室外与室内安检应用的毫米波成像系统设计*

针对人体安检的室外与室内的实际应用,研制了毫米波成像系统样机。系统采取焦平面成像工作体制,毫米波辐射计阵列作为前端,大型金属抛物面天线作为会聚天线,在室外利用天空冷源,在室内利用辅助照射源,实现了室外和室内人体的毫米波成像安检,并能够穿透假肢等材料进行成像检测,测试效果能够满足人体安检技术的要求。     

浓海雾空中隐身目标无源毫米波探测

研究了空中隐身目标的毫米波辐射特性,分析了浓海雾对毫米波辐射信号的衰减,并对无源毫米波辐射计阵列探测热辐射源的性能进行了分析。在理论建模的基础上针对一维32通道8 mm辐射计阵列探测空中隐身目标进行了仿真实验,结果表明毫米波辐射计阵列在浓海雾气候条件下探测空中隐身目标是一种非常有效的手段。     

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

华中科技大学电磁场与微波技术中心已经设计并研制出一套工作于Ka波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HUST-ASR,样机采用了最小冗余稀疏直线阵列以及先进的数字相关技术。阵列幅相误差对综合孔径辐射计成像会产生严重影响,文中提出一种不增加系统硬件复杂度、易于实现的单外部辅助源校正方法,给出在辐射计低信噪比条件下的校正算法,并进行了成像试验验证。试验结果表明,该校正方法能够有效校正毫米波综合孔径辐射计的幅相误差,经过校正后的成像系统对自然场景实现了非常清晰的毫米波综合孔径亮温图像,空间分辨率达到0.64°,证明该系统具有良好的成像性能。     

3mm辐射成像研究

在研究毫米波无源成像原理的基础上,设计出了简洁的3mm超外差迪克式毫米波辐射计,并进行了成像实验.为了解决毫米波被动成像中由于天线孔径尺寸和衍射受限所带来的固有空间分辨率低的问题,采用了一种改进的最大似然超分辨算法进行频谱外推.实验结果表明该算法有很好的频谱外推能力,对图像分辨率的提高和超分辨性能的改善有明显效果.3mm迪克式辐射计的主要参数如下:中心频率为91.5 GHz,带宽为4GHz,温度灵敏度为0.55K,线性度为0.9999.     

毫米波零中频全功率辐射计系统

提出了一种零中频接收的毫米波全功率辐射计系统,可降低外差式全功率辐射计系统实现的难度和成本,有利于实现系统的集成化和轻小型化。运用随机过程理论分析了全功率辐射计视频信号功率谱和温度灵敏度,在此基础上分析了零中频全功率辐射计的温度灵敏度。结果表明,在满足截止频率高于1/2视频积分滤波器带宽条件下,零中频辐射计中频通道可采用高通滤波器抑制直流漂移和低频噪声,而不会影响辐射计温度灵敏度,其理论值与射频带宽2倍于中频带宽的全功率辐射计相同。完成了一个34～40GHz毫米波多通道零中频全功率辐射计系统的设计和研制,采用10通道一体化集成和本振空馈功率分配技术,实现了系统的集成化和小型化,测试温度灵敏度与理论值相符,表明了理论分析的正确性和设计方法的可行性。     

辐射计:观察噪声的电子眼

早在三十多年之前,辐射计就作为使用微波和毫米波接收机系统的一门技术开始问世。1946年,狄克及其同事首次报导了用非天文的方法观察辐射能量。当初,狄克测量时是用厘米波(波长1.0、1.25和1.5厘米)。而今天,地球轨道卫星和地面设备是用毫米波(30～300千兆赫)来探测对气象有用的大气分布状态。辐射计的另一用途是无源导弹制导系统。无源导弹制导系统从毫米波辐射计获取导航信息,这种系统目前正在试     

被动毫米波实时成像技术北大核心CSCD

被动毫米波实时成像技术在许多领域有广阔的应用。本文介绍了被动毫米波实时成像技术的特点、应用前景、工作体制和发展现状,并以用于人体安检的、采用了综合孔径辐射计技术的被动毫米波实时成像系统为例,详细讨论了其工作原理、系统设计、成像算法及成像实验等关键技术内容。所研制的被动毫米波成像系统实现了24帧/秒的成像速度,以及6cm@3m的空间分辨率和1-2K的温度灵敏度。     

被动毫米波焦面阵成像技术

以安全检查为背景,研究了近距离被动毫米波焦面阵成像的关键技术.其中包括采用基模高斯波束法结合几何光学法分析系统准光路;设计多波束宽角扫描透镜天线;提出一种新型结构的介质棒天线,该天线易于排成紧密阵列且能够为透镜提供良好的照射;研制工作于Ka频段的高灵敏度、小型化直接检波式辐射计等.给出了20通道被动毫米波焦面阵成像系统...     

