CN214151031U - 一种毫米波收发信号处理装置及安检设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于毫米波技术领域，提供了一种毫米波收发信号处理装置及安检设备，毫米波收发信号处理装置包括：源信号发生模块、第一混频模块、第二混频模块、本振信号模块、毫米波发射模块和毫米波接收模块；源信号发生模块分别与第一混频模块、第二混频模块连接，第一混频模块与毫米波发射模块连接，第二混频模块与毫米波接收模块连接；第一混频模块和第二混频模块还与本振信号模块连接，本振信号模块还与毫米波接收模块连接。本实用新型的毫米波收发信号处理装置体积小、成本低。

Description

一种毫米波收发信号处理装置及安检设备

技术领域

本实用新型属于毫米波技术领域，尤其涉及一种毫米波收发信号处理装置及安检设备。

背景技术

主动毫米波成像技术因具有良好的三维成像效果、对人体无损伤等优点，被广泛应用于各种安检设备中。

作为主动毫米波成像设备的核心部件，毫米波收发信号处理装置一直都是主动毫米波成像技术的研究热点。本申请的发明人发现，现有的毫米波收发信号处理装置均需要使用两个独立的信号源，其中一个信号源用于生成毫米波发射单元的毫米波发射信号，另一个信号源用于生成毫米波接收单元的接收本振信号，双信号源的结构导致现有的毫米波收发信号处理装置体积大、成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种毫米波收发信号处理装置及安检设备，以解决现有技术中毫米波收发信号处理装置体积大、成本高的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种毫米波收发信号处理装置，包括：

源信号发生模块、第一混频模块、第二混频模块、本振信号模块、毫米波发射模块和毫米波接收模块；

源信号发生模块的第一输出端与第一混频模块的第一输入端连接，第一混频模块的输出端与毫米波发射模块的输入端连接；源信号发生模块的第二输出端与第二混频模块的第一输入端连接，第二混频模块的输出端与毫米波接收模块的第一输入端连接；

本振信号模块的第一输出端与第一混频模块的第二输入端连接，本振信号模块的第二输出端与第二混频模块的第二输入端连接，本振信号模块的第三输出端与毫米波接收模块的第二输入端连接。

可选的，源信号发生模块包括：

时钟参考单元、直接数字频率合成器、4倍频器、带通滤波器和功分器；

时钟参考单元、直接数字频率合成器、4倍频器、带通滤波器、功分器依次连接，功分器的第一路输出端作为源信号发生模块的第一输出端与第一混频模块的第一输入端连接，功分器的第二路输出端作为源信号发生模块的第二输出端与第二混频模块的第一输入端连接。

可选的，第一混频模块包括：

发射混频器和发射12倍频器；

发射混频器的第一输入端与源信号发生模块的第一输出端连接，发射混频器的第二输入端与本振信号模块的第一输出端连接，发射混频器的输出端与发射12倍频器的输入端连接，发射12倍频器的输出端与毫米波发射模块的输入端连接。

可选的，第二混频模块包括：

接收混频器和接收12倍频器；

接收混频器的第一输入端与源信号发生模块的第二输出端连接，接收混频器的第二输入端与本振信号模块的第二输出端连接，接收混频器的输出端与接收12倍频器的输入端连接，接收12倍频器的输出端与毫米波接收模块的第一输入端连接。

可选的，本振信号模块包括：

第一本振单元、第二本振单元和本振混频器；

第一本振单元的第一输出端与第一混频模块的第二输入端连接，第一本振单元的第二输出端与本振混频器的第一输入端连接；

第二本振单元的第一输出端与第二混频模块的第二输入端连接，第二本振单元的第二输出端与本振混频器的第二输入端连接；

本振混频器的输出端与毫米波接收模块的第二输入端连接。

可选的，毫米波发射模块包括：

毫米波滤波器和功率放大器；

毫米波滤波器的输入端与第一混频模块的输出端连接，毫米波滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端用于连接外部的发射天线。

