專利名稱：應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種天線裝置，尤其涉及一種應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置。
背景技術：
毫米波成像系統(tǒng)是根據不同物體的毫米波輻射特性的不同，適當選擇毫米波輻射計的工作頻率、極化方式和波束入射角，通過天線收集目標、背景的毫米波輻射能量，產生反映目標、背景輻射特征的圖像，從而識別不同類型的目標。毫米波焦平面陣列成像系統(tǒng)中，饋源天線的排列密度是決定系統(tǒng)空間采樣率的主要因素。而天線的工作模式的選擇在毫米波成像系統(tǒng)的效率及成本控制方面其決定性作用。

發(fā)明內容
本發(fā)明基于上述技術問題，提供一種具有多種工作模式的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，包括發(fā)射天線陣列、接收天線陣列、發(fā)射天線陣列開關以及接收天線陣列開關、用于產生發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關邏輯狀態(tài)基本時序的開關邏輯控制始終以及用于按照一定的邏輯狀態(tài)時序指令控制發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關的邏輯狀態(tài)的開關邏輯編輯器，其中發(fā)射天線陣列，用于輻射射頻信號，每一個發(fā)射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路發(fā)射通道，每個天線陣列有N路發(fā)射天線陣列開關控制發(fā)射通道的分時工作，即開通和關斷，其中64彡N彡256 ;接收天線陣列，用于接收射頻信號，每一個發(fā)射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路接收通道，每個天線陣列有N路接收天線陣列開關控制接收通道的分時工作，即開通和關斷，其中64彡N彡256 ;發(fā)射天線陣列和接收天線陣列按照特定的位置關系排列，發(fā)射天線陣列的每一個天線單元間的距離為A，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列可以互易，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列之間的距離為H，，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對應天線單元間的距離為B，其中，A取 5 30mm, B = A/2,H 取 5 40mm。優(yōu)選地，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有單發(fā)單收式工作模式，即在每一個時刻，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列分別只有一個發(fā)射通道開通和一個接收通道開通。優(yōu)選地，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有多發(fā)多收式工作模式，即在每一個時刻，所述發(fā)射天線陣列有C個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有D個接收通道開通，其中，I < C彡N，I < D彡N。優(yōu)選地，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有單發(fā)多收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有E個接收通道開通，其中，I < E彡N。
優(yōu)選地，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有I發(fā)4收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有4個接收通道開通。優(yōu)選地，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有I發(fā)8收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有8個接收通道開通。本發(fā)明的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置具有多種工作模式單發(fā)單收式工作模式，其時序簡單；單發(fā)多收式工作模式，其接收到的的毫米波信號質量對發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的每一個天線單元及天線單元數量依賴性減少；多發(fā)多收式工作模式，其接收到的毫米波信號質量可以通過多個天線單元相互補充，減少了對天線單元的要求，即使某一個或某少量某幾個天線單元不能正常工作，不會對接收的毫米波信號質量有明顯影響；同時對接收到的毫米波信號處理后所成圖像分辨率對發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的天線單元數減少一半，極大地降低成本。


圖I為本發(fā)明發(fā)射天線陣列和接收天線陣列位置關系示意圖；圖2為本發(fā)明I發(fā)4收式工作模式邏輯關系示意圖；圖3為本發(fā)明I發(fā)4收式工作模式開關邏輯時序；圖4為本發(fā)明I發(fā)4收式工作模式另一開關邏輯時序；圖5為本發(fā)明I發(fā)8收式工作模式邏輯關系示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖以及具體實施例來對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明提供一種應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，包括發(fā)射天線陣列、接收天線陣列、發(fā)射天線陣列開關以及接收天線陣列開關、用于產生發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關邏輯狀態(tài)基本時序的開關邏輯控制始終以及用于按照一定的邏輯狀態(tài)時序指令控制發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關的邏輯狀態(tài)的開關邏輯編輯器，其中發(fā)射天線陣列，用于輻射射頻信號，每一個發(fā)射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路發(fā)射通道，每個天線陣列有N路發(fā)射天線陣列開關控制發(fā)射通道的分時工作，即開通和關斷，其中64彡N彡256 ;接收天線陣列，用于接收射頻信號，每一個發(fā)射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路接收通道，每個天線陣列有N路接收天線陣列開關控制接收通道的分時工作，即開通和關斷，其中64彡N彡256 ;如圖I所示，為本發(fā)明發(fā)射天線陣列和接收天線陣列位置關系示意圖，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列按照特定的位置關系排列，發(fā)射天線陣列的每一個天線單元間的距離為A，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列可以互易，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列之間的距離為H，，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對應天線單元間的距離為B，其中，A、B、H均需要滿足大于波長的一半，需要使用專門的電磁計算軟件，如HFSS、CST、FEKO、ASD等，建立電磁場條件下模型，運算模擬仿真后看結果，然后在根據結果返回修改數值，再運行模擬仿真程序，再看結果......如果反復多次，直到得到A、B、H的最優(yōu)化值。本實施例中，所述毫米波波長
