二二倍频器，第二二倍频器的输入端连接至第二功率放大器 的输出，对第二功率放大器的输出信号进行二倍频至第二频率;第二混频器，第二混频器的 本振端连接至第二二倍频器的输出端，射频端接收接收天线所接收的回波信号以生成首次 下变频信号;第三功率放大器，第三功率放大器的输入端连接至第二定向耦合器的耦合端， 对来自第二定向耦合器的信号进行功率放大;第三二倍频器，第三二倍频器的输入端连接 至第三功率放大器的输出端，对来自第三功率放大器的信号进行二倍频操作至第二频率； 第三混频器，第三混频器的本振端连接至第三二倍频器的输出端，射频端连接至第二混频 器的中频端以生成二次下变频信号；以及低噪声放大器，低噪声放大器的输入端连接至第 三混频器的中频端，对接收到的二次下变频信号进行放大并输出至数据采集和处理模块。
[0018] 进一步地，第一频率范围为13.5GHz-16.5GHz，第二频率范围为27GHz-33GHz，第一 频率为35MHz，以及第二频率为70MHz。
[0019] 进一步地，在数据采集和处理模块中，采集来自毫米波收发模块的回波信号，将回 波信号与空间位置信号联系到一起，然后进行傅里叶变换和傅里叶逆变换来得到三维图 像。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述高铁无损检测系统进行的高铁无损 检测方法，包括以下步骤:扫描装置移动毫米波收发模块、发射天线和接收天线来扫描被测 高铁;毫米波收发模块生成毫米波发射信号;发射天线将毫米波收发模块生成的毫米波发 射信号发射给被测高铁;接收天线接收被测高铁返回的回波信号并将回波信号发送给毫米 波收发模块;毫米波收发模块对回波信号进行处理并发送给数据采集和处理模块;数据采 集和处理模块对来自毫米波收发模块的信号进行处理以生成被测高铁的三维图像;以及图 像显示单元显示由数据采集和处理模块生成的三维图像。
[0021] 通过本发明的技术方案，与现有的毫米波三维成像检测系统相比，简化了系统结 构，提高了分辨率，缩短了成像时间，并具有较大的视场。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的高铁无损检测系统的组成框图。
[0023] 图2是本发明的高铁无损检测系统的结构性示意图。
[0024]图3是本发明的高铁无损检测系统中的毫米波收发模块的电路图。
[0025]图4是本发明的高铁无损检测系统的数据采集和处理模块中进行的全息三维成像 算法的流程图。
[0026]图5是本发明的高铁无损检测系统的三维目标成像原理图。
[0027]图6是本发明的高铁无损检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0029] 毫米波成像体制主要分为毫米波主动成像和毫米波被动成像。这种被动毫米波成 像系统的优点为结构比较简单，实现成本也较低，缺点就是成像时间太长，较差的成像分辨 率。随着毫米波器件水平的提高和毫米波器件技术的发展，毫米波主动成像开始受到越来 越多的重视。在毫米波主动成像中，主动合成孔径成像和主动全息成像是主要的成像体制。 毫米波全息成像的方法是源于光学全息的方法，毫米波全息成像利用电磁波的相干原理， 首先发射机要将发射高稳定的毫米波信号，接收机接受目标上每个点的发射信号并将回波 信号与高度相干的参考信号进行相干处理，提取出回波信号的幅度和相位信息，从而得到 目标点上的发射特性，最后在通过数据和图像处理的方法就可以得到场景中的目标毫米波 图像。毫米波主动全息成像得到的毫米波图像分辨率好，在与机械扫描相配合可大大缩短 成像时间，可实现工程化，所以毫米波全息成像特别适合毫米波近程主动成像。
[0030] 以下参照附图详细描述本发明的实施例。
[0031] 图1是本发明的高铁无损检测系统的组成框图。图2是本发明的高铁无损检测系统 的结构性示意图。
[0032] 如图1所示，本发明的高铁无损检测系统包括:发射天线14,用于向被测高铁发送 毫米波发射信号;接收天线15,用于接收从被测高铁返回的回波信号；毫米波收发模块11， 用于生成发送给被测高铁的毫米波发射信号并接收和处理来自接收天线15的回波信号;扫 描装置10,用于固定并移动毫米波收发模块11、发射天线14和接收天线15;数据采集和处理 模块12,用于采集和处理从毫米波收发模块11输出的回波信号以生成被测高铁的三维图 像；以及图像显示单元13,用于显示由数据采集和处理模块12生成的三维图像。
[0033] 如图2所示，扫描装置10由垂直方向导轨21、电机(例如，步进电机)22和平面检测 面板23组成。具体来说，扫描装置10包括两块平面检测面板23来支撑毫米波收发模块11、发 射天线14和接收天线15,被测高铁24置于两块平面检测面板23之间。扫描装置10还包括两 对导轨21，分别设置在每块平面检测面板23的两侧，毫米波收发模块11、发射天线14和接收 天线15沿导轨21上下移动。扫描装置10还包括位于检测面板23旁的控制电机22,其用于控 制毫米波收发模块11、发射天线14和接收天线15沿导轨21的上下移动，从而对被测高铁24 进行上下扫描。
[0034]进一步如图2所示，在每块平面检测面板23上设置N个毫米波收发模块11、N个发射 天线14和N个接收天线15,每一个毫米波收发模块11对应一个发射天线14和一个接收天线 15，N个毫米波收发模块11并排设置以形成一排毫米波收发系统，N个发射天线14并排设置 以形成发射天线阵列，以及N个接收天线15并排设置以形成接收天线阵列，其中N是大于等 于2的整数。
[0035]此外，按照时序控制N个毫米波收发模块11来逐个进行毫米波的发射和接收，从而 完成对被测高铁的水平扫描。例如，对N个毫米波收发模块11的控制可以通过单刀多掷开关 来实现，当然也可以采用本领域已知的任何时序控制装置。
[0036] 此外，被测高铁也可以移动来提高成像速度。
[0037] 还需要注意，一排毫米波收发系统所包括毫米波收发模块11以及对应的发射天线 14和接收天线15的数量可以根据平面检测面板23的宽度以及所要实现的成像速度等参数 来设置，而平面检测面板23的宽度又可以根据被测高铁24的尺寸来确定。此外，平面检测面 板23与被测高铁24之间的距离可以根据天线参数等指标来确定。上面提及的尺寸的设置对 于本领域技术人员来说是显而易见的，因此不再进行详细描述。
[0038] 例如，1排毫米波收发系统可以包括64个毫米波收发模块11以及128个天线，其中 1-64个发射天线组成发射天线阵列14,用于将64个毫米波收发模块11产生的线性调频连续 波辐射到被测目标24上，而65-128个接收天线组成接收天线阵列15,用于接收由被测高铁 反射回的信号并传输至64个毫米波收发模块11。每个发射天线对应一个接收天线，发射天 线1、2、3、···、63和64分别对应接收天线65、66、67、···、127和128。如上所述，这64个毫米波收 发模块11并非同时工作，而是例如通过两层单刀多掷开关来控制，使它们逐个地进行发射 和接收，
[0039]图3是本发明的高铁无损检测系统中的毫米波收发模块的电路图。
[0040]如图3所示，毫米波收发模块