專(zhuān)利名稱(chēng)：一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及毫米波成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，隨著毫米波技術(shù)和成像技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了許多這兩種技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用。 毫米波成像技術(shù)在許多領(lǐng)域都有成熟的應(yīng)用，比如地圖遙感、軍事探測(cè)、毫米波合成孔徑雷達(dá)成像，遠(yuǎn)距離探測(cè)地面、海面以及空中目標(biāo)等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，毫米波器件在國(guó)內(nèi)外基本成熟，可以進(jìn)行大規(guī)模低成本應(yīng)用。
隨著毫米波成像技術(shù)的發(fā)展，其在各行各業(yè)的應(yīng)用逐漸成熟，應(yīng)用于近距離成像探測(cè)基本成熟，可實(shí)現(xiàn)物體表面、人體表面以及其他表面散射特性探測(cè)。
目前，在近距離成像方面，有多種成像方法，如可見(jiàn)光、紅外以及激光成像等，但是這些成像都有自身的缺陷?？梢?jiàn)光無(wú)法看到某些隱蔽物下的東西；而紅外的成像分辨率和可靠識(shí)別性存在一定的問(wèn)題；激光成像的應(yīng)用領(lǐng)域比較窄。而毫米波近距離成像可以穿透某些隱蔽物，對(duì)隱蔽物下面的東西進(jìn)行高精度的成像，通過(guò)圖像檢測(cè)識(shí)別的方法可實(shí)現(xiàn)某些特殊東西的甄別。
采用現(xiàn)有的毫米波近距離成像方法成像的圖像質(zhì)量差、分辨率低、成像時(shí)間長(zhǎng)，采用現(xiàn)有的毫米波近距離成像方法的毫米波成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)，其包括天線陣列圓盤(pán)支架、伺服控制模塊、頻率合成模塊、發(fā)射模塊、2個(gè)發(fā)射天線陣列、2個(gè)接收天線陣列、接收模塊、延時(shí)模塊、信號(hào)處理模塊和顯控模塊，其中
天線陣列圓盤(pán)支架包括可旋轉(zhuǎn)的中心軸和由該中心軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的金屬圓形盤(pán)；
伺服控制模塊用于控制交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)并且控制和檢測(cè)天線陣列圓盤(pán)支架的旋轉(zhuǎn)角度，使其從0到M度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，IOO^M^ 170度，其包括伺服機(jī)構(gòu)、測(cè)量反饋機(jī)構(gòu)和伺服控制器，其中
伺服機(jī)構(gòu)包括交流伺服電機(jī)(1)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)、電源適配器(3)、減速器(4)和皮帶輪(5)；交流伺服電機(jī)主軸通過(guò)法蘭盤(pán)連接減速器，減速器驅(qū)動(dòng)皮帶輪運(yùn)動(dòng)，皮帶輪同天線陣列圓盤(pán)支架相連，驅(qū)動(dòng)安檢門(mén)天線陣列圓盤(pán)支架完成各種功能運(yùn)動(dòng)，交流伺服電機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接電源適配器實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換為電機(jī)系統(tǒng)提供電源并實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能；
測(cè)量反饋機(jī)構(gòu)包括光柵尺(7)、光電開(kāi)關(guān)(8)，光柵尺(7)安裝于天線陣列圓盤(pán)支架主軸上，光柵尺(7)讀數(shù)頭固定于天線陣列圓盤(pán)支架并隨框架轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生編碼信號(hào)脈沖從而測(cè)量天線陣列圓盤(pán)支架旋轉(zhuǎn)的角度信息，光電開(kāi)關(guān)(8)安裝于天線陣列圓盤(pán)支架(6)頂部與角度指示圓盤(pán)相接觸，可實(shí)現(xiàn)中心零位和極限位置的指示；
伺服控制器包括交互通信模塊、信號(hào)采集模塊、自檢校正控制模塊以及伺服機(jī)構(gòu)的掃描曲線控制模塊；交互通信模塊分為兩部分一部分完成同信號(hào)處理分機(jī)的通信，接收其下發(fā)的指令信號(hào)并反饋當(dāng)前伺服系統(tǒng)狀態(tài)信息；另一部分完成與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的通信， 對(duì)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制；其中，信號(hào)采集模塊處理光柵的正交編碼脈沖信號(hào)以及光電開(kāi)關(guān)信號(hào)；自檢校正控制模塊完成信號(hào)處理分機(jī)下發(fā)的自檢校正指令；掃描曲線控制模塊完成信號(hào)處理分機(jī)下發(fā)的掃描工組指令；
頻率合成模塊用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘并將其發(fā)送給信號(hào)處理模塊、和接收信號(hào)處理模塊的控制命令以產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)和射頻本陣信號(hào)，并且將寬帶發(fā)射信號(hào)發(fā)送給發(fā)射模塊和將射頻本陣信號(hào)發(fā)送給延時(shí)模塊，其包括用于產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)的高速直接頻率合成器、用于將寬帶發(fā)射信號(hào)倍頻到所需頻段的倍頻器、用于產(chǎn)生射頻本陣信號(hào)的混頻器、用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘的晶振；
發(fā)射模塊用于對(duì)來(lái)自頻率合成模塊的寬帶發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大和波形調(diào)制，并將其發(fā)送給發(fā)射天線陣列，其包括用于功率放大的固態(tài)功率放大器和用于波形調(diào)制的發(fā)射波形調(diào)制器；
發(fā)射天線陣列，用于輻射射頻信號(hào)，每一個(gè)發(fā)射天線陣列有N個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路發(fā)射通道，每一個(gè)天線陣列有N路電開(kāi)關(guān)以控制發(fā)射通道的分時(shí)工作，即開(kāi)通和關(guān)斷，其中64彡N彡256 ；
