Millimeterwellen-Bildgebungssysteme werden bei Sicherheitsüberprüfungen von öffentlichen Gebäuden, Sportstätten und Flughäfen immer beliebter.Diese Systeme sind in der Lage, gefährliche Stoffe aus Metallen und Nichtmetallen zu erkennen und ihren Standort innerhalb des Scanningbereichs zu melden., wodurch Sicherheitsfachleute hilfreich sind, verdächtige Gegenstände schneller zu lokalisieren und zu identifizieren.Erläutern Sie, wie die Komponenten in der von Analog Devices entwickelten Millimeterwellenlösung, Inc. (ADI) zusammenarbeiten und sich auf die Schlüsselrolle der Edge-Verarbeitungstechnologie bei der iterativen Aktualisierung des Systems konzentrieren.
Einführung in die Millimeterwelle
In Millimeterwellen-Systemen sind die Sender- und Empfänger-Arrays mit einer räumlich verteilten Antennen-Array verbunden.Einzelfrequenz-Radiofrequenz- (RF) -signale in alle Richtungen, die vom Zielobjekt reflektiert werden (Abbildung 1). Das durch diese Reflexion erzeugte Rückstreuungssignal wird von allen Antennen im Array empfangen,und der integrierte Schaltkreis (IC), der die Antennen verbindet, erhält Informationen, indem er die Phase und Amplitude dieser zurückgestreuten Signale misst.
Schematisches Diagramm eines Millimeterwellen-Systems für Antennen, die in Abfolge übertragen werden
Abbildung 1: In einem Millimeterwellen-System sendet die Sendeantenna nach und nach Niedrigleistung, Einzelfrequenz und allseitige Signale.(Bildquelle): Analog Devices, Inc.)
Jede Sendeantenne sendet das gleiche Signal nacheinander und dieser Messvorgang wird bei jeder Sende wiederholt.Durch Wiederholung des gesamten Prozesses auf mehreren Frequenzen im Bereich von 10 GHz bis 40 GHz, kann das System die Unterschiede in der Durchdringungstiefe und der Signalreflexion erfassen, die durch Frequenzschwankungen verschiedener HF-Signale verursacht werden.Die Auflösung des Systems hängt von der Anzahl der Sende- und Empfangskanäle ab.: beispielsweise verfügen Flughafen-Scanner über eine große Anzahl von Kanälen, um die hohe Auflösung zu erreichen, die für die Erkennung kleiner Gegenstände wie Rasiermesser erforderlich ist;Für Szenarien, bei denen Waffen und Sprengstoffe die wichtigsten Überwachungsziele sind, die Verwendung weniger Kanäle kann sowohl Kosten reduzieren als auch die Scanzeit verkürzen.
Der Prozessor kombiniert die Rückstreuungsinformationen in eine Vektormatrix.Das generierte mehrdimensionale Array kann Bilder erzeugen, die nicht nur metallische Objekte erkennen, aber auch nichtmetallische Gegenstände erkennen, die zwischen und unter den Kleidungsschichten versteckt sind.
Die Scangeschwindigkeit hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der das System die Rückstreuungsdaten verarbeitet, von Sender zu Sender wechselt und die erforderliche Frequenz zyklisch scannt.ein System mit 500 Komponenten, die den Bereich von 10 GHz bis 40 GHz in Schritten von 50 MHz abdecken, muss 300000 Schaltungen durchlaufenDie heute eingesetzten Millimeterwellen-Systeme erfordern mit ihrer schnellen Schaltfähigkeit nur, dass die gescannte Person einige Sekunden lang eine Haltung beibehält, um effektive Bilder zu erzeugen.Wenn die Schaltgeschwindigkeit schneller wirdIn Zukunft können Millimeterwellen-Systeme sogar bedrohliche Objekte erkennen, wenn das Subjekt ohne Anhalten zu Fuß durch den Detektor geht.
Bau eines Millimeterwellensystems
Um potenzielle Bedrohungen zu erkennen, die erforderliche Auflösung zu erreichen und eine schnelle Scan zu ermöglichen, müssen die Entwickler von Millimeterwellensystemen Hardware auswählen, die zusammenarbeiten kann.Die integrierte Millimeterwellenlösung von ADI umfasst einen Breitband-Mikrowellen-Synthesizer ADF4368, mehrere ADAR2001-Sender-ICs, mehrere ADAR2004-Empfänger-ICs und einen AD9083-Analog-Digital-Wandler (ADC).
Millimeterwellenbildintegrator, Sender, Empfänger und ADC integriert (Klicken Sie, um zu vergrößern)
Abbildung 2: Ein vollständiges Millimeterwellen-System kombiniert einen Synthesizer, einen Sender, einen Empfänger und einen ADC mit Stromverwaltung, Schaltern und Logikkomponenten. (Bildquelle: Analog Devices, Inc.)
Die Signalkette wird vom ADF4368 Mikrowellen-Breitband-Phase-Locked-Loop-Synthesizer (PLL) mit integriertem Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) gestartet (Abbildung 3).ADF4368 kann Frequenzschritte im Bereich von 2 erzeugen.5 GHz bis 10 GHz, mit einem Schrittintervall von 12,5 MHz, vollständig im Betriebsfrequenzband von 800 MHz bis 12,8 GHz.Der Jitter seiner kontinuierlichen Welle (CW) ist kleiner als 30 fsecRMS.
Bild von Analoggeräten ADF4368 Mikrowellen Breitband-Synthesizer
Abbildung 3: Der Mikrowellen-Breitband-Synthesizer ADF4368 mit integriertem VCO kann eine geringe Jitter-CW-HF-Ausgabe im Frequenzbereich von 2,5 GHz bis 10 GHz liefern. (Bildquelle: Analog Devices, Inc.)
Die Ausgangssignalleistung von ADF4368 beträgt 9 dBm (7,94 mW). Aufgrund der geringeren Leistung, die der Sender-IC benötigt, kann die Ausgabe von ADF4368 in sieben Kanäle unterteilt werden,mit einer Leistung von mehr als 50 W und.
Der ADAR2001-Sender-IC (Abbildung 4) empfängt Eingaben von ADF4368 und multipliziert, filtert, schwächt, teilt,und verstärkt das Signal, um vier Antennen-Ausgangskanäle mit Frequenzen zwischen 10 GHz und 40 GHz für jedes IC bereitzustellen.