一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端技术方案

本实用新型专利技术涉及毫米波技术领域，更具体而言，涉及一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端。包括Ka波段的毫米波收发天线阵列，Ka波段的毫米波收发开关网络，Ka波段的毫米波收发机模块以及二次电源模块；毫米波收发开关网络用于连接毫米波收发天线阵列和毫米波收发机模块，天线阵列根据系统使用优化重新设计，增加独特的天线隔离结构，毫米波收发机从结构和电路进行了整体的合理优化改进，提高性能指标。一级开关采用新的芯片工艺和结构设计，二级开关网络采用收发一体的结构和电路设计。二级电源模块和原有的电源分配板进行了整合设计，便于装配和走线。系统装调简便，指标提高，并且降低了成本，具有更高的产业化优势。具有更高的产业化优势。具有更高的产业化优势。

【技术实现步骤摘要】
一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端


[0001]本技术涉及毫米波
，更具体而言，涉及一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端。

技术介绍

[0002]毫米波收发前端是毫米波安检成像系统的核心设备，目前毫米波成像技术已成为一种新型的主流安检技术手段。随着半导体技术取得长足的发展，国内外半导体公司毫米波芯片的商业化，毫米波芯片成本大幅下降，并且有更多选择的器件和工艺，针对目前的安检成像设备的实验、测试及小批量生产的验证后，对安检系统的架构优化及各分系统的优化改进形成了新的方案，尤其毫米波安检成像系统的核心设备毫米波收发前端。毫米波收发前端采用的雷达体制、方案、模块化、指标优化、结构优化、电气优化对毫米波安检成像系统有质的升级提高。并且在现有技术的基础上的技术升级，对于产业化、成本、国产化都有很大的提升。毫米波收发前端设备的升级改进依据目前此类设备的技术水平、工艺、器件、装配条件、测试及可靠性的验证，进行架构升级和模块升级，主要包含：天线阵列的优化设计工艺，天线的收发隔离度，天线阵列的单元数量。开关网络新器件及新工艺，二级网络开关采用收发一体的电气和控制结构，一级网络开关根据单元和器件工艺设计优化，开关相关指标满足设备要求，成本有效控制。收发机模块采用了高低频、控制和射频分置的设计方案，有效的提高了信号指标参数和可靠性。电源供电模块整合设计，减少装配复杂程度，更具生产效率。
[0003]作为人体安检成像系统的重要组成部分，毫米波收发前端的改进优化是提高人体安检成像系统的指标的核心设备，也是此产品的研发改进的重点，对于人体安检系统的技术指标、成本、可靠性、工艺装配、维修性具有关键决定性作用，通过系统架构的改进和各分系统模块的优化设计，满足技术及相关的综合要求。达到技术实现的最优解。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
[0005]一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端，包括，
[0006]Ka波段的毫米波收发天线阵列优化设计，采用收发天线阵列隔离设计，收发天线阵列间距为25mm，金属格栅分割隔离，所述毫米波收发天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列至少包含一个由16个发射单元组成的发射天线子阵列，所述接收天线阵列至少包含一个由16个接收单元组成的发射天线子阵列；
[0007]Ka波段的毫米波收发开关网络，一级开关采用收发分置方案，二级开关采用收发一体方案，收发一体开关网络兼容毫米波电路和数字控制开关电路，一级开关通道12路，二级开关16路；
[0008]Ka波段的毫米波收发机模块,采用频踪模块和收发组件分置的设计方案，高频和低频分开设计，控制和射频独立设计；
[0009]电源模块,电源直接输出相关模块需要的电源供电需求；
[0010]所述毫米波收发开关网络用于连接毫米波收发天线阵列和毫米波收发机模块。
[0011]优选的，所述发射天线阵列包括由12个发射天线子阵列组成的一维均匀直线阵；所述接收天线阵列包括由12个接收天线子阵列组成的一维均匀直线阵。
[0012]优选的，所述毫米波收发开关网络分为发射开关网络和接收开关网络，所述发射开关网络和接收开关网络均由2级开关网络组成。
[0013]优选的，所述发射开关网络由具有1个单刀十二掷开关SP12T的发射一级开关网络与12个双刀16掷开关SP16T
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Tx级联的发射二级开关网络组成，发射一级开关网络和发射二级开关网络之间通过毫米波同轴电缆连接；接收开关网络由具有1个单刀十二掷开关SP12T的接收一级开关网络与具有12个单双刀十六掷开关SP16T
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Rx级联的接收二级开关网络组成，接收一级开关网络和接收二级开关网络之间通过毫米波同轴电缆连接。
[0014]优选的，所述毫米波收发机模块通过发射开关网络连接发射天线阵列,所述接收天线阵列经接收开关网络的切换后，顺序接收目标后向散射的回波信号进入毫米波收发机模块。
[0015]优选的，所述电源模块输入﹢12V，输出﹢5V、
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5V多路，供给毫米波收发开关网络和毫米波收发机模块。
