一种THz雷达的收发前端制造技术

本实用新型专利技术公开了一种THz雷达的收发前端，具体包括：点频源单元、中频本振产生单元、第一上混频单元、第二上混频单元和线性扫频单元。本实用新型专利技术的THz雷达的收发前端，通过使用两路非相干源分别驱动THz雷达发射链路与接收链路，解决了THz频段下单个信号源难以同时驱动发射链路与接收链路的问题；又通过采用非相参源实现相参系统，解决了使用两个信号源所产生的接收信号相位不同步的问题，并提供快速LFMCW扫频信号，从而能够实现对目标的厘米级距离分辨。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于雷达
，具体涉及一种THz雷达的收发前端设计。
技术介绍
THz雷达可以探测比微波雷达更小的目标和更准确的定位，并且具有更高的分辨率和更强的保密性。由于THz频段的波长远小于现有微波，更适合于极大信号带宽和极窄天线波束的实现，有利于获得目标的精细成像；物体运动引起的多普勒效应更为显著，利于 低速运动目标检测、高分辨率合成孔径与逆合成孔径成像；避开了传统的隐身材料吸波频段，有利于隐身目标探测；另外，金属目标雷达截面积显著增大，时域频谱信噪比更高，有利于目标的探测；穿透性能好，能以较小的损耗穿透沙尘烟雾及非金属材料，这些特点使得THz波非常适用于微小目标和隐身目标探测、极高分辨率的目标成像识别。雷达系统通常由天线、发射机、接收机、信号处理系统和显示系统等几部分组成。由于现代常规雷达，如脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达(SAR)及逆合成孔径雷达(ISAR)等，均采用了信号相干(或相参)技术，利用回波信号的相位变化获得多普勒信息，进而进行速度测量或成像等处理。因此，相干信号的获得是现代雷达技术中重要的环节之一，现有的常规雷达系统结构框图如图I所示。频率源产生高稳定度的高频信号，由波形发生器产生的调制波形进行调制，通过天线辐射出去。携带目标信息的电磁波通过反射或散射回到雷达接收机中，通过混频下变频至中频，通过正交双通道处理获得I路和Q路信号，然后将I、Q两路信号送入数字信号处理系统中进行信号后处理。常规的雷达系统一般都是采用同一个频率源对发射信号进行调制(上变频)和对接收信号进行混频(下变频)，保证了发射信号与接收信号的相干性。考虑到太赫兹频段器件的现状，即在现有技术水平情况下得到太赫兹频率源通常功率较低，没有低噪声放大器且混频器件损耗较大，单个频率源产生的信号难以同时驱动发送链路和接收链路，而THz线性调频雷达测距与成像都需要使用相位信息，如采用两个或多个频率源各自驱动，则会带来相位不同步的问题，导致系统非相参。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的THz线性调频雷达存在的上述问题，提出了一种THz雷达的收发前端。本技术的技术方案是一种THz雷达的收发前端，包括点频源单元、中频本振产生单元、第一上混频单元、第二上混频单元和线性扫频单元；其中，所述点频源单元用于产生输入到所述第一上混频单元和第二上混频单元两路输出信号以及输入到所述中频本振产生单元的差频信号；所述第一上混频单元根据接收到的所述点频源单元产生的第一路输出信号和所述线性扫频单元根据扫频控制信号输出的第一路线性扫频信号产生发射端驱动信号；所述第二上混频单元根据接收到的所述点频源单元产生的第二路输出信号和所述线性扫频单元根据扫频控制信号输出的第二路线性扫频信号产生接收端驱动信号；所述中频本振产生单元根据接收到的所述点频源单元产生的差频信号产生中频本振信号。本技术的有益效果本技术的THz雷达的收发前端，通过使用两路非相干源分别驱动THz雷达发射链路与接收链路，解决了 THz频段下单个信号源难以同时驱动发射链路与接收链路的问题；又通过采用非相参源实现相参系统，解决了使用两个信号源所产生的接收信号相位不同步的问题，并提供快速LFMCW扫频信号，从而能够实现对目标的厘米级距离分辨。本技术的结构即能保证THz雷达发射系统与接收系统的相干性，又能够使接收机系统得到相应的简化，使得THz雷达系统具有较高可实现性，消除了非相干源带来的系统非相干缺点。附图说明图I为现有的常规雷达系统结构示意图。图2为本技术实施例的THZ雷达的收发前端结构示意图。图3为采用了本技术实施例的THZ雷达的收发前端的雷达系统结构示意图。具体实施方式以下结合附图详细说明本THZ雷达的收发前端结构的具体实施方式。