接收天線陣列，用于接收回波信號(hào)，每一個(gè)接收天線陣列有N個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路接收通道，每一個(gè)天線陣列有N路電開(kāi)關(guān)以控制接收通道的分時(shí)工作，即開(kāi)通和關(guān)斷，其中64彡N彡256 ；
延時(shí)模塊用于對(duì)接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行精確延時(shí)以使其相位與從目標(biāo)的中心表面反射的射頻回波信號(hào)的相位一致，并將延時(shí)的射頻本陣信號(hào)發(fā)送給接收模塊；
接收模塊包括用于功率放大的低噪聲功率放大器、用于濾波的濾波器和用于將射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)的混頻器，其中低噪聲功率放大器將接收到的射頻回波信號(hào)的功率放大至與接收到的射頻本陣信號(hào)的功率近似相等或者在同一數(shù)量級(jí)，該濾波器對(duì)經(jīng)功率放大的射頻回波信號(hào)進(jìn)行濾波，混頻器將經(jīng)過(guò)功率放大和濾波的射頻回波信號(hào)和接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行混頻以將該射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)并將其傳輸給信號(hào)處理模塊；
信號(hào)處理模塊用于產(chǎn)生指示頻率合成模塊產(chǎn)生各種信號(hào)的控制命令、根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生成像裝置的工作時(shí)序、對(duì)中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣和數(shù)字下變頻，進(jìn)行三維成像處理， 獲取目標(biāo)的三維圖像數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)斤@控模塊，其包括用于對(duì)中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器、用于對(duì)采樣后的數(shù)字中頻回波信號(hào)進(jìn)行下變頻的可編程邏輯器件、用于對(duì)經(jīng)數(shù)字下變頻的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行三維成像處理的數(shù)字信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器、用于將三維圖像數(shù)據(jù)高速發(fā)送給顯控模塊的光電轉(zhuǎn)換器；
顯控模塊用于將接收到的三維圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示成三維圖像。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的毫米波成像系統(tǒng)在距離目標(biāo)物體的表面1米范圍內(nèi)進(jìn)行毫米波掃描成像，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、圖像質(zhì)量高、分辨率可高達(dá)厘米級(jí)且成像時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體表面的不同角度的多幅三維立體圖像。


圖1是本發(fā)明的陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)立體示意圖2是本發(fā)明的天線陣列形式的示意圖3是本發(fā)明的陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖4是本發(fā)明的毫米波成像裝置的工作時(shí)序圖5是伺服控制器模塊框圖。
其中1-交流伺服電機(jī)，2-電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，3-電源適配器，4-減速器，5-皮帶輪， 6-天線陣列圓盤(pán)支架，7-光柵尺，8-光電開(kāi)關(guān)，9-伺服控制器，10-信號(hào)采集模塊，11-自檢校正控制模塊，12-掃描曲線控制模塊，13-交互通信模塊，14-信號(hào)處理分機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)描述。
本發(fā)明的陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)包括2個(gè)發(fā)射天線陣列、2個(gè)接收天線陣列、天線陣列圓盤(pán)支架、發(fā)射模塊、接收模塊、伺服控制模塊、頻率合成模塊、延時(shí)模塊、信號(hào)處理模塊和顯控模塊；其中
天線陣列圓盤(pán)支架包括可旋轉(zhuǎn)的中心軸和由該中心軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的金屬圓形盤(pán)。該圓形盤(pán)的半徑在0. 5-2米之間。
在天線陣列圓盤(pán)的邊緣以螺釘形式固定2組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)，其中每一組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)之間的間隔是0. 5-5cm，優(yōu)選間隔是2cm，更優(yōu)選間隔是1cm。該2組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)以相對(duì)且在一條直線上的方式安裝在天線陣列圓盤(pán)支架的邊緣兩端，每個(gè)天線陣列是以豎直方式固定在圓盤(pán)的邊緣上，如圖1 所示。另外，每一組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)是等長(zhǎng)的，如圖2所示。
伺服控制模塊用于控制交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以一種正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)和控制和檢測(cè)天線陣列圓盤(pán)支架的旋轉(zhuǎn)角度，以使其可以正反旋轉(zhuǎn)100度，或者100度-170度之間的任意角度，如140度。
該伺服控制模塊包括伺服機(jī)構(gòu)、測(cè)量反饋機(jī)構(gòu)和伺服控制器，其中
