CN102540262B - 非线性结点探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非线性结点探测器，用于探测电子目标，包括：信号处理终端单元；扫频信号发生单元；第一放大器；发射天线；接收天线；第二放大器；扫频接收本振单元；接收混频器；以及混频信号处理单元。本发明通过使用扫频信号来探测电子目标的存在与位置，由于有电子目标存在时探测器所获得的混频输出信号的电平特性与仅有干扰信号时所获得的混频输出信号的电平特性完全不相同，可以方便地判断回波信号是为电子目标所发出的还是为干扰信号，可以有效地避免环境背景中其它电磁波信号的干扰，提高对电子目标的探测性能，降低虚警率。

Description

非线性结点探测器
技术领域
本发明涉及安全防护探测技术领域，具体来说，本发明涉及一种非线性结点探测器。
背景技术
在安全防护探测技术领域中，非线性结点探测器可用于探查隐藏在行李、包裹、墙体、家具等物品内及人身上的电子装置，也可用于检测拦截遥控炸弹、地雷、***、手机、数码相机、录音笔等可能带来人身安全与信息安全隐患的电子目标，可以广泛应用于各类要害场所的安全防护检测领域。
电子装置一般由电子电路组成，电子电路的最基本元素是二极管，二极管为两种半导体物质联结而成。根据二极管的特性，一般将二极管的联结点称之为非线性结点。随着电子工业的迅猛发展，在各种电子装置上大量使用二极管、三极管和集成电路，使得在这些电子装置中存在一个或多个非线性结点。非线性结点探测器就是在搜查的区域内发出高频电磁波，激发各种电子装置中的非线性结点上的自激回波，然后用非线性结点探测器上的接收器捕获到各种自激回波，以达到对电子目标探测、定位的目的，目前在国内外均广泛应用。
然而，随着电子科学技术的进步，目前生产活动中有大量的电子装置投入使用，另外日常环境背景中也存在大量杂乱的电磁波信号，非线性结点探测器所工作的频带(一般为800MHz-4GHz)附近还存在有大量的各种频率的其它电磁信号，此类无用的信号经常干扰非线性结点探测器的正常工作，造成虚警。现有的非线性结点探测器一般为点频体制的非线性结点探测器，其所发出的点频发射信号的频率是固定的，如果环境背景中正好存在该频率的干扰信号，则其正好会影响该非线性结点探测器的正常工作。事实上，由于环境背景中存在的干扰信号的频率多种多样，现有的点频体制的非线性结点探测器很难找到一个正好避开所有干扰信号影响的频率，来探测可能带来人身安全与信息安全隐患的电子目标，即现有的非线性结点探测器在干扰的电磁环境中无法正常工作，影响了其在各类复杂使用环境下的进一步推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用扫频体制的非线性结点探测器，可以有效地避免环境背景中的电磁波干扰信号，提高对电子目标的探测性能，降低虚警率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种非线性结点探测器，用于探测电子目标，包括：
信号处理终端单元；
扫频信号发生单元，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示发出扫频发射信号；
第一放大器，与所述扫频信号发生单元相连接，用于将所述扫频发射信号放大；
发射天线，与所述第一放大器相连接，用于将所述放大的扫频发射信号发射出去；
接收天线，用于接收回波信号；
第二放大器，与所述接收天线相连接，用于将所述回波信号放大；
扫频接收本振单元，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示发出与所述扫频发射信号同步变化的扫频接收本振信号；
接收混频器，分别与所述第二放大器和扫频接收本振单元相连接，用于将所述放大的回波信号和扫频接收本振信号混频，形成混频输出信号；以及
混频信号处理单元，分别与所述接收混频器和信号处理终端单元相连接，用于对所述混频输出信号进行滤波、放大和检波处理，然后发送给所述信号处理终端单元，来判断所述回波信号是否由所述电子目标发出。
可选地，所述扫频信号发生单元包括：
扫频信号发生器，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示产生扫频信号；
锁相本振源，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示产生固定点频信号；
发射混频器，分别与所述扫频信号发生器和锁相本振源相连接，用于将所述扫频信号和固定点频信号混频；以及
滤波器，分别与所述发射混频器和第一放大器相连接，用于对经所述发射混频器混频后输出的信号进行滤波处理，发出扫频发射信号。
可选地，所述非线性结点探测器的工作频带为800MHz-4GHz。
可选地，所述混频输出信号经过滤波、放大和检波处理后为连续直流电平。
可选地，所述回波信号为所述电子目标的非线性结点的自激回波。
可选地，所述扫频信号发生器为DDS合成器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过使用扫频信号来探测电子目标的存在与位置，由于有电子目标存在时探测器所获得的混频输出信号的电平特性与仅有干扰信号时所获得的混频输出信号的电平特性完全不相同，可以方便地判断回波信号是为电子目标所发出的还是为干扰信号，可以有效地避免环境背景中其它电磁波信号的干扰，提高对电子目标的探测性能，降低虚警率。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为本发明一个实施例的非线性结点探测器的结构框图；
图2为本发明一个实施例的非线性结点探测器的扫频信号发生单元的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1为本发明一个实施例的非线性结点探测器的结构框图。如图所示，该非线性结点探测器200可以用于探测电子目标，其可以包括：
信号处理终端单元201；
