一种太赫兹雷达系统参数的标定系统的制作方法

本发明涉及太赫兹雷达系统测试技术领域，具体涉及一种太赫兹雷达系统参数的标定系统。

背景技术：

太赫兹波是电磁波谱上介于微波与红外光之间的电磁波，其频率在0.1～10THz左右，兼有微波与红外光两个频段的特性。相比于微波信号，太赫兹波的波长较小，适合于大信号带宽和窄天线波束的实现，可获得目标的精细成像，从而有利于目标的识别；相比于红外光信号，太赫兹波对非极性和弱极性介质材料具有更强的透射能力，可穿透云烟、识破伪装，适用于复杂战场环境，同时回波具有更好的相参性，具备更高的抗干扰能力。在军事应用的一个重要发展方向，因此迫切需要太赫兹雷达系统参数的测试和标定

现有技术中的多种太赫兹器件测量解决方案中，用户能够基于毫米波信号源和毫米波网络分析仪经过频率扩展器可以测量频率高达1.1THz的太赫兹器件性能参数，但无法测试太赫兹雷达系统参数。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种太赫兹雷达系统参数的标定系统，可以满足太赫兹雷达系统的闭环测试，可标定太赫兹雷达系统的探测灵敏度，同时提供大带宽太赫兹雷达系统的目标模拟回波。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种太赫兹雷达系统参数的标定系统，其特点是，用于对待标定太赫兹雷达系统进行参数标定，该标定系统包含：

上下变频子系统，与待标定太赫兹雷达系统连接，所述的上下变频子系统包含第一衰减器、第一谐波混频器、第二衰减器及第二谐波混频器；

中频延时子系统，与所述的上下变频子系统连接，所述的中频延时子系统包含中频延时模块及中频信号衰减器；

中央处理器，与所述的中频延时子系统连接；其中

所述的第一衰减器与所述的待标定太赫兹雷达系统连接，用于将接收的待标定太赫兹雷达系统发射的太赫兹信号进行衰减；

所述的第一谐波混频器与第一衰减器连接，用于将衰减后的太赫兹信号下变频到中频信号；

所述的中频延时模块与第一谐波混频器连接，用于将中频信号进行延时处理，形成中频目标模拟回波信号；

所述的中频衰减器与中频延时模块连接，用于调节中频目标模拟回波信号的功率；

所述的第二谐波混频器与中频衰减器连接，用于将中频目标模拟回波信号上变频至太赫兹信号频段；

所述的第二衰减器与第二谐波混频器连接，用于将太赫兹信号频段的目标模拟回波信号进行衰减，然后发送至待标定太赫兹雷达系统；

所述的中央处理器分别与所述的中频延时模块及中频衰减器连接，用于根据目标模型产生控制信号数据，控制中频延时模块产生中频目标模拟回波信号。

所述的上下变频子系统还包含一本振信号发生器，所述的本振信号发生器分别与所述的第一谐波混频器及第二谐波混频器连接，用于产生本振频率。

所述的本振信号发生器调整的本振频率范围在5～20GHz之间，使下变频的中频输出在DC～2.5GHz，且信号带宽为2GHz。

所述的标定系统的工作频率范围为170GHz～260GHz之间，并且中心频率可调。

所述的标定系统的工作带宽范围0.5～2GHz之间，并且工作带宽可调。

所述的标定系统的可承受信号功率大于100mW，脉冲宽度范围为2μs～1ms之间，脉冲重复频率的范围为500Hz～15kHz之间。

所述的第一衰减器与第二衰减器的参数相同，并且，均为170GHz～260GHz，0～30dB的可变衰减器。

所述的第一谐波混频器与第二谐波混频器的参数相同，并且，均为0GHz～260GHz，16次谐波混频器。

所述的中频延时模块为一单路光电延时模块，所述的单路光电延时模块包含依次通过光路连接的第一隔离器、激光器、第一光开关、光纤组、第二光开关、探测器、放大器及第二隔离器。

所述的中频延时模块为一多路光电延时模块，所述的多路光电延时模块包含依次通过光路连接的第一隔离器、激光器、光分束器、若干个第一光开关、若干个光纤组、若干个第二光开关、光合束器、探测器、放大器及第二隔离器，其中，所述的光分束器通道数、光合束器的通道数、第一光开关的个数、光纤组的个数及第二光开关的个数对应。

本发明一种太赫兹雷达系统参数的标定系统与现有技术相比具有以下优点：本发明在更换第一谐波混频器和第二谐波混频器的情况下，产生大带宽太赫兹雷达系统的目标模拟回波，可应用与太赫兹各频段的雷达系统测试标定。

附图说明

图1为本发明一种太赫兹雷达系统参数的标定系统的结构框图；

图2为单路光电延时模块的原理框图；

图3多路光电延时模块的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

现有技术中太赫兹雷达系统通常采用线性调频脉冲(也可改成调频连续波)工作体制。LFM矩形脉冲信号的解析表达式可写成：

其中，Arect(t/T)表示信号包络，T表示脉冲宽度，f₀表示载波频率，k表示调频斜率。

太赫兹雷达系统点目标回波为：

其中，B表示目标回波衰减系数，Arect(t/T)表示信号包络，T表示脉冲宽度，f₀表示载波频率，k表示调频斜率，τ表示延时时间。

太赫兹雷达系统体目标回波为：

从式(2)及式(3)中来看将太赫兹信号变频到中频，通过中频延时系统产生多路点目标信号生成体目标信号是完全可行的，再经过中频衰减器和太赫兹波段衰减器的调节，产生太赫兹雷达系统的目标回波，因此太赫兹雷达系统可以标定系统太赫兹雷达系统的灵敏度和接收链路的增益等系统参数。

