 81、82 中频放大倍频电路
10611-10614 下变频混频器 10621、10622 中频带通滤波器
10631、10632 中频放大电路
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
需要说明的是,在附图或说明书描述中,相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式,为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外,虽然本文可提供包含特定值的参数的示范,但应了解,参数无需确切等于相应的值,而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
实施例一
参见图1示出的是本发明一实施例的太赫兹雷达收发系统的结构示意图,该太赫兹雷达收发系统包括单频连续波源组101、线性调频信号生成单元102、与单频连续波源组101和线性调频信号生成单元102连接的信号锁相单元103和上变频单元104;更具体地,在单频连续波源组101中包含有例如1011、1012等多个单频连续波源,每个单频连续波源适于产生一定频率的单频连续波本振信号,故单频连续波源组101适于产生一组多个单频连续波本振信号,本实施例在此对波源组中的单频连续波源的数量不加以限定,同样也对该单频连续波源组101中的多个单频连续波源1011所产生的本振信号的频率范围之间的关系(例如相等或不相等)不加以限定。该线性调频信号生成单元102适于接收扫频控制信号并根据该扫频控制信号生成线性调频连续波信号,由此控制并保障雷达发射信号的连续性;该信号锁相单元103适于输出参考频率信号至线性调频信号生成单元102和单频连续波源组101以对该单频连续波本振信号和该线性调频连续波信号执行锁相,由此保障了该雷达收发系统10中所有信号的同步性;该上变频单元104适于基于线性调频连续波信号和单频连续波源组101下的其中一个或多个单频连续波源所产生的单频连续波本振信号生成太赫兹雷达发射信号以用于雷达发射,以及适于基于线性调频连续波信号和单频连续波源组101下的其他的一个或多个单频连续波源所产生的单频连续波本振信号生成一级下变频本振信号;由此,使得单频连续波源组下的一部分(一个或多个)的单频连续波源作为第一单频连续波源子组用于雷达发射,另一部分(其他的一个或多个)的单频连续波源作为第二单频连续波源子组用于生成适于分析雷达接收回波信号的下变频本振信号,使得太赫兹波源在仅用于发射或提供下变频本振信号源,可以理解的是,该第一或第二单频连续波源子组中所包含的单频连续波源的数量可以是一个也可以是多个,本发明实施例在此不作限定;由此解决了现有技术中由于单个太赫兹波源功率低在实现发射信号的同时下无法保障功分出的下变频本振信号的可靠性的技术难题。
实施例二
实施例二可以看作是实施例一的一种优选实施例,因在实施例一中仅仅公开了该太赫兹雷达在信号发射方面的部分问题,而未在信号接收及优化处理方面有所提及。实际上,本发明人在实施本发明的过程中还发现在系统复杂度和成本允许的范围内扩展太赫兹雷达的收发通道个数及自由度,有助于增加雷达在空间、极化等方面的自由度,提升雷达工作性能;而在实施例一中的采用多个不同的频率源去分别作为发射信号源和驱动接收通道的本振信号源的设计如运用现有的信号接收通道的处理方案,则会带来发射、接收相位不同步,雷达系统非相参的问题。为此,本发明在此还继续公开了实施例二一种多接收通道调频连续波太赫兹相参雷达收发系统,具体公开了在收到太赫兹信号之后针对雷达回波信号的处理方案。
