适用于太赫兹雷达和通信系统的mmaop架构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，它采用倍频（Multiplier）+混频（Mixer）+阵列合成（Array）+准光传输（quasi-Optics）+抛物面天线（Parabolicantenna）的实现方式，获得全固态大功率太赫兹辐射源，可同时适用于太赫兹雷达和通信系统；该架构的收发链路均通过全固态的方式来实现，可重复性好，且便于集成化和小型化；该架构采用阵列空间功率合成的方法提高太赫兹源的输出功率，可扩展性好，可先采用小阵列，获取中等输出功率，随着技术的进步，逐渐加大阵列数量、提高单个阵元的输出功率，从而提高辐射功率。
【专利说明】适用于太赫兹雷达和通信系统的圖AOP架构
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字通信中的太赫兹通信与雷达技术，具体是适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，即倍频(Multiplier) +混频(Mixer) +阵列合成(Array) +准光传输(quas1-Optics) + 抛物面天线(Parabolic antenna)架构。
【背景技术】
[0002]太赫兹通信与雷达是太赫兹波的重要应用领域。在太赫兹通信与雷达系统中，要求:①大带宽，以适应高通信速率和高雷达分辨率的要求；②高EIRP(Effective IsotropicRadiated Power,有效各向同性辐射功率)，以实现较远的作用距离远；③收发共用、雷达和通信通用(很多场合要求二者共用一个平台)，以简化系统构成适应雷达和通信的多种调制制式，如00K (ASK)、PSK、QAM、FM等；⑤尽量全固态实现，以便于集成和小型化。这些要求对太赫兹源、调制解调、功率放大、天线、接收检测等提出了很多约束条件。现有的太赫兹雷达和通信系统架构在实现上与上述要求时存在矛盾。
[0003]现有的几种典型的太赫兹雷达和通信系统架构，如图1-3所示，图1是典型的太赫兹雷达系统架构，其发射机采用“中频调制+调制信号倍频+固态功放+电真空放大+天线”的结构，接收端通过混频器去斜处理将回波信号变到中频，这种架构一般只适用于雷达系统；图2是既适合于太赫兹雷达，又适合于太赫兹通信的系统架构，其发射机采用“中频调制+倍频本振源+混频调制+固态功放+电真空放大+天线”的结构，接收端除用低噪放代替功放外，其架构与发射端基本相同，这种架构的收发是分离的。图3是收发天线共用太赫兹雷达系统架构。
[0004]图1和图2的主要差别在于中频信号的调制方式上。图1的中频调制信号从太赫兹倍频链的驱动端馈入，经过倍频链的非线性变换形成射频信号，当调制信号是雷达的线性调频中频信号时，该变换可实现发射信号带宽的扩展，通过接收混频器的去斜处理完成目标分辨，并获得分辨率的提升；然而，当调制信号时通信用的PSK、QAM等调制制式的中频信号时，由于倍频映射的不可逆性，在接收端无法从发射信号中恢复出发射信息，因此图1的架构可有效实现高分辨率太赫兹雷达探测但不适合于通常调制方式(PSK、QAM等)的太赫兹通信。图2的中频调制信号是通过混频器调制到太赫兹频段的点频本振上，这是PSK、QAM等调制体制的太赫兹高速通信的通用架构，该系统架构虽然也适合于太赫兹雷达，但是，由于发射本振倍频链的驱动采用的是点频源，倍频后无法获得带宽的扩展，然而太赫兹雷达一般需要大带宽来实现高分辨率成像，这种架构发射信号的大带宽只能通过增加中频调制信号的带宽来实现，而中频调制信号一般处于微波波段，要实现满足要求的大带宽信号时很困难的，一般只能做到几个GHz，难以适应高分辨率成像的应用需求。综上所述，这两种架构均不太适合于雷达和通信共用硬件平台。
