CN202111689U - 一种用于人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于主动式人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源，包括：时序控制电路（1）、1GHz基准源（3）、混频器（6）、四倍频电路（10）、放大功分电路（14），还包括：谐波产生器（4）、直接式数字频率合成器（2）、四选一开关Ⅰ（5）、四选一开关Ⅱ（7）、四选一开关Ⅲ（9）、四选一开关Ⅳ（11）、四选一开关Ⅴ（13）、分段滤波器Ⅰ（8）、分段滤波器Ⅱ（12）。本装置通过时序控制电路（1）产生不同的频率控制字即可实现毫米波信号的频率切换。本实用新型利用具有较高参考频率的直接式数字频率合成器（2）获得具有较宽带宽的宽带信号，然后通过混频和倍频技术实现毫米波宽带捷变频信号的生成。

Description

一种用于人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源

技术领域

本实用新型涉及一种毫米波宽带捷变频信号源，特别是一种用于人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源。

背景技术

目前，常用的毫米波信号源的设计方法是将成熟的微波信号源产生的微波信号倍频到毫米波频段，从而实现毫米波信号的产生。

通过锁相环技术实现的微波信号源通常具有良好的性能指标，因而将锁相环产生的微波信号倍频到毫米波频段是实现高性能毫米波信号源的重要方法。基于此类方法实现的毫米波信号源大多由参考时钟电路、鉴频鉴相电路、环路滤波电路、可编程分频器、压控振荡器、倍频电路和放大功分电路等组成。该方法的工作原理是由参考时钟电路产生参考时钟信号，压控振荡器输出的微波信号经过分频后与参考时钟信号同时输入至鉴频鉴相电路，鉴频鉴相电路通过比较后将两个信号的频率差转换为电压信号，用以控制压控振荡器，使其输出信号的频率改变。经过一定的时间，压控振荡器输出信号的频率就会稳定于某一固定值。锁相环电路生成的微波信号经过倍频后即可获得毫米波信号。通过改变可编程分频器的分频比，可以实现微波信号的频率捷变，进而实现毫米波信号的频率捷变。

基于锁相环技术实现的毫米波宽带捷变频信号源，其优势在于可以充分利用锁相环的窄带滤波特性，提高对带外杂散的抑制度，同时可以采用较高的鉴相频率来减小锁相环的相位噪声恶化。但由于锁相环的存在，信号源的频率捷变时间大多在微秒量级。同时，由于环路参数与输出信号频率相关，因而很难在极宽的频带范围内使整个环路保持良好的性能。主动式人员安检装置要求毫米波信号源能够在较短的时间内产生带宽极宽的输出信号，从而保证安检装置能够实时地获得具有较高分辨率的人体三维扫描成像，这就要求毫米波信号源必须具有极短的频率捷变时间和极宽的信号带宽。因而，基于锁相环技术实现的毫米波宽带捷变信号源不能满足主动式人员安检装置在信号源频率捷变时间和信号带宽方面的要求。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于主动式人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源，解决主动式人员安检装置要求毫米波信号源具有极短的频率捷变时间和极宽的信号带宽的问题。

一种用于主动式人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源，包括：时序控制电路、1GHz基准源、混频器、四倍频电路、放大功分电路，还包括：谐波产生器、直接式数字频率合成器、四选一开关Ⅰ、四选一开关Ⅱ、四选一开关Ⅲ、四选一开关Ⅳ、四选一开关Ⅴ、分段滤波器Ⅰ、分段滤波器Ⅱ。

