回的回波信號(hào)并對(duì)回波信號(hào)進(jìn) 行處理以發(fā)送給數(shù)據(jù)采集和處理模塊12。
[0040] 具體來說，信號(hào)源301是工作頻率在一定頻率范圍（例如，13.5GHZ-16.5GHz)的調(diào) 頻信號(hào)源，可以表示為：
[0042]其中，A1表示為初始幅值，心為初始掃描頻率13.56抱4為時(shí)間，平1為信號(hào)源301的 初始相位值，B為調(diào)頻信號(hào)帶寬，T為調(diào)頻周期。
[0043]此外，信號(hào)源307是工作頻率在一固定頻率(例如，35MHz)的單頻率連續(xù)波信號(hào)源， 可以表示為：
[0044] S2 ~A2cm(2^f2 +φ2) (2)
[0045] 其初始幅值和相位分別為Α2和φ2,頻率為f 2。
[0046] 注意，上述信號(hào)源301的頻率范圍和信號(hào)源307的頻率可以根據(jù)分辨率要求等來選 擇，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是共知的，此處不再進(jìn)行描述。
[0047]定向耦合器302是一個(gè)三端口器件，其輸入端接收信號(hào)源301的輸出信號(hào)，直通端 連接至功率放大器303,從而使發(fā)射鏈路的功率達(dá)到二倍頻器304安全輸入功率范圍。在經(jīng) 過二倍頻器3 0 4后，發(fā)射鏈路的頻率倍頻至第二頻率范圍（在信號(hào)源3 01的頻率范圍為 13.5GHZ-16.5GHz的情況下，此處的頻率范圍為27GHz-33GHz)，最終由一個(gè)發(fā)射天線輻射到 空間中到達(dá)被測(cè)對(duì)象。此處，發(fā)射信號(hào)可以表示為：
[0049] 其中，A/是發(fā)射信號(hào)的幅值。
[0050] 第二信號(hào)源307的輸出信號(hào)連接至定向耦合器309的輸入端?；祛l器310是一個(gè)三 端口器件，其中中頻IF端連接定向耦合器309的直通端以輸入例如35MHz的中頻信號(hào)，射頻 RF端連接定向耦合器302的耦合端以輸入例如13.5GHZ-16.5GHz的調(diào)頻信號(hào)，本振L0端則輸 出RF和IF端輸入的信號(hào)的差頻信號(hào)來提高給功率放大器311。功率放大器311使該信號(hào)功率 放大到二倍頻器312的安全工作范圍內(nèi)。此時(shí)，二倍頻器312的輸出信號(hào)為兩信號(hào)源混頻、然 后再二倍頻后的信號(hào)，可以表示為：
[0052] 混頻器313是一個(gè)三端口器件，其中本振L0端連接二倍頻器312的輸出信號(hào)S (t)， 射頻RF端得到接收天線15所接收的從被測(cè)對(duì)象反射的回波信號(hào)。此時(shí)的回波信號(hào)可以表示 為：
[0054]其中，α為回波信號(hào)衰減系數(shù)，t = 2R/c為被測(cè)物體產(chǎn)生的回波延時(shí)，c為電磁波在 空間的傳播速度。
[0055]混頻器313的中頻IF端則輸出本振L0與射頻RF端接收的信號(hào)的超外差信號(hào)，其中 該信號(hào)中帶有一定的空間目標(biāo)信息，可以表示為：
[0057]從(6)式中可以看出兩個(gè)信號(hào)源的非相干性，為了得到相干信號(hào)，引入混頻器316。 混頻器316輸出帶有目標(biāo)信息的相干的超外差信號(hào)，其射頻端輸入來自混頻器313的首次下 變頻信號(hào)SIF(t)，本振端輸入由信號(hào)源307經(jīng)過定向耦合器309耦合端、功率放大器314以及 二倍頻器315輸出的例如70MHz的連續(xù)波信號(hào)，即：
[0059] 其中，A/為信號(hào)幅值。
[0060] 混頻器316中頻IF端則輸出帶有目標(biāo)信息的第二次下變頻信號(hào)SIF(t)，即：
[0062] 從公式(8)可以看出，采用該方法消除了非相干雙信號(hào)源引入的相位不同步。
[0063] 低噪聲放大器317能夠使經(jīng)過兩次下變頻的微弱中頻信號(hào)進(jìn)行放大，提高輸出信 號(hào)的信噪比、探測(cè)靈敏度，其輸出信號(hào)被送入數(shù)據(jù)采集和處理模塊12。
[0064]圖4是本發(fā)明的毫米波全息三維成像檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理模塊中進(jìn)行的全 息三維成像算法的流程圖。
[0065]如圖4所示，數(shù)據(jù)采集和處理模塊12將采集得到的信號(hào)首先進(jìn)行回波信息的采集 (401) ，將其與空間位置信號(hào)聯(lián)系在一起。然后利用傅里葉變換進(jìn)行幾何特性的傅里葉變換 (402) ，化簡變形后進(jìn)行傅里葉逆變換(403)，最終得到目標(biāo)三維像(404)，結(jié)合空間域位置 信息進(jìn)行最終數(shù)據(jù)的獲取。
[0066]圖5是本發(fā)明的毫米波全息三維成像檢測(cè)系統(tǒng)的三維目標(biāo)成像原理圖。