[0005]除此之外，无论是架构图1还是架构图2，均存在如下缺陷:
(I)功率和带宽的矛盾:
由于固态功放目前技术水平的限制，其输出功率在mW量级，带宽可以达到10%以上。由于固态功放的功率水平逐渐难以满足应用需求，图1中的虚线框部分为其拟采用的改进方案，通过电真空放大器级联，实现瓦特量级的太赫兹功率输出，然而，由于电真空器件的固有特性限制，其带宽难以与前级匹配，故整条发射链路的相对带宽大约只能2%左右，且由于电真空器件的微加工技术没有得到很好的解决，从公开的文献看，目前只有中物院太赫兹中心的0.14THz和0.22THz两只样管有功率输出，在短时间内难以达到应用的要求，造成这两种架构的EIRP均较低，限制了高速太赫兹通信和超宽带太赫兹雷达的使用性能。而且电真空器件难以集成化和小型化，且工作时需要高压，给某些场合的应用带来诸多不便。
[0006]( 2 )难以实现收发共用的问题:
在天线口径较大(高EIRP)的情况下，通常要求收发共用，即发射和接收链路共用天线，这就需要在收发链路中采用宽带环形器，架构如图3所示，而太赫兹频段的环形器技术难易解决，目前还没有相关产品，调研结果为最高工作频率0.14THz，带宽1.6GHz，远远无法满足应用需求。
[0007]( 3 )结构的灵活性问题:
该发射架构放大器与发射天线之间采用波导硬连接，一方面，在安装位置选择上的灵活性较差；另一方面，在某些应用场合下，要求天线暴露在温度条件比较恶劣的环境中(例如土 100°c )，而其上的温度会通过传导导致与其硬连接的有源放大器发生温漂，从而影响放大器性能，甚至导致其无法正常工作；而且，当通信或雷达要求对准搜索时，整套发射接收链路都要随着天线转动，影响伺服机构的灵活性。
[0008]鉴于上述多种缺陷，所以需要设计一种新的架构可同时适用于太赫兹雷达和通信系统。
【发明内容】
[0009]本发明只在提出适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，它采用倍频(Multiplier) + 混频(Mixer) + 阵列合成(Array) + 准光传输(quas1-Optics) + 抛物面天线(Parabolie antenna)的实现方式,获得全固态大功率太赫兹福射源，可同时适用于太赫兹雷达和通信系统。
[0010]本发明的技术方案如下:
适用于太赫兹雷达和通信系统的一种新型MMAOP架构，其特征在于:包括高速数字基带板，高中频变频电路、功分器、太赫兹倍频链、太赫兹混频器或者调制解调器、太赫兹滤波器、太赫兹固态功放、太赫兹发射阵列、太赫兹波分器、太赫兹接收馈源、太赫兹低噪放、椭球面镜和抛物面天线。
[0011]高速数字基带板的两个输出端和一个输入端连接到高中频变频电路。
[0012]高中频变频电路包含两个上变频模块和一个下变频模块，实现中频上下变频和滤波放大。其中上变频模块一的输入信号由数字基带板提供，其输出端连接到太赫兹混频器或者调制器；上变频模块二的输入信号也由数字基带板提供，其输出端功分两路分别作为发射和接收太赫兹倍频链的驱动信号；下变频模块的输入信号为接收机的低噪声放大器的输出，其输出送到高速数字基带板完成信号处理。
[0013]在发射支路中，太赫兹倍频链输出的信号连接到太赫兹混频器作为本振信号(L0)，上变频模块一的输出信号作为太赫兹混频器的中频信号(IF)，混频后形成的射频信号(RF)经过太赫兹滤波器实现带通滤波，太赫兹滤波器的输出端连接至太赫兹固态功放实现功率放大，太赫兹固态功放的输出端连接至太赫兹发射阵列，在太赫兹发射阵列中被功分成N X N路，再经N X N放大阵元放大后完成空间功率合成；太赫兹发射阵列的输出信号经波分器照射到椭球面镜，再经抛物面天线辐射出去。
