[发明专利]一种THz雷达的收发前端

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种THz雷达的收发前端设计。

背景技术

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1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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是：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。

本发明的有益效果：本发明的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。本发明的结构即能保证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1为现有的常规雷达系统结构示意图。

图2为本发明实施例的THZ雷达的收发前端结构示意图。

图3为采用了本发明实施例的THZ雷达的收发前端的雷达系统结构示意图。

具体实施方式

下面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1和2产生的信号如下所示：

s₁(t)=A₁cos(ω₁t+θ₁)    (1)

s₂(t)=A₂cos(ω₂t+θ₂)