CN109541700A - 安检仪系统、毫米波收发模块及其毫米波信号产生组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种安检仪系统、毫米波收发模块及其毫米波产生组件，该毫米波产生组件包括至少两个频率合成器及与至少两个频率合成器连接的选通器；其中，频率合成器用于接收控制信号并产生第一发射信号，频率合成器的工作频率周期为第一周期，选通器控制至少两个频率合成器在第一周期依次进行工作切换，以使得所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次产生所述第一发射信号。通过上述方式，本申请通过选通器控制至少两个频率合成器在一个工作频率周期内依次进行工作，依次产生第一发射信号，从而加快了第一发射信号产生的速率，进一步加快安检仪系统的扫描速度。

Description

安检仪系统、毫米波收发模块及其毫米波信号产生组件

技术领域

本申请涉及安检仪技术领域，特别是涉及一种安检仪系统、毫米波收发模块及其毫米波信号产生组件。

背景技术

近年来，安全问题日益得到世界人民的关注，对安检系统的可靠性与智能化也提出了更高的要求。

传统的金属探测器只能对近距离小范围目标进行检测，效率低，已远远不能满足安检的需求。尽管X光等各种射线具有很强的穿透力，但会对被测人体造成辐射伤害，即使当前存在低辐射剂量的X光机，但其依然不容易被公众接受。红外线是靠物体表面温度成像，在有织物遮挡的情况下无法清晰成像。而毫米波成像系统不仅可以检测出隐藏在织物下的金属物体，还可以检测出塑料手枪，炸药等危险品，获得的信息更加详尽、准确，可以大大地降低误警率。因此，近年来毫米波成像技术在人员安检等方面得到了更加广泛的应用。

毫米波成像技术会使用到毫米波雷达。毫米波雷达是指雷达发射信号频率在毫米波频段，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微波与红外之间。与微波相比，毫米波的典型特点是波长短、频带宽(具有很广阔的利用空间)以及在大气中的传播特性。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，并且还具备低频段微波所不具备的一些优点。

现有技术中，现有技术中，一般采用VCO(压控振荡器)与DDS(直接数字式频率合成器)用于接收控制信号从而生成毫米波信号，但是DDS 虽然稳定性较高，但是跳频较慢，无法满足毫米波信号产生速率的要求，从而影响其整个安检仪的扫描速度。

发明内容

本申请提供一种安检仪系统、毫米波收发模块及其毫米波信号产生组件。能够解决现有技术中由于频率限制导致的毫米波产生速率较慢的问题。

本申请采用的一个技术方案是：提供一种毫米波信号产生组件，所述产生组件包括：至少两个频率合成器及与所述至少两个频率合成器连接的选通器；其中，所述频率合成器用于接收控制信号并产生第一发射信号，所述频率合成器的工作频率周期为第一周期，其中，所述选通器控制所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次进行工作切换，以使得所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次产生所述第一发射信号。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种毫米波信号产生组件的产生方法，所述毫米波信号产生组件包括至少两个频率合成器及与所述至少两个频率合成器相连的选通器，所述频率合成器用于接收控制信号并产生第一发射信号，所述频率合成器的工作频率周期为第一周期；所述产生方法包括：利用所述选通器控制所述至少两个频率合成器在所述第一次周期依次进行工作切换，以使得所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次产生第一发射信号。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种毫米波收发模块，所述收发模块包括上述任一项所述的毫米波信号产生组件，所述收发模块还包括：发射链路，与所述毫米波信号产生组件连接，接收所述第一发射信号并形成用于给所述被测对象进行反射的第二发射信号；接收链路，用于接收所述第二发射信号被被测对象进行反射后所形成的第一回波信号，并将所述第一回波信号进行处理以形成第二回波信号；处理链路，接收所述第二回波信号与所述第一发射信号并进行处理以获取初始图像数据。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种安检仪系统，所述安检仪系统包括上述任一项所述的毫米波收发模块。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，申请通过提供至少两个频率合成器与选通器，并通过选通器控制至少两个频率合成器在一个工作频率周期内依次进行工作，依次产生第一发射信号，从而加快了第一发射信号产生的速率，进一步加快安检仪系统的扫描速度。

附图说明

图1是本申请提供的毫米波产生组件的一结构示意图；

图2是图1中所示的第一频率合成器的工作时序图；

图3是图1中所示至少两个频率合成器的工作时序图；

图4是本申请提供的毫米波产生组件的产生方法的第一流程示意图；

图5是本申请提供的一种毫米波收发模块及一应用场景的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1，图1是本申请提供的毫米波信号产生组件100的结构示意图，该毫米波产生组件100包括至少两个频率合成器110与选通器120。选通器120与至少两个频率合成器110相连。

其中，至少两个频率合成器110为直接数字式频率合成器(Direct DigitalSynthesizer，DDS)，其具体可以为两个、三个、或多个，这里不做限制，在本实施例中，以三个为例，分别为第一频率合成器111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113。