伺服機(jī)構(gòu)由交流伺服電機(jī)1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2、電源適配器3、減速器4和皮帶輪5構(gòu)成。交流伺服電機(jī)1作為控制動(dòng)力的出處，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及天線陣列圓盤(pán)支架運(yùn)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2接收伺服控制器的運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)并轉(zhuǎn)化為交流伺服電機(jī)1的控制脈沖并結(jié)合交流伺服電機(jī)1軸端配置的編碼器信號(hào)直接控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度和位置，使得該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以一種正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明所使用的是GV6驅(qū)動(dòng)器及其配套的NO系列的交流伺服電機(jī)1，具有控制參數(shù)可調(diào)節(jié)、速度位置易規(guī)劃等特點(diǎn)。電源適配器3將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源并具備整流功能，為電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電源供給且可實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)功能，其連續(xù)輸出功率300W，最大輸出功率為9KW。電機(jī)的輸出軸經(jīng)過(guò)減速器及皮帶輪構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)天線陣列圓盤(pán)支架運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)總的減速比為86. 2367。
測(cè)量反饋機(jī)構(gòu)由光柵尺7、光電開(kāi)關(guān)8構(gòu)成。光柵尺7安裝于天線陣列圓盤(pán)支架6 的中心軸上，其絕對(duì)零位處于天線陣列圓盤(pán)支架6運(yùn)行范圍的中心位置，光柵尺7讀數(shù)頭固定于天線陣列圓盤(pán)支架6并隨支架轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正交編碼脈沖信號(hào)解算角度信息。本發(fā)明使用的光柵尺7為RESD系列的增量式圓光柵，增量式光柵尺7較絕對(duì)式光柵尺7系統(tǒng)連線少、 接口簡(jiǎn)單，其刻線數(shù)為32768，系統(tǒng)精度能達(dá)到1. 08角秒，適高速系統(tǒng)及精度要求很高的測(cè)量場(chǎng)合。該伺服控制模塊配備兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)8，配合角度限位及運(yùn)行中心指示圓盤(pán)使用，安裝于天線陣列圓盤(pán)支架6的頂部，可指示極限位置以及粗精度的中心位置。光電開(kāi)關(guān)8具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機(jī)械碰撞、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足本發(fā)明中設(shè)計(jì)的限位功能應(yīng)用。
伺服控制器9的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示，伺服控制器9包括交互通信模塊13、信號(hào)采集模塊10、自檢校正控制模塊11以及伺服機(jī)構(gòu)的掃描曲線控制模塊12，伺服控制器9采用 TI公司的TMS320F2812作為主控芯片處理整個(gè)控制流程。
交互通信模塊13包括同信號(hào)處理分機(jī)14進(jìn)行工作指令及工作狀態(tài)的交互，以及同電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2運(yùn)動(dòng)曲線規(guī)劃控制指令的交互。此模塊可通過(guò)RS422/RS232實(shí)現(xiàn)串口通信， 同信號(hào)處理分機(jī)14的通信協(xié)議包括幀頭、指令字、狀態(tài)字、幀計(jì)數(shù)以及校驗(yàn)位信息；同電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2的通信協(xié)議滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求。
信號(hào)采集模塊10需處理光柵的正交編碼脈沖信號(hào)以及光電開(kāi)關(guān)8信號(hào)。光柵信號(hào)通過(guò)光柵尺7讀數(shù)頭連接器同伺服控制器相連接，經(jīng)正交編碼脈沖計(jì)數(shù)器芯片處理后與 DSP通過(guò)并口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，DSP定時(shí)采集計(jì)數(shù)器芯片的計(jì)數(shù)值。光電開(kāi)關(guān)8信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后連接到DSP上，供主控芯片采集。
自檢校正控制模塊11完成信號(hào)處理分機(jī)下發(fā)的自檢校正指令，實(shí)現(xiàn)天線陣列圓盤(pán)支架精準(zhǔn)回零，并為掃描工作指令做準(zhǔn)備。
掃描曲線控制模塊12完成信號(hào)處理分機(jī)下發(fā)的掃描工作指令，最終實(shí)現(xiàn)天線陣列圓盤(pán)支架按照掃描曲線運(yùn)行。
伺服控制器按照兩種模式進(jìn)行
第一模式完成自檢校正，自檢校正工作過(guò)程中由伺服控制器9采集光柵尺7讀數(shù)頭信號(hào)計(jì)算出負(fù)載位置并控制電機(jī)進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)，完成校正后，將伺服狀態(tài)信息上報(bào)信號(hào)處理分機(jī)等待下發(fā)工作指令，具體工作如下
控制器收到自檢校正指令后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)15度停止，系統(tǒng)采集運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的總線數(shù)，以及相鄰兩個(gè)Z脈沖處的線數(shù)值。根據(jù)上述算法計(jì)算運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)第一個(gè)Z 脈沖處的絕對(duì)線數(shù)，由此可計(jì)算出負(fù)載當(dāng)前的絕對(duì)線數(shù)。根據(jù)絕對(duì)位置換算控制電機(jī)使天線陣列圓盤(pán)支架6運(yùn)行至零位處完成回零工作。為準(zhǔn)備執(zhí)行掃描工作，控制天線陣列圓盤(pán)支架6運(yùn)行至+55度位置處，并上傳信號(hào)處理分機(jī)完成自檢校正。