相比较于图1,如图2所示的实施例所示的太赫兹雷达收发系统增添了连接至该单频连续波源组101的差拍本振信号生成单元105;和连接至差拍本振信号生成单元105和上变频单元104的下变频单元106,关于图2所示的实施例中的部分结构及部分工作原理可以参照实施例一的相关描述,故相同内容在此不加以赘述;如实施例1中描述的进一步的细化,上变频单元104还适于根据线性调频连续波信号和该多路的单频连续波本振信号输出P路一级下变频本振信号至下变频单元106,P为大于1的自然数。与此同时,差拍本振信号生成单元105适于根据该多路的单频连续波本振信号输出P路的二级下变频本振信号至下变频单元106,该二级下变频本振信号至少能够反映用于发射的雷达信号的该第一单频连续波源子组所产生的单频连续波的第一频率以及一级下变频本振信号的第二频率之间的对应关系;该本振信号的路数可以与该太赫兹雷达的接收通路相对应,即如图2所示,配置有P个的雷达接收天线以接收P路的雷达回波信号的雷达接收单元107,当然天线的数量为P在此仅作为示例不用作限定本发明的保护范围;然后,下变频单元106适于利用P路的该一级下变频本振信号和P路的该二级下变频本振信号调频雷达接收单元107所接收到的P路的雷达回波信号。
本发明实施例二具有实施例一的所有有益效果的同时,还能够使用不同单频连续波源的差拍信号作为二级下变频本振信号,由此连同一级下变频本振信号和二级下变频本振信号执行对太赫兹雷达所接收的雷达回波信号的调频,保证了单发多收太赫兹雷达收发系统的信号相参性,能够有效提高雷达监测的精确度。
实施例三
为了使本发明的技术方案更好地被公众所理解,本发明在此继续公开实施例三以对本发明所提供的太赫兹雷达收发系统更具体的结构和工作原理进行阐述,本发明实施例三可以看作是实施例一和实施例二的更详细的阐述和说明。
如图3所示,本发明实施例在此公开一种通过使用单频连续波源组101下的三个不同的单频连续波源的单发双收调频连续波太赫兹相参雷达的收发系统,由此解决了现有技术中单一的太赫兹频率源因输出功率较低而无法通过功分同时满足发射、多路接收的问题,同时也使用不同单频连续波源差拍信号的倍频信号进行二级下变频,从而保证了单发双收调频连续波太赫兹雷达收发系统的相参。
图3示出的是本发明实施例单发双收调频连续波太赫兹相参雷达收发系统的结构示意图。继续参照图3,该单发双收调频连续波太赫兹相参雷达收发系统包括:信号锁相单元103,用于产生输入至线性调频信号生成单元102和单频连续波源组101的频率为10MHz参考频率信号,由此使得所有信号源输出的信号与该参考频率信号锁相;线性调频信号生成单元102,用于根据接收到的扫频控制信号,产生输入到上变频单元104的线性调频连续波中频信号;单频连续波源组101,用于产生输入到上变频单元104的三路单频连续波本振信号,该三路信号分别经过功分后同时输入到差拍本振信号生成单元105作为射频和本振信号输入;上变频单元104,用于根据接收到的线性调频信号生成单元102输出的线性调频连续波中频信号和单频连续波源组101输出的三路单频连续波本振信号,产生发射太赫兹信号和两路输入到下变频单元106的一级下变频本振信号;差拍本振信号生成单元105,用于根据接收到的单频连续波源组101输出的三路单频连续波信号,产生两路输入到下变频单元106的二级下变频本振信号;下变频单元106,用于根据接收到的上变频单元104输出的两路一级下变频本振信号,对接收到的两路太赫兹回波信号分别进行一级下变频混频,并且根据接收到的差拍本振信号生成单元105输出的两路二级下变频本振信号,对一级下变频后的两路中频信号分别进行二级下变频正交解调,输出两路接收通道的零中频的同相分量信号(即R×A路和R×B路的I分量)和正交分量信号(即R×A路和R×B路的Q分量),如图所示R×A路和R×B路指代两路不同的雷达回波信号。
图4示出的是图3所示的单发双收调频连续波太赫兹相参雷达收发系统的详细结构示意图。如图4所示,信号锁相单元103由信号发生器1031和第一中频功分器1032构成,该信号发生器1031适于产生频率为10MHz的参考频率信号;线性调频信号生成单元102可以由直接数字合成型的任意波形发生器1021构成,其接收包括扫频中心频率f0、信号幅度A、信号带宽B、扫描周期T以及开始扫频、结束扫频的扫频控制信号,产生频率范围f0-B/2~f0+B/2的线性调频连续波信号s(t),该信号满足
其中,t表示以秒为量纲的时间,rect(t)表示宽度为1的矩形窗函数,N表示从开始扫频到结束扫频期间所包含的扫描周期的个数。则某一个扫描周期的线性调频连续波信号满足