[0014]在接收支路，抛物面天线收集到的太赫兹信号经椭球面镜照射到波分器上，被太赫兹接收馈源收集，太赫兹接收馈源的输出连接至太赫兹低噪放，太赫兹低噪放的输出连接至接收太赫兹混频器作为其射频信号(RF)，接收太赫兹倍频链输出的信号连接到太赫兹混频器作为本振信号(L0)，接收太赫兹混频器的输出中频信号(IF)端连接到低噪声放大器，低噪声放大器的输出端连接带高中频变频电路中的下变频模块。
[0015]该架构收发共用，结构灵活多变，可以适应雷达和通信的多种调制制式，可以采用QAM、PSK、FM等基带调制(采用混频器)，也可以采用OOK等射频直接调制(发射采用调制器，接收采用检波器);倍频链的输出可以是点频(通信工作采用)，也可以是宽带调制信号(雷达工作时采用)。
[0016]本发明用于雷达系统时,工作原理为:
高速数字基带板产生宽带调频信号B2 (带宽B通常为几百MHz到几GHz)和点频信号BI，B2和BI分别经高中频变频电路中的上变频模块二和上变频模块一产生具有一定带宽(带宽B通常为几百MHz到几GHz)的微波中频信号S2和微波点频信号SI，S2通过太赫兹倍频链形成的信号T21按照倍频次数提高雷达工作频率、扩展雷达工作带宽，M次倍频后，信号带宽可由S2的B扩展T21到MXB ;宽带信号T21和点频信号SI在太赫兹混频器中完成混频，带通滤波器滤波后利用固态功率放大器放大后功分为NXN路信号，功分后的NXN路信号分别在空间功率合成单元馈入NXN阵列的每个阵元进行功率放大，通过设计各路功率放大器的相位响应特性，使得NXN路的太赫兹辐射信号在特定的方向上形成同向叠力口，从而完成空间功率合成，达到提高有效辐射功率的目的，辐射信号通过波束波导形成的准光光路，经波分器和椭球面镜馈入到抛物面天线的副面，再通过抛物面天线的主反射面聚束后发射出去；其中，N的数值由阵列数量确定。
[0017]回波信号经过相同的抛物面天线，在波分器处与发射信号分离，进入THz (太赫兹)接收馈源，经低噪声放大器，与接收太赫兹倍频链产生的太赫兹信号在混频器中完成下变频，同时完成去斜(de-chirp)，形成携带目标信息的窄带信号，进入高中频变频电路中的下变频模块下变频到基带，在高速数字基带板中完成成像处理。
[0018]高速数字基带板产生的数字宽带调频信号，是由高速数字基带板中的数字器件(如现场可编程门阵列FPGA，直接数字合成器DDS等)产生，信号形式具有很大的灵活性，可以是线性调频，也可以是非线性调频。
[0019]所有频率的产生(包括数字信号生成单元的时钟、高速数字基带板的时钟)均基于同一参考晶振，因此，整套系统是相参的，可提高太赫兹雷达系统的检测能力。
[0020]本发明用于通信系统时，具有多种工作模式，分别为:
(I)基带数字调制。高速数字基带板产生点频信号B2和基带数字调制信号BI (幅相调制QAM、相位调制PSK、频率调制FM等)，B2和BI分别经高中频变频电路中的上变频模块二和上变频模块一产生微波点频信号S2和带调制的微波中频信号SI，S2作为太赫兹倍频链的驱动信号，经倍频至太赫兹波段产生T21作为太赫兹混频器的本振，即作为信息传输的载波信号；S1作为太赫兹混频器的中频输入信号，经混频器的载波调制形成太赫兹波段的信号辐射，太赫兹波段的信号辐射经过带通滤波器滤除镜像频率形成单边带发射信号，单边带发射信号利用固态功率放大器放大后功分为NXN路信号，功分后的NXN路信号分别在空间功率合成单元馈入NXN阵列的每个阵元进行功率放大，通过设计各路功率放大器的相位响应特性，使得N X N路的太赫兹辐射信号在特定的方向上形成同向叠加，从而完成空间功率合成，达到提高有效辐射功率的目的，辐射信号通过波束波导形成的准光光路，经波分器和椭球面镜馈入到抛物面天线的副面，再通过抛物面天线的主反射面聚束后发射出去；其中，N的数值由阵列数量确定。
[0021]接收信号经过相同的抛物面天线收集，在波分器处与发射信号分离，进入THz接收馈源，经低噪声放大器，与接收太赫兹倍频链产生的太赫兹信号在混频器中完成下变频至微波波段，进入高中频变频电路中的下变频模块下变频到基带，在高速数字基带板中完成信息的高速解调。
