[发明专利]一种全电子太赫兹层析成像装置及其控制方法

权利要求书

1.一种全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，包括：

双路微波信号源，用于生成1路射频微波信号和1路本振微波信号，并分别输出至多通道扩频模块；

多通道扩频模块，用于分别将1路射频微波信号和1路本振微波信号扩展成N路射频微波信号和N路本振微波信号，并产生1路参考中频信号；

多发多收太赫兹环形阵列，用于分别将N路射频微波信号和N路本振微波信号进行倍频和放大，产生N路太赫兹发射信号和N路太赫兹本振信号，将N路太赫兹本振信号与接收到的N路被测样品的散射信号进行混频，得到N路测试中频信号；

多通道同步采集单元，用于同步采集多发多收太赫兹环形阵列产生的N路测试中频信号和多通道扩频模块产生的1路参考中频信号;

还包括主控计算机，所述主控计算机，用于控制双路微波信号源、多通道扩频模块和多通道同步采集单元，获取多通道同步采集单元采集的N路测试中频信号和1路参考中频信号并对其进行处理，采用对比源算法得到被测样品的高分辨图像。

2.根据权利要求1所述的全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，所述双路微波信号源产生信号的方法包括：

采用测试仪器，产生点频或步进频连续波微波信号；

或者，采用直接模拟频率合成技术，产生调频连续波微波信号；

或者，采用直接数字频率合成技术，产生调频连续波微波信号。

3.根据权利要求1所述的全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，所述多通道扩频模块包括：

1选N电子开关，用于实现N路射频微波信号的快速切换；

1分N功分器，用于同时提供N路本振微波信号；

太赫兹参考通道，用于产生1路参考中频信号；

时序控制板，用于控制1选N电子开关的切换。

4.根据权利要求1所述的全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，所述多发多收太赫兹环形阵列包括：

N路太赫兹发射通道，用于将N路射频微波信号进行倍频和放大，产生N路太赫兹发射信号；

N路太赫兹接收通道，用于将N路本振微波信号进行倍频和放大，产生N路太赫兹本振信号，接收N路被测样品的散射信号，并将N路太赫兹本振信号与接收到的N路被测样品散射信号进行混频，得到N路测试中频信号，并对其进行放大。

5.根据权利要求4所述的全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，所述N路太赫兹发射通道和N路太赫兹接收通道还分别连接有用于发射和接收太赫兹信号的太赫兹收发天线。

6.根据权利要求4所述的全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，所述N路太赫兹发射通道和N路太赫兹接收通道沿圆周方向交叉布置在同一层上。

7.根据权利要求1所述的全电子太赫兹层析成像装置，其特征是，所述多通道同步采集单元包括：

多通道高速率AD采样卡，用于采集多发多收太赫兹环形阵列产生的N路测试中频信号和多通道扩频模块产生的1路参考中频信号；

FPGA实时处理板，用于对采集到的中频信号进行预处理，包括数字变频、滤波和抽取。

8.一种如权利要求1至7中任一项所述的全电子太赫兹层析成像装置的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

S101，主控计算机发送频率设置指令至双路微波信号源，将双路微波信号源的射频和本振信号按照频率设置指令进行对应的设置；

S102，频率设置成功后，主控计算机发送电子开关切换指令至多通道扩频模块，控制多通道扩频模块的电子开关切换到相应的发射通道；

S103，电子开关切换完成后，主控计算机同时给双路微波信号源和多通道同步采集单元发送触发信号，触发双路微波信号源产生设定频率的1路射频微波信号和1路本振微波信号；多通道扩频模块分别将1路射频微波信号和1路本振微波信号扩展成N路射频微波信号和N路本振微波信号，并产生1路参考中频信号；多发多收太赫兹环形阵列分别将N路射频微波信号和N路本振微波信号进行倍频和放大，产生N路太赫兹发射信号和N路太赫兹本振信号，将N路太赫兹本振信号与接收到的N路被测样品的散射信号进行混频，得到N路测试中频信号，并对N路测试中频信号进行放大；同时，触发多通道同步采集单元采集多发多收太赫兹环形阵列放大后的N路测试中频信号和多通道扩频模块产生的1路参考中频信号；

S104，多通道同步采集单元完成所述相应的发射通道对应的被测样品散射数据采集后，重复步骤S102-步骤S103，直到多通道同步采集单元完成各个发射通道对应的被测样品散射数据采集；

S105，主控计算机继续发送频率设置指令，重复步骤S101-步骤S104，直到测量完成，采用现有的对比源算法实现被测样品的高分辨成像。