一种基于弧形阵列的毫米波成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于弧形阵列的毫米波成像系统，涉及毫米波成像技术领域。该方法的一具体实施方式包括毫米波收发机、主控器、弧线形收发天线阵列和运动平台。该实施方式弧线阵列在通道数较少、成本较低的情况下，通过一维运动，对目标物进行多个不同角度的三维立体成像；通过阵列形式创新实现腿部、肋部、胳膊等弧形部位的高质量成像，大大降低产品成本。大大降低产品成本。大大降低产品成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弧形阵列的毫米波成像系统


[0001]本专利技术涉及毫米波成像
，尤其涉及一种基于弧形阵列的 毫米波成像系统。

技术介绍

[0002]目前针对多种场景、复杂环境下的安检需求提出了毫米波成像安 检。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题： 主动式毫米波安检系统全部采用线性天线阵列，若想实现对人体腿部、 肋部、胳膊等弧形部位的良好成像，线性天线阵列的运动轨迹必须要 进行特殊设计，如进行圆迹扫描运动，但是给系统结构带来较大的难 度，以及系统体积无法做到小型化。
[0003]
技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于弧形阵列的毫米波成像系 统，至少能够解决现有天线阵列无法进行特殊设计的问题。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基 于弧形阵列的毫米波成像系统，包括毫米波收发机、主控器、弧线形 收发天线阵列和运动平台，其中，
[0006]所述毫米波收发机，用于基于所述主控器下发的触发信号，产生 毫米波信号并传输至所述弧线形收发天线阵列进行处理，接收所述弧 线形收发天线阵列传输的毫米波回波信号并处理，得到数字中频信号 并发送至所述主控器进行处理；
[0007]所述弧线形收发天线阵列，用于处理所述毫米波收发器传输的毫 米波信号，得到所述毫米波回波信号；包括发射天线阵列和接收天线 阵列，所述发射天线阵列包括发射天线和电子开关，所述接收天线阵 列包括接收天线和电子开关，两者天线数量相等，且相邻发射天线/相 邻接收天线之间的弧长小于电磁波波长的一倍；
[0008]所述主控器，用于控制所述电子开关的选通时序逻辑，以及控制 所述运动平台的运动逻辑和下发触发信号给所述毫米波收发机，以及， 以及对接收自所述毫米波收发机的数字中频信号进行合成孔径雷达信 号处理，得到三维图像；
[0009]所述运动平台，用于承载所述毫米波收发机、所述主控器、所述 弧线形收发天线阵列，以基于所述主控器下发的控制指令使其一起上 下运动对目标物进行一次阵列采样。
[0010]可选的，相邻发射天线/相邻接收天线之间的弧长为电磁波波长的 0.5～1倍。
[0011]可选的，相邻发射天线/相邻接收天线之间的弧长为电磁波波长的 0.9倍。
[0012]可选的，弧线形采用圆弧形、椭圆弧形或双曲线弧形中的一种。
[0013]可选的，当采用圆弧形或椭圆弧形时，所述发射天线阵列和所述 接收天线阵列在水平方向沿弧线错开所述弧长的一半，在垂直方向上 的距离小于电磁波波长的5倍。
[0014]可选的，所述发射天线和所述接收天线为角锥喇叭天线、圆锥喇 叭天线、双模喇叭天线、贴片天线、微带阵列天线中的一种。
[0015]可选的，所述毫米波收发机包括毫米波发射机和毫米波接收机；
[0016]所述产生毫米波信号并传输至所述弧线形收发天线阵列进行处 理，接收所述弧线形收发天线阵列传输的毫米波回波信号并处理，得 到数字中频信号并发送至所述主控器进行处理，包括：
[0017]所述毫米波发射机，用于产生毫米波信号并传输至所述发射天线 阵列，由所述发射天线阵列的电子开关传输至一发射天线，以将所述 毫米波信号发射到空间中，所述毫米波信号经散射后被所述接收天线 接收到，经所述接收天线阵列的电子开关进行信号放大处理，得到毫 米波回波信号；
[0018]所述毫米波接收机，用于接收所述接收天线阵列传输的毫米波回 波信号，将所述毫米波回波信号下变频为中频信号并采样、滤波、数 字IQ处理，得到所述数字中频信号并发送至所述主控器进行处理。
[0019]可选的，所述控制所述运动平台的运动逻辑和下发触发信号给所 述毫米波收发机，包括：
[0020]所述主控器下发控制指令至所述运动平台，以控制所述运动平台 开始运动；
[0021]在所述运动平台运动的过程中，接收所述运动平台传输的脉冲信 号；其中，所述脉冲信号反应所述弧线形收发天线阵列的运动位置；
[0022]将所述脉冲信号转换为位置信息，并按照预设距离进行一次阵列 采样。
[0023]可选的，还包括：所述主控器根据所述预设距离和成像高度，设 定阵列采样次数阈值；以及在采样次数达到所述采样次数阈值，下发 控制指令至所述运动平台使其停止运动。
[0024]可选的，所述控制所述电子开关的选通时序逻辑，包括：在一个 选通时序逻辑中，一个发射天线在两个时序周期内分别对应两个相邻 接收天线。
[0025]根据本专利技术所述提供的方案，上述专利技术中的一个实施例具有如下 优点或有益效果：通过控制不同的发射和接收天线单元的工作时序， 配合弧线形收发天线阵列在垂直方向上进行直线扫描运动，形成弧面 等效采样点，从而完成对探测目标的二维扫描。