时序控制电路输出端分别与直接式数字频率合成器输入端、四选一开关Ⅰ输入端、四选一开关Ⅱ输入端、四选一开关Ⅲ输入端、四选一开关Ⅳ输入端、四选一开关Ⅴ输入端低频排缆连接。1GHz基准源输出端与谐波产生器输入端高频电缆连接。谐波产生器输出端与直接式数字频率合成器输入端高频电缆连接，谐波产生器输出端与四选一开关Ⅰ输入端高频排缆连接。四选一开关Ⅰ输出端与混频器本振输入端高频电缆连接，直接式数字频率合成器输出端与混频器中频输入端高频电缆连接，混频器射频输出端与四选一开关Ⅱ输入端高频电缆连接，四选一开关Ⅱ输出端与分段滤波器Ⅰ输入端高频排缆连接，分段滤波器Ⅰ输出端与四选一开关Ⅲ输入端高频排缆连接，四选一开关Ⅲ输出端与四倍频电路输入端高频电缆连接，四倍频电路输出端与四选一开关Ⅳ输入端高频电缆连接，四选一开关Ⅳ输出端与分段滤波器Ⅱ输入端高频电缆连接，分段滤波器Ⅱ输出端与四选一开关Ⅴ输入端高频排缆连接，四选一开关Ⅴ输出端与放大功分电路输入端高频电缆连接。

时序控制电路产生直接式数字频率合成器所需的频率控制字和四选一开关Ⅰ、四选一开关Ⅱ、四选一开关Ⅲ、四选一开关Ⅳ和四选一开关Ⅴ所需的时序控制信号；1GHz基准源作为整个信号源系统的基准信号；谐波产生器在1GHz基准源的激励下产生各次谐波信号，3GHz三次谐波信号作为直接式数字频率合成器的参考时钟，6GHz六次谐波信号、7GHz七次谐波信号、8GHz八次谐波信号和9GHz九次谐波信号作为混频器的本振信号；直接式数字频率合成器在3GHz参考时钟的驱动下产生1.5GHz以下任意频率的信号，通过时序控制电路的控制选择频率范围为0.4GHz-1.4GHz的宽带信号作为中频信号；四选一开关Ⅰ在时序电路的控制下分别选择6GHz六次谐波信号、7GHz七次谐波信号、8GHz八次谐波信号和9GHz九次谐波信号作为混频器的本振信号；混频器用以实现直接上变频，在中频信号和本振信号的作用下产生6.4GHz-10.4GHz的宽带微波信号；四选一开关Ⅱ、分段滤波器Ⅰ和四选一开关Ⅲ组合用以实现对宽带微波信号的分段滤波；四倍频电路用于将6.4GHz-10.4GHz的宽带微波信号倍频至25.6GHz-41.6GHz的宽带毫米波信号；四选一开关Ⅳ、分段滤波器Ⅱ和四选一开关Ⅴ组合用以实现对宽带微波信号的分段滤波；放大功分电路将宽带毫米波信号功分为两路并对其信号功率进行放大和调整。

由于生成的毫米波宽带信号是通过利用具有较高参考频率的直接式数字频率合成技术和直接式频率合成技术而实现的，因而，该毫米波宽带信号源继承了直接式数字频率合成技术的特点，即具有纳秒量级的频率捷变时间。通过时序控制电路产生不同的频率控制字即可实现毫米波信号的频率切换。本实用新型首先利用具有较高参考频率的直接式数字频率合成器获得具有较宽带宽的宽带信号，然后通过直接式频率合成的方法即混频和倍频技术实现毫米波宽带捷变频信号的生成。该实用新型能够满足主动式人员安检装置对毫米波信号源在频率捷变时间和信号带宽方面的要求，为主动式人员安检装置实现实时地获得具有较高频率分辨率的人体三维扫描成像奠定了坚实的技术基础。本实用新型具有极短的频率捷变时间、极宽的信号带宽、较高的频率稳定度、较低的相位噪声和较高的频率分辨率等特点。