為10mm，所以A取5 30mm，B = A/2，H取5 40mm，數據越小成效分辨率越高，但同時會引入信號間的相互干擾。所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有單發(fā)單收式工作模式，即在每一個時刻，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列分別只有一個發(fā)射通道開通和一個接收通道開通；下一個時刻，發(fā)射天線陣列中下一個天線單元開通，接收天線陣列中只有一個與之相對應的天線單元開通。單發(fā)單收式工作模式優(yōu)點是時序簡單。所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有多發(fā)多收式工作模式，即在每一個時刻，所述發(fā)射天線陣列有C個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有D個接收通道開通，其中，I< C ^ N, I < D ^ No所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有單發(fā)多收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有E個接收通道開通，其·中，I < E < N。實施例I :如圖2 4所示，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有I發(fā)4收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有4個接收通道開通，即在某一時刻，發(fā)射天線陣列中有I個天線單元開通4個連續(xù)時鐘周期，接收天線陣列中有4個與之對應的天線單元開通；在圖3中，發(fā)射天線陣列中的每一個天線單元工作4個連續(xù)時鐘周期,接收天線陣列中有4個天線單元分別依次工作I個時鐘周期。以圖3中紅色標示的發(fā)射天線陣列中的第4個天線單元(T4)為例，T4工作4個時鐘周期，接收天線陣列中有4個天線單元R3、R4、R5、R6分別依次工作I個時鐘周期。在圖4中，發(fā)射天線陣列中的每一個天線單元工作4個連續(xù)時鐘周期，接收天線陣列中的每一個天線單元連續(xù)工作多個時鐘周期，以保證在發(fā)射天線陣列中的一個天線單元工作的4個連續(xù)時鐘周期內在接收天線陣列中有4個接收天線單元工作。實施例2 :如圖5所示，為本發(fā)明I發(fā)8收式工作模式邏輯關系示意圖，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有I發(fā)8收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有8個接收通道開通，即在某一時刻，發(fā)射天線陣列中有I個天線單元開通8個連續(xù)時鐘周期，接收天線陣列中有8個與之對應的天線單元開通。上述兩實施例都是單發(fā)多收式工作模式，單發(fā)多收式工作模式不僅限于I發(fā)4收式工作模式和I發(fā)8收式工作模式，但是以這兩種工作模式效果最佳。本發(fā)明的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置具有多種工作模式單發(fā)單收式工作模式，其時序簡單；單發(fā)多收式工作模式，其接收到的的毫米波信號質量對發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的每一個天線單元及天線單元數量依賴性減少；多發(fā)多收式工作模式，其接收到的毫米波信號質量可以通過多個天線單元相互補充，減少了對天線單元的要求，即使某一個或某少量某幾個天線單元不能正常工作，不會對接收的毫米波信號質量有明顯影響；同時對接收到的毫米波信號處理后所成圖像分辨率對發(fā)射天線陣列和接收天線陣列的天線單元數減少一半，極大地降低成本，上述天線裝置的工作模式經過適當改進后也可以用于其它陣列控制設備和成像檢測設備?？梢岳斫獾氖?，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發(fā)明的技術構思做出其他各種相應的 改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，包括發(fā)射天線陣列、接收天線陣列、發(fā)射天線陣列開關以及接收天線陣列開關，其特征在于其還包括用于產生發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關邏輯狀態(tài)基本時序的開關邏輯控制始終以及用于按照一定的邏輯狀態(tài)時序指令控制發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關的邏輯狀態(tài)的開關邏輯編輯器，其中 發(fā)射天線陣列，用于輻射射頻信號，每一個發(fā)射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路發(fā)射通道，每個天線陣列有N路發(fā)射天線陣列開關控制發(fā)射通道的分時工作，即開通和關斷，其中64≤N≤256 ; 接收天線陣列，用于接收射頻信號，每一個發(fā)射天線陣列有N個天線單元，每個天線單元對應一路接收通道，每個天線陣列有N路接收天線陣列開關控制接收通道的分時工作，即開通和關斷，其中64≤N≤256 ; 發(fā)射天線陣列和接收天線陣列按照特定的位置關系排列，發(fā)射天線陣列的每一個天線單元間的距離為A，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列可以互易，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列之間的距離為H，，發(fā)射天線陣列和接收天線陣列對應天線單元間的距離為B，其中，A取5 30mm, B = A/2,H 取 5 40mm。
2.根據權利要求I所述的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，其特征在于所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有單發(fā)單收式工作模式，即在每一個時刻，所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列分別只有一個發(fā)射通道開通和一個接收通道開通。
3.根據權利要求I所述的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，其特征在于所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有多發(fā)多收式工作模式，即在每一個時刻，所述發(fā)射天線陣列有C個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有D個接收通道開通，其中，I < C < N，I < D < N。
4.根據權利要求I所述的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，其特征在于所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有單發(fā)多收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有E個接收通道開通，其中，I < E < N。
5.根據權利要求4所述的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，其特征在于所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有I發(fā)4收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有4個接收通道開通。
6.根據權利要求4所述的應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，其特征在于所述發(fā)射天線陣列和接收天線陣列具有I發(fā)8收式工作模式，即在每一個時刻，所述所述發(fā)射天線陣列只有I個發(fā)射通道開通，所述接收天線陣列有8個接收通道開通。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應用于毫米波成像系統(tǒng)的天線裝置，包括發(fā)射天線陣列、接收天線陣列、發(fā)射天線陣列開關、接收天線陣列開關、用于產生發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關邏輯狀態(tài)基本時序的開關邏輯控制始終以及用于按照一定的邏輯狀態(tài)時序指令控制發(fā)射天線陣列開關和接收天線陣列開關的邏輯狀態(tài)的開關邏輯編輯器，本發(fā)明可提供多種工作模式的選擇，包括單發(fā)單收式工作模式，單發(fā)多收式工作模式和多發(fā)多收式工作模式。
文檔編號H01Q21/28GK102914766SQ20121039304
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權日2012年10月16日
發(fā)明者金雷, 時華峰, 于文龍, 汪震, 李姣, 余菲 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院