[实用新型]一种差频信号产生装置及系统

说明书

本实用新型实施例提供一种差频信号产生装置及系统。装置包括太赫兹发射器、第一本振源、第一混频探测器、第一功率放大器和信号处理链路；太赫兹发射器向被测目标发射第一太赫兹波；第一混频探测器对由被测目标反射的反射波和第一本振源产生的第二太赫兹波进行混频获得第一差频信号；第一功率放大器对第一差频信号进行功率放大；信号处理链路中的倍频器接收并倍频放大后的第一差频信号获得第二差频信号，第二混频探测器对第二差频信号和第二本振源产生的射频信号进行混频获得第三差频信号并将第三差频信号输出。本实用新型得到的第三差频信号在进行时频分析时，在较短时间窗口下提高了时间分辨率和速度分辨率。

技术领域

本实用新型涉及信号分析技术领域，具体而言，涉及一种差频信号产生装置及系统。

背景技术

太赫兹波(THz波)是振荡频率在～10¹²Hz量级的电磁波，太赫兹波具有对非极性材料穿透性好、载频高、不引起电离破坏等特点，在国家和公共安全、军事、高速通信、生物研究等领域具有巨大应用潜力。太赫兹波技术近年来发展迅速，其中利用太赫兹波进行多普勒干涉测速，具有对非极性材料穿透性好的特点和优势，在材料加载下的动态响应研究领域具有重要应用价值。

多普勒干涉测速技术基于多普勒效应实现。多普勒效应指的是电磁波 (频率f)照射到运动物体上，被其反射的电磁波频率会发生一定的变化的现象。电磁波频率变化量称之为多普勒频移(频率变化量Δf与物体速度u 成正比，Δf＝f'-f＝2uf/c，其中c为光速)。在多普勒干涉测速技术中，将电磁波分为两束，一束照射到运动目标上被反射，反射电磁波与另一束进行干涉，由于两束电磁波的频率不同，记录得到的时域干涉信号是以多普勒频移为频率的振荡信号(即S(t)＝Asin(2πΔft))。若物体的运动速度是变化的,即u＝u(t)，那么振荡信号的振荡频率也在随时间变化，Δf＝Δf(t)。对该信号进行时频分析，就可以得到运动目标速度随时间的变化历史u(t)。

对多普勒干涉测速信号的时频分析一般采用短时傅里叶变换技术，将反射电磁波与另一束电磁波干涉后得到的干涉信号直接平均分割成多个时间段(宽度Δt)，每个时间段进行傅里叶频谱分析，获得这段时间内的振荡频率(即多普勒频移)，由此计算出运动目标在此时间段内的平均速度。在物体运动速度较为平稳的情况下，直接对干涉信号进行时频分析可以获得比较高精度的速度历史信息，在速度变化较快的情形下，时频分析存在速度分辨率不足的缺陷。因此，当前直接对多普勒干涉测速技术获得的信号进行时频分析的方法，无法同时实现时间分辨率和速度精度都比较高的效果。图1(a)为现有技术提供的速度曲线示意图，图1(b)为现有技术提供的太赫兹多普勒干涉信号示意图，图1(c)为现有技术提供的大时间窗口下的多普勒信号时频分析示意图，图1(d)为现有技术提供的小时间窗口下的多普勒信号时频分析示意图，如图1(a)-(d)所示，可以看到，对于同一个信号，若采用大的时间窗口，速度精度较高，但时间分辨较弱；而如果采用较短的时间窗口，时间分辨较高但速度分辨较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种差频信号产生装置及系统，以解决上述无法同时达到较高时间分辨率和速度分辨率的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种差频信号产生装置，包括：依次通信连接的太赫兹发射器、第一本振源、第一混频探测器、第一功率放大器和信号处理链路；其中，

所述太赫兹发射器用于向被测目标发射第一太赫兹波；

所述第一本振源用于产生第二太赫兹波；

所述第一混频探测器用于对由所述被测目标反射的所述第一太赫兹波对应的反射波和所述第二太赫兹波进行混频，获得第一差频信号；

所述第一功率放大器用于对所述第一差频信号进行功率放大；