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MIMO天线阵列、MIMO阵列天线及安检系统技术方案

技术编号:20048634 阅读:28 留言:0更新日期:2019-01-09 05:23
本申请提供一种面向太赫兹近场成像的MIMO天线阵列、MIMO阵列天线及安检系统。接收天线与多个发射天线设置于同一条圆弧上,且各自均匀分布。接收天线与多个发射天线设置于同一条圆弧上,可以使得所述接收天线与多个所述发射天线到圆心的距离相等。利用等效相位中心原理,任意一对发射天线与接收天线的组合都可以用一个位于两者中心的收发同置的天线来代替。只有在远场条件下,等效相位中心原理才能成立,近场条件下近似误差将不能忽略。MIMO天线阵列利用圆上任意一点到圆心的距离相等的特性,对基于等效相位中心原理设计直线形MIMO天线阵列的方法进行了修正,解决了现有基于等效相位中心原理设计的直线形MIMO阵列在近场成像中存在严重旁栅伪影的问题,提高了成像质量。

【技术实现步骤摘要】
MIMO天线阵列、MIMO阵列天线及安检系统
本申请涉及安检领域,特别是涉及一种面向太赫兹近场成像的MIMO天线阵列、MIMO阵列天线及安检系统。
技术介绍
太赫兹成像技术是利用频率波段为0.1THz-10THz的高频电磁波来成像的技术,相比于传统的X光成像技术、红外成像技术、微波成像技术而言,太赫兹成像具有安全性好、穿透性强、图像质量高以及一定物质识别能力等优势,因此受到了越来越多的关注。多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)成像雷达是一种利用收发天线单元的多重组合来实现以较少的天线数目生成图像的雷达,具备成本及复杂程度低,数据获取速率快等特点。而基于多收多发的太赫兹成像技术融合了太赫兹成像和多收多发成像雷达的优点,在人体安检、医疗诊断、军事侦察等领域具有重要的应用价值,尤其是在针对违禁物品检查的人体安检领域有着天然的优势。其中,阵列设计是成像系统中一个非常关键的问题,它对成像质量、参数估计、目标检测等都有直接或间接的影响。合理的阵列排布不仅能够获得良好的成像质量,而且可以减少阵元数目、简化系统的复杂度。等效相位中心原理在近场条件下,不能忽略近似误差,并且随着信号频率的提高,到太赫兹频段,由时延误差引起的相位误差将进一步加大。因此,目前基于等效相位中心原理设计的直线形MIMO天线阵列在近场成像中存在着严重旁栅伪影的问题,影响了成像质量。
技术实现思路
基于此,有必要针对目前的直线形MIMO天线阵列在近场成像中存在着严重旁栅伪影的问题,提供一种面向太赫兹近场成像具有较小旁栅伪影的MIMO天线阵列、MIMO阵列天线及安检系统。本申请提供一种MIMO天线阵列包括接收天线子阵以及多个发射天线子阵。所述多个发射天线子阵设置于所述接收天线子阵的两端,且所述接收天线子阵与所述多个发射天线子阵设置于同一条圆弧上。在其中一个实施例中,所述接收天线子阵包括多个接收天线。所述多个接收天线设置于同一条圆弧上,且相邻所述接收天线之间的间距相等。在其中一个实施例中,每个所述发射天线子阵包括多个发射天线。所述多个发射天线设置于所述多个接收天线的两端,相邻所述发射天线之间的间距相等,且所述多个发射天线与所述多个接收天线设置于同一条圆弧上。在其中一个实施例中,所述MIMO天线阵列包括2个所述发射天线子阵,2个所述发射天线子阵设置于所述接收天线子阵的两端。在其中一个实施例中,每个所述发射天线子阵包括5个发射天线,所述接收天线子阵包括个接收天线。在其中一个实施例中,所述接收天线子阵的工作频段与所述多个发射天线子阵的工作频段至少部分相同。在其中一个实施例中,一种MIMO阵列天线包括收发器、电子开关和上述任一实施例所述的MIMO天线阵列,所述收发器与所述MIMO天线阵列电连接,所述收发器用以产生发射信号,所述电子开关用以切换所述多个发射天线和所述多个接收天线的开关。在其中一个实施例中,一种安检系统包括多个安检模块以及处理模块。每个所述安检模块包括至少一个如上述实施例所述的MIMO阵列天线。所述处理模块与所述多个安检模块的输出端电连接,用以处理所述多个安检模块检测到数据。在其中一个实施例中,每个所述安检模块还包括圆弧结构。至少一个所述MIMO阵列天线嵌套于所述圆弧结构中。在其中一个实施例中,所述MIMO阵列天线与所述圆弧结构滑动连接,用以实现对检测物体的上下扫描。本申请提供一种面向太赫兹近场成像的MIMO天线阵列、MIMO阵列天线及安检系统,所述多个发射天线基于发射信号发射检测信号,所述接收天线接收反射信号,并将反射信号反馈至收发器。所述接收天线与所述多个发射天线设置于同一条圆弧上,并且均匀分布。所述接收天线与所述多个发射天线设置于同一条圆弧上,可以使得所述接收天线与所述多个发射天线到圆心的距离相等。依照等效相位中心原理,任意一对发射天线与接收天线的组合都可以用位于两者中心的一个收发同置的天线来代替。只有在远场条件下,等效相位中心原理才能成立,近场条件下近似误差将不能忽略。并且随着信号频率的提高,到太赫兹频段,由时延误差引起的相位误差将进一步加大。所述MIMO天线阵列利用圆上任意一点到圆心的距离相等的特性,对基于等效相位中心原理设计直线形MIMO天线阵列的方法进行了修正,解决了现有基于等效相位中心原理的直线形MIMO阵列在近场成像中存在严重旁栅伪影的问题,提高了成像质量。附图说明图1为本申请提供的MIMO天线阵列结构示意图;图2为本申请提供的发射天线与接收天线形成等效单收单发天线示意图;图3为直线形MIMO天线阵列及其等效单收单发阵列结构示意图;图4为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列结构示意图;图5为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列的等效阵列结构示意图;图6为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列以及其等效阵列结构参数;图7为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列以及其等效阵列结构在太赫兹波段内的仿真参数;图8为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列以及其等效阵列结构在330GHz~350GHz中MIMO天线阵列及其等效阵列的点扩散函数;图9为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列与直线形MIMO阵列在330GHz~350GHz中的点扩散函数;图10为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列与直线形MIMO阵列在毫米波波段仿真参数;图11为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列与直线形MIMO阵列在25GHz~35GHz中的点扩散函数;图12为本申请提供的一个实施例中MIMO天线阵列与直线形MIMO阵列在120GHz~150GHz中的点扩散函数;图13为本申请提供的安检系统的结构示意图。附图标记说明MIMO天线阵列10、接收天线子阵110、发射天线子阵120、接收天线111、发射天线121、MIMO阵列天线20、安检系统30、安检模块310、处理模块320、圆弧结构311、检测物体40、圆心130、等效天线50、等效天线阵列60。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MIMO天线阵列(10),其特征在于,包括:接收天线子阵(110);多个发射天线子阵(120),设置于所述接收天线子阵(110)的两端,且所述接收天线子阵(110)与所述多个发射天线子阵(120)设置于同一条圆弧上。

