[發明專利]一種多路同步頻分復用毫米波掃頻信號產生裝置及方法

有效

• 申請號: 201710441932.3
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107070464B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 王忠民;常天英;崔洪亮;郭企嘉;田現忠
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04J1/04;H04J3/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種多路同步頻分復用毫米波掃頻信號產生裝置及方法，裝置包括專用集成電路、數字信號處理器和多路同步頻分復用通道，其中，所述專用集成電路將多個頻率的正弦波形數據傳輸給數字信號處理器，數字信號處理器將接收的波形數據發送給對應的同步頻分復用通道，并每隔一定的時間對接收的波形數據進行輪轉；多路同步頻分復用通道中的每一路都包括依次連接的數模轉換器、低通濾波器、混頻器和倍頻放大網絡，最終生成多路掃頻信號。本發明信噪比高、同步性好，真正實現頻分復用。

技術領域

本發明涉及一種多路同步頻分復用毫米波掃頻信號產生裝置及方法。

背景技術

毫米波信號憑借穿透性好、分辨率高、電磁輻射劑量低的優勢，越來越多的應用于成像領域。傳統的毫米波成像系統同一時刻只有1個發射通道工作，成像時間較長，無法實現動態成像。為了提高成像速度，需要多個發射通道并行工作，因此針對多路毫米波掃頻信號產生技術的研究成為熱點。

現有多路毫米波掃頻信號產生技術主要有兩種。

一種采用單個倍頻信號鏈路將低頻掃頻信號倍頻至Ku波段，在Ku波段使用多級功分器將本振信號分成N路，然后再倍頻至Ka波段，濾波后經混頻器上變頻至滿足應用需求的毫米波波段。該種方法采用單個頻率合成器得到掃頻信號，同一時刻全部發射通道信號頻率一致，無法實現頻分復用。為了得到多路掃頻信號，仍然需要采取時分復用的工作方式，對成像速度的改善幫助不大。

另一種采用N個頻率合成器，分別工作在不同的頻段上，得到N路低頻掃頻信號。N個頻率合成器共用同一個頻率基準源，保證信號同步。N個頻率合成器依次連接多級開關、混頻器、倍頻器，得到多路毫米波掃頻信號。通過對多級開關的控制，可以使多路信號工作在不同頻率上，實現了頻分復用的工作方式。但是，多級開關的切換時間存在抖動，使得多路信號同步性變差，影響成像精度。多級開關在進行切換時，會產生高頻噪聲，影響信號信噪比。而且，當頻率合成器數量過多，使得頻率基準源產生過載問題，頻率穩定性變差，帶來額外的相位噪聲，進一步影響成像精度。如果頻率合成器數量過少，又無法真正實現頻分復用，成像時間依然較長。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種多路同步頻分復用毫米波掃頻信號產生裝置及方法，本發明能夠解決現有多路毫米波掃頻信號產生技術存在的信噪比低、同步性差、無法真正實現頻分復用等問題，提高了多路毫米波掃頻信號的同步性和信噪比。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多路同步頻分復用毫米波掃頻信號產生裝置，包括專用集成電路、數字信號處理器和多路同步頻分復用通道，其中，所述專用集成電路將多個頻率的正弦波形數據傳輸給數字信號處理器，所述數字信號處理器將接收的波形數據發送給對應的同步頻分復用通道，并每隔一定的時間對接收的波形數據進行輪轉；

所述多路同步頻分復用通道中的每一路都包括依次連接的數模轉換器、低通濾波器、混頻器和倍頻放大網絡，分別對接收的波形數據進行數模轉換、低通濾波、和本振信號的上變頻混頻以及混頻信號的功率放大，以生成多路掃頻信號。

進一步的，所述專用集成電路包含數字矩陣存儲模塊和高速總線發送模塊，并通過高速數字總線連接到數字信號處理器；

所述數字矩陣存儲模塊以2維數組的形式存儲了N個頻率的正弦波形數據，每個頻率的數據點數是M，數字矩陣含有N×M個數據；高速總線發送模塊將波形數據通過高速數據總線發送給數字信號處理器。

進一步的，所述數字信號處理器包含高速總線接收模塊和數模轉換驅動模塊，將處理后的波形數據分別發送給各個數模轉換器；

所述高速總線接收模塊接收來自專用集成電路的波形數據；所述數模轉換驅動模塊驅動各個數模轉換器工作，將各個頻率的正弦波形數據發送給對應的數模轉換器，并且每隔一定的時間對送往各個數模轉換器的波形數據進行輪轉。