[0022](2)射频直接调制。系统发射支路中的太赫兹混频器采用高速调制器，SI为馈入的码流信号，控制高速调制器的开关，形成对太赫兹波的射频直接调制；系统接收支路中的太赫兹混频器用高速解调器，通过对上述发射调制信号的直接检波，获得传输信息，即实现通-断幅度键控(on-off keying, OOK)通信。
[0023]所述混频器可以采用基波混频器，也可以采用谐波混频器。
[0024]系统有效辐射功率提升可以有三种途径，所述抛物面天线的主反射面的口径增大，则天线增益提高，系统的有效辐射功率增大；所述太赫兹发射阵列数目参数N增大，则空间功率合成的功率提高，系统的有效辐射功率增大；所述太赫兹发射阵列中放大阵元的单元功率增大,则空间功率合成的功率提高,系统的有效辐射功率增大。
[0025]本发明的有益效果如下:
第一，该硬件平台的架构可兼顾雷达和通信使用，二者可分时工作，且太赫兹雷达基带信号的带宽通过倍频获得展宽，可形成超高分辨成像能力；
第二，该硬件架构的太赫兹源采用全固态的方式来实现，易于集成化，可靠性高；
第三，采用阵列合成技术，在保证系统有效工作带宽的条件下，提高了输出功率。
[0026]第四，采用太赫兹波段的波束波导，使系统架构更加灵活，可扩展性强，简化跟踪对准伺服设计；
第五，采用太赫兹波段准光技术，配合高增益反射面天线，提高太赫兹通信雷达系统有效辐射功率。
[0027]系统还具有如下特点:
0.该架构的收发链路均通过全固态的方式来实现，可重复性好，且便于集成化和小型
化；
2).采用阵列空间功率合成的方法提高太赫兹源的输出功率，可扩展性好，在设计和工艺水平等条件还无法支撑大规模阵列的通道一致性要求是，可先采用小阵列，获取中等输出功率，随着技术的进步，逐渐加大阵列数量、提高单个阵元的输出功率，从而提高辐射功率。
【专利附图】
【附图说明】[0028]图1为倍频本振源+混频调制+固态功放+电真空放大+天线的太赫兹发射机架构示意图；
图2是基带(中频)调制+倍频+固态功放+电真空放大+天线的太赫兹发射机架构示意图；
图3为收发共用天线太赫兹雷达架构示意图；
图4为本发明的系统框图。
【具体实施方式】
[0029]本发明适用于太赫兹雷达和通信系统的一种新型MMAOP架构，如图4所示，包括高速数字基带板，高中频变频电路、功分器、太赫兹倍频链、太赫兹混频器或者调制解调器、太赫兹滤波器、太赫兹固态功放、太赫兹发射阵列、太赫兹波分器、太赫兹接收馈源、太赫兹低噪放、椭球面镜和抛物面天线。
[0030]高速数字基带板的两个输出端和一个输入端连接到高中频变频电路。
[0031]高中频变频电路包含两个上变频模块和一个下变频模块，实现中频上下变频和滤波放大。其中上变频模块一的输入信号由数字基带板提供，其输出端连接到太赫兹混频器或者调制器；上变频模块二的输入信号也由数字基带板提供，其输出端功分两路分别作为发射和接收太赫兹倍频链的驱动信号；下变频模块的输入信号为接收机的低噪声放大器的输出，其输出送到高速数字基带板完成信号处理。
[0032]在发射支路中，太赫兹倍频链输出的信号连接到太赫兹混频器作为本振信号(L0)，上变频模块一的输出信号作为太赫兹混频器的中频信号(IF)，混频后形成的射频信号(RF)经过太赫兹滤波器实现带通滤波，太赫兹滤波器的输出端连接至太赫兹固态功放实现功率放大，太赫兹固态功放的输出端连接至太赫兹发射阵列，在太赫兹发射阵列中被功分成N X N路，再经N X N放大阵元放大后完成空间功率合成；太赫兹发射阵列的输出信号经波分器照射到椭球面镜，再经抛物面天线辐射出去。
