一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台还连接至上位机；扩频模块放置在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；扫描台上固定有测试样品；上位机通过配置测试样品扫描参数、发送扫描指令、控制扫描台的运动；所述上位机完成矢量网络分析仪的参数设置、S参数的读取及测试样品扫描成像显示。本实用新型专利技术的扫描台提供TTL电平脉冲信号作为矢量网络分析仪的外部触发控制信号，改变采样点S参数软件随机采集模式，有效保证了采样点S参数采集时序与扫描成像点位置的同步性。

A position triggered terahertz continuous wave scanning imaging system

The utility model discloses a position-triggered terahertz continuous wave scanning imaging system, which comprises a vector network analyzer, which is connected to a spread spectrum module, a scanner and a host computer respectively, and the scanner is also connected to a host computer; the spread spectrum module is placed on a lifting platform, and the lifting platform is used for adjusting. Spread spectrum module is located at the horizontal and vertical position of the test sample; the test sample is fixed on the scanner; the upper computer controls the movement of the scanner by configuring the test sample scanning parameters, sending scanning instructions; the upper computer completes the parameter setting of the vector network analyzer, the reading of S parameters and the scanning imaging display of the test sample. . The scanner of the utility model provides the TTL level pulse signal as the external trigger control signal of the vector network analyzer, changes the random acquisition mode of the S parameter software of the sampling point, effectively guarantees the synchronization of the S parameter acquisition sequence of the sampling point and the position of the scanning imaging point.