[0016]优选的，所述发射单元之间的间距为1倍的毫米波波长，所述接收单元之间的间距为1倍的毫米波波长。
[0017]优选的，所述发射天线阵列和接收天线阵列相互平行，发射天线阵列和接收天线阵列间距约为2.5倍的毫米波波长，且两者沿着阵列排布方向相错0.5 倍的毫米波波长。
[0018]优选的，所述毫米波收发机模块由频踪模块和收发组件两个模块组成，
[0019]频综模块由频率源、放大器、功分器、解调器、DDS、锁相环、滤波器和倍频滤波部分组成，通过外部控制信号对DDS及锁相环进行触发控制，产生需要的频段频率，并通过功分器分成对应的几路的信号，再对不同输出的信号通过放大滤波解调倍频输出到收发组件或直接输出；
[0020]收发机组件由放大器、混频器、正交器、滤波器和倍频器部分组成，通过频踪模块输入的一定频带的射频信号，通过放大滤波、混频正交及倍频得到设计的指标信号，并将信号输出。
[0021]优选的，频踪模块和收发组件通过射频线缆连接，信号和电源通过微矩形连接器提供，其中，所述毫米波收发机模块与成像系统外部间的接口包括：1路同相位信号I、1路正交信号Q、1路100MHz同步时钟信号以及控制与通信接口；毫米波收发机模块内部即频踪和收发组件之间的接口包括：2路100MHz同步时钟信号、1路中频输入、1路中频输出、1射频输入、1路射频输出、1路本振输入；毫米波收发机模块与毫米波收发前端内部间的接口包括：1路毫米波发射信号、1路毫米波接收信号以及控制与供电接口。
[0022]本技术与现有技术相比，具有的有益效果是：
[0023]1.该改进型的毫米波收发前端采用新的收发机模块、天线阵列、两级开关网络和电源模块。除了性能指标的提升，其结构和电气连接关系简单清晰，通过优化模块与通用化、产业化的设计理念有效地提高了产品的集成度、易于维护与维修，且具有性能稳定可靠、一致性好、性价比高、易于规模化生产等优势。
[0024]2.该毫米波收发前端采用发射与接收各自192个通道规模，采用划分16路为1个小规模子阵模块的方式进行多通道模块化集成，并且16路的子阵开关模块次用收发一体的模块设计方案，提高系统可拓展性及模块的互换性，系统内部的信号互联、模块独立性能测试与模块封装技术继承性好。
[0025]3.采用新的开关网络方案，选用更新毫米波开关芯片、驱动芯片、结构和装配工艺，收发一体的电路和结构设计，在满足正常的工作时序要求下，大大降低了系统的复杂度和装调难度，具备更加简洁的布局布线，同时对相关性能指标有较大的提升。发射天线阵列和接收天线阵列之间采用一个金属栅格分割，增加收发之间的隔离度，收发天线排布满足采样定律要求。
[0026]4.采用频踪和收发组件分开的收发机模块设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端，其特征在于：包括，Ka波段的毫米波收发天线阵列(1)优化设计，采用收发天线阵列隔离设计，收发天线阵列间距为25mm，金属格栅分割隔离，所述毫米波收发天线阵列(1)包括发射天线阵列(11)和接收天线阵列(12)，所述发射天线阵列(11)至少包含一个由16个发射单元组成的发射天线子阵列，所述接收天线阵列(12)至少包含一个由16个接收单元组成的发射天线子阵列；Ka波段的毫米波收发开关网络(2)，一级开关采用收发分置方案，二级开关采用收发一体方案，收发一体开关网络兼容毫米波电路和数字控制开关电路，一级开关通道12路，二级开关16路；Ka波段的毫米波收发机模块(3),采用频踪模块和收发组件分置的设计方案，高频和低频分开设计，控制和射频独立设计；电源模块(4),电源直接输出相关模块需要的电源供电需求；所述毫米波收发开关网络(2)用于连接毫米波收发天线阵列(1)和毫米波收发机模块(3)。2.根据权利要求1所述一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端,其特征在于：所述发射天线阵列(11)包括由12个发射天线子阵列组成的一维均匀直线阵；所述接收天线阵列(12)包括由12个接收天线子阵列组成的一维均匀直线阵。3.根据权利要求1所述一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端,其特征在于：所述毫米波收发开关网络(2)分为发射开关网络(21)和接收开关网络(22)，所述发射开关网络(21)和接收开关网络(22)均由2级开关网络组成。4.根据权利要求3所述一种改进型主动式人体安检成像系统的毫米波收发前端,其特征在于：所述发射开关网络(21)由具有1个单刀十二掷开关SP12T的发射一级开关网络(211)与12个双刀16掷开关SP16T
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Tx级联的发射二级开关网络(212)组成，发射一级开关网络(211)和发射二级开关网络(212)之间通过毫米波同轴电缆连接；接收开关网络(22)由具有1个单刀十二掷开关SP12T的接收一级开关网络(221)与具有12个单双刀十六掷开关SP16T
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Rx级联的接收二级开关网络(222)组成，接收一级开关网络(221)和接收二级开关网络(222)之间通过毫米波同轴电缆连接。5.根据权利要求1所述一种改进型主动式人体安检成像系统的毫...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀锋，宁婷，李艺萍，吴龙刚，谢香勋，
申请(专利权)人：西安天安电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：