其中,t′表示相对于该扫描周期开始扫频时刻的时间,以下所阐述的本发明实施例中的各信号形式的时间均以该扫描周期开始扫频时刻为时间原点参考,且各模块输入及输出信号形式的变换均以一个扫描周期的信号为示范;
单频连续波源组101包括第一点频源21、第二点频源22、第三点频源23、第一射频功分器31、第二射频功分器32、第三射频功分器33;
其中,第一点频源21用于产生频率为f1的单频连续波信号并经与之依次连接的第一射频功分器31功分后分别作为上变频单元104的第一路本振输入和差拍本振信号生成单元105的射频输入,其信号形式满足
其中,A1为信号幅度,为第一点频源21的初始相位;
第二点频源22用于产生频率为f2且f2≠f1的单频连续波信号并经与之依次连接的第二射频功分器32功分后分别作为上变频单元104的第二路本振输入和差拍本振信号生成单元105的第一路本振输入,其信号形式满足
其中,信号幅度A1与式(3)的信号幅度一致,为第二点频源23的初始相位;
第三点频源23用于产生频率为f2且f2≠f1的单频连续波信号并经与之依次连接的第三射频功分器33功分后分别作为上变频单元104的第三路本振输入和差拍本振信号生成单元105的第二路本振输入,其信号形式满足
其中,信号幅度A1与式(3)的信号幅度一致,为第三点频源23的初始相位;
上变频单元104包括第二中频功分器1041、第一上变频混频器41、第二上变频混频器42、第三上变频混频器43、第一射频带通滤波器51、第二射频带通滤波器52、第三射频带通滤波器53、第一射频放大倍频电路61、第二射频放大倍频电路62、第三射频放大倍频电路63;
其中,第二中频功分器1041将由线性调频信号生成单元102产生的并输入到上变频单元104的频率范围为f0-B/2~f0+B/2的线性调频连续波中频信号s(t)功分成三路信号,分别作为第一上变频混频器41、第二上变频混频器42和第三上变频混频器43的中频输入;
第一上变频混频器41和第一射频带通滤波器51、第一射频放大倍频电路61依次连接,根据单频连续波源组101产生的并输入到上变频单元14的频率为f1的第一路本振输入,对第二中频功分器1041输出的第一路中频信号执行上变频混频,然后经过射频带通滤波、放大和倍频后,产生频率范围为(f1+f0-B/2)×M~(f1+f0+B/2)×M的发射太赫兹信号,其信号形式满足
其中,A2为信号幅度,M为第一射频放大倍频电路61的倍频倍数;
第二上变频混频器42和第二射频带通滤波器52、第二射频放大倍频电路62依次连接,根据单频连续波源组101产生的、输入到上变频单元104的、频率为f2的第一路本振输入,将第二中频功分器1041输出的第二路中频信号s2(t)进行上变频混频,然后经过射频带通滤波、放大和倍频后,产生频率范围为(f2+f0-B/2)×M~(f2+f0+B/2)×M的太赫兹信号,作为输入到下变频单元106的第一路一级下变频本振信号,其信号形式满足
其中,A3为信号幅度,M为第二射频放大倍频电路62的倍频倍数,其与第一射频放大倍频电路61的倍频倍数相等;
第三上变频混频器43和第三射频带通滤波器53、第三射频放大倍频电路63依次连接,根据单频连续波源组101产生的、输入到上变频单元104的频率为f1的第二路本振输入,将第二中频功分器1041输出的第三路中频信号s3(t)进行上变频混频,然后经过射频带通滤波、放大和倍频后,产生频率范围为(f2+f0-B/2)×M~(f2+f0+B/2)×M的太赫兹信号,作为输入到下变频单元106的第二路一级下变频本振信号,其信号形式满足
其中,信号幅度A3与式(7)信号幅度一致,M为第三射频放大倍频电路63的倍频倍数,其与第一射频放大倍频电路61的倍频倍数相等;
差拍本振信号生成单元105包括第一差拍混频器71、第二差拍混频器72、第一中频放大倍频电路81、第二中频放大倍频电路82;
第一差拍混频器71和第一中频放大倍频电路72依次连接,根据接收到的单频连续波源组101产生的频率为f1的单频连续波射频输入和频率为f2的第一路本振输入,通过混频产生频率为f2-f1的差拍信号,经中频放大倍频电路执行中频放大和倍频后产生频率为(f2-f1)×M的中频信号,作为输入至下变频单元106的第一路二级下变频本振信号,信号形式满足