附图说明

图1是一种用于主动式人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源的系统框图。

1.时序控制电路   2.直接式数字频率合成器   3.1GHz基准源   4.谐波产生器

5.四选一开关Ⅰ   6.混频器   7.四选一开关Ⅱ   8.分段滤波器Ⅰ   9.四选一开关Ⅲ

10.四倍频电路  11.四选一开关Ⅳ  12.分段滤波器Ⅱ  13.四选一开关Ⅴ  14.放大功分电路。

具体实施方式

一种用于主动式人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源，包括：时序控制电路1、1GHz基准源3、混频器6、四倍频电路10、放大功分电路14，还包括：谐波产生器4、直接式数字频率合成器2、四选一开关Ⅰ5、四选一开关Ⅱ7、四选一开关Ⅲ9、四选一开关Ⅳ11、四选一开关Ⅴ13、分段滤波器Ⅰ8、分段滤波器Ⅱ12。

时序控制电路1输出端分别与直接式数字频率合成器2输入端、四选一开关Ⅰ5输入端、四选一开关Ⅱ7输入端、四选一开关Ⅲ9输入端、四选一开关Ⅳ11输入端、四选一开关Ⅴ13输入端低频排缆连接。1GHz基准源3输出端与谐波产生器4输入端高频电缆连接。谐波产生器4输出端与直接式数字频率合成器2输入端高频电缆连接，谐波产生器4输出端与四选一开关Ⅰ5输入端高频排缆连接。四选一开关Ⅰ5输出端与混频器6本振输入端高频电缆连接，直接式数字频率合成器2输出端与混频器6中频输入端高频电缆连接，混频器6射频输出端与四选一开关Ⅱ7输入端高频电缆连接，四选一开关Ⅱ7输出端与分段滤波器Ⅰ8输入端高频排缆连接，分段滤波器Ⅰ8输出端与四选一开关Ⅲ9输入端高频排缆连接，四选一开关Ⅲ9输出端与四倍频电路10输入端高频电缆连接，四倍频电路10输出端与四选一开关Ⅳ11输入端高频电缆连接，四选一开关Ⅳ11输出端与分段滤波器Ⅱ12输入端高频电缆连接，分段滤波器Ⅱ12输出端与四选一开关Ⅴ13输入端高频排缆连接，四选一开关Ⅴ13输出端与放大功分电路14输入端高频电缆连接。

时序控制电路1产生直接式数字频率合成器2所需的频率控制字和四选一开关Ⅰ5、四选一开关Ⅱ7、四选一开关Ⅲ9、四选一开关Ⅳ11和四选一开关Ⅴ13所需的时序控制信号；1GHz基准源3作为整个信号源系统的基准信号；谐波产生器4在1GHz基准源3的激励下产生各次谐波信号，3GHz三次谐波信号作为直接式数字频率合成器2的参考时钟，6GHz六次谐波信号、7GHz七次谐波信号、8GHz八次谐波信号和9GHz九次谐波信号作为混频器6的本振信号；直接式数字频率合成器2在3GHz参考时钟的驱动下产生1.5GHz以下任意频率的信号，通过时序控制电路1的控制选择频率范围为0.4GHz-1.4GHz的宽带信号作为中频信号；四选一开关Ⅰ5在时序电路的控制下分别选择6GHz六次谐波信号、7GHz七次谐波信号、8GHz八次谐波信号和9GHz九次谐波信号作为混频器6的本振信号；混频器6用以实现直接上变频，在中频信号和本振信号的作用下产生6.4GHz-10.4GHz的宽带微波信号；四选一开关Ⅱ7、分段滤波器Ⅰ8和四选一开关Ⅲ9组合用以实现对宽带微波信号的分段滤波；四倍频电路10用于将6.4GHz-10.4GHz的宽带微波信号倍频至25.6GHz-41.6GHz的宽带毫米波信号；四选一开关Ⅳ11、分段滤波器Ⅱ12和四选一开关Ⅴ13组合用以实现对宽带微波信号的分段滤波；放大功分电路14将宽带毫米波信号功分为两路并对其信号功率进行放大和调整。

Claims (1)

