[实用新型]一种多路同步频分复用毫米波扫频信号产生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多路同步频分复用毫米波扫频信号产生装置。

背景技术

毫米波信号凭借穿透性好、分辨率高、电磁辐射剂量低的优势，越来越多的应用于成像领域。传统的毫米波成像系统同一时刻只有1个发射通道工作，成像时间较长，无法实现动态成像。为了提高成像速度，需要多个发射通道并行工作，因此针对多路毫米波扫频信号产生技术的研究成为热点。

现有多路毫米波扫频信号产生技术主要有两种。

一种采用单个倍频信号链路将低频扫频信号倍频至Ku波段，在Ku波段使用多级功分器将本振信号分成N路，然后再倍频至Ka波段，滤波后经混频器上变频至满足应用需求的毫米波波段。该种方法采用单个频率合成器得到扫频信号，同一时刻全部发射通道信号频率一致，无法实现频分复用。为了得到多路扫频信号，仍然需要采取时分复用的工作方式，对成像速度的改善帮助不大。

另一种采用N个频率合成器，分别工作在不同的频段上，得到N路低频扫频信号。N个频率合成器共用同一个频率基准源，保证信号同步。N个频率合成器依次连接多级开关、混频器、倍频器，得到多路毫米波扫频信号。通过对多级开关的控制，可以使多路信号工作在不同频率上，实现了频分复用的工作方式。但是，多级开关的切换时间存在抖动，使得多路信号同步性变差，影响成像精度。多级开关在进行切换时，会产生高频噪声，影响信号信噪比。而且，当频率合成器数量过多，使得频率基准源产生过载问题，频率稳定性变差，带来额外的相位噪声，进一步影响成像精度。如果频率合成器数量过少，又无法真正实现频分复用，成像时间依然较长。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种多路同步频分复用毫米波扫频信号产生装置，本实用新型能够解决现有多路毫米波扫频信号产生技术存在的信噪比低、同步性差、无法真正实现频分复用等问题，提高了多路毫米波扫频信号的同步性和信噪比。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多路同步频分复用毫米波扫频信号产生装置，包括专用集成电路、数字信号处理器和多路同步频分复用通道，其中，所述专用集成电路将多个频率的正弦波形数据传输给数字信号处理器，所述数字信号处理器将接收的波形数据发送给对应的同步频分复用通道，并每隔一定的时间对接收的波形数据进行轮转；

所述多路同步频分复用通道中的每一路都包括依次连接的数模转换器、低通滤波器、混频器和倍频放大网络，分别对接收的波形数据进行数模转换、低通滤波、和本振信号的上变频混频以及混频信号的功率放大，以生成多路扫频信号。

进一步的，所述专用集成电路包含数字矩阵存储模块和高速总线发送模块，并通过高速数字总线连接到数字信号处理器；

所述数字矩阵存储模块以2维数组的形式存储了N个频率的正弦波形数据，每个频率的数据点数是M，数字矩阵含有N×M个数据；高速总线发送模块将波形数据通过高速数据总线发送给数字信号处理器。

进一步的，所述数字信号处理器包含高速总线接收模块和数模转换驱动模块，将处理后的波形数据分别发送给各个数模转换器；

所述高速总线接收模块接收来自专用集成电路的波形数据；所述数模转换驱动模块驱动各个数模转换器工作，将各个频率的正弦波形数据发送给对应的数模转换器，并且每隔一定的时间对送往各个数模转换器的波形数据进行轮转。

各个数模转换器完成数字信号到模拟信号的转换，输出低频扫频信号给对应的低通滤波器，低通滤波器对低频扫频信号进行低通滤波，去掉高频噪声成份，输出给对应的混频器；混频器完成低频扫频信号与本振信号的上变频混频，输出S波段扫频信号给对应的倍频放大网络。

所述倍频放大网络，均包括依次连接的第一倍频器、第一带通滤波器、第二倍频器、第二带通滤波器、第三倍频器、第三带通滤波器和功率放大器。

所述本振信号产生S波段点频信号，输出给各个混频器。

所述专用集成电路和数字信号处理器连接有一个高稳定性晶振，同时接收其提供的工作时钟。

基于上述装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)根据所需毫米波扫频信号带宽和步进频率大小确定行数，结合数模转换器采样率确定列数，构建出数字矩阵；

(2)以数字矩阵的列为单位，将全部N行波形数据同步传输给数字信号处理器，数字信号处理器再将波形数据传输给N个数模转换器，数模转换器完成数模转换，得到低频模拟信号；

(3)依次对各路低频扫频信号进行轮转；

(4)多路低频扫频信号与本振信号进行上变频混频后，进一步进行倍频和放大操作，得到各个毫米波扫频信号。