其中,A4为信号幅度,M为第一中频放大倍频电路81的倍频倍数,其与第一射频放大倍频电路61的倍频倍数相等;
第二差拍混频器72和第二中频放大倍频电路82依次连接,根据接收到的单频连续波源组101产生的频率为f1的单频连续波射频输入和频率为f2的第二路本振输入,通过混频产生频率为f2-f1的差拍信号,经中频放大和倍频后产生频率为(f2-f1)×M的中频信号,作为输入到下变频单元106的第二路二级下变频本振信号,信号形式满足
其中,信号幅度A4与式(9)信号幅度一致,M为第二中频放大倍频电路82的倍频倍数,其与第一射频放大倍频电路61的倍频倍数相等;
下变频单元106包括第一一级下变频混频器10611、第二一级下变频混频器10612、第一中频带通滤波器10621、第二中频带通滤波器10622、第一中频放大电路10631、第二中频放大电路10632、第一二级下变频混频器10613、第二二级下变频混频器10614、第一低通滤波器10641、第二低通滤波器10642、第三低通滤波器10643、第四低通滤波器10644;
如图4所示本发明实施例单发双收调频连续波太赫兹相参雷达的收发系统的接收通道个数为两个,分别是接收通道RxA和接收通道RxB,分别连接至接收天线RxA和接收天线RxB;
设被发射太赫兹波照射的目标可表示为K个点目标的集合,相对于接收天线RxA,目标函数表示为
其中,σk,A和ψk,A分别表示以发射天线和接收天线RxA构成的观测几何下第k个点目标的雷达散射截面积和目标相位,τk,A为太赫兹波从发射天线照射到第k个点目标,再由第k个点目标后向散射至接收天线RxA的双程时延,δ(t′)表示狄拉克冲激函数,则接收通道RxA接收到的经K个点目标后向散射的太赫兹回波信号表示为
其中,A5为回波信号幅度,
第一一级下变频混频器10611、第一中频带通滤波器10621、第一中频放大电路10631、第一二级下变频混频器10613依次连接,根据接收到的上变频单元104产生的频率范围为(f2+f0-B/2)×M~(f2+f0+B/2)×M的第一路一级下变频本振信号(式(7)所示),将式(12)所示的接收到的接收通道RxA太赫兹回波信号进行一级下变频混频,混频后的信号经中频带通滤波和放大后,得到中频信号,其形式为
其中,A6为中频信号幅度,对上述中频信号,根据接收到的差拍本振信号生成单元105产生的、频率为(f2-f1)×M的第一路二级下变频本振信号(式(9)所示),进行二级下变频正交解调,输出两路信号分别经第一低通滤波器10641和第二低通滤波器10642进行低通滤波后,作为接收通道RxA的零中频同相分量信号IA和正交分量信号QA,信号形式为:
其中,A7为零中频信号幅度;
对于接收通道RxB,设K个点目标的目标函数表示为
其中,σk,B和ψk,B分别表示以发射天线和接收天线RxB构成的观测几何下第k个点目标的雷达散射截面积和目标相位,τk,B为太赫兹波从发射天线照射到第k个点目标,再由第k个点目标后向散射至接收天线RxB的双程时延,δ(t′)表示狄拉克冲激函数,则接收通道RxB接收到的经K个点目标后向散射的太赫兹回波信号表示为
其中,A5′为回波信号幅度,
第二一级下变频混频器10612、第二中频带通滤波器10622、第二中频放大电路10632、第二二级下变频混频器10614依次连接,根据接收到的上变频单元104产生的、频率范围为(f2+f0-B/2)×M~(f2+f0+B/2)×M的第二路一级下变频本振信号(式(8)所示),将式(16)所示的接收到的接收通道RxB太赫兹回波信号进行一级下变频混频,混频后的信号经中频带通滤波和放大后,得到中频信号,其形式为
其中,A6′为中频信号幅度,对上述中频信号,根据接收到的差拍本振信号生成单元105产生的、频率为(f2-f1)×M的第二路二级下变频本振信号(式(10)所示),进行二级下变频正交解调,输出两路信号分别经第三低通滤波器10643和第四低通滤波器10644进行低通滤波后,作为接收通道RxB的零中频同相分量信号IB和正交分量信号QB,信号形式为:
