Системы с помощью миллиметровых волн (ммВ) становятся все более популярными при проверке безопасности общественных зданий, спортивных площадок и аэропортов.Эти системы способны обнаруживать металлические и неметаллические опасные материалы и сообщать об их местоположении в зоне сканирования., тем самым помогая специалистам в области безопасности быстрее находить и идентифицировать подозрительные предметы.объяснить, как компоненты в миллиметровом волновом растворе, разработанном Analog Devices, Inc. (ADI) работают вместе и сосредотачиваются на ключевой роли технологии краевой обработки в итеративном обновлении системы.
Введение в миллиметровую волну
В системах миллиметровых волн массивы передатчика и приемника соединены с пространственно распределенным массивом антенн. В определенный момент времени одна антенна в массиве излучает низкую мощность,одночастотные всенаправленные радиочастотные (RF) сигналы, которые отражаются объектом-мишенью (рисунок 1). Сигнал обратного рассеяния, генерируемый этим отражением, будет приниматься всеми антеннами в массиве,и интегральная схема (IC), соединяющая антенны, получает информацию путем измерения фазы и амплитуды этих обратных сигналов.
Схематическая схема системы миллиметровых волн для передачи антенн в последовательности
Рисунок 1: В системе миллиметровых волн передающая антенна последовательно передает низкомощные, одночастотные и всенаправленные сигналы. Затем принимающая антенна измеряет обратное рассеивание.(Источник изображения: Analog Devices, Inc.)
Каждая передающая антенна будет передавать один и тот же сигнал последовательно, и этот процесс измерения будет повторяться для каждой передачи.Повторив весь процесс на нескольких частотах в диапазоне от 10 до 40 ГГц, система может улавливать различия глубины проникновения и отражения сигнала, вызванные частотными колебаниями различных радиочастотных сигналов.Разрешение системы зависит от количества каналов передачи и приема: например, сканеры аэропортов имеют большое количество каналов для достижения высокого разрешения, необходимого для обнаружения небольших объектов, таких как бритвы;Для сценариев, когда основными целями мониторинга являются оружие и взрывчатые вещества, использование меньшего количества каналов может снизить затраты и сократить время сканирования.
Процессор объединяет информацию обратного рассеяния в векторную матрицу.Сгенерированный многомерный массив может генерировать изображения, которые не только распознают металлические объекты, но также обнаруживают неметаллические предметы, спрятанные между слоями одежды и под ними.
Скорость сканирования зависит от скорости, с которой система обрабатывает данные обратного рассеяния, переключается от передатчика к передатчику и циклически сканирует требуемую частоту.Система с 500 компонентами, охватывающими диапазон от 10 до 40 ГГц с интервалами в 50 МГц, должна проходить 300000 переключателей.Системы миллиметровых волн, используемые сегодня, с их возможностью быстрого переключения, требуют только, чтобы человек, подвергающийся сканированию, поддерживал осанку в течение нескольких секунд, чтобы создать эффективные изображения.По мере того как скорость переключения становится быстрее, в будущем системы миллиметровых волн смогут даже распознавать угрожающие объекты, когда субъект проходит через детектор пешком без остановки.
Создание системы миллиметровых волн
Чтобы обнаружить потенциальные угрозы, достичь требуемого разрешения и облегчить быстрое сканирование, разработчики систем миллиметровых волн должны выбирать оборудование, которое может работать вместе.Интегрированное решение системы миллиметровых волн ADI включает микроволновый широкополосный синтезатор ADF4368, несколько передатчиков ADAR2001, несколько приемников ADAR2004 и AD9083 аналого-цифровой преобразователь (ADC).
Система миллиметровых волн с интегрированным интегратором изображения, передатчиком, приемником и ADC (нажмите, чтобы увеличить)
Рисунок 2: Полная система миллиметровых волн сочетает в себе синтезатор, передатчик, приемник и ADC с управлением питанием, коммутаторами и логическими компонентами.
Цепочка сигналов начинается с микроволнового широкополосного синтезатора с фазовой блокировкой (PLL) ADF4368 с интегрированным управляемым напряжением осциллятором (VCO) (рисунок 3).ADF4368 может генерировать частоты в диапазоне 2.5 - 10 ГГц, с интервалом шагов 12,5 МГц, полностью в пределах рабочей полосы частот 800 - 12,8 МГц.Джиптер его непрерывной волны (CW) одноконтактный радиочастотный сигнал меньше 30 fsecRMS.
Изображение аналоговых устройств ADF4368 Микроволновой широкополосный синтезатор
Рисунок 3: микроволновой широкополосный синтезатор ADF4368 с интегрированным VCO может обеспечивать низкий JITTER CW RF выход в диапазоне частот от 2,5 ГГц до 10 ГГц. (Изображение: Analog Devices, Inc.)
Из-за меньшей мощности, требуемой для передатчика IC, выход ADF4368 можно разделить на семь каналов,который может управлять до 128 4-канальных передатчиков IC или 512 каналов.
ИК-передатчика ADAR2001 (рисунок 4) принимает входные данные от ADF4368 и затем умножает, фильтрует, ослабляет, делит,и усиливает сигнал, чтобы обеспечить четыре выходных канала антенны с частотами от 10 до 40 ГГц для каждой IC.