[发明专利]毫米波频率合成器

说明书

本发明提供了一种毫米波频率合成器，产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，毫米波频率合成器包括：X波段信号产生电路，用于产生X波段信号，其中，X波段信号产生电路包括：VCO单元，用于产生VCO信号；和射频单元，将由所述VCO单元产生的VCO信号转换成所述X波段信号；毫米波信号产生电路，用于将所述X波段信号产生电路产生的所述X波段信号转换成所述毫米波宽带信号；和校准电路，用于校准由所述VCO单元产生的所述VCO信号的频率。

技术领域

本发明涉及一种毫米波频率合成器。

背景技术

目前，主动毫米波人体安检系统主要利用宽带毫米波线性调频信号对人体进行快速电扫描、回波数据采集成像并进行可疑物品检测。由于主动毫米波人体安检系统为SAR成像体制雷达，信号瞬时工作带宽越宽，越能获得更高的距离像分辨率和更清晰的图像质量。因此需要其内部毫米波频率合成器产生数GHz甚至10GHz以上的瞬时信号，输出给天线阵列并对人体划分的上万个甚至十几万个像素点进行快速扫描、高速采样并传输给后台计算机系统进行处理。同时频率合成器的宽带毫米波信号线性调频时间直接决定主动毫米波人体安检系统的工作效率，一般需要在几微秒内完成信号产生及输出电扫描信号；其随时间的调频线性度直接影响输出频率点的准确性、测量距离的精确度，最终影响图像的质量和分辨率。此外主动毫米波人体安检系统为民用产品，毫米波频率合成器设计方案需要简单实用，利于批量化生产、利于降低产品价格，提高产品的竞争力。

目前直接合成式高性能频率源多采用直接数字合成器(DDS)，在微波工作频段内其往往与锁相技术结合以混合方式实现微波频率合成。锁相环(PLL)技术为间接频率合成器，目前应用最为广泛，其合成方法使用的电路比直接式合成简单，它是通过鉴相实现相位反馈控制从而实现频率跟踪的闭环系统。

直接数字合成器(DDS)虽然应用广泛，但高性能DDS产品的输出频率还有待提高，在毫米波频段直接实现10GHz的带宽比较困难。而与锁相技术结合的混合技术产生的锁相式频综，由于反馈电路固有的惰性，决定其锁定速度较慢，其锁定(频率切换)速度跟环路带宽、初始频差有关，目前无法在几微秒内产生10GHz的瞬时信号。同时混合技术的电路复杂调试难度大，加大了生产成本；而且需要高性能晶振作为参考源，增加了元器件成本。

发明内容

有鉴于此，本发明根据主动毫米波人体安检扫描系统的特点，提供一种毫米波频率合成器，产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，同时具备频率校准功能，能够实现较高的调频信号线性度以及较快的锁定速度。

根据本发明的一方面，提供一种毫米波频率合成器，该毫米波频率合成器产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，所述毫米波频率合成器包括：X波段信号产生电路，该X波段信号产生电路用于产生X波段信号，其中，所述X波段信号产生电路包括：VCO单元，该VCO单元用于产生VCO信号；和射频单元，该射频单元将由所述VCO单元产生的VCO信号转换成所述X波段信号；毫米波信号产生电路，该毫米波信号产生电路用于将所述X波段信号产生电路产生的所述X波段信号转换成所述毫米波宽带信号；校准电路，该校准电路用于校准由所述VCO单元产生的所述VCO信号的频率。

优选地，所述校准电路通过采样来获得等步进频率所对应的电压值，并利用所述电压值对所述VCO单元进行控制，从而实现所述VCO信号的频率校准。

优选地，所述校准电路包括分频器、A/D采样部、FPGA处理部以及D/A转换部，其中，所述分频器将由所述VCO单元产生的所述VCO信号分频至中频；被分频至中频后的所述VCO信号输出至所述A/D采样部以进行采样；采样后的信号输出至所述FPGA处理部，以利用FPGA的内部运算获得等步进频率所对应的电压值；并且经所述FPGA处理部处理后的信号传送至所述D/A转换部，以形成控制信号，来控制所述VCO单元并实现频率校准。

优选地，所述校准电路还包括多个所述分频器，经多个所述分频器多次分频后的信号被输出至所述A/D采样部。