可选的，毫米波接收模块包括：

双平衡混频器、信号预处理单元、IQ解调器、差分放大器和本振倍频滤波单元；

双平衡混频器的第一输入端与第二混频模块的输出端连接，双平衡混频器的第二输入端用于连接外部的接收天线，双平衡混频器的输出端与信号预处理单元的输入端连接；

信号预处理单元的输出端与IQ解调器的第一输入端连接，IQ解调器的输出端与差分放大器的输入端连接，差分放大器的输出端用于连接外部的毫米波成像模块；

本振倍频滤波单元的输入端与本振信号模块的第三输出端连接，本振倍频滤波单元的输出端与IQ解调器的第二输入端连接。

可选的，信号预处理单元包括：

声表滤波器、信号放大器和数控衰减器；

声表滤波器的输入端与双平衡混频器的输出端连接，声表滤波器的输出端与信号放大器的输入端连接；

信号放大器的输出端与数控衰减器的输入端连接，数控衰减器的输出端与IQ解调器的第一输入端连接。

可选的，毫米波收发信号处理装置还包括：

时序控制模块；

时序控制模块分别与源信号发生模块的时序控制端、本振信号模块的时序控制端连接，用于对源信号发生模块和本振信号模块的时序进行控制。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种安检设备，该安检设备包括毫米波成像模块、发射天线、接收天线以及如本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置；

毫米波收发信号处理装置的发射信号输出端与发射天线连接，毫米波收发信号处理装置的接收信号输入端与接收天线连接，毫米波收发信号处理装置的接收信号输出端与毫米波成像模块连接。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本实用新型将源信号发生模块与两个不同的混频模块连接，源信号发生模块产生的信号经过两路不同的混频后，其中一路信号作为毫米波发射信号输入至毫米波发射模块，另外一路信号作为接收本振信号输入至毫米波接收模块，实现了使用同一个源信号发生模块得到毫米波发射模块和毫米波接收模块所需的不同ka波段的信号。本实用新型的毫米波收发信号处理装置仅使用一个信号源，能够大幅度减小毫米波收发信号处理装置的体积以及降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的毫米波收发信号处理装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的毫米波收发信号处理装置的详细结构以及安检设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种毫米波收发信号处理装置，如图1所示，该毫米波收发信号处理装置10包括：

源信号发生模块11、第一混频模块12、第二混频模块13、本振信号模块14、毫米波发射模块15和毫米波接收模块16；

源信号发生模块11的第一输出端与第一混频模块12的第一输入端连接，第一混频模块12的输出端与毫米波发射模块15的输入端连接；源信号发生模块11的第二输出端与第二混频模块13的第一输入端连接，第二混频模块13的输出端与毫米波接收模块16的第一输入端连接；

本振信号模块14的第一输出端与第一混频模块12的第二输入端连接，本振信号模块14的第二输出端与第二混频模块13的第二输入端连接，本振信号模块14的第三输出端与毫米波接收模块16的第二输入端连接。

在本实用新型实施例中，通过将源信号发生模块11与第一混频模块12、第二混频模块13连接，源信号发生模块11产生的信号经过两路不同的混频后，其中一路信号作为毫米波发射信号输入至毫米波发射模块15，另外一路信号作为接收本振信号输入至毫米波接收模块16，实现了使用同一个源信号发生模块11得到毫米波发射模块15和毫米波接收模块16所需的不同ka波段的信号。

为了更清楚的描述本实用新型的技术方案，以下结合图2对本实用新型实施例提供的毫米波收发信号处理装置的详细结构进行说明。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，源信号发生模块11可以包括：

时钟参考单元111、直接数字频率合成器112、4倍频器113、带通滤波器114和功分器115。

时钟参考单元111、直接数字频率合成器112、4倍频器113、带通滤波器114、功分器115依次连接，功分器115的第一路输出端作为源信号发生模块11的第一输出端与第一混频模块12的第一输入端连接，功分器115的第二路输出端作为源信号发生模块11的第二输出端与第二混频模块13的第一输入端连接。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，第一混频模块12包括：

