毫米波频率合成器制造技术

本发明专利技术提供了一种毫米波频率合成器，产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，毫米波频率合成器包括：X波段信号产生电路，用于产生X波段信号，其中，X波段信号产生电路包括：VCO单元，用于产生VCO信号；和射频单元，将由所述VCO单元产生的VCO信号转换成所述X波段信号；毫米波信号产生电路，用于将所述X波段信号产生电路产生的所述X波段信号转换成所述毫米波宽带信号；和校准电路，用于校准由所述VCO单元产生的所述VCO信号的频率。

Millimeter wave frequency synthesizer

【技术实现步骤摘要】
毫米波频率合成器
本专利技术涉及一种毫米波频率合成器。
技术介绍
目前，主动毫米波人体安检系统主要利用宽带毫米波线性调频信号对人体进行快速电扫描、回波数据采集成像并进行可疑物品检测。由于主动毫米波人体安检系统为SAR成像体制雷达，信号瞬时工作带宽越宽，越能获得更高的距离像分辨率和更清晰的图像质量。因此需要其内部毫米波频率合成器产生数GHz甚至10GHz以上的瞬时信号，输出给天线阵列并对人体划分的上万个甚至十几万个像素点进行快速扫描、高速采样并传输给后台计算机系统进行处理。同时频率合成器的宽带毫米波信号线性调频时间直接决定主动毫米波人体安检系统的工作效率，一般需要在几微秒内完成信号产生及输出电扫描信号；其随时间的调频线性度直接影响输出频率点的准确性、测量距离的精确度，最终影响图像的质量和分辨率。此外主动毫米波人体安检系统为民用产品，毫米波频率合成器设计方案需要简单实用，利于批量化生产、利于降低产品价格，提高产品的竞争力。目前直接合成式高性能频率源多采用直接数字合成器(DDS)，在微波工作频段内其往往与锁相技术结合以混合方式实现微波频率合成。锁相环(PLL)技术为间接频率合成器，目前应用最为广泛，其合成方法使用的电路比直接式合成简单，它是通过鉴相实现相位反馈控制从而实现频率跟踪的闭环系统。直接数字合成器(DDS)虽然应用广泛，但高性能DDS产品的输出频率还有待提高，在毫米波频段直接实现10GHz的带宽比较困难。而与锁相技术结合的混合技术产生的锁相式频综，由于反馈电路固有的惰性，决定其锁定速度较慢，其锁定(频率切换)速度跟环路带宽、初始频差有关，目前无法在几微秒内产生10GHz的瞬时信号。同时混合技术的电路复杂调试难度大，加大了生产成本；而且需要高性能晶振作为参考源，增加了元器件成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术根据主动毫米波人体安检扫描系统的特点，提供一种毫米波频率合成器，产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，同时具备频率校准功能，能够实现较高的调频信号线性度以及较快的锁定速度。根据本专利技术的一方面，提供一种毫米波频率合成器，该毫米波频率合成器产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，所述毫米波频率合成器包括：X波段信号产生电路，该X波段信号产生电路用于产生X波段信号，其中，所述X波段信号产生电路包括：VCO单元，该VCO单元用于产生VCO信号；和射频单元，该射频单元将由所述VCO单元产生的VCO信号转换成所述X波段信号；毫米波信号产生电路，该毫米波信号产生电路用于将所述X波段信号产生电路产生的所述X波段信号转换成所述毫米波宽带信号；校准电路，该校准电路用于校准由所述VCO单元产生的所述VCO信号的频率。优选地，所述校准电路通过采样来获得等步进频率所对应的电压值，并利用所述电压值对所述VCO单元进行控制，从而实现所述VCO信号的频率校准。优选地，所述校准电路包括分频器、A/D采样部、FPGA处理部以及D/A转换部，其中，所述分频器将由所述VCO单元产生的所述VCO信号分频至中频；被分频至中频后的所述VCO信号输出至所述A/D采样部以进行采样；采样后的信号输出至所述FPGA处理部，以利用FPGA的内部运算获得等步进频率所对应的电压值；并且经所述FPGA处理部处理后的信号传送至所述D/A转换部，以形成控制信号，来控制所述VCO单元并实现频率校准。优选地，所述校准电路还包括多个所述分频器，经多个所述分频器多次分频后的信号被输出至所述A/D采样部。优选地，所述射频单元包括倍频放大部，该倍频放大部对所述VCO单元产生的所述VCO信号进行倍频，并且对倍频后的所述VCO信号进行放大，从而生成所述X波段信号。优选地，所述射频单元还包括切换部和负载，该切换部和负载设置在所述倍频放大器的输入侧，当所述射频单元处于工作状态时，所述切换部切换为导通状态，并且由所述VCO单元产生的所述VCO信号经过所述切换部被传送至所述倍频放大部，当所述射频单元处于非工作状态时，所述切换部切换为负载状态，所述切换部连接至所述负载，以吸收多余的射频信号。优选地，所述X波段信号产生电路还包括高速电源调制单元，该高速电源调制单元控制所述VCO单元、所述切换部和所述倍频放大部的放大器的工作状态。