其中,A7为与式(14)中相同的零中频信号幅度。
综上,本发明实施例通过使用三个不同的单频连续波源分别驱动发射信号、两路接收通道的一级下变频本振信号产生,解决了当前技术水平的太赫兹频率源因输出功率较低而无法通过功分同时满足发射、多路接收的问题;又通过将三个单频连续波源的差拍信号经放大、倍频后作为两路接收通道的二级下变频本振信号,解决了因三个单频连续波源不同而导致的系统非相参问题,从而实现了单发双收的调频连续波太赫兹相参雷达的收发系统,增加太赫兹雷达收发通道的自由度。
本发明实施例另一方面还提供一种包含上述实施例所阐述的太赫兹相参雷达收发系统的太赫兹雷达,使得该太赫兹雷达能够具备上述太赫兹相参雷达收发系统的结构及相应的有益效果;由此,该太赫兹雷达优选为包含实施例二或三所阐述的太赫兹雷达收发系统结构的单发多收型的相参太赫兹雷达。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式,但是,本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明实施例的技术构思范围内,可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明实施例的思想,其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (11)

1.一种太赫兹雷达收发系统,其特征在于,该系统包括:
单频连续波源组,包含多个适于产生单频连续波本振信号的单频连续波源;
线性调频信号生成单元,适于接收扫频控制信号并根据所述扫频控制信号生成线性调频连续波信号;
上变频单元,连接至所述单频连续波源组和所述线性调频信号生成单元,适于基于所述线性调频连续波信号和所述单频连续波源组中第一单频连续波源子组所产生的单频连续波本振信号生成太赫兹雷达发射信号,适于基于所述线性调频连续波信号和所述单频连续波源组中第二单频连续波源子组所产生的单频连续波本振信号生成一级下变频本振信号。
2.根据权利要求1所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于,该系统还包括:
差拍本振信号生成单元,连接至所述单频连续波源组;
下变频单元,连接至所述差拍本振信号生成单元和所述上变频单元;
雷达接收单元,连接至所述下变频单元,配置有接收天线用以接收P路的雷达回波信号;
其中,所述上变频单元还适于根据所述线性调频连续波信号和所述多路的单频连续波本振信号输出P路一级下变频本振信号至所述下变频单元,P为大于1的自然数;以及
所述差拍本振信号生成单元适于根据接收自所述第一单频连续波源子组和所述第二单频连续波源子组的多种频率的单频连续波本振信号输出P路的二级下变频本振信号至所述下变频单元;
其中所述下变频单元适于利用P路的所述一级下变频本振信号和P路的所述二级下变频本振信号调频所述雷达接收单元所接收到的P路的所述雷达回波信号。
3.根据权利要求2所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于,所述下变频单元包含下变频混频模块,用于:
根据接收自所述上变频单元所输出的P路一级下变频本振信号对接收到的P路雷达回波信号分别执行一级下变频混频;
根据接收自所述差拍本振信号生成单元所输出的P路二级下变频本振信号,对完成所述执行一级下变频混频后的P路信号分别执行二级下变频正交解调以输出P路零中频的同相分量信号和正交分量信号。
4.根据权利要求1所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于,所述下变频单元还包含连接至所述下变频混频模块的低通滤波模块。
5.根据权利要求1所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于,所述线性调频连续波信号波形s(t)满足