发射混频器121和发射12倍频器122。

发射混频器121的第一输入端与源信号发生模块11的第一输出端连接，发射混频器121的第二输入端与本振信号模块14的第一输出端连接，发射混频器121的输出端与发射12倍频器122的输入端连接，发射12倍频器122的输出端与毫米波发射模块15的输入端连接。

毫米波发射信号的带宽是影响安检设备分辨率和成像效果的重要因素，较高的信号带宽能提高安检设备的成像效果，进而提高安检设备的分辨率。目前，市面上的毫米波收发信号处理装置输出的毫米波发射信号的带宽在6GHz甚至更窄，检测具有一定的局限性。

在本实用新型实施例中，时钟参考单元111为S波段参考时钟，时钟参考单元111驱动直接数字频率合成器112产生475-675MHz的线性调频信号，该线性调频信号经过4倍频器113、带通滤波器114后得到1.9-2.7GHz的线性调频信号输入到功分器115中，功分器115将线性调频信号分为两路输出，其中一路线性调频信号输入到第一混频模块12中，经过混频和12倍频处理后能够得到频率为33.6～43.2GHz的线性调频信号，信号带宽为9.6GHz，实现了毫米波发射信号的宽带输出，且信号扫描时间为ns量级。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，第二混频模块13包括：

接收混频器131和接收12倍频器132。

接收混频器131的第一输入端与源信号发生模块11的第二输出端连接，接收混频器131的第二输入端与本振信号模块14的第二输出端连接，接收混频器131的输出端与接收12倍频器132的输入端连接，接收12倍频器132的输出端与毫米波接收模块16的第一输入端连接。

在本实用新型实施例中，功分器115输出的另一路线性调频信号输入到第二混频模块13中，经过混频和倍频后，得到毫米波接收模块16所需频率的线性调频信号，作为毫米波接收模块16的接收本振信号。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，本振信号模块14包括：

第一本振单元141、第二本振单元142和本振混频器143。

第一本振单元141的第一输出端与第一混频模块12的第二输入端连接，第一本振单元141的第二输出端与本振混频器143的第一输入端连接。

第二本振单元142的第一输出端与第二混频模块13的第二输入端连接，第二本振单元142的第二输出端与本振混频器143的第二输入端连接。

本振混频器143的输出端与毫米波接收模块16的第二输入端连接。

在本实用新型实施例中，本振信号模块14设置有两个本振单元，两个本振单元产生不同频率的本振信号，第一本振单元141产生的本振信号输入到第一混频模块12中与功分器115输出的一路线性调频信号进行混频、倍频后得到毫米波发射信号，第二本振单元142产生的本振信号输入到第二混频模块13中与功分器115输出的另一路线性调频信号进行混频、倍频后得到接收本振信号，实现了使用一个源信号得到毫米波发射模块15和毫米波接收模块16所需的不同ka波段的信号。

在本实用新型实施例中，第一本振单元141产生的本振信号和第二本振单元142产生的本振信号在本振混频器143中进行混频后，能够得到10MHz的中频信号，该中频信号可以作为毫米波接收模块16的本振倍频滤波单元165的输入信号，通过此种设计，不用单独再为本振倍频滤波单元165配置本振单元，进一步减小了毫米波收发信号处理装置10的体积和成本。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，毫米波发射模块15包括：

毫米波滤波器151和功率放大器152。

毫米波滤波器151的输入端与第一混频模块12的输出端连接，毫米波滤波器151的输出端与功率放大器152的输入端连接，功率放大器152的输出端用于连接外部的发射天线。

在本实用新型实施例中，毫米波发射信号输入到毫米波发射模块15中，经过滤波和功率放大后由外部的发射天线发出。具体的，毫米波滤波器为基片集成波导(SIW)滤波器。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，毫米波接收模块16包括：

双平衡混频器161、信号预处理单元162、IQ解调器163、差分放大器164和本振倍频滤波单元165。

双平衡混频器161的第一输入端与第二混频模块13的输出端连接，双平衡混频器161的第二输入端用于连接外部的接收天线，双平衡混频器161的输出端与信号预处理单元162的输入端连接。

