밀리미터 파동 (mmWave) 영상 시스템 은 공공 건물, 스포츠 경기장, 공항 의 보안 점검 에서 점점 더 인기가 높아지고 있다.이 시스템은 금속 및 비금속의 위험한 물질을 감지하고 스캔 영역 내에서 위치를보고 할 수 있습니다.이 기사에서는 밀리미터 파동 영상의 기본 원리를 탐구합니다.아날로그 디바이스가 설계한 밀리미터 파동 용액의 구성 요소가 어떻게 작동하는지 설명합니다., Inc. (ADI) 는 협력하여 시스템의 반복적인 업그레이드에서 엣지 처리 기술의 핵심 역할에 초점을 맞추고 있습니다.
밀리미터 파동에 대한 소개
밀리미터파 시스템에서는 송신기와 수신기 배열이 공간적으로 분산된 안테나 배열에 연결됩니다. 특정 시점에서는 배열의 한 안테나가 낮은 전력을 방출합니다.단일 주파수 전방향 전파 (RF) 신호이 반사에서 생성되는 반산 신호는 배열의 모든 안테나에 의해 수신됩니다.그리고 안테나를 연결하는 통합 회로 (IC) 는 이러한 역분산 신호의 단계와 진폭을 측정함으로써 정보를 얻습니다..
연속적으로 송신 안테나를 위한 밀리미터 파동 시스템의 스케마
그림 1: 밀리미터 파도 시스템에서 송신 안테나는 연속적으로 저전력, 단일 주파수 및 전방향 신호를 방송합니다. 그 다음 수신 안테나는 역방산을 측정합니다.(사진 출처): 아날로그 디바이스, 인.)
각 송신 안테나는 동일한 신호를 연속적으로 보내며, 이 측정 과정은 각 송신에 대해 반복됩니다.10GHz에서 40GHz 범위 내의 여러 주파수에서 전체 프로세스를 반복함으로써, 시스템은 다른 RF 신호의 주파수 변동으로 인한 침투 깊이와 신호 반사 차이점을 캡처 할 수 있습니다.시스템 해상도는 전송 및 수신 채널의 수에 달려 있습니다.: 예를 들어, 공항 스캐너는 면도기와 같은 작은 물체를 감지하는 데 필요한 높은 해상도를 충족시키기 위해 많은 채널을 가지고 있습니다.무기와 폭발물이 주요 모니터링 대상인 시나리오, 더 적은 채널을 사용하면 비용을 절감하고 스캔 시간을 단축 할 수 있습니다.
프로세서는 역분산 정보를 벡터 행렬으로 결합합니다. 이 벡터들이 주파수와 공간 위치와 연관되면,생성된 다차원 배열은 금속 물체뿐만 아니라 인식 이미지를 생성 할 수 있습니다, 하지만 옷 층 사이에 숨겨진 금속이 아닌 물건도 탐지합니다.
스캔 속도는 시스템이 백스캐스터 데이터를 처리하고, 송신기에서 송신기로 전환하고, 필요한 주파수를 주기적으로 스캔하는 속도에 달려 있습니다. 예를 들어10 GHz에서 40 GHz까지 50 MHz의 계단으로 범위를 커버하는 500 개의 구성 요소가 있는 시스템은 300000개의 스위치를 거쳐야 합니다.오늘날 사용되고 있는 밀리미터 파동 시스템은 빠른 전환 능력으로 스캔 대상자가 몇 초 동안 자세를 유지해야만 효과적인 이미지를 생성할 수 있습니다.스위치 속도가 빨라질수록앞으로 밀리미터파 시스템은 위협적인 물체를 인식할 수 있습니다. 피험자가 멈추지 않고 발로 검출기를 통과할 때 말이죠.
밀리미터 파도 시스템을 구축
잠재적인 위협을 감지하고 필요한 해상도를 달성하고 빠른 스캔을 촉진하기 위해 밀리미터파 시스템 설계자는 함께 작동할 수 있는 하드웨어를 선택해야 합니다.ADI의 통합 밀리미터 파드 시스템 솔루션은 ADF4368 마이크로 웨브 광대역 합성기를 포함합니다., 여러 ADAR2001 송신 IC, 여러 ADAR2004 수신 IC 및 AD9083 아날로그-디지털 변환기 (ADC). 각 장치는 아래에 순서대로 논의 될 것입니다. (그림 2).
밀리미터 파동 시스템 이미지 통합기, 송신기, 수신기 및 ADC 통합 (대화하기 위해 클릭)
그림 2: 완전 한 밀리미터 파동 시스템 은 합성기, 송신기, 수신기, 그리고 ADC 를 전력 관리, 스위치, 논리 구성 요소 로 결합 한다. (사진 소스: Analog Devices, Inc.)
신호 사슬은 통합 된 전압 제어 오시레이터 (VCO) 와 함께 ADF4368 마이크로파 광대역 단계 잠금 루프 (PLL) 합성기에서 시작합니다 (그림 3).ADF4368는 2의 범위에서 주파수 단계를 생성 할 수 있습니다.5 GHz에서 10 GHz, 단계 간격 12.5 MHz, 800 MHz에서 12.8 GHz의 작동 주파수 대역 내에서 완전히.그 연속파 (CW) 단일 끝 RF 신호의 jitter는 30 fsecRMS 미만입니다..
아날로그 장치의 이미지 ADF4368 마이크로 웨이브 광대역 합성기
그림 3: 통합된 VCO를 가진 ADF4368 마이크로파 광대역 합성기는 2.5GHz에서 10GHz의 주파수 범위에서 낮은 jitter CW RF 출력을 제공할 수 있습니다. (사진 소스: Analog Devices, Inc.)
ADF4368의 출력 신호 전력은 9 dBm (7.94 mW) 이다. 송신 IC가 필요로 하는 낮은 전력 때문에 ADF4368의 출력은 7개의 채널로 나눌 수 있다.최대 128개의 4채널 송신 IC 또는 512개의 채널을 구동할 수 있는.
ADAR2001 송신 IC (그림 4) 는 ADF4368에서 입력을 수신하고, 그 다음 곱, 필터, 약화, 분할,각 IC를 위해 10 GHz에서 40 GHz 사이의 주파수를 가진 안테나 출력 채널 4개를 제공하기 위해 신호를 증폭합니다..