一种基于3mm波段的毫米波成像系统及其设备技术方案

一种基于3mm波段的毫米波成像系统及其设备，所述系统包括毫米波收发模块、AD采集模块、主控模块、显示模块和控制面板，所述设备包括天线阵列、天线阵子、主控制仓、电池仓、天线背框、显示区、控制面板。本发明专利技术通过优化结构布局、减小关键毫米波元件的尺寸等方面，实现了设备的小型化和便携化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3mm波段的毫米波成像系统及其设备
本专利技术属于毫米波成像
，具体涉及一种基于3mm波段的毫米波成像系统及其设备。
技术介绍
毫米波是一种波长为1～10毫米的电磁波，其具有较好的穿透性、反射性及较高的空间分辨率。毫米波能轻易地穿透织物、非金属纸盒、各类箱包等，对由铁、钢、铝合金等金属材料制成的刀具、匕首、铁棍、雨伞杆等具有较强的反射性，且很容易被液体吸收。因此，毫米波成像技术被广泛应用于人员安检、飞机着陆导航等领域。随着毫米波成像技术的发展，市场出现了利用大型毫米波元器件阵列对目标物体进行扫描成像的设备或者系统。第一种是采用大规模检波接收阵列，在较大面积上均匀布满接收模块，这样成像分辨率较高，但由于成像像素点较多，运算分析量较大，因而成像速度较慢；第二种是采用较小规模的检波接收线性阵列，辅以机械转动机构，利用空间换时间，实现利用比第一种方法少得多的接受检波器数量实现成像速度。但是这两种成像装置都存在成像速度慢，运算量巨大，功耗大，体积大，不易做成便携形式。为此，期望寻求一种技术方案，以解决上述问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于3mm波段的毫米波成像系统及其设备，通过优化结构布局、减小关键毫米波元件的尺寸等方面，实现了设备的小型化和便携化。本专利技术的基于3mm波段的毫米波成像系统是通过如下技术方案实现的：一种基于3mm波段的毫米波成像系统，包括毫米波收发模块、AD采集模块、主控模块、显示模块和控制面板，所述毫米波收发模块的输出端与AD采集模块输入端相连接，所述AD采集模块的输出端与主控模块的输入端相连接，所述主控模块的输出端与显示模块的输入端相连接，所述控制面板与毫米波收发模块的FPGA倍频信号源相连接，用于下发启动成像指令给FPGA信号源，所述控制面板还与主控模块相连接，用于下发数据读取指令给主控模块，进而读取高速缓冲存储器中缓存的数据。进一步的，所述毫米波收发模块包括FGPA倍频信号源、发射信号放大滤波单元、双工器、上行耦合器、下行耦合器、微带天线阵列、接收信号放大滤波单元、晶振、多级混频电路，所述双工器包括输入端口、输出端口和双向端口，所述FGPA倍频信号源的输出端与发射信号放大滤波单元的输入端相连，所述发射信号放大滤波单元的输出端与双工器的输入端口相连，所述双工器的双向端口与上行耦合器模块输入端相连，所述上行耦合器的输出端与微带天线阵列的输入端相连，所述微带天线阵列的输出端与下行耦合器的输入端连接，所述下行耦合器的输出端与双工器的双向端口连接，所述双工器的输出端口与接收信号放大滤波单元的输入端相连，所述接收信号放大滤波单元的输出端与多级混频电路中的第一混频器输入端相连，所述晶振的输出端也与多级混频电路中的第一混频器输入端相连。进一步的，所述AD采样模块包括高速AD和高速缓冲存储器，所述高速AD的输入端与第三混频器的输出端相连，所述高速AD的输出端与高速缓冲存储器的输入端相连，所述高速缓冲存储器的输出端与主控模块的输入端相连。进一步的，所述主控模块主要包括主控芯片、主控芯片电压管理芯片、接口芯片，所述主控芯片主要运行图像输出算法程序，所述图像处理算法程序主要对所述AD采样模块采样的数据进行处理，所述主控芯片电压管理芯片主要输出主控芯片的工作电压，保证所述主控芯片正常工作；所述接口芯片主要包括所述AD高速采样接口，用于接收AD高速采样的数据，包括显示驱动接口，用与驱动显示模块成像。进一步的，所述发射信号放大滤波单元包括发射信号放大器和发射信号滤波器，所述接收信号放大滤波单元包括接收信号放大器和接收信号滤波器；所述发射信号放大器的输入端与FGPA倍频信号源的输出端相连，所述发射信号放大器的输出端与发射信号滤波器的输入端相连，所述发射信号滤波器的输出端与双工器的输入端口相连；所述接收信号放大器的输入端与双工器的输出端口相连，所述接收信号放大器的输出端与接收信号滤波器的输入端相连，所述接收信号滤波器的输出端与多级混频电路中的第一混频器输入端相连。进一步的，所述多级混频电路包括第一混频器、第一放大滤波单元、第二混频器、第二放大滤波单元、第三混频器、第三滤波放大单元；所述第一放大滤波单元包括第一放大器和第一滤波器，所述第二放大滤波单元包括第二放大器和第二滤波器，所述第三放大滤波单元包括第三放大器和第三滤波器；所述所述第一混频器的信号输出端与第一放大器的信号输入端相连，所述第一放大器的输出端与第一滤波器的输入端相连，所述第一滤波器的输出端与第二混频器的输出端相连，第二混频器的输出端与第二放大器的输入端相连，所述第二放大器的输出端与第二滤波器的输入端相连，所述第二滤波器的输出端与第三混频器的输入端相连，所述第三混频器的输出端与第三放大器的输入端相连，所述第三放大器的输出端与所述第三滤波器的输入端相连，所述第三滤波器的的输出端与高速AD的输入端相连。进一步的，所述多级混频电路中的各级混频器均为同相正交混频器。