优选地，所述VCO单元包括VCO和功率分配器，该功率分配器将VCO产生的信号分配为作为所述VCO信号的第一功分信号和第二功分信号，其中，所述第一功分信号输入到所述校准电路，以用于对所述VCO信号的频率进行校准，所述第二功分信号输入到所述射频单元，以用于生成所述X波段信号。优选地，所述毫米波信号产生电路包括倍频放大单元，该所述倍频放大单元对输入到所述毫米波信号产生电路中的所述X波段信号进行多次倍频和多次放大，以产生所述毫米波宽带信号。优选地，所生成的所述毫米波宽带信号的带宽大于10GHz。专利技术的有益效果根据本专利技术的毫米波频率合成器，采用X波段信号产生电路和毫米波信号产生电路来实现具有宽带的毫米波信号，同时可以通过校准电路实现较高的调频信号线性度，由于未采用锁相环、没有锁定时间，具有较优的近端相位噪声、高速捷变频特性、瞬时工作带宽宽和实现成本低的特点，适用于批量化生产、符合民用市场要求。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，但其说明仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为根据本专利技术的实施例的毫米波频率合成器的配置框图。图2为根据本专利技术的实施例的校准电路的配置框图。图3为根据本专利技术的实施例的X波段信号产生电路的配置框图。图4为高速电源调制单元的逻辑控制图。图5为根据本专利技术的实施例的毫米波信号产生电路的配置框图。参考标号列表100：毫米波频率合成器1：校准电路2：X波段信号产生电路3：毫米波信号产生电路11：分频器12：A/D采样部13：FPGA处理部14：D/A转换部20：射频单元21：压控振荡器(VCO)22：功率分配器23：切换部24：负载25：倍频放大部26：高速电源调制单元27：VCO单元31：倍频放大单元具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。结合图1-5说明本专利技术的毫米波扫描系统。图1为根据本专利技术的实施例的毫米波频率合成器的配置框图。图2为根据本专利技术的实施例的校准电路的配置框图。图3为根据本专利技术的实施例的X波段信号产生电路的配置框图。图4为高速电源调制单元的逻辑控制图。图5为根据本专利技术的实施例的毫米波信号产生电路的配置框图。本专利技术的毫米波频率合成器为直接频率合成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波频率合成器，该毫米波频率合成器产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，所述毫米波频率合成器包括：/nX波段信号产生电路，该X波段信号产生电路用于产生X波段信号，其中，所述X波段信号产生电路包括：VCO单元，该VCO单元用于产生VCO信号；和射频单元，该射频单元将由所述VCO单元产生的VCO信号转换成所述X波段信号；/n毫米波信号产生电路，该毫米波信号产生电路用于将所述X波段信号产生电路产生的所述X波段信号转换成所述毫米波宽带信号；和/n校准电路，该校准电路用于校准由所述VCO单元产生的所述VCO信号的频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种毫米波频率合成器，该毫米波频率合成器产生用于扫描待扫描对象的毫米波宽带信号，所述毫米波频率合成器包括：
X波段信号产生电路，该X波段信号产生电路用于产生X波段信号，其中，所述X波段信号产生电路包括：VCO单元，该VCO单元用于产生VCO信号；和射频单元，该射频单元将由所述VCO单元产生的VCO信号转换成所述X波段信号；
毫米波信号产生电路，该毫米波信号产生电路用于将所述X波段信号产生电路产生的所述X波段信号转换成所述毫米波宽带信号；和
校准电路，该校准电路用于校准由所述VCO单元产生的所述VCO信号的频率。


2.根据权利要求1所述的毫米波频率合成器，其中，
所述校准电路通过采样来获得等步进频率所对应的电压值，并利用所述电压值对所述VCO单元进行控制，从而实现所述VCO信号的频率校准。


3.根据权利要求1或2所述的毫米波频率合成器，其中，
所述校准电路包括分频器、A/D采样部、FPGA处理部以及D/A转换部，其中，
所述分频器将由所述VCO单元产生的所述VCO信号分频至中频；被分频至中频的所述VCO信号输出至所述A/D采样部以进行采样；采样后的信号输出至所述FPGA处理部，以利用FPGA的内部运算获得等步进频率所对应的电压值；并且经所述FPGA处理部处理后的信号传送至所述D/A转换部，以形成控制信号，来控制所述VCO单元并实现频率校准。


4.根据权利要求3所述的毫米波频率合成器，其中，
所述校准电路还包括多个所述分频器，经多个所述分频器多次分频后的信号被输出至所述A/D采样部。


5.根据权利要求1-4中的任一项所述的毫米波频率合成器，其中，
所述射频单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元超，
申请(专利权)人：北京华研微波科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11