【技术实现步骤摘要】
一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统
本技术涉及太赫兹波成像
，特别是涉及一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统。
技术介绍
太赫兹连续波是指在太赫兹源的整个发射周期内，都有波形的持续输出，虽然太赫兹连续波成像技术不能像脉冲成像技术一样获取样品的频域和时域信息，但连续的太赫兹波源可以提供比脉冲源更高的辐射强度，探测更深厚度的样品，具备较快的成像速度，而且其探测形式比脉冲形式探测简单得多，可以简化系统的复杂程度，成本也相对较低，更容易推广应用。使用微波矢量网络分析仪和扩频模块可以实现太赫兹波束的发射、接收，但在S参数(S11、S21、S12、S22)的测量过程中，一般需要手动设置矢量网络分析仪的各种参数；若要进行基于S参数的太赫兹连续波成像算法，还需要通过移动存储设备将信号数据拷贝到计算机上进行分析和计算，操作效率比较较低。同时，反复对矢量网络分析仪进行人工操作、数据拷贝容易造成仪器的磨损，不利用仪器的保护。现有的采用S参数的太赫兹连续波扫描成像系统，在测试样品采样点瞬间，计算机读取S参数通常采用软件触发模式、随机读取，不能有效保证采样点采集时序与样品扫描步进时序的同步性。总之，现有的采用S参数的太赫兹连续波扫描成像系统存在诸多问题，无法满足现有的需求，亟需一种新型的太赫兹连续波扫描成像系统。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本技术的目的之一是提供了一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统，它具有减少对仪器的磨损，系统扩展灵活、性能稳定，自动化程度高的优点。一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台通过串行总线与上位机连接；所述扩频模块放置在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；所述扫描台上固定有测试样品，由扫描台驱动实现测试样品二维平面内连续运动；在测试样品扫描过程中，每扫过一个设定的步距，扫描台输出一个电平脉冲信号，该脉冲信号传输到矢量网络分析仪的触发信号输入端口；进一步的，所述矢量网络分析仪提供射频信号源和本振信号源，包含至少两个信号输出端口、一个参考信号接收机端口、一个测量信号接收机端口、一个触发信号输入端口。进一步的，所述扩频模块包括射频信号输入端口、本振信号输入端口、参考中频输出端口、测量中频输出端口、收发共用喇叭天线。进一步的，所述上位机通过LAN口与微波矢量网络分析仪连接。进一步的，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置，测试样品扫描前，将扩频模块的收发共用喇叭天线与测试样品的水平距离调节到不小于5厘米。进一步的，所述扩频模块将矢量网络分析仪提供的射频信号进行功放、倍频处理，倍频到太赫兹波段，并通过收发共用喇叭天线发射至测试样品，收发共用喇叭天线接收测试样品反射回来的太赫兹波回波信号；所述扩频模块将部分太赫兹源信号与本振信号进行混频后获取中频信号作为参考信号输出至微波矢量网络分析仪参考中频接收机端；所述扩频模块将接收的回波信号与本振信号进行混频后获取中频信号作为测量信号传输至微波矢量网络分析仪测量信号接收机端口；微波矢量网络分析仪将测量信号与参考信号对比后测得S参数。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术提供的太赫兹连续波成像系统，矢量网络分析仪与不同型号的扩频模块组合，能实现不同频段的太赫兹连续波源，扫频点数、扫描步距、扫描速度自由配置，提供测试样品不同频点下的灰度图像，系统扩展灵活、自动化程度高。(2)本技术应用在太赫兹连续波成像方面，通过上位机完成了矢量网络分析仪参数的设置、S参数的创建、测量与读取，实现了基于S参数的数据分析与成像显示功能，避免了反复操作仪器按钮、U盘拷贝数据的麻烦，减缓了仪器的磨损，操作效率提高。(3)本技术的扫描台提供TTL电平脉冲信号作为矢量网络分析仪的外部触发控制信号，改变采样点S参数软件随机采集模式，有效保证了采样点S参数采集时序与扫描成像点位置的同步性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本技术的系统结构框图；图2为本技术的微波矢量网络分析、扩频模块；图3为本技术上位机扫描成像流程图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在诸多不足，为了解决如上的技术问题，本申请目的之一提出了一种太赫兹连续波扫描成像系统。本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统，该一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统包括矢量网络分析仪、扩频模块、升降台、测试样品、扫描台、上位机。测试样品固定在扫描台上，由扫描台带动实现二维平面连续运动，扫描台带动测试样品逐行运行，每扫过一个设定的扫描步距输出一个TTL电平脉冲信号，扫描台通过串行总线与上位机连接。TTL电平脉冲信号与微波矢量网络分析仪的一个测量信号采集触发端口连接，用于控制采样点S参数采集时序。上位机控制扫描台扫描运动，完成扫描参数配置、扫描指令的发送任务；上位机通过LAN口与微波矢量网络分析仪连接，通过VISA协议完成矢网参数配置、S参数读取、扫描成像任务。扫描参数包括测试样品的长度、宽度、扫描步距、扫描速度；扫描指令包括扫描台原点校准、扫描开始、扫描停止；矢网参数包括起始频率、终止频率、频率点数、触发模式、S参数；具体的，S参数是S11，触发模式为外部触发。如图2所示，微波矢量网络分析仪提供系统的射频信号源和本振信号源，包含至少两个信号输出端口Port1、Port3、一个参考信号接收机端口R1IN、一个测量信号接收机端口AIN、一个测量信号采集触发端口Trig。如图2所示，扩频模块包括射频信号输入端口RF、本振信号输入端口LO、参考中频输出端口Ref.IF、测量中频输出端口Meas.IF、收发共用喇叭天线，其中RF与矢网Port1端口相连，LO与矢网Port3端口相连，Ref.IF与矢网R1IN端口相连，Meas.IF与矢网AIN端口相连。扩频模块将微波矢量网络分析仪提供的射频信号进行功放、倍频、混频处理后完成太赫兹波的发射、接收功能。扩频模块固定在升降台上，升降台用于手动调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置，测试样品扫描前，将扩频模块的收发共用喇叭天线与测试样品的水平距离调节到不小于5厘米。如图3所示，本技术的一种位置触发的太赫兹连续波扫描成像系统的成像方法，包括以下步骤：步骤(1)：确认扩频模块收发共用喇叭天线与测试样品水平距离不小于5厘米，确认LAN口连接了上位机与微波矢量网络分析仪，确认串口线连接了上位机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹连续波扫描成像系统，其特征是，一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台通过串行总线与上位机连接；所述扩频模块放置在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；所述扫描台上固定有测试样品，由扫描台驱动实现测试样品二维平面内连续运动；在测试样品扫描过程中，每扫过一个设定的步距，扫描台输出一个电平脉冲信号，该脉冲信号传输到矢量网络分析仪的触发信号输入端口；所述矢量网络分析仪提供射频信号源和本振信号源，包含至少两个信号输出端口、一个参考信号接收机端口、一个测量信号接收机端口、一个触发信号输入端口；所述扩频模块包括射频信号输入端口、本振信号输入端口、参考中频输出端口、测量中频输出端口、收发共用喇叭天线；上位机通过LAN口与微波矢量网络分析仪连接。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹连续波扫描成像系统，其特征是，一种位置触发式太赫兹连续波扫描成像系统，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台通过串行总线与上位机连接；所述扩频模块放置在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；所述扫描台上固定有测试样品，由扫描台驱动实现测试样品二维平面内连续运动；在测试样品扫描过程中，每扫过一个设定的步距，扫描台输出一个电平脉冲信号，该脉冲信号传输到矢量网络分析仪的触发信号输入端口；所述矢量网络分析仪提供射频信号源和本振信号源，包含至少两个信号输出端口、一个参考信号接收机端口、一个测量信号接收机端口、一个触发信号输入端口；所述扩频模块包括射频信号输入端口、本振信号输入端口、参考中频输出端口、测量中频输出端口、收发共用喇叭天...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延波，常天英，张献生，徐文青，刘陵玉，崔洪亮，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37