一种太赫兹雷达系统参数的标定系统，如图1所示，用于对待标定太赫兹雷达系统100进行参数标定，该标定系统包含：上下变频子系统200，与待标定太赫兹雷达系统100连接，所述的上下变频子系统200包含第一衰减器201、第一谐波混频器202、第二衰减器203及第二谐波混频器204；中频延时子系统300，与所述的上下变频子系统200连接，所述的中频延时子系统300包含中频延时模块301及中频信号衰减器302；中央处理器400，与所述的中频延时子系统300连接，中央处理器400为一计算机；其中，所述的第一衰减器201与所述的待标定太赫兹雷达系统100连接，用于将接收的待标定太赫兹雷达系统100发射的太赫兹信号进行衰减(将信号功率调整到第一谐波混频器202的射频端所承受的信号功率范围，第一衰减器201的衰减量可调以适应不同的待标定太赫兹雷达系统)；所述的第一谐波混频器202与第一衰减器201连接，用于将衰减后的太赫兹信号下变频到中频信号；所述的中频延时模块301与第一谐波混频器202连接，用于将中频信号进行延时处理及其它参数处理，形成中频目标模拟回波信号；所述的中频衰减器302与中频延时模块301连接，用于调节中频目标模拟回波信号的功率；所述的第二谐波混频器204与中频衰减器302连接，用于将中频目标模拟回波信号上变频至太赫兹信号频段；所述的第二衰减器203与第二谐波混频器204连接，用于将太赫兹信号频段的目标模拟回波信号进行衰减，然后发送至待标定太赫兹雷达系统100；所述的中央处理器400分别与所述的中频延时模块301及中频衰减器302连接，用于根据目标模型产生控制信号数据，控制中频延时模块301产生中频目标模拟回波信号。

在本实施例中，所述的上下变频子系统200还包含一本振信号发生器205，所述的本振信号发生器205分别与所述的第一谐波混频器202及第二谐波混频器204连接，用于产生本振频率；较佳地，本振信号发生器205调整的本振频率范围在5～20GHz之间，使下变频的中频输出在DC～2.5GHz，且信号带宽为2GHz。

在本实施例中，较佳地，标定系统的工作频率范围为170GHz～260GHz之间，并且中心频率可调；工作带宽范围0.5～2GHz之间，并且工作带宽可调；可承受信号功率大于100mW，脉冲宽度范围为2μs～1ms之间，脉冲重复频率的范围为500Hz～15kHz之间。

在本实施例中，较佳地，第一衰减器201与第二衰减器203的参数相同，并且，均为170GHz～260GHz，0～30dB的可变衰减器；第一谐波混频器202与第二谐波混频器204的参数相同，并且，均为0GHz～260GHz，16次谐波混频器。

为保证中频延时系统的工作频率为大带宽工作，且要实现信号延时，中频延时模块301可以采用一个单路光电延时模块，如图2所示，所述的单路光电延时模块包含依次通过光路连接的第一隔离器3011、衰减器3012、激光器3013、第一光开关3014、光纤组3015、第二光开关3016、探测器3017、放大器3018及第二隔离器3019。单路光电延时模块将第一谐波混频器202与本振信号发生器205下变频产生的中频信号通过激光器3013调制到光信号上，通过第一光开关3014、光纤组3015的信号传输，信号在光纤传输形成信号延时，即通过光纤组3015不同长度的光纤，形成不同延时值，因此通过切换第一光开关3014、第二光开关3016，可选择不同的延迟值，延时后的光信号通过探测器3017解调出延时后的中频信号，延时后的中频信号，通过放大器3018，第二隔离器3019延时后的中频信号送至中频衰减器302，通过中频衰减器302调整信号的幅度大小。调整幅度后具有延时特性的中频信号经过第二谐波混频器204与本振信号发生器205上变频至太赫兹频段(170GHz～260GHz)产生出目标回波信号。

在本发明的另外一个实施例中，中频延时模块301根据太赫兹雷达系统体目标回波的要求，可以采用一个多路光电延时模块，如图3所示，所述的多路光电延时模块包含依次通过光路连接的第一隔离器3011、衰减器3012、激光器3013、光分束器3020、若干个第一光开关3014、若干个光纤组3015、若干个第二光开关3016、光合束器3021、探测器3017、放大器3018及第二隔离器3019，其中，所述的光分束器3020通道数、光合束器3021的通道数、第一光开关3014的个数、光纤组3015的个数及第二光开关3016的个数对应，所述的其实质是在单路光电延时模块上增加光分束器3020和光合束器3021，完成多路点目标信号的延时和合成，再根据中频衰减器调整信号的幅度，形成中频频段的体目标信号，之后通过上变频产生太赫兹频段体目标信号，较佳地，在本实施例中，产生7点体目标回波信号，每点目标信号有8路延时。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。