【技术特征摘要】
1.一种MIMO天线阵列(10),其特征在于,包括:接收天线子阵(110);多个发射天线子阵(120),设置于所述接收天线子阵(110)的两端,且所述接收天线子阵(110)与所述多个发射天线子阵(120)设置于同一条圆弧上。2.如权利要求1所述的MIMO天线阵列(10),其特征在于,所述接收天线子阵(110)包括:多个接收天线(111),设置于同一条圆弧上,且相邻所述接收天线(111)之间的间距相等。3.如权利要求2所述的MIMO天线阵列(10),其特征在于,每个所述发射天线子阵(120)包括:多个发射天线(121),设置于多个所述接收天线(111)的两端,相邻所述发射天线(121)之间的间距相等,且所述多个发射天线(121)与所多个述接收天线(111)设置于同一条圆弧上。4.如权利要求1所述的MIMO天线阵列(10),其特征在于,所述MIMO天线阵列(10)包括2个所述发射天线子阵(120),2个所述发射天线子阵(120)设置于所述接收天线子阵(110)的两端。5.如权利要求4所述的MIMO天线阵列(10),其特征在于,每个所述发射天线子阵(120)包括5个发射天线(121),所述接收天线子阵(110)包括20个...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑小平赵自然于洋乔灵博
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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