第二模式完成掃描工作，掃描工作過(guò)程中由伺服控制器9按照預(yù)定的掃描運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算參數(shù)并裝訂電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2使天線陣列圓盤(pán)支架6進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)。其工作過(guò)程為
通過(guò)中心指示光電開(kāi)關(guān)8信號(hào)判斷天線陣列圓盤(pán)支架6當(dāng)前相對(duì)零位的方向，并控制天線陣列圓盤(pán)支架6進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行結(jié)束后發(fā)送掃描完成狀態(tài)字。由于自檢校正指令或每次掃描工作結(jié)束后電機(jī)已經(jīng)運(yùn)行至工作準(zhǔn)備角度處，且掃描工作每次運(yùn)行的角度以及規(guī)劃曲線固定不變，因此僅需判斷零位方向來(lái)確定下次掃描運(yùn)動(dòng)的方向，并控制天線陣列圓盤(pán)支架6按預(yù)定曲線運(yùn)動(dòng)。
發(fā)射天線陣列用于輻射射頻信號(hào)，發(fā)射天線陣列有N個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路發(fā)射通道，天線陣列有N路電開(kāi)關(guān)以控制發(fā)射通道的分時(shí)工作，即開(kāi)通和關(guān)斷。在本發(fā)明中，N在64-256之間，優(yōu)選208個(gè)。兩個(gè)天線單元之間間隔大小為一個(gè)波長(zhǎng)入。
接收天線陣列用于接收射頻回波信號(hào)，接收天線陣列有N個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路接收通道，天線陣列有N路電開(kāi)關(guān)以控制接收通道的分時(shí)工作，即開(kāi)通和關(guān)斷。在本發(fā)明中，N在64-256之間，優(yōu)選208個(gè)。兩個(gè)天線單元之間間隔大小為一個(gè)波長(zhǎng) λ。
發(fā)射和接收天線單元的形式有多種，可以是微帶天線、波導(dǎo)縫隙天線、偶極子以及喇叭口天線等。發(fā)射和接收天線單元的大小可以是長(zhǎng)和寬均為一個(gè)波長(zhǎng)λ，天線單元的波束寬度是30-120度，優(yōu)選60度。
頻率合成模塊用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘并將其發(fā)送給信號(hào)處理模塊、和接收信號(hào)處理模塊的控制命令以產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)和射頻本陣信號(hào)，并且將寬帶發(fā)射信號(hào)發(fā)送給發(fā)射模塊和將射頻本陣信號(hào)發(fā)送給延時(shí)模塊。其包括用于產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)的高速直接頻率合成器(簡(jiǎn)稱(chēng)高速DDS)、用于將寬帶發(fā)射信號(hào)倍頻到所需頻段的倍頻器、用于產(chǎn)生射頻本陣信號(hào)的混頻器、用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘的晶振等。在本發(fā)明中，該高速DDS產(chǎn)生的寬帶發(fā)射信號(hào)的最高信號(hào)帶寬B為1.2GHz，脈寬τ為10us。倍頻器將高速DDS產(chǎn)生的寬帶發(fā)射信號(hào)倍頻到20GHz到40GHz之間或者90GHz到IlOGHz之間?；鶞?zhǔn)時(shí)鐘為60MHz。
延時(shí)模塊用于對(duì)接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行精確延時(shí)以使其相位與從目標(biāo)的中心表面反射的射頻回波信號(hào)的相位一致，并將延時(shí)的射頻本陣信號(hào)發(fā)送給接收模塊。
發(fā)射模塊用于對(duì)來(lái)自頻率合成模塊的寬帶發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大和波形調(diào)制，并將其發(fā)送給發(fā)射天線陣列，其包括用于功率放大的固態(tài)功率放大器和用于波形調(diào)制的發(fā)射波形調(diào)制器。
接收模塊用于對(duì)接收到的射頻回波信號(hào)進(jìn)行功率放大、濾波、混頻等處理，實(shí)現(xiàn)將射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)，其包括用于功率放大的低噪聲功率放大器、用于濾波的濾波器和用于將射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)的混頻器等。
具體過(guò)程是低噪聲功率放大器將接收到的射頻回波信號(hào)的功率放大至與接收到的射頻本陣信號(hào)的功率近似相等或者在同一數(shù)量級(jí)即可，接著該濾波器對(duì)經(jīng)功率放大的射頻回波信號(hào)進(jìn)行濾波，然后混頻器將經(jīng)過(guò)功率放大和濾波的射頻回波信號(hào)和接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行混頻以將該射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)并將其傳輸給信號(hào)處理模塊。
信號(hào)處理模塊用于產(chǎn)生指示頻率合成模塊產(chǎn)生各種信號(hào)的控制命令、根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生成像裝置的工作時(shí)序、對(duì)中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣和數(shù)字下變頻，進(jìn)行三維成像處理， 獲取目標(biāo)的三維圖像數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)斤@控模塊。其包括用于對(duì)中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器、用于對(duì)采樣后的數(shù)字中頻回波信號(hào)進(jìn)行下變頻的可編程邏輯器件、用于對(duì)經(jīng)數(shù)字下變頻的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行三維成像處理的數(shù)字信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器、用于將三維圖像數(shù)據(jù)高速發(fā)送給顯控模塊的光電轉(zhuǎn)換器等。工作時(shí)序圖可以如圖4所示。
顯控模塊用于將接收到的三維圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示成三維圖像。還可以通過(guò)顯控模塊的人機(jī)交互界面向伺服控制模塊和信號(hào)處理模塊輸入工作參數(shù)和發(fā)出控制指令。例如， 該顯控模塊可以是一臺(tái)帶有顯示屏幕的計(jì)算機(jī)。