信号预处理单元162的输出端与IQ解调器163的第一输入端连接，IQ解调器163的输出端与差分放大器164的输入端连接，差分放大器164的输出端用于连接外部的毫米波成像模块。

本振倍频滤波单元165的输入端与本振信号模块14的第三输出端连接，本振倍频滤波单元165的输出端与IQ解调器163的第二输入端连接。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，信号预处理单元162包括：

声表滤波器1621、信号放大器1622和数控衰减器1623。

声表滤波器1621的输入端与双平衡混频器161的输出端连接，声表滤波器1621的输出端与信号放大器1622的输入端连接。

信号放大器1622的输出端与数控衰减器1623的输入端连接，数控衰减器1623的输出端与IQ解调器163的第一输入端连接。

在本实用新型实施例中，双平衡混频器161将接收天线接收到的回波信号和接收本振信号进行混频，得到第一级中频信号Fif1，第一级中频信号Fif1通过声表滤波器1621、信号放大器1622、数控衰减器1623实现信号的大动态和高增益，然后输入到IQ解调器163中与本振倍频滤波单元165输出的信号进行混频后通过差分放大器164得到第二级差分中频信号Fif2，最终将第二级差分中频信号Fif2输入到外部的毫米波成像模块进行后续成像处理。

可选的，作为本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10的一种具体的实施方式，毫米波收发信号处理装置10还包括：

时序控制模块17。

时序控制模块17分别与源信号发生模块11的时序控制端、本振信号模块14的时序控制端连接，用于对源信号发生模块11和本振信号模块14的时序进行控制。

具体的，在本实用新型实施例中，时序控制模块17用于对直接频率数字合成器112、第一本振单元141和第二本振单元142的信号生成时序进行控制。另外，在本实用新型实施例中，时钟参考单元111、第一本振单元141和第二本振单元142为同一参考源，配合时序控制模块17实现各个信号的相参，保证毫米波收发信号处理装置10的相位稳定性。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种安检设备，如图2所示，该安检设备包括毫米波成像模块21、发射天线22、接收天线23以及如本实用新型实施例第一方面提供的毫米波收发信号处理装置10。

毫米波收发信号处理装置10的发射信号输出端与发射天线21连接，毫米波收发信号处理装置10的接收信号输入端与接收天线22连接，毫米波收发信号处理装置10的接收信号输出端与毫米波成像模块23连接。

由以上内容可知，本实用新型将源信号发生模块11与两个不同的混频模块连接，源信号发生模块11产生的信号经过两路不同的混频后，其中一路信号作为毫米波发射信号输入至毫米波发射模块15，另外一路信号作为接收本振信号输入至毫米波接收模块16，实现了使用同一个源信号发生模块11得到毫米波发射模块15和毫米波接收模块16所需的不同ka波段的信号；毫米波收发信号处理装置10能够输出带宽为9.6GHz的毫米波发射信号，提高了安检设备的分辨率；通过将第一本振单元141和第二本振单元142产生的本振信号进行混频输入到本振倍频滤波单元165，进一步减小毫米波收发信号处理装置10的体积和成本。本实用新型的毫米波收发信号处理装置具有体积小、成本低的优点。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种毫米波收发信号处理装置，其特征在于，包括：

源信号发生模块、第一混频模块、第二混频模块、本振信号模块、毫米波发射模块和毫米波接收模块；

所述源信号发生模块的第一输出端与所述第一混频模块的第一输入端连接，所述第一混频模块的输出端与所述毫米波发射模块的输入端连接；所述源信号发生模块的第二输出端与所述第二混频模块的第一输入端连接，所述第二混频模块的输出端与所述毫米波接收模块的第一输入端连接；

所述本振信号模块的第一输出端与所述第一混频模块的第二输入端连接，所述本振信号模块的第二输出端与所述第二混频模块的第二输入端连接，所述本振信号模块的第三输出端与所述毫米波接收模块的第二输入端连接。