本专利技术的基于3mm波段的毫米波成像设备是通过如下技术方案实现的：一种3mm波段的毫米波成像设备，包括天线阵列、天线阵子、主控制仓、电池仓、天线背框、显示区、控制面板，所述设备的上部设有天线阵列，所述天线阵列上设有若干平行排列的天线阵子，所述天线阵列的下方设有主控制仓，所述主控制仓的下方设有电池仓，所述天线阵列的背面设有天线背框，所述天线背框的下方、主控制仓的背面设有显示区，所述显示区的下方设有控制面板。进一步的，所述3mm波段的毫米波成像系统及其设备，采用12V锂电池提供所需的稳压电源。本专利技术的有益技术效果如下：所述的基于3mm波段的毫米波成像系统及其设备对系统关键部分进行了小型化设计，对设备的体积进行了小型化设计。所述系统主要包括紧凑型毫米波收发模块、小型化高速AD采集模块、主控模块以及显示模块。所述设备通过对收纳展开过程中各种元器件的相对位置变化，对整机结构进行了外形以及连接形式优化，使得设备的外形体积大大减小；毫米波收发模块作为核心功能，在本方案中采用了极为紧凑的屏蔽、滤波和功率网络模块，结合高密度电子元件布局的多层板设计；AD采集模块采用了板卡结构，集中布局；主控模块对采样的AD数据处理后可以提取不同的频谱特征，并形成初步的灰度图像。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。附图1为本专利技术系统各模块的连接框图。附图2为本专利技术系统各部件的连接框图。附图3为本专利技术设备的正视图。附图4为本专利技术设备的后视图。附图5为本专利技术设备的左视图。附图6为本专利技术设备的右体图。附图7为本专利技术设备的仰视图。附图8为本专利技术设备的俯视图。附图9为本专利技术设备的立体图。图中，1-天线阵列，2-天线阵子，3-主控制仓，4-电池仓，5-天线背框，6-显示区，7-控制面板。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1如附图1-2所示，一种基于3mm波段的毫米波成像系统，包括毫米波收发模块、AD采集模块、主控模块、显示模块和控制面板，所述毫米波收发模块的输出端与AD采集模块输入端相连接，所述AD采集模块的输出端与主控模块的输入端相连接，所述主控模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3mm波段的毫米波成像系统，其特征在于：包括毫米波收发模块、AD采集模块、主控模块、显示模块和控制面板，所述毫米波收发模块的输出端与AD采集模块输入端相连接，所述AD采集模块的输出端与主控模块的输入端相连接，所述主控模块的输出端与显示模块的输入端相连接，所述控制面板与毫米波收发模块的FPGA倍频信号源相连接，还与主控模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于3mm波段的毫米波成像系统，其特征在于：包括毫米波收发模块、AD采集模块、主控模块、显示模块和控制面板，所述毫米波收发模块的输出端与AD采集模块输入端相连接，所述AD采集模块的输出端与主控模块的输入端相连接，所述主控模块的输出端与显示模块的输入端相连接，所述控制面板与毫米波收发模块的FPGA倍频信号源相连接，还与主控模块相连接。2.根据权利要求1所述的基于3mm波段的毫米波成像系统，其特征在于：所述毫米波收发模块包括FGPA倍频信号源、发射信号放大滤波单元、双工器、上行耦合器、下行耦合器、微带天线阵列、接收信号放大滤波单元、晶振、多级混频电路，所述双工器包括输入端口、输出端口和双向端口，所述FGPA倍频信号源的输出端与发射信号放大滤波单元的输入端相连，所述发射信号放大滤波单元的输出端与双工器的输入端口相连，所述双工器的双向端口与上行耦合器模块输入端相连，所述上行耦合器的输出端与微带天线阵列的输入端相连，所述微带天线阵列的输出端与下行耦合器的输入端连接，所述下行耦合器的输出端与双工器的双向端口连接，所述双工器的输出端口与接收信号放大滤波单元的输入端相连，所述接收信号放大滤波单元的输出端与多级混频电路中的第一混频器输入端相连，所述晶振的输出端也与多级混频电路中的第一混频器输入端相连。3.根据权利要求1所述的基于3mm波段的毫米波成像系统，其特征在于：所述AD采样模块包括高速AD和高速缓冲存储器，所述高速AD的输入端与多级混频电路的输出端相连，所述高速AD的输出端与高速缓冲存储器的输入端相连，所述高速缓冲存储器的输出端与主控模块的输入端相连。4.根据权利要求1所述的基于3mm波段的毫米波成像系统，其特征在于：所述主控模块主要包括主控芯片、主控芯片电压管理芯片、接口芯片，所述主控芯片主要运行图像输出算法程序，所述图像处理算法程序主要对所述AD采样模块采样的数据进行处理，所述主控芯片电压管理芯片主要输出主控芯片的工作电压，保证所述主控芯片正常工作；所述接口芯片主要包括所述AD高速采样接口，用于接收AD高速采样的数据，包括显示驱动接口，用与驱动显示模块成像。5.根据权利要求2所述的基于3mm波段的毫米波成像系...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛增强，姜晓建，闻天，徐磊，朱道伟，崔新国，武德光，李保庆，
申请(专利权)人：济南爱我本克网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37