[发明专利]基于FMCW体制的THz扫描成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于FMCW体制的THz扫描成像系统，其特征在于，包括：

数据采集处理子系统、毫米波FMCW收发模块、扫描架子系统及主控计算机；

所述毫米波FMCW收发模块在THz扫描成像系统的控制下，根据设定的起始、终止频率和扫描速率，扫频源产生微波扫描信号并送到毫米波前端模块中；在毫米波前端模块，微波信号被分为2个部分，一部分经倍频放大滤波链路处理后形成毫米波信号，并通过天线发射出去，另一部分同样经过倍频放大滤波链路后作为混频器的本振信号，同接收信号进行混频；混频后的中频信号经放大后被送入数据采集处理子系统，经过采样处理后得到待测目标的回波信息；

所述主控计算机控制扫描架子系统在扫描平面内按照预设规则进行扫描，得到整个扫描平面上各个不同位置处的目标回波数据；系统软件通过补偿、处理运算，得到目标的三维像，完成测试过程；

所述毫米波FMCW收发模块包括电源板和信号处理电路板，信号处理电路板包括信号产生部分和信号接收部分；

所述信号处理电路板的信号产生部分通过RS232接口电路同主控计算机串行通信，主控计算机通过所述RS232接口电路进行电路的控制；

所述信号处理电路板包括2片DDS芯片，用于同步产生2路线性调频信号，并对输出的2路线性调频信号进行滤波处理，后经16倍频产生射频FMCW信号并送出；

所述信号处理电路板还包括FPGA，对DDS芯片送入的信号进行处理，经锁相后将该信号送出；

所述信号处理电路板的信号接收部分对送入的参考射频信号进行12倍频、放大、滤波后，作为混频器2的本振信号；对送入的通道1射频信号进行放大滤波，送到混频器2的RF端口；两路信号在混频器2内部经混频后产生低频信号，经滤波、低频运算放大后送出。

2.如权利要求1所述的基于FMCW体制的THz扫描成像系统，其特征在于，整个扫描及采集过程采用硬件外触发的模式，所述主控计算机根据系统测试的需求和相关参数要求，完成对毫米波FMCW收发模块和扫描架子系统及数据采集处理子系统相关参数的设置；所述扫描架子系统根据参数要求移动至起始位置，并发送到位脉冲，所述到位脉冲被送到毫米波FMCW收发模块中；毫米波FMCW收发模块接到触发脉冲后启动一次FMCW信号的扫描，同时产生一个触发输出信号送到数据采集处理子系统；数据采集处理子系统接到代表射频信号发射的触发脉冲后开始一次数据采集，并将采集结果存储下来，完成一次完整的过程；采集完成后，毫米波FMCW收发模块产生触发输出，提供给扫描架子系统，扫描架子系统根据该触发信号步进到下一个点，开始一个新的处理周期。

3.一种基于FMCW体制的THz扫描成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(a)，根据设定的起始、终止频率和扫描速率，扫频源产生微波扫描信号并送到毫米波前端模块中；

步骤(b)，在毫米波前端模块，微波信号被分为2个部分，一部分经倍频放大滤波链路处理后形成毫米波信号，并通过天线发射出去，另一部分同样经过倍频放大滤波链路后作为混频器的本振信号，同接收信号进行混频；混频后的中频信号经放大后被送入数据采集处理子系统，经过采样处理后得到待测目标的回波信息；

步骤(c)，主控计算机控制扫描架子系统在扫描平面内按照预设规则进行扫描，得到整个扫描平面上各个不同位置处的目标回波数据；

步骤(d)，系统软件通过补偿、处理运算，得到目标的三维像，完成测试过程；

所述毫米波FMCW收发模块包括电源板和信号处理电路板，所述信号处理电路板的信号产生部分通过RS232接口电路同主控计算机串行通信，主控计算机通过所述RS232接口电路进行电路的控制；

所述信号处理电路板包括2片DDS芯片，用于同步产生2路线性调频信号，并对输出的2路线性调频信号进行滤波处理，后经16倍频产生射频FMCW信号并送出；

所述信号处理电路板还包括FPGA，对DDS芯片送入的信号进行处理，经锁相后将该信号送出；

所述信号处理电路板的信号接收部分对送入的参考射频信号进行12倍频、放大、滤波后，作为混频器2的本振信号；对送入的通道1射频信号进行放大滤波，送到混频器2的RF端口；两路信号在混频器2内部经混频后产生低频信号，经滤波、低频运算放大后送出。

4.如权利要求3所述的基于FMCW体制的THz扫描成像方法，其特征在于，整个扫描及采集过程采用硬件外触发的模式，首先，所述主控计算机根据系统测试的需求和相关参数要求，完成对毫米波FMCW收发模块和扫描架子系统及数据采集处理子系统相关参数的设置；

然后，所述扫描架子系统根据参数要求移动至起始位置，并发送到位脉冲，所述到位脉冲被送到毫米波FMCW收发模块中；

再然后，毫米波FMCW收发模块接到触发脉冲后启动一次FMCW信号的扫描，同时产生一个触发输出信号送到数据采集处理子系统；

接下来，数据采集处理子系统接到代表射频信号发射的触发脉冲后开始一次数据采集，并将采集结果存储下来，完成一次完整的过程；

采集完成后，毫米波FMCW收发模块产生触发输出，提供给扫描架子系统，扫描架子系统根据该触发信号步进到下一个点，开始一个新的处理周期。