其中,f0、A、B、T分别对应表示扫频控制信号的频率、幅度、带宽、周期,t表示以秒为量纲的时间,rect(t)表示宽度为1的矩形窗函数,N表示扫频控制信号从开始接收到停止接收的扫频期间所包含的扫描周期的个数。
6.根据权利要求2所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于,P取值为2,所述单频连续波源组适于产生两种频率的单频连续波本振信号,以及
所述单频连续波源组包含第一点频源、第二点频源、第三点频源,以及连接至所述第一点频源的第一射频功分器、连接至所述第二点频源的第二射频功分器、连接至所述第三点频源的第三射频功分器,
其中,所述第一点频源用于产生第一频率的单频连续波信号并经所述第一射频功分器功分后分别作为上变频单元的第一路本振输入和差拍本振信号生成单元的射频输入;
所述第二点频源用于产生第二频率的单频连续波信号并经所述第二射频功分器功分后分别作为上变频单元的第二路本振输入和所述差拍本振信号生成单元的第一路本振输入;
所述第三点频源用于产生所述第二频率的单频连续波信号并经所述第三射频功分器功分后分别作为上变频单元第三路本振输入和所述差拍本振信号生成单元的第二路本振输入。
7.根据权利要求6所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于,所述上变频单元包括第二中频功分器、第一上变频混频器、第二上变频混频器、第三上变频混频器、第一射频放大倍频电路、第二射频放大倍频电路、第三射频放大倍频电路;
其中,所述第二中频功分器将线性调频连续波中频信号功分成第一路中频信号输入至第一上变频混频器、第二路中频信号输入至第二上变频混频器和第三路中频信号输入至第三上变频混频器;
所述第一上变频混频器根据所述第一路本振输入将所述第一路中频信号进行上变频混频以生成第一混频信号,
所述第一射频放大倍频电路基于所述第一混频信号和所述第一射频放大倍频电路的倍频数生成第一频率范围的太赫兹信号以作为所述太赫兹雷达发射信号;
所述第二上变频混频器根据所述第一路本振输入将所述第二路中频信号进行上变频混频以生成第二混频信号,
所述第二射频放大倍频电路基于所述第二混频信号和所述第二射频放大倍频电路的倍频数生成所述第一频率范围的太赫兹信号以作为第一路一级下变频本振信号输入至所述下变频单元;
所述第三上变频混频器根据所述第二路本振输入将所述第三路中频信号进行上变频混频以生成第三混频信号,
所述第三射频放大倍频电路基于所述第三混频信号和所述第三射频放大倍频电路的倍频数生成所述第一频率范围的太赫兹信号以作为第二路一级下变频本振信号输入至所述下变频单元。
8.根据权利要求6所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于:
所述差拍本振信号生成单元包括第一差拍混频器、第二差拍混频器,以及与所述第一差拍混频器连接的第一中频放大倍频电路、与所述第二差拍混频器连接的第二中频放大倍频电路;
所述第一差拍混频器根据所述第一路本振输入和所述第一频率的单频连续波射频信号生成第一差拍信号,
所述第一中频放大倍频电路基于所述第一差拍信号和所述第一中频放大倍频电路的倍频数生成第一路二级下变频本振信号作为输入至所述下变频单元;
所述第二差拍混频器根据所述第二路本振输入和所述第一频率的单频连续波射频信号生成第二差拍信号,
所述第二中频放大倍频电路基于所述第二差拍信号和所述第二中频放大倍频电路的倍频数生成第二路二级下变频本振信号作为输入至所述下变频单元。
9.根据权利要求8所述的太赫兹雷达收发系统,其特征在于:
所述第一射频放大倍频电路、所述第二射频放大倍频电路、所述第三射频放大倍频电路、所述第一中频放大倍频电路、所述第二中频放大倍频电路和所述第三中频放大倍频电路的倍频数均相等。
10.一种太赫兹雷达,其特征在于,包括权利要求1-9任一项所述的太赫兹雷达收发系统。
11.一种单发多收太赫兹相参雷达,其特征在于,包括权利要求2、3、6-9中任一项所述的太赫兹雷达收发系统。
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