[0033]在接收支路，抛物面天线收集到的太赫兹信号经椭球面镜照射到波分器上，被太赫兹接收馈源收集，太赫兹接收馈源的输出连接至太赫兹低噪放，太赫兹低噪放的输出连接至接收太赫兹混频器作为其射频信号(RF)，接收太赫兹倍频链输出的信号连接到太赫兹混频器作为本振信号(L0)，接收太赫兹混频器的输出中频信号(IF)端连接到低噪声放大器，低噪声放大器的输出端连接带高中频变频电路中的下变频模块。
[0034]该架构收发共用，结构灵活多变，可以适应雷达和通信的多种调制制式，可以采用QAM、PSK、FM等基带调制(采用混频器)，也可以采用OOK等射频直接调制(发射采用调制器，接收采用检波器);倍频链的输出可以是点频(通信工作采用)，也可以是宽带调制信号(雷达工作时采用)。
[0035]本发明用于雷达系统时,工作原理为:
高速数字基带板产生宽带调频信号B2 (带宽B通常为几百MHz到几GHz)和点频信号BI，B2和BI分别经高中频变频电路中的上变频模块二和上变频模块一产生具有一定带宽(带宽B通常为几百MHz到几GHz)的微波中频信号S2和微波点频信号SI，S2通过太赫兹倍频链形成的信号T21按照倍频次数提高雷达工作频率、扩展雷达工作带宽，M次倍频后，信号带宽可由S2的B扩展T21到MXB ;宽带信号T21和点频信号SI在太赫兹混频器中完成混频，带通滤波器滤波后利用固态功率放大器放大后功分为NXN路信号，功分后的NXN路信号分别在空间功率合成单元馈入NXN阵列的每个阵元进行功率放大，通过设计各路功率放大器的相位响应特性，使得NXN路的太赫兹辐射信号在特定的方向上形成同向叠力口，从而完成空间功率合成，达到提高有效辐射功率的目的，辐射信号通过波束波导形成的准光光路，经波分器和椭球面镜馈入到抛物面天线的副面，再通过抛物面天线的主反射面聚束后发射出去；其中，N的数值由阵列数量确定。
[0036]回波信号经过相同的抛物面天线，在波分器处与发射信号分离，进入THz接收馈源，经低噪声放大器，与接收太赫兹倍频链产生的太赫兹信号在混频器中完成下变频，同时完成去斜(de-chirp)，形成携带目标信息的窄带信号，进入高中频变频电路中的下变频模块下变频到基带，在高速数字基带板中完成成像处理
高速数字基带板产生的数字宽带调频信号，是由高速数字基带板中的数字器件(如现场可编程门阵列FPGA，直接数字合成器DDS等)产生，信号形式具有很大的灵活性，可以是线性调频,也可以是非线性调频。
[0037]所有频率的产生(包括高速数字基带板时钟)均基于同一参考晶振，因此，整套系统是相参的，可提高太赫兹雷达系统的检测能力。
[0038]本发明用于通信系统时，具有多种工作模式，分别为:
(I)基带数字调制。高速数字基带板产生点频信号B2和基带数字调制信号BI (幅相调制QAM、相位调制PSK、频率调制FM等)，B2和BI分别经高中频变频电路中的上变频模块二和上变频模块一产生微波点频信号S2和带调制的微波中频信号SI，S2作为太赫兹倍频链的驱动信号，经倍频至太赫兹波段产生T21作为太赫兹混频器的本振，即作为信息传输的载波信号；S1作为太赫兹混频器的中频输入信号，经混频器的载波调制形成太赫兹波段的信号辐射，太赫兹波段的信号辐射经过带通滤波器滤除镜像频率形成单边带发射信号，单边带发射信号利用固态功率放大器放大后功分为NXN路信号，功分后的NXN路信号分别在空间功率合成单元馈入NXN阵列的每个阵元进行功率放大，通过设计各路功率放大器的相位响应特性，使得NXN路的太赫兹辐射信号在特定的方向上形成同向叠加，从而完成空间功率合成，达到提高有效辐射功率的目的，辐射信号通过波束波导形成的准光光路，经波分器和椭球面镜馈入到抛物面天线的副面，再通过抛物面天线的主反射面聚束后发射出去；其中，N的数值由阵列数量确定。
[0039]接收信号经过相同的抛物面天线收集，在波分器处与发射信号分离，进入THz接收馈源，经低噪声放大器，与接收太赫兹倍频链产生的太赫兹信号在混频器中完成下变频至微波波段，进入高中频变频电路中的下变频模块下变频到基带，在高速数字基带板中完成信息的高速解调。
