一种微波成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微波成像装置，包括发射源、引导腔和透射屏。发射源从系统前端发射电磁波，并且接收反射回来的电磁波；透射屏由透射单元组成，单个透射单元包含一个发射天线、接收天线、开关和隔离电阻，发射天线构成透射屏发射面，接收天线构成透射屏接收面，电控开关用于控制透射单元的通断状态，决定电磁波向外辐射或者被隔离电阻吸收。引导腔连接发射源与透射屏，使之处于一个密闭空间中。本发明专利技术利用透射屏等效雷达阵列，大大降低了硬件成本与数据收集难度，同时又保留了电控扫描的方式，保证了极高的扫描速度。

【技术实现步骤摘要】
一种微波成像装置
本专利技术涉及一种空间成像
，特别是涉及一种微波成像装置。
技术介绍
现有的主要安检方式是人工检查、金属检测仪器以及X光安检机。利用金属探测仪的人工检查方式存在效率低下的问题，而X光由于电离特性，对人体有着一定程度的伤害。毫米波安检技术具有穿透能力强、对人体辐射小且分辨率高等先天优势，成为现代人体安检的重要手段。毫米波成像技术，是一种新的有效的人体安检方案，且具有广阔的应用前景与商业价值。目前用于近场毫米波成像的主要为主动成像与被动成像技术。主动成像方法主要为全息成像技术，为了满足其空间采样率以及雷达口径的要求，目前常用方案主要有机械合成孔径方案，即将多个雷达呈一维排列，电机驱动雷达阵列沿垂直方向做直线运动或圆周运动，例如门式毫米波安检仪以及圆柱式毫米波安检仪。其缺点在于机械传动的使用导致检测效率降低，平均单次扫描耗时过长；且机械机构的运动精度以及抖动会带来空间采样的误差，在高频段时尤其明显；其次机械传动结构会带来使用寿命以及维护的各种问题，设备灵活度很低，搬运难度大；最后，哪怕采用机械机构，一维雷达阵的造价仍然非常高昂，而且需要多个数据通道传输各个雷达的数据，这也是目前毫米波安检设备成本居高不下，没有大面积普及的原因。第二种常用方案是平铺式雷达阵列方案，即在一维雷达阵列的基础上，在垂直方向继续平铺雷达单元，直到整个扫描平面被雷达覆盖，此方案是电控扫描因此扫描速度最快，完全可以达到高人流量使用需求，但是二维平面平铺雷达单元，会导致硬件成本几何倍数的增加，以及数据采集难度的几何倍数增加，无法进行大面积推广。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术中存在的硬件成本高、采样效率低、设备灵活度低，无法进行大面积商业应用的问题，提供一种结构简单、易于批量生产制作的微波成像装置，能在最大限度降低硬件成本的同时保留最高的采样速度，即电扫速度。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种微波成像装置，包括：发射源、引导腔体和透射屏；所述发射源用于主动发射电磁波，以及接收反射回来的电磁波，以及根据回波信号进行图像重构；所述透射屏包括若干基本透射单元；所述基本透射单元包括单个屏发射天线、单个屏接收天线、单个电控开关和单个隔离电阻；所述屏接收天线依次连接电控开关和隔离电阻；透射屏的接收面正对发射源，透射屏的发射面正对待测物体；所述引导腔用于连接发射源和透射屏，使发射源和透射屏中间的电磁波通路处于密封环境。进一步的，所述发射源至少包含一个源发射天线、一个源接收天线和一个射频处理系统；所述源发射天线用于发射电磁波；所述源接收天线用于接收反射回来的电磁波；所述射频处理系统用于对接收到的回波信号进行修正处理，得到最终的回波数据，以及，基于回波数据进行图像重建。进一步的，根据发射源到各基本透射单元的距离计算相位因子：根据相位因子结合接收到的回波信号得到修正后的回波信号：其中，为修正后的回波信号，Scorrect为相位因子，S为接收到的回波信号，σ为振幅项，θ为相位项，m表示在x轴上的第m个基本透射单元，n表示在y轴上第n个基本透射单元，N表示横向/纵向基本透射单元个数，(xm,yn)表示基本透射单元x轴和y轴坐标。进一步的，若干屏发射天线均匀分布形成屏发射天线阵列；若干屏接收天线均匀分布形成屏接收天线阵列；所述屏发射天线和屏接收天线一一对应；所述屏发射天线阵列构成透射屏的发射面；所述屏接收天线阵列构成透射屏的接收面。进一步的，所述电控开关和隔离电阻位于屏发射天线阵列和屏接收天线阵列之间。进一步的，若干基本透射单元呈网格状平铺排列构成透射屏。进一步的，所述引导腔体内部表面采用吸波材料。进一步的，所述屏发射天线横向间距与纵向间距小于λ/4，λ为发射源发射的电磁波长。进一步的，预先编写程序控制电控开关的通断顺序，或者采用逻辑电路/光敏电路作为电控开关；控制每次只有一个电控开关处于开启状态。进一步的，所述发射源只有一个源发射天线和一个源接收天线时，发射源位于透射屏中央位置；所述发射源有多组源发射天线和源接收天线时，每组源发射天线和源接收天线用于辐射透射屏不同的区域。本专利技术的有益效果为：本专利技术引入由天线对、电控开关、隔离电阻构成的透射屏当成采样平面，电控开关控制每个透射单元的通断，通断逻辑由程序控制从而达到电扫描的效果，同一时间只有一个单元处于通过状态并向外辐射，因此每个透射单元可以等效为一个在采样平面上的雷达，最后引入适当的相位修正因子，即可得到采样平面(即透射屏)的回波数据，用于之后的成像算法。基于此，本专利技术通过透射屏等效雷达阵列，大大降低了硬件成本，将源的数量降至一；透射屏各单元的通断由电控开关控制，可以达到最高的理论扫描速度；由于等效采样平面的存在，不需要对各个采样点设计数据处理硬件模块，只需对发射源进行数据操作，极大降低数据处理的软件难度与硬件难度；每个透射单元结构简单，系统整体结构灵活，易于生产与商业应用。附图说明图1是本专利技术的微波成像装置结构图；图2是本专利技术实施例1中成像目标为角反射器空间坐标示意图；图3是本专利技术实施例2中成像目标为字母C空间坐标示意图；图4是利用MATLAB软件仿真实施例1的最终成像图；图5是利用MATLAB软件仿真实施例2的最终成像图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种微波成像装置，参见图1，包括：发射源1、引导腔体2和透射屏3。发射源1用于主动发射电磁波，以及接收反射回来的电磁波。发射源至少包含一个源发射天线4、一个源接收天线5和一个射频处理系统6。源发射天线用于发射电磁波；源接收天线用于接收反射回来的电磁波；射频处理系统用于对接收到的回波信号进行修正处理，得到最终的回波数据，以及进行图像重建。透射屏3由天线阵列组成，屏发射天线7和屏接收天线8均匀分布在屏的两侧且一一对应，构成透射屏的发射面9和接收面10，接收面10正对发射源1，发射面9正对待测物体11。透射屏中间均匀排列电控开关12和隔离电阻13，用于控制透射屏的工作逻辑，单个屏发射天线、单个屏接收天线、单个电控开关和单个隔离电阻构成一个基本透射单元14，屏接收天线8依次连接电控开关12和隔离电阻13。所有基本透射单元呈网格状平铺排列构成透射屏。引导腔体用于连接发射源和透射屏，使发射源和透射屏中间的电磁波通路处于密封环境。引导腔体内部表面一般由吸波材料组成，以带来较小的传播损耗、增加传播效率；有时可采用光滑表面，以带来较小的反射，避免腔体反射干扰。工作时，电磁波从源发射天线辐射并通过引导腔后到达透射屏，被接收面的所有基本透射单元吸收。若基本透射单元内电控开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波成像装置，其特征在于，包括：发射源、引导腔体和透射屏；/n所述发射源用于主动发射电磁波，以及接收反射回来的电磁波，以及根据回波信号进行图像重构；/n所述透射屏包括若干基本透射单元；所述基本透射单元包括单个屏发射天线、单个屏接收天线、单个电控开关和单个隔离电阻；所述屏接收天线依次连接电控开关和隔离电阻；透射屏的接收面正对发射源，透射屏的发射面正对待测物体；/n所述引导腔用于连接发射源和透射屏，使发射源和透射屏中间的电磁波通路处于密封环境。/n