[0067]如圖5所示，毫米波經(jīng)過目標(biāo)502的位置點(diǎn)（x，y，z)處的散射后，位置為(Χ，Υ，Ζ0)的 接收天線501開始接收散射后的寬帶回波信號(hào)。天線將接收到的信號(hào)送入毫米波電路和高 度相干的本振信號(hào)進(jìn)行下變頻，再通過低噪聲放大器317。設(shè)得到的信號(hào)為Ε(Χ，Υ，ω )，其中 ω是發(fā)射源的瞬時(shí)角頻率，Ε(Χ，Υ，ω)是關(guān)于ω的函數(shù)，其表達(dá)式為：
[0069]其中，；:是天線與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，?為電磁波波束，指數(shù)部分表示目標(biāo)散射的 球面波信號(hào)，對(duì)目標(biāo)三維散射成像起重要作用。且：
[0071] Ε(Χ，Υ，ω)為時(shí)域信號(hào)，它是對(duì)時(shí)間維信號(hào)E(X，Y，t)進(jìn)行傅里葉變換后的表達(dá)式， 即：
[0072] Ε(Χ,Υ, ω )=FT[E(X,Y,t)l (11)
[0073] 將式（10)帶入式(9)，將式(9)的矢量運(yùn)算簡化成標(biāo)量運(yùn)算，從物理意義上理解，可 以看成把一個(gè)球面波展開，表示成平面波的疊加，得到：
[0079] 式(13)中忽略了常數(shù)項(xiàng)，把(13)式代入(12)式可以得到：
[0081]對(duì)式(15)進(jìn)行逆變換，可以得到最終的寬帶毫米波全息成像公式為：
[0083]從式（16)中可以看出，只要得到各個(gè)頻率點(diǎn)的回波信號(hào)的電磁信息，就可以通過 一系列反演得到f(x，y，z)，最后得到成像目標(biāo)的三維毫米波全息圖像。
[0084]圖6是本發(fā)明的毫米波全息三維成像檢測(cè)方法的流程圖。
[0085]如圖6所述，利用上述毫米波全息三維成像檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行被測(cè)對(duì)象的毫米波全息 三維成像檢測(cè)方法包括以下步驟:掃描裝置移動(dòng)毫米波收發(fā)模塊、發(fā)射天線和接收天線來 掃描被測(cè)對(duì)象;毫米波收發(fā)模塊生成毫米波發(fā)射信號(hào)；發(fā)射天線將毫米波收發(fā)模塊生成的 毫米波發(fā)射信號(hào)發(fā)射給被測(cè)對(duì)象;接收天線接收被測(cè)對(duì)象返回的回波信號(hào)并將回波信號(hào)發(fā) 送給毫米波收發(fā)模塊;毫米波收發(fā)模塊對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)送給數(shù)據(jù)采集和處理模 塊;數(shù)據(jù)采集和處理模塊對(duì)來自毫米波收發(fā)模塊的信號(hào)進(jìn)行處理以生成被測(cè)對(duì)象的三維圖 像；以及圖像顯示單元顯示由數(shù)據(jù)采集和處理模塊生成的三維圖像。
[0086]本發(fā)明通過采用上述毫米波全息三維成像檢測(cè)系統(tǒng)和方法，與現(xiàn)有的毫米波成像 儀器相比，具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：
[0087] (1)價(jià)格低廉:本發(fā)明利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)使一維陣列天線實(shí)現(xiàn)面陣列的掃描效果，極大 地降低了成本。
[0088] (2)結(jié)構(gòu)簡單，易集成:本發(fā)明例如采用單刀多擲開關(guān)等控制毫米波收發(fā)模塊通道 的工作順序，并且采用調(diào)頻信號(hào)源及毫米波器件進(jìn)行系統(tǒng)的搭建，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜 度，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的集成度。
[0089] (3)分辨率高:本發(fā)明采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)、超外差技術(shù)以及全息成像技術(shù)，提高 了三維圖像平面和深度的分辨率。
[0090] (4)成像時(shí)間快:本發(fā)明采用電機(jī)帶動(dòng)收發(fā)天線上下移動(dòng)的同時(shí)也可以讓被測(cè)對(duì) 象以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)，大大提高了成像速度。
[0091] (5)視場(chǎng)增加：與現(xiàn)有的50厘米以下的視場(chǎng)相比，本發(fā)明的實(shí)施例可以達(dá)到幾米， 甚至幾十米的視場(chǎng)。
[0092] (6)信噪比高：系統(tǒng)采用主動(dòng)式毫米波成像，通過控制各個(gè)毫米波器件的輸出功率 范圍來提高天線的發(fā)射功率，當(dāng)然，發(fā)射功率在安全輻射范圍之內(nèi)，使得回波