[0040](2)射频直接调制。系统发射支路中的太赫兹混频器采用高速调制器，SI为馈入的码流信号，控制高速调制器的开关，形成对太赫兹波的射频直接调制；系统接收支路中的太赫兹混频器用高速解调器，通过对上述发射调制信号的直接检波，获得传输信息，即实现通-断幅度键控(on-off keying, OOK)通信。
[0041]所述混频器可以采用基波混频器，也可以采用谐波混频器。
[0042]系统有效辐射功率提升可以有三种途径，所述抛物面天线的主反射面的口径增大，则天线增益提高，系统的有效辐射功率增大；所述太赫兹发射阵列数目参数N增大，则空间功率合成的功率提高，系统的有效辐射功率增大；所述太赫兹发射阵列中放大阵元的单元功率增大,则空间功率合成的功率提高,系统的有效辐射功率增大。
【权利要求】
1.适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:包括高速数字基带板、高中频变频电路、功分器、太赫兹倍频链、太赫兹混频器或者调制解调器、太赫兹滤波器、太赫兹固态功放、太赫兹发射阵列、太赫兹波分器、太赫兹接收馈源、太赫兹低噪放、椭球面镜和抛物面天线； 高速数字基带板的两个输出端和一个输入端均连接至高中频变频电路； 高中频变频电路包含两个上变频模块和一个下变频模块，实现中频上下变频和滤波放大；两个上变频模块为上变频模块一和上变频模块二，其中，上变频模块一的输入信号由数字基带板提供，其输出端连接到太赫兹混频器或者调制解调器；上变频模块二的输入信号也由数字基带板提供，其输出端功分两路分别作为发射和接收太赫兹倍频链的驱动信号；下变频模块的输入信号为接收机的低噪声放大器的输出，其输出送到高速数字基带板完成信号处理； 在发射支路中，太赫兹倍频链输出的信号连接到太赫兹混频器作为本振信号，上变频模块一的输出信号作为太赫兹混频器的中频信号，混频后形成的射频信号经过太赫兹滤波器实现带通滤波，太赫兹滤波器的输出端连接至太赫兹固态功放实现功率放大，太赫兹固态功放的输出端连接至太赫兹发射阵列，在太赫兹发射阵列中被功分成NXN路，再经NXN放大阵元放大后完成空间功率合成；太赫兹发射阵列的输出信号经波分器照射到椭球面镜，再经抛物面天线辐射出去； 在接收支路中，抛物面天线收集到的太赫兹信号经椭球面镜照射到波分器上，被太赫兹接收馈源收集，太赫兹接收馈源的输出连接至太赫兹低噪放，太赫兹低噪放的输出连接至接收太赫兹混频器作为其射频信号，接收太赫兹倍频链输出的信号连接到太赫兹混频器作为本振信号，接收太赫兹混频器的输出中频信号端连接到低噪声放大器，低噪声放大器的输出端连接带高中频变频电路中的下变频模块。
2.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:该架构用于雷达系统时，工作原理为: 高速数字基带板产生宽带调频信号和点频信号，带调频信号和点频信号分别经高中频变频电路中的上变频模块二和上变频模块一产生具有一定带宽的微波中频信号和微波点频信号，微波中频信号通过太赫兹倍频链形成的信号T21按照倍频次数提高雷达工作频率、扩展雷达工作带宽，M次倍频后，信号带宽可由微波中频信号的B扩展T21到MXB ;宽带信号T21和点频信号在太赫兹混频器中完成混频，带通滤波器滤波后利用固态功率放大器放大后功分为NXN路信号，功分后的NXN路信号分别在空间功率合成单元馈入NXN阵列的每个阵元进行功率放大，通过设计各路功率放大器的相位响应特性，使得NXN路的太赫兹辐射信号在特定的方向上形成同向叠加，从而完成空间功率合成，达到提高有效辐射功率的目的，辐射信号通过波束波导形成的准光光路，经波分器和椭球面镜馈入到抛物面天线的副面，再通过抛物面天线的主反射面聚束后发射出去；其中，N的数值由阵列数量确定; 回波信号经过相同的抛物面天线，在波分器处与发射信号分离，进入THz接收馈源，经低噪声放大器，与接收太赫兹倍频链产生的太赫兹信号在混频器中完成下变频，同时完成去斜，形成携带目标信息的窄带信号，进入高中频变频电路中的下变频模块下变频到基带，在高速数字基带板中完成成像处理。