其三个频率合成器的工作频率相等，以第一频率合成器111为例，其第一频率合成器111的工作频率为预设赫兹，其工作频率周期为第一周期，即第一频率合成器111实际产生第一发射信号的频率为预设赫兹，在一个第一周期内，其工作一次并产生第一发射信号，其第一周期为前一次开始工作到后一次开始工作的时间。具体包括工作时间与间隔时间，其间隔时间为前一次工作结束到后一次工作开始的时间差。

如图2，其每隔一个间隔时间完成一次工作，即接收控制信号并生产第一发射信号，由于间隔时间的存在，使得在这个时间段内，第一频率合成器111是无法产生毫米波信号的。

选通器120用于来控制至少两个频率合成器110在第一周期内进行依次工作的切换，从而使得至少两个频率合成器110在第一周期内依次产生第一发射信号。在本实施例中，也就是控制第一频率合成器111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113依次进行工作。

在具体实施例中，毫米波信号产生组件100包括第一频率合成器111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113，选通器120包括控制器121 与选通开关122，其中，选通开关122具体可以为单刀多掷开关等或其他的选通开关，其多个输出端分别连接第一频率合成器111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113，控制器121具体可以为可编程器件，如 FPGA(现场可编程门阵列)等，其控制器121可以根据预设的时序控制选通开关122，从而使得选通开关122通过开关选通使得第一频率合成器 111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113在第一周期进行依次的工作切换。

如图3所示，假设频率合成器110的工作频率为预设赫兹，其例如第一工作周期为3T，其可以分为第一时间、第二时间、第三时间。其例如其控制器121根据预设时序，控制选通开关122的进行选通开关，使得第一频率合成器111具体可以在第一时间进行工作，即进行毫米波生成，其在第二时间到第三时间的时间间隔内是不进行毫米波生成的。第二频率合成器112可以在第二时间进行工作，第二频率合成器113可以在第三进行工作。

同理，对于下一个周期而言，其可以分为第四时间、第五时间、第六时间，其分别对应第一频率合成器111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113进行工作。

即在一个周期内，其第一频率合成器111、第二频率合成器112以及第三频率合成器113分别在第一时间、第二时间、第三时间依次进行工作，依次完成第一发射信号的生成，从而完成工作切换。

在具体实施例中，其控制信号也可以是根据预设时序进行通断，即在第一频率合成器111工作时，则对第一频率合成器111输入控制信号，在第二频率合成器112工作时，则对第二频率合成器112输入控制信号等等。

在其他实施例中，也可以通过预设多个频率合成器的工作时序，即使得第一频率合成器111的工作开始时间点为第一时间，第二频率合成器 112的工作开始时间点为第二时间，第三频率合成器113工作开始时间点为第三时间。

在具体实施例中，也可以在第二频率合成器112进行工作时，其第一频率合成器111与第三频率合成器113是关闭的，从而可以节省其运行的成本。

如图4所示，图4是本申请提供的一种毫米波信号产生组件的产生方法的第一实施例的流程示意图，其具体包括如下步骤：

S11，利用选通器控制至少两个频率合成器第一周期内依次进行工作切换，以使得至少两个频率合成器在第一周期内依次产生第一发射信号。

该毫米波产生组件100包括至少两个频率合成器110与选通器120。选通器120与至少两个频率合成器110相连。

可以利用至少两个频率合成器110来接收控制信号，并同时合成第一发射信号。单个频率合成器的工作频率周期为第一周期；

通过选通器120控制至少两个频率合成器110在第一周期内依次进行工作切换。从而使得至少两个频率合成器110在第一周期内依次产生第一发射信号。其中选通器120包括控制器121与选通开关122，其控制器121 根据预设的时序来控制选通开关122，从而控制其至少两个频率合成器 110进行依次的工作切换。其具体实现步骤上述实施例中已有说明，这里不再赘述。

上述实施例中，通过提供至少两个频率合成器，并通过设置选通器根据预设的时序来控制至少两个频率合成器进行在一个工作周期内依次工作，从而依次产生第一发射信号，从而加快了整个毫米波产生组件的第一发射信号的产生速率。

如图5，本申请还提供一种毫米波收发模块10，其包括上述所述的毫米波产生组件100，其进一步还可以包括发射链路200、接收链路300以及处理链路400以及倍频器500，该倍频器500输出端连接毫米波信号产生组件100的控制信号输入端。

如图5所示，其中发射链路200与毫米波产生组件100连接，用于接收第一发射信号，并将第一发射信号进行处理，从而形成第二发射信号，再具体应用场景中，第二发射信号可以通过发射天线阵列发射给被测对象，其发射链路200具体包括功分器210、功率放大器220以及滤波器230，其中功分器210包括一个输入端和两个输出端，其输入端连接毫米波产生组件100的输入端，具体是至少两个频率合成器110的信号输出端，用于接收第一发射信号，并分为两路信号进行输出，功率放大器220的输入端连接功分器210的第一输出端，其用于将第一发射信号进行功率放大，滤波器230，其滤波器230的输入端连接功率放大器220的输出端，从而进一步将进行放大后的第一发射信号进行滤波，从而形成信噪比更高的第二发射信号。