圖3是本實(shí)用新型的單天線陣列全方位掃描的毫米波成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
下面介紹一下本發(fā)明的陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)的工作過(guò)程
首先在系統(tǒng)上電啟動(dòng)后，各模塊進(jìn)行初始化設(shè)置和自檢，并進(jìn)行成像系統(tǒng)中的發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的收發(fā)通道以及輻相特性校正；接著伺服控制模塊開(kāi)始控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以一種正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)天線陣列圓盤(pán)支架旋轉(zhuǎn)，并且伺服控制模塊控制和測(cè)量天線陣列圓盤(pán)支架的旋轉(zhuǎn)角度，使其從0到140度正向(順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)，在此過(guò)程中，頻率合成模塊產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘并將其發(fā)送給信號(hào)處理模塊、接收到信號(hào)處理模塊的控制命令以產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)和射頻本陣信號(hào)，并且將寬帶發(fā)射信號(hào)發(fā)送給發(fā)射模塊和將射頻本陣信號(hào)發(fā)送給延時(shí)模塊，該發(fā)射模塊將寬帶發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大和波形調(diào)制并發(fā)送給發(fā)射天線陣列；信號(hào)處理模塊接收到基準(zhǔn)時(shí)鐘后產(chǎn)生一個(gè)工作時(shí)序，由此控制發(fā)射和接收天線陣列的N個(gè)天線單元中的第i(l ^ i ^N)個(gè)發(fā)射和接收通道開(kāi)啟以及其余的發(fā)射和接收通道關(guān)斷，由發(fā)射天線陣列的第i個(gè)天線單元向外輻射寬帶發(fā)射信號(hào)，該寬帶發(fā)射信號(hào)到達(dá)目標(biāo)的表面并反射到接收天線陣列并由其第i個(gè)天線單元接收到該射頻回波信號(hào)并將其發(fā)送給接收模塊，而延時(shí)模塊將接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行精確延時(shí)以使其相位與從目標(biāo)的中心表面反射的射頻回波信號(hào)的相位一致，然后將該延時(shí)的射頻本陣信號(hào)發(fā)送給接收模塊，該接收模塊中的低噪聲功率放大器將接收到的射頻回波信號(hào)的功率放大至與接收到的射頻本陣信號(hào)的功率相等或者近似相等或者在同一數(shù)量級(jí)即可，接著該接收模塊中的濾波器對(duì)經(jīng)功率放大的射頻回波信號(hào)進(jìn)行濾波，然后混頻器將經(jīng)過(guò)功率放大和濾波的射頻回波信號(hào)和接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行混頻以將該射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)，該中頻回波信號(hào)的中心頻率優(yōu)選是60MHz，最后再將該中頻回波信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊；該信號(hào)處理模塊中的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入的中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字回波信號(hào)并發(fā)送給可編程邏輯器件，該可編程邏輯器件將數(shù)字回波信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)并將其保存到存儲(chǔ)器中；……，以此方式，將N個(gè)通道的經(jīng)下變頻的數(shù)字回波數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中，此時(shí)保存的回波數(shù)據(jù)僅僅是天線陣列圓盤(pán)支架在0度位置時(shí)通過(guò)天線陣列掃描得到的回波數(shù)據(jù)。
可以以任意設(shè)定的角度間隔進(jìn)行掃描來(lái)獲得回波數(shù)據(jù)，例如角度間隔為0.2-1 度。優(yōu)選地，天線陣列圓盤(pán)支架每旋轉(zhuǎn)0. 1度，天線陣列掃描一次目標(biāo)物體，當(dāng)然也可以是每旋轉(zhuǎn)1度掃描一次。
當(dāng)天線陣列圓盤(pán)支架旋轉(zhuǎn)到140度并且所有回波數(shù)據(jù)都保存到存儲(chǔ)器中后，此時(shí)數(shù)字信號(hào)處理器從存儲(chǔ)器中讀取所有回波數(shù)據(jù)并進(jìn)行三維成像處理，其中采用公知的圖像處理算法來(lái)處理回波數(shù)據(jù)，如BP算法，得到毫米波三維圖像數(shù)據(jù)；再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器將該毫米波三維圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給顯控模塊。該顯控模塊將毫米波三維圖像顯示在屏幕上。另外，工作人員也可以通過(guò)顯控模塊的人機(jī)交互界面向伺服控制模塊和信號(hào)處理模塊輸入工作參數(shù)和發(fā)出控制指令。
上述工作過(guò)程完成了對(duì)一個(gè)目標(biāo)物體的三維成像，此時(shí)天線陣列圓盤(pán)支架正向旋轉(zhuǎn)140度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，也可以將天線陣列圓盤(pán)支架正向旋轉(zhuǎn)120、160度或 170度等來(lái)完成對(duì)目標(biāo)物體的掃描和三維成像。
上述自檢的目的主要獲取收發(fā)通道的初始幅度和相位的信息，利用該信息進(jìn)行的收發(fā)通道以及輻相特性的校正，使得每個(gè)收發(fā)通道的輻相特性一致。
當(dāng)開(kāi)始對(duì)下一個(gè)目標(biāo)物體進(jìn)行掃描成像時(shí)，天線陣列圓盤(pán)支架剛好可以反向旋轉(zhuǎn)如140度來(lái)完成整個(gè)三維成像過(guò)程。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，也可以先執(zhí)行反向旋轉(zhuǎn)對(duì)一個(gè)目標(biāo)物體進(jìn)行掃描成像，再執(zhí)行正向旋轉(zhuǎn)對(duì)下一個(gè)目標(biāo)物體進(jìn)行掃描成像。