3.根据权利要求2所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:宽带调频信号由高速数字基带板中的数字器件产生，为线性调频信号或者是非线性调频信号。
4.根据权利要求2所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:系统中所有频率的产生均基于同一参考晶振以保证系统的相参性。
5.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:该架构用于通信系统时，具有基带数字调制的工作模式，具体为: 高速数字基带板产生点频信号和基带数字调制信号，点频信号和基带数字调制信号分别经高中频变频电路中的上变频模块二和上变频模块一产生微波点频信号和带调制的微波中频信号，微波点频信号作为太赫兹倍频链的驱动信号，经倍频至太赫兹波段产生T21作为太赫兹混频器的本振，即作为信息传输的载波信号；带调制的微波中频信号作为太赫兹混频器的中频输入信号，经混频器的载波调制形成太赫兹波段的信号辐射，太赫兹波段的信号辐射经过带通滤波器滤除镜像频率形成单边带发射信号，单边带发射信号利用固态功率放大器放大后功分为NXN路信号，功分后的NXN路信号分别在空间功率合成单元馈入NXN阵列的每个阵元进行功率放大，通过设计各路功率放大器的相位响应特性，使得NXN路的太赫兹辐射信号在特定的方向上形成同向叠加，从而完成空间功率合成，达到提高有效辐射功率的目的，辐射信号通过波束波导形成的准光光路，经波分器和椭球面镜馈入到抛物面天线的副面，再通过抛物面天线的主反射面聚束后发射出去；其中，N的数值由阵列数量确定； 接收信号经过相同的抛物面天线收集，在波分器处与发射信号分离，进入THz接收馈源，经低噪声放大器，与接收太赫兹倍频链产生的太赫兹信号在混频器中完成下变频至微波波段，进入高中频变频电路中的下变频模块下变频到基带，在高速数字基带板中完成信息的闻速解调。
6.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:该架构用于通信系统时，具有射频直接调制的工作模式，具体为: 系统发射支路中的太赫兹混频器采用高速调制器，带调制的微波中频信号为馈入的码流信号，控制高速调制器的开关，形成对太赫兹波的射频直接调制；系统接收支路中的太赫兹混频器用高速解调器，通过对上述发射调制信号的直接检波，获得传输信息，即实现通-断幅度键控通信。
7.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:所述混频器采用基波混频器，或者采用谐波混频器。
8.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:当所述抛物面天线的主反射面的口径增大时，天线增益则提高，系统的有效辐射功率也相应增大。
9.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:当所述太赫兹发射阵列数目参数N增大时，空间功率合成的功率则提高，系统的有效辐射功率也相应增大。
10.根据权利要求1所述的适用于太赫兹雷达和通信系统的MMAOP架构，其特征在于:所述太赫兹发射阵列中放大阵元的单元功率增大时，空间功率合成的功率则提高，系统的有效辐射功率 也相应增大。
【文档编号】G01S7/28GK103901404SQ201410094418
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】张健, 成彬彬, 邓贤进, 李彪 申请人:中国工程物理研究院电子工程研究所