在一具体应用场景中，毫米波收发模块10产生的第二发射信号可以通过阵列天线进行发射，从而发射到被测对象上，并产生第一回波信号，其中第一回波信号携带了关于被测对象的数据信息。

接收链路300接收第一回波信号，其具体可以通过连接接收天线阵列进行接收，并将第一回波信号进行处理，从而形成第二回波信号。其具体可以包括低噪声放大器310，用于提升第一回波信号的信噪比。

处理链路400用于接收第二回波信号与第一发射信号，并将第二回波信号与第一发射信号进行初步处理，从而获得初始的图像数据。其处理链路400具体包括运算器410与低通滤波器420，其运算器410可以为乘法器或者除法器，其运算器包括两个输入端，其第一输入端连接功分器210 的第二输出端，用于接收第以发射信号，其第二输入端连接低噪声放大器 310的输出端，用于接收第二回波信号，运算器410将接收到的第一发射信号与第二回波信号进行运算处理，从而获得初始处理信号，低通滤波器420连接运算器410的输出端，进一步的接收到的初始处理信号进行滤波处理，从而获得初始图像数据。

在具体实施例中，可以将初始图像数据输入图像生成单元以进行进一步的处理，从而完成被检对象的成像。

上述实施例中，通过提供发射链路、接收链路以及处理链路，通过发射链路对毫米波产生组件所产生的第一发射信号进行处理并生成用于给被测对象进行发射的第二发射信号，并通过接收链路将第二发射信号被被测对象反射的第一回波信号进行处理形成第二回波信号，并通过处理链路根据第一发射信号与第二回波信号进行初步处理，从而得到初始图像数据。

本申请还提供一种安检仪系统，该安检仪系统包括上述实施例中任一实施例所述的毫米波收发模块10。

综上所述，本申请通过提供安检仪系统包括至少两个毫米波扫描装置，并对应的将其安检仪系统的预设扫描区域分为与至少两个毫米波扫描装置进行一一对应的至少两个扫描区域，并通过设置频率或者工作时序的方法，使得在同一个预设时间段内，至少两个毫米波扫描装置可以相互独立的工作，且不会出现信号干扰，并在得到扫描数据后，通过图像生成单元进行处理，从而生成被检对象的图像，大大缩短了其扫描的时间，提高了扫描的效率。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结果或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种毫米波信号产生组件，其特征在于，所述产生组件包括：至少两个频率合成器及与所述至少两个频率合成器连接的选通器；

其中，所述频率合成器用于接收控制信号并产生第一发射信号，所述频率合成器的工作频率周期为第一周期，

其中，所述选通器控制所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次进行工作切换，以使得所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次产生所述第一发射信号。

2.根据权利要求1所述的毫米波信号产生组件，其特征在于，所述选通器包括控制器与选通开关，

所述选通开关连接所述至少两个频率合成器，所述控制器根据预设时序控制所述选通开关来对控制所述至少两个频率合成器进行工作切换。

3.一种毫米波信号产生组件的产生方法，其特征在于，所述毫米波信号产生组件包括至少两个频率合成器及与所述至少两个频率合成器相连的选通器，所述频率合成器用于接收控制信号并产生第一发射信号，所述频率合成器的工作频率周期为第一周期；

所述产生方法包括：

利用所述选通器控制所述至少两个频率合成器在所述第一次周期依次进行工作切换，以使得所述至少两个频率合成器在所述第一周期依次产生第一发射信号。

4.根据权利要求3所述的产生方法，其特征在于，所述选通器包括控制器与选通开关，

利用所述控制器根据预设时序控制所述选通开关来控制所述至少两个频率合成器进行工作切换。

5.一种毫米波收发模块，其特征在于，所述收发模块包括权利要求1-4中任一项权利要求所述毫米波信号产生组件，所述收发模块还包括：

发射链路，与所述毫米波信号产生组件连接，接收所述第一发射信号并形成用于给所述被测对象进行反射的第二发射信号；

接收链路，用于接收所述第二发射信号被被测对象进行反射后所形成的第一回波信号，并将所述第一回波信号进行处理以形成第二回波信号；

处理链路，接收所述第二回波信号与所述第一发射信号并进行处理以获取初始图像数据。

6.根据权利要求5所述的收发模块，其特征在于，所述发射链路包括：

功分器，所述功分器的输入端连接所述至少两个频率合成器的输出端；

功率放大器，所述功率放大器的输入端连接所述功分器的第一输出端；

滤波器，所述滤波器的输入端连接所述功率放大器的输出端。

7.根据权利要求6所述的收发模块，其特征在于，所述接收链路包括低噪声放大器。

8.根据权利要求7所述的收发模块，其特征在于，所述处理链路包括：

运算器，所述运算器的第一输入端连接所述功分器的第二输出端，所述运算器的第二输入端连接所述低噪声放大器的输出端；

低通滤波器，连接所述运算器的输出端。

9.根据权利要求5所述的收发模块，其特征在于，所述收发模块进一步包括倍频器，所述倍频器的输出端连接所述毫米波信号产生组件的控制信号输入端。

10.一种安检仪系统，其特征在于，所述安检仪系统包括权利要求6-9中任一项所述的毫米波收发模块。