太赫兹波TOF三维成像系统的制作方法

技术特征：
1.一种太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，包括：太赫兹像素阵列(a)，用于接收太赫兹波调幅信号并输出解调后的第一模拟信号；信号读出模块(b)，用于对所述第一模拟信号进行积分放大，得到积分信号，并将所述积分信号转换为数字信号；控制模块(c)，用于给所述信号读出模块(b)提供读出参数配置以及控制所述太赫兹像素阵列(a)的行选时间以实现不同的成像帧率；信号处理模块(d)，用于将所述数字信号恢复成第二模拟信号，根据所述第二模拟信号计算飞行时间与深度信息来成像；其中，所述第一模拟信号与所述太赫兹波调幅信号具有相位偏移。2.根据权利要求1所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述信号读出模块(b)包括至少两个并行的读出通道(e)，所述读出通道(e)包括：放大器(e1)，用于将所述第一模拟信号进行积分放大，得到放大信号；单转差单元(e2)，用于将单端输入的所述放大信号转换成差分信号；相关双采样电路(e3)，用于采集所述差分信号的积分开始信号值和积分结束信号值，得到差值信号；模数转换器(e4)，用于将所述差值信号转换为所述数字信号。3.根据权利要求2所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述放大器(e1)和所述相关双采样电路(e3)的增益可编程，所述模数转换器(e4)的参考电压可编程。4.根据权利要求2或3所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述模数转换器(e4)为过采样型模数转换器或逐次逼近寄存器型模数转换器。5.根据权利要求1所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述太赫兹像素阵列(a)包括至少两行及至少两列的像素单元(f)，所述像素单元(f)包括：片上天线(f1)，传输线(f2)，场效应晶体管(m1)，陷波滤波器(f3)和选通开关(f4)；其中，所述片上天线(f1)用于反射所述太赫兹波调幅信号并通过所述传输线(f2)匹配至所述场效应晶体管(m1)的源极，所述陷波滤波器(f3)连接所述场效应晶体管(m1)的栅极，所述选通开关(f4)连接所述场效应晶体管(m1)的漏极。6.根据权利要求5所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述场效应晶体管(m1)的栅极上加载有解调信号，所述解调信号为方波门控信号，所述解调信号与所述太赫兹波调幅信号的频率相同。7.根据权利要求5所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述片上天线(f1)为偶极子天线、环形天线、蝶形天线或贴片天线中的任一种。8.根据权利要求2所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述读出参数配置包括控制所述放大器和所述相关双采样电路的增益、积分复位信号，以及控制所述模数转换器内部斩波器的复位信号、斩波频率和参考电压数值。9.根据权利要求1所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述信号处理模块(d)包括直流源和太赫兹发射源；所述信号处理模块(d)通过外部fpga和matlab程序进行控制。10.根据权利要求1所述的太赫兹波tof三维成像系统，其特征在于，所述太赫兹波调幅信号为包络连续波或方波的调制信号。

技术总结
本公开提供一种太赫兹波TOF三维成像系统，包括：太赫兹像素阵列(A)，用于接收太赫兹波调幅信号并输出解调后的第一模拟信号；信号读出模块(B)，用于对第一模拟信号进行积分放大，得到积分信号，并将积分信号转换为数字信号；控制模块(C)，用于给信号读出模块(B)提供读出参数配置以及控制太赫兹像素阵列(A)的行选时间以实现不同的成像帧率；信号处理模块(D)，用于将数字信号恢复成第二模拟信号，根据第二模拟信号计算飞行时间与深度信息来成像；其中，第一模拟信号与太赫兹波调幅信号具有相位偏移。本公开的三维成像系统能够制作于同一块CMOS芯片上，设计原理简单，精度高，成本低廉，且易于大规模集成。且易于大规模集成。且易于大规模集成。


技术研发人员：刘力源 刘敏 刘剑 吴南健
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：2021.10.27
技术公布日：2022/1/21