首先具体说明非相干频率源实现了相干接收原理设频率源I和2产生的信号如下所示S1 (t) =A1Cos ( ω jt+ θ ^(I)S2 (t) =A2Cos ( ω 2t+θ 2)式中，ApA2分别为频率源I和2的振幅，ω2为频率源对应的角频率，Θ。Θ 2为频率源I和2对应的初始相位。这两个频率源分别通过N倍频后，得到的信号形式如下S1' (t) =A1' cos (Νω J+N Θ 丄)(2)s2' (t) =A2' cos (Νω2t+N Θ 2)s/ (t)与目标作用后，得到的回波信号为s/ (t)的延迟，即sr{!) = A cos{N ^( — r) + Νθ、)(3)=A' cos(NaJ + NO1 - ω)式中，沪= A7Mr0接收信号(t)与S2' (t)混频后得到的输出信号形式为 ) = Acos(— u), )l + Λ (θ^ — ) + φ、(4}频率源I和2混频并经过N倍频后得到的信号为Sit(!) = A,: cos(N(OJ2 - OJi)/ + Ν{θ: - Θ'))(5)将该信号作为本振信号与SIF(t)进行正交解调后，得到了 I、Q两路正交的零中频信号即由两个非相干频率源实现了相干接收。根据上述原理，图2个给出了本技术实施例的THZ雷达的收发前端100结构示意图，具体包括点频源单元101、中频本振产生单元102、第一上混频单元103、第二上混频单元104和线性扫频单元105 ;其中，所述点频源单元101用于产生输入到所述第一上混频单元103和第二上混频单元104两路输出信号以及输入到所述中频本振产生单元102的差频信号；所述第一上混频单元103根据接收到的所述Ku波段点频源单元101产生的第一路输出信号和所述线性扫频单元105根据扫频控制信号输出的第一路线性扫频信号产生发射端驱动信号；所述第二上混频单元104根据接收到的所述Ku波段点频源单元101产生的第二路输出信号和所述线性扫频单元105根据扫频控制信号输出的第二路线性扫频信号产生接收端驱动信号；所述中频本振产生单元102根据接收到的所述点频源单元101产生的差频信号产生中频本振信号。图3采用了本技术实施例的THZ雷达的收发前端的雷达系统结构示意图，除了包括THz雷达的收发前端100外，还包括发射端倍频链200、接收端倍频链300、中频接收机400和二次谐波混频器500。下面结合图3对THz雷达的收发前端100的各个子模块进行阐述。点频源单元101包括第一点频源产生子单元、第二点频源产生子单元、第一功分器、第二功分器和第一混频器，其中，第一点频源产生子单元用于产生第一频率源Si并经第一功分器产生所述点频源单元101的第一路输出信号，第二点频源产生子单元用于产生第二频率源S2并经第二功分器产生所述点频源单元101的第二路输出信号；第一功分器的另一路输出和第二功分器的另一路输出分别输出到所述的第一混频器中，产生所述点频源单元101的差频信号。在本实施例中，点频源产生子单元具体为Ku波段点频源单元，假设产生的第一频率源SI的信号频率为fl，产生的第二频率源S2的信号频率为f2，Π与f2的差值为100MHz，即第一混频器输出的信号具体为IOOMHz差频信号。中频本振产生单元102包括第一滤波器和第一倍频模块，所述的第一滤波器和第一倍频模块依次连接，产生中频本振信号，输出到中频接收机400中。在本实施例中，这里的第一滤波器具体为低通滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种THz雷达的收发前端，其特征在于，包括：点频源单元、中频本振产生单元、第一上混频单元、第二上混频单元和线性扫频单元；其中，所述点频源单元用于产生输入到所述第一上混频单元和第二上混频单元两路输出信号以及输入到所述中频本振产生单元的差频信号；所述第一上混频单元根据接收到的所述点频源单元产生的第一路输出信号和所述线性扫频单元根据扫频控制信号输出的第一路线性扫频信号产生发射端驱动信号；所述第二上混频单元根据接收到的所述点频源单元产生的第二路输出信号和所述线性扫频单元根据扫频控制信号输出的第二路线性扫频信号产生接收端驱动信号；所述中频本振产生单元根据接收到的所述点频源单元产生的差频信号产生中频本振信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：皮亦鸣，李晋，高艳松，曹宗杰，闵锐，范录宏，徐政五，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：