下面介紹一下本發(fā)明的陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)的成像方法
第一步成像系統(tǒng)上電，各模塊進(jìn)行初始化設(shè)置和自檢，并進(jìn)行發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的收發(fā)通道以及輻相特性校正。
自檢的目的主要獲取收發(fā)通道的初始幅度和相位的信息，利用該信息進(jìn)行的收發(fā)通道以及輻相特性的校正，使得每個(gè)收發(fā)通道的輻相特性一致。
第二步伺服控制模塊開(kāi)始控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以一種正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)天線陣列圓盤(pán)支架旋轉(zhuǎn)，并且伺服控制模塊控制和測(cè)量天線陣列圓盤(pán)支架的旋轉(zhuǎn)角度，使其從0到M度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，100 < M < 170度。
第三步頻率合成模塊產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘并將其發(fā)送給信號(hào)處理模塊、接收到信號(hào)處理模塊的控制命令以產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)和射頻本陣信號(hào)，并且將寬帶發(fā)射信號(hào)發(fā)送給發(fā)射模塊和將射頻本陣信號(hào)發(fā)送給延時(shí)模塊。
第四步發(fā)射模塊將寬帶發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大和波形調(diào)制并發(fā)送給發(fā)射天線陣列。
第五步信號(hào)處理模塊接收到基準(zhǔn)時(shí)鐘后產(chǎn)生一個(gè)工作時(shí)序，由此控制發(fā)射和接收天線陣列的N個(gè)天線單元中的第i(l ^ i ^N)個(gè)發(fā)射和接收通道開(kāi)啟以及其余的發(fā)射和接收通道關(guān)斷，由發(fā)射天線陣列的第i個(gè)天線單元向外輻射寬帶發(fā)射信號(hào)。
第六步該寬帶發(fā)射信號(hào)到達(dá)目標(biāo)的表面并反射到接收天線陣列并由其第i個(gè)天線單元接收到該射頻回波信號(hào)并將其發(fā)送給接收模塊。
第七步延時(shí)模塊將接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行精確延時(shí)以使其相位與從目標(biāo)的中心表面反射的射頻回波信號(hào)的相位一致，然后將該延時(shí)的射頻本陣信號(hào)發(fā)送給接收模塊。
第八步接收模塊中將接收到的射頻回波信號(hào)的功率放大至與接收到的射頻本陣信號(hào)的功率相等或近似相等或者在同一數(shù)量級(jí)，接著該接收模塊中的濾波器對(duì)經(jīng)功率放大的射頻回波信號(hào)進(jìn)行濾波，然后混頻器將經(jīng)過(guò)功率放大和濾波的射頻回波信號(hào)與接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行混頻以將該射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)，最后再將該中頻回波信號(hào)傳輸給信號(hào)處理模塊。
第九步該信號(hào)處理模塊中的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入的中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣， 將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字回波信號(hào)并發(fā)送給可編程邏輯器件，可編程邏輯器件將數(shù)字回波信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)并將其保存到存儲(chǔ)器中。
第十步重復(fù)步驟三至步驟九，直到將N個(gè)通道的經(jīng)下變頻的數(shù)字回波數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中，由此完成天線陣列圓盤(pán)支架在0度位置時(shí)通過(guò)天線陣列掃描得到的回波數(shù)據(jù)。
第十一步天線陣列圓盤(pán)支架每旋轉(zhuǎn)0. 2度至1度之間的任一角度，天線陣列掃描一次目標(biāo)物體，重復(fù)步驟三至步驟十，……直到天線陣列圓盤(pán)支架旋轉(zhuǎn)到M度，可編程邏輯器件將掃描得到的N個(gè)通道的數(shù)字回波信號(hào)下變頻到基帶信號(hào)并將其保存到存儲(chǔ)器中。
第十二步數(shù)字信號(hào)處理器從存儲(chǔ)器中讀取所有回波數(shù)據(jù)并進(jìn)行三維成像處理， 其中采用公知的圖像處理方法來(lái)處理回波數(shù)據(jù)，得到毫米波三維圖像數(shù)據(jù)。
公知的圖像處理方法可以是RD方法、BP方法、CS方法、wk方法和后向散射方法等。本發(fā)明優(yōu)選采用BP方法來(lái)處理回波數(shù)據(jù)。
第十三步數(shù)字信號(hào)處理器將該毫米波三維圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換器，由此將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且以光信號(hào)的方式將毫米波三維圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給顯控模塊。
第十四步該顯控模塊將毫米波三維圖像顯示在屏幕上。
優(yōu)選的，M為120度、140度或160度。
優(yōu)選的，N為在64-256之間的值，優(yōu)選的，N = 208。
優(yōu)選的，寬帶發(fā)射信號(hào)的最高信號(hào)帶寬B為1.2GHz，脈寬τ為10us。
優(yōu)選的，基準(zhǔn)時(shí)鐘為60MHz。
優(yōu)選的，中頻回波信號(hào)的中心頻率是60MHz。
優(yōu)選的，天線陣列圓盤(pán)支架每旋轉(zhuǎn)0. 5度，天線陣列掃描一次目標(biāo)物體。
本發(fā)明的陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)及成像方法的優(yōu)點(diǎn)
(1)該成像系統(tǒng)采用了基于高速DDS的信號(hào)產(chǎn)生方案，使得控制電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，通過(guò)倍頻可實(shí)現(xiàn)大帶寬，并且不需要進(jìn)行頻率線性校正，系統(tǒng)復(fù)雜度降低，成本低。