1.一种用于主动式人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源，包括：时序控制电路（1）、1GHz基准源（3）、混频器（6）、四倍频电路（10）、放大功分电路（14），其特征在于还包括：谐波产生器（4）、直接式数字频率合成器（2）、四选一开关Ⅰ（5）、四选一开关Ⅱ（7）、四选一开关Ⅲ（9）、四选一开关Ⅳ（11）、四选一开关Ⅴ（13）、分段滤波器Ⅰ（8）、分段滤波器Ⅱ（12）；

时序控制电路（1）输出端分别与直接式数字频率合成器（2）输入端、四选一开关Ⅰ（5）输入端、四选一开关Ⅱ（7）输入端、四选一开关Ⅲ（9）输入端、四选一开关Ⅳ（11）输入端、四选一开关Ⅴ（13）输入端低频排缆连接；1GHz基准源（3）输出端与谐波产生器（4）输入端高频电缆连接；谐波产生器（4）输出端与直接式数字频率合成器（2）输入端高频电缆连接，谐波产生器（4）输出端与四选一开关Ⅰ（5）输入端高频排缆连接；四选一开关Ⅰ（5）输出端与混频器（6）本振输入端高频电缆连接，直接式数字频率合成器（2）输出端与混频器（6）中频输入端高频电缆连接，混频器（6）射频输出端与四选一开关Ⅱ（7）输入端高频电缆连接，四选一开关Ⅱ（7）输出端与分段滤波器Ⅰ（8）输入端高频排缆连接，分段滤波器Ⅰ（8）输出端与四选一开关Ⅲ（9）输入端高频排缆连接，四选一开关Ⅲ（9）输出端与四倍频电路（10）输入端高频电缆连接，四倍频电路（10）输出端与四选一开关Ⅳ（11）输入端高频电缆连接，四选一开关Ⅳ（11）输出端与分段滤波器Ⅱ（12）输入端高频电缆连接，分段滤波器Ⅱ（12）输出端与四选一开关Ⅴ（13）输入端高频排缆连接，四选一开关Ⅴ（13）输出端与放大功分电路（14）输入端高频电缆连接；

时序控制电路（1）产生直接式数字频率合成器（2）所需的频率控制字和四选一开关Ⅰ（5）、四选一开关Ⅱ（7）、四选一开关Ⅲ（9）、四选一开关Ⅳ（11）和四选一开关Ⅴ（13）所需的时序控制信号；1GHz基准源（3）作为整个信号源系统的基准信号；谐波产生器（4）在1GHz基准源（3）的激励下产生各次谐波信号，3GHz三次谐波信号作为直接式数字频率合成器（2）的参考时钟，6GHz六次谐波信号、7GHz七次谐波信号、8GHz八次谐波信号和9GHz九次谐波信号作为混频器（6）的本振信号；直接式数字频率合成器（2）在3GHz参考时钟的驱动下产生1.5GHz以下任意频率的信号，通过时序控制电路（1）的控制选择频率范围为0.4GHz-1.4GHz的宽带信号作为中频信号；四选一开关Ⅰ（5）在时序电路的控制下分别选择6GHz六次谐波信号、7GHz七次谐波信号、8GHz八次谐波信号和9GHz九次谐波信号作为混频器（6）的本振信号；混频器（6）用以实现直接上变频，在中频信号和本振信号的作用下产生6.4GHz-10.4GHz的宽带微波信号；四选一开关Ⅱ（7）、分段滤波器Ⅰ（8）和四选一开关Ⅲ（9）组合用以实现对宽带微波信号的分段滤波；四倍频电路（10）用于将6.4GHz-10.4GHz的宽带微波信号倍频至25.6GHz-41.6GHz的宽带毫米波信号；四选一开关Ⅳ（11）、分段滤波器Ⅱ（12）和四选一开关Ⅴ（13）组合用以实现对宽带微波信号的分段滤波；放大功分电路（14）将宽带毫米波信号功分为两路并对其信号功率进行放大和调整。

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