扫频信号发生单元202，与信号处理终端单元201相连接，用于根据信号处理终端单元201的指示发出扫频发射信号；
第一放大器203，与扫频信号发生单元202相连接，用于将扫频发射信号放大；
发射天线204，与第一放大器203相连接，用于将放大的扫频发射信号发射出去；
接收天线205，用于接收回波信号；
第二放大器206，与接收天线205相连接，用于将回波信号放大；
扫频接收本振单元207，与信号处理终端单元201相连接，用于根据信号处理终端单元201的指示发出与扫频发射信号同步变化的扫频接收本振信号；
接收混频器208，分别与第二放大器206和扫频接收本振单元207相连接，用于将放大的回波信号和扫频接收本振信号混频，形成混频输出信号；以及
混频信号处理单元209，分别与接收混频器208和信号处理终端单元201相连接，用于对混频输出信号进行滤波、放大和检波处理，然后发送给信号处理终端单元201，来判断回波信号是否由电子目标发出。
图2为本发明一个实施例的非线性结点探测器的扫频信号发生单元的结构框图。如图所示，扫频信号发生单元202可以包括：
扫频信号发生器2021，与信号处理终端单元201相连接，用于根据信号处理终端单元201的指示产生扫频信号；
锁相本振源2022，与信号处理终端单元201相连接，用于根据信号处理终端单元201的指示产生固定点频信号；
发射混频器2023，分别与扫频信号发生器2021和锁相本振源2022相连接，用于将扫频信号和固定点频信号混频；以及
滤波器2024，分别与发射混频器2023和第一放大器203相连接，用于对经发射混频器2023混频后输出的信号进行滤波处理，发出扫频发射信号。
在本实施例中，非线性结点探测器的工作频带可以为800MHz-4GHz。
在本实施例中，如果探测器所接收到的回波信号的确为电子目标的非线性结点的自激回波，则此时的混频输出信号为一固定频率的中频信号，且由于当电子目标实际存在时该中频信号始终会存在，其经过滤波、放大和检波处理后应该为连续直流电平；如果探测器所接收到的回波信号为干扰信号的话，则此时混频输出信号不可能为固定频率，或者由于干扰信号不会始终存在，其经过滤波、放大和检波处理后不可能为一连续直流电平，而应该是一短脉冲信号，其与有电子目标存在时探测器所获得的混频输出信号的电平特性完全不相同，可以方便地判断该回波信号是为电子目标所发出的还是为干扰信号，以此来确定当前区域中是否存在有可疑的电子目标，有效地降低虚警率。
在本实施例中，扫频信号发生器可以为DDS合成器，再结合锁相本振源的使用，可以保证产生的扫频信号的频率准确度与扫频速度。DDS技术具有频率分辨率小、频率转换速度快、体积小、集成度高、设计和应用方便等特点，可以由信号处理终端很方便地控制其输出频率。DDS合成器产生的频率精确的扫频信号与锁相本振源输出的固定点频信号混频、滤波后产生探测器所需要的扫频发射信号。
探测器在工作时，采用跟踪接收工作方式。探测器经接收天线接收到的电子目标回波信号经过第二放大器放大后，进入接收混频器。扫频接收本振单元受信号处理终端单元的控制，输出与扫频发射信号同步变化的扫频接收本振信号。由于扫频发射信号、扫频接收本振信号均为同步变化，因此经接收混频器输出的混频输出信号为一固定频率的中频信号。经过滤波、放大和检波处理后，提高探测器在扫频工作体制下的接收灵敏度。
本发明通过使用扫频信号来探测电子目标的存在与位置，由于有电子目标存在时探测器所获得的混频输出信号的电平特性与仅有干扰信号时所获得的混频输出信号的电平特性完全不相同，可以方便地判断回波信号是为电子目标所发出的还是为干扰信号，可以有效地避免环境背景中其它电磁波信号的干扰，提高对电子目标的探测性能，降低虚警率，满足当前安全探测的使用需要。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种非线性结点探测器，用于探测电子目标，包括：
信号处理终端单元；
扫频信号发生单元，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示发出扫频发射信号；
第一放大器，与所述扫频信号发生单元相连接，用于将所述扫频发射信号放大；
发射天线，与所述第一放大器相连接，用于将所述放大的扫频发射信号发射出去；
接收天线，用于接收回波信号；
第二放大器，与所述接收天线相连接，用于将所述回波信号放大；
扫频接收本振单元，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示发出与所述扫频发射信号同步变化的扫频接收本振信号；
接收混频器，分别与所述第二放大器和扫频接收本振单元相连接，用于将所述放大的回波信号和扫频接收本振信号混频，形成混频输出信号；以及
混频信号处理单元，分别与所述接收混频器和信号处理终端单元相连接，用于对所述混频输出信号进行滤波、放大和检波处理，然后发送给所述信号处理终端单元，来判断所述回波信号是否由所述电子目标发出；
其中，所述扫频信号发生单元包括：
扫频信号发生器，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示产生扫频信号；
锁相本振源，与所述信号处理终端单元相连接，用于根据所述信号处理终端单元的指示产生固定点频信号；
发射混频器，分别与所述扫频信号发生器和锁相本振源相连接，用于将所述扫频信号和固定点频信号混频；以及
滤波器，分别与所述发射混频器和第一放大器相连接，用于对经所述发射混频器混频后输出的信号进行滤波处理，发出扫频发射信号。
2.根据权利要求1所述的非线性结点探测器，其特征在于，所述非线性结点探测器的工作频带为800MHz－4GHz。
3.根据权利要求1所述的非线性结点探测器，其特征在于，所述混频输出信号经过滤波、放大和检波处理后为连续直流电平。
4.根据权利要求1所述的非线性结点探测器，其特征在于，所述回波信号为所述电子目标的非线性结点的自激回波。
5.根据权利要求1所述的非线性结点探测器，其特征在于，所述扫频信号发生器为DDS合成器。
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