(2)該成像系統(tǒng)為全相參體制，有利于回波信號(hào)的相參積累，可獲得高質(zhì)量的圖像，降低了對(duì)系統(tǒng)成像補(bǔ)償?shù)囊蟆?br> (3)該成像系統(tǒng)采用將回波信號(hào)數(shù)字下變頻到基帶信號(hào)的方案，避免了模擬下變頻帶來(lái)的通道不一致性對(duì)成像質(zhì)量帶來(lái)的不利影響。
(4)該成像系統(tǒng)及其成像方法能夠?qū)δ繕?biāo)物體表面成像，獲取厘米級(jí)的高分辨率的毫米波三維立體圖像，并且三維成像的實(shí)時(shí)性可以高達(dá)1秒，特別適用于安全檢查領(lǐng)域。權(quán)利要求
1. 一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)，其包括天線陣列圓盤(pán)支架、伺服控制模塊、頻率合成模塊、發(fā)射模塊、2個(gè)發(fā)射天線陣列、2個(gè)接收天線陣列、接收模塊、延時(shí)模塊、信號(hào)處理模塊和顯控模塊，其中天線陣列圓盤(pán)支架包括可旋轉(zhuǎn)的中心軸和由該中心軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的金屬圓形盤(pán)； 伺服控制模塊用于控制交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)并且控制和檢測(cè)天線陣列圓盤(pán)支架的旋轉(zhuǎn)角度，使其從0到M度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，100 ^ M ^ 170度，其包括 伺服機(jī)構(gòu)、測(cè)量反饋機(jī)構(gòu)和伺服控制器，其中伺服機(jī)構(gòu)包括交流伺服電機(jī)(1)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器O)、電源適配器(3)、減速器(4)和皮帶輪( ；交流伺服電機(jī)主軸通過(guò)法蘭盤(pán)連接減速器，減速器驅(qū)動(dòng)皮帶輪運(yùn)動(dòng)，皮帶輪同天線陣列圓盤(pán)支架相連，驅(qū)動(dòng)安檢門(mén)天線陣列圓盤(pán)支架完成各種功能運(yùn)動(dòng)，交流伺服電機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直接控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接電源適配器實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換為電機(jī)系統(tǒng)提供電源并實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能；測(cè)量反饋機(jī)構(gòu)包括光柵尺(7)、光電開(kāi)關(guān)(8)，光柵尺(7)安裝于天線陣列圓盤(pán)支架主軸上，光柵尺(7)讀數(shù)頭固定于天線陣列圓盤(pán)支架并隨框架轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生編碼信號(hào)脈沖從而測(cè)量天線陣列圓盤(pán)支架旋轉(zhuǎn)的角度信息，光電開(kāi)關(guān)(8)安裝于天線陣列圓盤(pán)支架(6)頂部與角度指示圓盤(pán)相接觸，可實(shí)現(xiàn)中心零位和極限位置的指示；伺服控制器包括交互通信模塊、信號(hào)采集模塊、自檢校正控制模塊以及伺服機(jī)構(gòu)的掃描曲線控制模塊；交互通信模塊分為兩部分一部分完成同信號(hào)處理分機(jī)的通信，接收其下發(fā)的指令信號(hào)并反饋當(dāng)前伺服系統(tǒng)狀態(tài)信息；另一部分完成與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的通信，對(duì)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制；其中，信號(hào)采集模塊處理光柵的正交編碼脈沖信號(hào)以及光電開(kāi)關(guān)信號(hào)；自檢校正控制模塊完成信號(hào)處理分機(jī)下發(fā)的自檢校正指令；掃描曲線控制模塊完成信號(hào)處理分機(jī)下發(fā)的掃描工組指令；頻率合成模塊用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘并將其發(fā)送給信號(hào)處理模塊、和接收信號(hào)處理模塊的控制命令以產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)和射頻本陣信號(hào)，并且將寬帶發(fā)射信號(hào)發(fā)送給發(fā)射模塊和將射頻本陣信號(hào)發(fā)送給延時(shí)模塊，其包括用于產(chǎn)生寬帶發(fā)射信號(hào)的高速直接頻率合成器、用于將寬帶發(fā)射信號(hào)倍頻到所需頻段的倍頻器、用于產(chǎn)生射頻本陣信號(hào)的混頻器、用于產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘的晶振；發(fā)射模塊用于對(duì)來(lái)自頻率合成模塊的寬帶發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率放大和波形調(diào)制，并將其發(fā)送給發(fā)射天線陣列，其包括用于功率放大的固態(tài)功率放大器和用于波形調(diào)制的發(fā)射波形調(diào)制器；發(fā)射天線陣列，用于輻射射頻信號(hào)，每一個(gè)發(fā)射天線陣列有N個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路發(fā)射通道，每一個(gè)天線陣列有N路電開(kāi)關(guān)以控制發(fā)射通道的分時(shí)工作，即開(kāi)通和關(guān)斷，其中64彡N彡256 ；接收天線陣列，用于接收回波信號(hào)，每一個(gè)接收天線陣列有N個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元對(duì)應(yīng)一路接收通道，每一個(gè)天線陣列有N路電開(kāi)關(guān)以控制接收通道的分時(shí)工作，即開(kāi)通和關(guān)斷，其中64彡N彡256 ；延時(shí)模塊用于對(duì)接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行精確延時(shí)以使其相位與從目標(biāo)的中心表面反射的射頻回波信號(hào)的相位一致，并將延時(shí)的射頻本陣信號(hào)發(fā)送給接收模塊；接收模塊包括用于功率放大的低噪聲功率放大器、用于濾波的濾波器和用于將射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)的混頻器，其中低噪聲功率放大器將接收到的射頻回波信號(hào)的功率放大至與接收到的射頻本陣信號(hào)的功率近似相等或者在同一數(shù)量級(jí)，該濾波器對(duì)經(jīng)功率放大的射頻回波信號(hào)進(jìn)行濾波，混頻器將經(jīng)過(guò)功率放大和濾波的射頻回波信號(hào)和接收到的射頻本陣信號(hào)進(jìn)行混頻以將該射頻回波信號(hào)變換到中頻回波信號(hào)并將其傳輸給信號(hào)處理模塊；信號(hào)處理模塊用于產(chǎn)生指示頻率合成模塊產(chǎn)生各種信號(hào)的控制命令、根據(jù)基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生成像裝置的工作時(shí)序、對(duì)中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣和數(shù)字下變頻，進(jìn)行三維成像處理，獲取目標(biāo)的三維圖像數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)斤@控模塊，其包括用于對(duì)中頻回波信號(hào)進(jìn)行采樣的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器、用于對(duì)采樣后的數(shù)字中頻回波信號(hào)進(jìn)行下變頻的可編程邏輯器件、用于對(duì)經(jīng)數(shù)字下變頻的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行三維成像處理的數(shù)字信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器、用于將三維圖像數(shù)據(jù)高速發(fā)送給顯控模塊的光電轉(zhuǎn)換器；顯控模塊用于將接收到的三維圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示成三維圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中每一個(gè)發(fā)射天線陣列和每一個(gè)接收天線陣列形成一對(duì)，用螺釘形式將其固定在天線陣列圓盤(pán)的邊緣上，其中每一組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)之間的間隔是0. 5-5cm,該2組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)以相對(duì)且在一條直線上的方式安裝在天線陣列圓盤(pán)的邊緣兩端，每個(gè)天線陣列以豎直方式固定在天線陣列圓盤(pán)的邊緣上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中發(fā)射和接收天線單元是微帶天線、波導(dǎo)縫隙天線、偶極子或者喇叭口天線，發(fā)射和接收天線單元的大小是長(zhǎng)和寬均為一個(gè)波長(zhǎng)λ，波束寬度是30-120度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中寬帶發(fā)射信號(hào)的最高信號(hào)帶寬B為 1.2GHz，脈寬τ為10us，基準(zhǔn)時(shí)鐘為60MHz，倍頻器將高速直接頻率合成器產(chǎn)生的寬帶發(fā)射信號(hào)倍頻到20GHz到40GHz之間或者90GHz到IlOGHz之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中中頻回波信號(hào)的中心頻率是60MHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中天線陣列圓盤(pán)支架每旋轉(zhuǎn)0.5度，天線陣列掃描一次目標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中N= 208個(gè)，兩個(gè)天線單元之間間隔大小為一個(gè)波長(zhǎng)入。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的毫米波成像系統(tǒng)，其中每一組發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對(duì)之間的間隔是1cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的毫米波成像系統(tǒng)，其中所述波束寬度是60度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的毫米波成像系統(tǒng)，其中所述伺服控制器按照以下模式進(jìn)行工作第一模式完成自檢校正，自檢校正工作過(guò)程中由伺服控制器(9)采集光柵尺(7)讀數(shù)頭信號(hào)計(jì)算出負(fù)載位置并控制電機(jī)進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)，完成校正后，將伺服狀態(tài)信息上報(bào)信號(hào)處理分機(jī)等待下發(fā)掃描工作指令；第二模式完成掃描工作，掃描工作過(guò)程中由伺服控制器(9)按照設(shè)定的掃描運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算參數(shù)并控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(2)使伺服系統(tǒng)天線陣列圓盤(pán)支架(6)進(jìn)行掃描運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陣列天線弧形掃描的毫米波成像系統(tǒng)，包括天線陣列圓盤(pán)支架、伺服控制模塊、頻率合成模塊、發(fā)射模塊、2個(gè)發(fā)射天線陣列、2個(gè)接收天線陣列、接收模塊、延時(shí)模塊、信號(hào)處理模塊和顯控模塊，其中伺服控制模塊控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸以正弦曲線的速率轉(zhuǎn)動(dòng)并且控制和檢測(cè)天線陣列圓盤(pán)支架的旋轉(zhuǎn)角度，使其從0到M度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，100≤M≤170度，發(fā)射天線陣列輻射射頻信號(hào)到目標(biāo)的表面并經(jīng)其反射被接收天線陣列接收，經(jīng)接收模塊對(duì)回波信號(hào)處理以形成中頻回波信號(hào)且發(fā)給信號(hào)處理模塊，以由其進(jìn)行三維成像處理，獲取目標(biāo)的三維圖像數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)斤@控模塊。其有益效果設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、圖像質(zhì)量高、分辨率高且成像時(shí)間短。
文檔編號(hào)G01S13/89GK102540186SQ201110458128
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者余華章, 張永旸, 張炳煌, 張遠(yuǎn)航, 陳曄 申請(qǐng)人:北京華航無(wú)線電測(cè)量研究所