[實用新型]外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統

有效

• 申請號: 201720634522.6
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN206832995U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 張曉璇;常天英;崔洪亮
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

1.一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：包括X-Y二維掃描平臺、太赫茲線性調頻波發射模塊、太赫茲線性調頻波接收模塊、收發共用透鏡天線、信號全相參模塊、數據采集和處理模塊、圖像處理模塊和圖像顯示單元，其中：

所述X-Y二維掃描平臺固定被測對象，并沿X軸和Y軸逐點移動被測對象；

所述太赫茲線性調頻波發射模塊產生射頻信號發送給被測對象；

所述太赫茲線性調頻波接收模塊探測從被測對象反射回的回波信號，并產生本振信號與回波信號下變頻處理得到測試信號；

所述收發共用透鏡天線向被測對象發射聚焦的射頻信號并接收反射回的回波信號；

所述信號全相參模塊將射頻信號與本振信號下變頻處理得到參考信號，然后將參考信號和測試信號進一步下變頻處理得到差頻信號；

所述數據采集和處理模塊在X-Y二維掃描平臺于一點停住且穩定后，采集差頻信號并存儲，然后上傳至處理器處理數據；

所述圖像處理模塊根據所有采集并處理的數據構建三維圖像，并利用圖像處理技術使更清晰；

所述圖像顯示單元顯示被測對象清晰可靠的三維成像圖。

2.如權利要求1所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述太赫茲線性調頻波發射模塊、太赫茲線性調頻波接收模塊與數據采集和處理模塊均經信號發生器輸出的脈沖信號同步硬件外部觸發后開始工作。

3.如權利要求1所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述太赫茲線性調頻波發射模塊包括第一信號源、K波段線性掃頻源、功分器、第一混頻器、第一功率放大器、二倍頻器、第一三倍頻器、第一定向耦合器和第二定向耦合器，所述第一信號源連接第一混頻器的本振端，所述K波段線性掃頻源經過功分器連接第一混頻器的中頻端，第一混頻器的射頻輸出端依次連接有第一功率放大器、二倍頻器、第一三倍頻器、第一定向耦合器和第二定向耦合器。

4.如權利要求3所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述太赫茲線性調頻波接收模塊包括第二信號源、所述K波段線性掃頻源、功分器、第二混頻器、第二功率放大器、第二三倍頻器、第三定向耦合器、第一次諧波混頻器、第一帶通濾波器和第一低噪聲放大器，所述第二信號源連接第二混頻器的本振端，所述K波段線性掃頻源經過功分器連接第二混頻器的中頻端，第二混頻器的射頻輸出端依次連接有第二功率放大器、第二三倍頻器和第三定向耦合器，所述第一次諧波混頻器本振端接收第三定向耦合器的輸出信號和射頻端接收所述第二定向耦合器的輸出信號，中頻輸出端依次連接第一帶通濾波器和第一低噪聲放大器。

5.如權利要求4所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述第一信號源和第二信號源均為點頻信號源。

6.如權利要求1所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述信號全相參模塊使得太赫茲線性調頻波發射模塊和太赫茲線性調頻波接收模塊實現相干。

7.如權利要求4所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述信號全相參模塊包括第二次諧波混頻器、第二帶通濾波器、第二低噪聲放大器和第三混頻器，所述第三定向耦合器與第一定向耦合器的輸出信號分別進入第二次諧波混頻器的本振端和射頻端，第二次諧波混頻器中頻輸出端依次連接第二帶通濾波器、第二低噪聲放大器和第三混頻器；所述第三混頻器射頻端和本振端分別接收第二低噪聲放大器的輸出信號和第一低噪聲放大器的輸出信號，并進行混頻，下變頻處理后中頻端輸出差頻信號。

8.如權利要求1所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述數據采集和處理模塊包括USB數據采集卡和處理器，USB數據采集卡采集差頻信號，處理器根據X-Y二維掃描平臺移動方式進行數據二維重排，再將數據進行快速傅立葉變化，其中頻率表征被測對象深度方向的位置信息，幅值表征被測對象的反射信號強度。

9.如權利要求1所述的一種外差式全相參太赫茲三維高分辨率成像的系統，其特征是：所述圖像處理模塊根據采集并處理后數據構建被測對象三維圖像，然后通過圖像融合、增強、變換和濾波算法使圖像更加清晰，所述圖像顯示單元顯示最終清晰可靠的三維成像圖。