干涉合成孔径辐射计的相位误差分析

干涉合成孔径辐射计是一种被动成像手段,可以根据目标和背景的亮温差别,实现目标探测功能,在揭露伪装、发现隐蔽目标方面有应用价值。介绍了干涉综合孔径辐射计成像基本原理,给出了一种毫米波干涉综合孔径成像系统的系统结构,分析了通道间相位误差对其性能的影响,设计了消除相位误差的校准方案,并对校准方案进行了仿真分析。     

新型V波段综合孔径辐射计接收阵列的设计

提出了一种新型宽带24通道V波段综合孔径辐射计。通过改变本振频率,辐射计可在7个频点上工作,总带宽达到了1.4GHz。详细介绍了天线、接收通道、本振、电源等模块的设计。设计时广泛采用了单片微波集成电路(MMIC),实现了高增益和低噪声特性。对增益、噪声系数、1dB压缩点等参数进行了测试,结果表明24个接收通道的性能一致性较好。使用该辐射计对噪声源和高温物体进行了成像试验,成像结果清晰、锐利,实现了较好的成像效果。     

Experimental Research on Passive Millimeter Wave Radiometric Stealth Technology of Metal Objects

Working all day and all weather, a passive millimeter wave radiometer (PMMW) can be widely used in civil and military affairs. It can get some specific information about the material characteristics different from radar and infrared detectors. On basis of the radiometric operating range equation, the radiation cross section and stealth effect of metal objects are presented for the PMMW near-sensing application. The measurement experiments of metal solid models adopts 3?mm band Dicke radiometer with the outdoor calibration system. The sky temperature and other different surface metal objects are also measured as the contrastive experiments. The results show the radiometric temperature contrasts of solid models have remarkable difference in the bare and coated conditions, and the radiometric operating range can decrease to 60.8?%. In addition, the PMMW stealth methods through different surface treatment respectively reduce the radiometric antenna temperature contrast in some degree.     

被动毫米波成像技术

综述了被动毫米波成像技术发展动态，并对焦平面阵列和干涉仪合成阵列两种先进的成像体制进行了原理和系统分析，介绍了一种新型的８ｍｍ数字式干涉仪阵列辐射计系统设计方案，还讨论了这一技术的应用前景     

Ka波段被动成像天线系统设计与研究

针对Ka波段被动毫米波成像应用,设计了一种由介质透镜与缝隙天线馈源组成的天线系统.将高斯波束理论与光学透镜中的等光程原理相结合,设计了一种大口径介质透镜,该透镜具有良好的聚焦性能;提出了一种新型的共轭直线渐变缝隙天线作为透镜的馈源,该天线呈现出截面小、增益高的优良性能,可以在焦平面上形成密集的馈源阵列.将所设计的介质透镜与馈源天线进行联合仿真,研究结果表明,该系统在距透镜2.81 m处聚焦焦斑为50 mm,并且在±5°偏焦时聚焦焦斑都小于60 mm.所设计的天线系统具备很好的聚焦性能且具有较大的偏焦工作角度,可以适用于被动毫米波近场成像应用.     

基于基片集成波导馈电的Ka波段渐变缝隙天线设计

在被动毫米波 (PMMW) 成像焦平面阵列 (FPA) 馈源的天线中,直线渐变缝隙天线 (LTSA) 相对于传统的喇叭天线、介质棒天线具有其独特的优势。该文优化设计了一种新型的对跖直线渐变缝隙天线 (ALTSA),通过加载超材料结构使天线的增益得到了改善,天线采用基片集成波导 (SIW) 技术进行馈电。通过仿真与测试分析,该天线在较宽的频带内具有良好的阻抗特性、较低的副瓣电平及较高且平稳的增益,所设计的天线具有较小的口径宽度,在焦平面中易于组成较为密集的馈源阵列,以提高被动毫米波成像的空间分辨率。     

PMMW金属目标图像处理与计数技术实现

被动毫米波金属目标图像识别并自动统计出目标个数是军事自动化技术的一个重要环节。给出了毫米波探测目标的简要原理,针对目前有关毫米波被动探测并自动计算出金属目标个数方法的欠缺,首次尝试并给出了被动毫米波金属目标图像处理方案及详细处理过程,在毫米波图像分辨率低的条件下,将图像二值化,用数学形态学对图像进行处理,用Canny算子进行边缘检测并提取图像的边缘轮廓,再用Visual C++6.0开发工具,实现二值图像连通域像素标记算法,搭建起金属目标个数的计数系统。给出系统的定量分析,并与面积法计算目标个数做了对比。经分析,系统具有准确性,且响应时间短。     

被动毫米波成像系统设计

被动毫米波成像是公共安全检查工作的一个重要发展方向。目前,国内外 主要集中在对纯反射系统的面阵探测领域进行研究,其研发成本较高,而大口径离轴抛物面镜的 加工更是颇具难度。将几何光学和高斯波束相结合,基于毫米波透镜设计和研制了 一种适用于近场被动毫米波成像的准光学系统,其探测距离为1.5 m,成像面积为1.2 m×1.2 m, 空间分辨率优于3 cm。该系统可实现非接触式安全检查,因此在各种公共检查场所具有 广泛的应用前景。