2.如权利要求1所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述源信号发生模块包括：

时钟参考单元、直接数字频率合成器、4倍频器、带通滤波器和功分器；

所述时钟参考单元、直接数字频率合成器、4倍频器、带通滤波器、功分器依次连接，所述功分器的第一路输出端作为所述源信号发生模块的第一输出端与所述第一混频模块的第一输入端连接，所述功分器的第二路输出端作为所述源信号发生模块的第二输出端与所述第二混频模块的第一输入端连接。

3.如权利要求1所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述第一混频模块包括：

发射混频器和发射12倍频器；

所述发射混频器的第一输入端与所述源信号发生模块的第一输出端连接，所述发射混频器的第二输入端与所述本振信号模块的第一输出端连接，所述发射混频器的输出端与所述发射12倍频器的输入端连接，所述发射12倍频器的输出端与所述毫米波发射模块的输入端连接。

4.如权利要求1所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述第二混频模块包括：

接收混频器和接收12倍频器；

所述接收混频器的第一输入端与所述源信号发生模块的第二输出端连接，所述接收混频器的第二输入端与所述本振信号模块的第二输出端连接，所述接收混频器的输出端与所述接收12倍频器的输入端连接，所述接收12倍频器的输出端与所述毫米波接收模块的第一输入端连接。

5.如权利要求1所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述本振信号模块包括：

第一本振单元、第二本振单元和本振混频器；

所述第一本振单元的第一输出端与所述第一混频模块的第二输入端连接，所述第一本振单元的第二输出端与所述本振混频器的第一输入端连接；

所述第二本振单元的第一输出端与所述第二混频模块的第二输入端连接，所述第二本振单元的第二输出端与所述本振混频器的第二输入端连接；

所述本振混频器的输出端与所述毫米波接收模块的第二输入端连接。

6.如权利要求1所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述毫米波发射模块包括：

毫米波滤波器和功率放大器；

所述毫米波滤波器的输入端与所述第一混频模块的输出端连接，所述毫米波滤波器的输出端与所述功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端用于连接外部的发射天线。

7.如权利要求1所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述毫米波接收模块包括：

双平衡混频器、信号预处理单元、IQ解调器、差分放大器和本振倍频滤波单元；

所述双平衡混频器的第一输入端与所述第二混频模块的输出端连接，所述双平衡混频器的第二输入端用于连接外部的接收天线，所述双平衡混频器的输出端与所述信号预处理单元的输入端连接；

所述信号预处理单元的输出端与所述IQ解调器的第一输入端连接，所述IQ解调器的输出端与所述差分放大器的输入端连接，所述差分放大器的输出端用于连接外部的毫米波成像模块；

所述本振倍频滤波单元的输入端与所述本振信号模块的第三输出端连接，所述本振倍频滤波单元的输出端与所述IQ解调器的第二输入端连接。

8.如权利要求7所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，所述信号预处理单元包括：

声表滤波器、信号放大器和数控衰减器；

所述声表滤波器的输入端与所述双平衡混频器的输出端连接，所述声表滤波器的输出端与所述信号放大器的输入端连接；

所述信号放大器的输出端与所述数控衰减器的输入端连接，所述数控衰减器的输出端与所述IQ解调器的第一输入端连接。

9.如权利要求1-8任一项所述的毫米波收发信号处理装置，其特征在于，还包括：

时序控制模块；

所述时序控制模块分别与所述源信号发生模块的时序控制端、所述本振信号模块的时序控制端连接，用于对所述源信号发生模块和所述本振信号模块的时序进行控制。

10.一种安检设备，其特征在于，包括毫米波成像模块、发射天线、接收天线以及如权利要求1-9任一项所述的毫米波收发信号处理装置；

所述毫米波收发信号处理装置的发射信号输出端与所述发射天线连接，所述毫米波收发信号处理装置的接收信号输入端与所述接收天线连接，所述毫米波收发信号处理装置的接收信号输出端与所述毫米波成像模块连接。

Images