[发明专利]一种差分式微波检测系统与方法

权利要求书

1.一种差分式微波检测系统，其特征在于，所述系统包括：

锁相环电路、带通滤波器、差分式微波传感器、频域实时检测电路、数字信号处理电路与控制电路；其中，锁相环电路、带通滤波器、差分式微波传感器、频域实时检测电路依次相连，锁相环电路、频域实时检测电路以及数字信号处理电路分别通过数据总线与控制电路相连；

所述锁相环电路用于实现差分式微波传感器工作频率区间内的扫频输出；所述的带通滤波器用于滤除传感器工作频段外的噪声干扰；

所述频域实时检测电路包括射频检波电路、高速模数转换器、先入先出缓存器以及预处理电路，用于实现对差模微波参数的实时提取与数据的预处理操作；

所述数字信号处理电路与控制电路用于获取相应的差模微波参数数据并控制所述差分式微波检测系统的运行逻辑；

所述差分式微波传感器包括电特征尺寸完全相同的两个谐振检测单元，对称分布于馈线两侧；所述馈线用于射频信号的输入输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述差分式微波传感器双侧谐振单元均存在待测物时，所述差分式微波检测系统进入差模检测模式；当所述差分式微波传感器单侧谐振单元存在待测物时，所述差分式微波检测系统进入共模检测模式。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述差分式微波检测系统处于差模检测模式时，基准谐振模分裂为两个异向移动的子谐振模，所述差模微波参数包括3dB带宽BW_dif1和BW_dif2，子谐振模的频率偏移f₀-f_{dif_L}和f_{dif_R}-f₀；所述差分式微波检测系统处于共模检测模式时，基准谐振模分裂为两个同向移动的子谐振模，所述差模微波参数包括3dB带宽BW_com1和BW_com2，子谐振模的频率偏移f_com1-f₀和f_com2-f₀；所述基准谐振模微波参数包括3dB带宽BW₀和基准谐振频率f₀。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述频域实时检测电路通过32位数据总线与数字信号处理电路相连；控制电路分别通过32位数据总线和16位数据总线与频域实时检测电路相连；控制电路分别通过控制总线与锁相环电路以及数字信号处理电路相连。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述锁相环电路采用一个四阶二型宽带小数分频锁相环，而且环路中设置了Sigma Delta调制器用于抑制小数杂散；四阶二型小数分频锁相环包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器以及压控振荡器；其中，环路滤波器LF1由电容C1、C2、C3、电阻R1和R2组成三阶无源低通滤波器；所述压控振荡器的工作频率与差分式微波传感器的工作频率相匹配。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述频域实时检测电路包括射频检波电路、高速模数转换器、先入先出缓存器以及预处理电路；其中，射频检波电路用于实现将微波传感器输出的高频微波信号转换为直流模拟信号，高速模数转换器采用一个12Bit的高速模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，先入先出缓存器用于实现将频率数据与对应的幅值数据进行快速匹配，预处理电路通过快速数据计算绘制微波传感器输出信号的频谱，并获取分裂后的谐振模同基准谐振模相比的频率偏移以及各自的3dB带宽。