[0026]上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具 体实施方式加以说明。
附图说明
[0027]附图用于更好地理解本专利技术，不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0028]图1是根据本专利技术实施例的一种基于弧形阵列的毫米波成像系统 的主要结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例的一种弧线形收发天线阵列的主要结构示意 图；
[0030]图3是本专利技术实施例的另一种弧线形收发天线阵列的主要结构示 意图；
[0031]图4是本专利技术实施例的弧线形收发天线阵列的电路结构示意图。
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本专利技术的示范性实施例做出说明，其中包括本发 明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。 因此，本领域普通技术人员应当认
识到，可以对这里描述的实施例做 出各种改变和修改，而不会背离本专利技术的范围和精神。同样，为了清 楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0033]本方案中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排 他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或 设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的 步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有 的其他步骤或模块。
[0034]参见图1，示出的是本专利技术实施例提供的一种基于弧形阵列的毫米 波成像系统100的主要结构示意图，其工作频率范围20GHz～40GHz。 通过控制不同的发射和接收天线单元的工作时序，配合阵列在垂直方 向上进行直线扫描运动，形成弧面等效采样点，从而完成对探测目标 的二维扫描，可以应用到安检成像、无损检测、医疗成像等领域。
[0035]毫米波成像系统100包括：毫米波收发机(包括毫米波发射机200、 毫米波接收机300)、主控器400、弧线形收发天线阵列(包括发射天 线阵列500、接收天线阵列600)、运动平台700。
[0036]1、毫米波收发机
[0037]1)毫米波发射机200，用于产生毫米波信号，通过电子开关传输 给发射天线阵列；由发射天线阵列50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于弧形阵列的毫米波成像系统，包括毫米波收发机、主控器、弧线形收发天线阵列和运动平台，其特征在于，所述毫米波收发机，用于基于所述主控器下发的触发信号，产生毫米波信号并传输至所述弧线形收发天线阵列进行处理，接收所述弧线形收发天线阵列传输的毫米波回波信号并处理，得到数字中频信号并发送至所述主控器进行处理；所述弧线形收发天线阵列，用于处理所述毫米波收发器传输的毫米波信号，得到所述毫米波回波信号；包括发射天线阵列和接收天线阵列，所述发射天线阵列包括发射天线和电子开关，所述接收天线阵列包括接收天线和电子开关，两者天线数量相等，且相邻发射天线/相邻接收天线之间的弧长小于电磁波波长的一倍；所述主控器，用于控制所述电子开关的选通时序逻辑，以及控制所述运动平台的运动逻辑和下发触发信号给所述毫米波收发机，以及，以及对接收自所述毫米波收发机的数字中频信号进行合成孔径雷达信号处理，得到三维图像；所述运动平台，用于承载所述毫米波收发机、所述主控器、所述弧线形收发天线阵列，以基于所述主控器下发的控制指令使其一起上下运动对目标物进行一次阵列采样。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相邻发射天线/相邻接收天线之间的弧长为电磁波波长的0.5～1倍。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，相邻发射天线/相邻接收天线之间的弧长为电磁波波长的0.9倍。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，弧线形采用圆弧形、椭圆弧形或双曲线弧形中的一种。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当采用圆弧形或椭圆弧形时，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列在水平方向沿弧线错开所述弧长的一半，在垂直方向上的距离小于电磁波波长的5倍。6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述发射天...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世超，
申请(专利权)人：李世超，
类型：发明
国别省市：