【技术特征摘要】
1.一种微波成像装置，其特征在于，包括：发射源、引导腔体和透射屏；
所述发射源用于主动发射电磁波，以及接收反射回来的电磁波，以及根据回波信号进行图像重构；
所述透射屏包括若干基本透射单元；所述基本透射单元包括单个屏发射天线、单个屏接收天线、单个电控开关和单个隔离电阻；所述屏接收天线依次连接电控开关和隔离电阻；透射屏的接收面正对发射源，透射屏的发射面正对待测物体；
所述引导腔用于连接发射源和透射屏，使发射源和透射屏中间的电磁波通路处于密封环境。


2.根据权利要求1所述的一种微波成像装置，其特征在于，所述发射源至少包含一个源发射天线、一个源接收天线和一个射频处理系统；
所述源发射天线用于发射电磁波；
所述源接收天线用于接收反射回来的电磁波；
所述射频处理系统用于对接收到的回波信号进行修正处理，得到最终的回波数据，以及，基于回波数据进行图像重建。


3.根据权利要求2所述的一种微波成像装置，其特征在于，所述射频处理系统具体用于，
根据发射源到各基本透射单元的距离计算相位因子：



根据相位因子结合接收到的回波信号得到修正后的回波信号：






其中，为修正后的回波信号，Scorrect为相位因子，S为接收到的回波信号，σ为振幅项，θ为相位项，m表示在x轴上的第m个基本透射单元，n表示在y轴上第n个基本透射单元，N表示横向/纵向基本透射单元个数，(x...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文渊，郭稼逸，金秀华，黄晓东，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32