短毫米波交流辐射成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种短毫米波交流辐射成像装置，包括天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、扫描控制模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块；其中天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块依次连接，扫描控制模块分别与天线模块和A/D采样模块连接；本实用新型专利技术结构简单、使用成本低，且使用效果良好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于辐射计成像领域，特别是一种短毫米波交流辐射成像装置。
技术介绍
与现有各类主动和被动体制的成像探测相比，毫米波、亚毫米波被动成像的最主要困难就在于自然界的各种物体所辐射的毫米波、亚毫米波能量太微弱，通常只有微微瓦级甚至更低，而自然界的各种干扰及接收机自身的噪声远远高于有用信号的能量。因此，如何从被噪声淹没信号中检出有用信息是一个很大的挑战。由于自然物的自然本征辐射无法改变，因此根本的方法就是要努力提高接收机的灵敏度，例如尽量对信号进行前置低噪声放大、尽量减小系统本身的增益起伏、降低系统噪声等等。毫米波辐射计输出起伏由系统噪声不确定性和系统增益不确定性决定,一般后者比前者要大两个数量级，因而系统增益的被动起决定性作用。一般来说，采用高性能的微波器件和增加检波前带宽可以将辐射计的灵敏度提高到满足各种实际应用要求的水平。但对微波短毫米波辐射与散射系统而言，系统电路类型的突破性改进非常困难。长期以来，人们一直采用各种办法来减少和消除系统增益起伏和本机噪声不确定性的影响。主要采取如下方法首先，目前国内外辐射探测应用的大多是直流体制的辐射计，在全功率微波辐射计的基础上，1946年Dicke研制出Dicke福射计。Dicke福射计为消除本机增益起伏的影响，采用单刀双掷微波开关，使接收机输入端交替地接到天线端口和参考源端口。在平方律检波后进行相关检波和相减处理，大大减少了增益起伏的影响，使微波辐射计走向实用化。但这种方法只有在天线温度同参考源温度相等时，才能全部消除接收机增益起伏的影响。其它如采用脉冲调制的恒流源开关直接调制固态噪声源，实现脉冲噪声注入的零平衡工作方式，并为此研制了一种高稳定的脉冲调制恒流源开关；采用整体恒温结构，保证辐射计的环境温度稳定不变仅等于参考负载温度。这样可消除由于前端损耗及反射的存在和变化而引起的测量误差，进一步提高系统的绝对精度；且由于整机电路和器件工作于恒温环境中，可保证系统工作性能稳定可靠。但其硬件系统也比较复杂。目前有两种方式检测天线接收的信号，即超外差式和直接检波式，超外差式是比较传统的结构，它的射频信号可能经过或不经过放大，但都会进入混频器下变频到中频信号后再进行放大检波等处理；而直接检波式接收机接收的信号经过低噪声放大器后直接检波。通常直流辐射计为了抵消机内直流噪声，需要采用迪克比较式、周期定标式或者注入噪声式得辐射计体制，成像系统需要增加定标负载及冷热噪声源。而交流辐射计利用交流能量来获取目标的信息，有自己独特的定标方式，独特的图像解读与处理方式。根据国内外的相关文献报道和专利技术专利，目前无论何种接收机，主要都是利用直流能量来获取目标的特殊信息。而采用交流辐射计可以作为被动毫米波领域获取目标信息的一种重要形式，与直流信息相比交流信息既有相同的目标图像判读方法又具有自己独特的图像解释与判读方法。直流辐射计无论扫描还是不扫描都有电压输出，可以获取目标的信息。交流辐射计必须通过扫描才能获取目标的对比度信息。采用高速扫描交流辐射计后，图像的直流能量将部分丢失，成像的灵敏度将会较低。但对目标之间的对比关系影响不大。从能量的角度来看，虽然交流辐射计损失了一部分直流能量，但对目标之间的对比信息影响不大，因此利用交流辐射计体制的被动毫米波图像可以反映的目标及目标之间的位置关系。另外在不计增益起伏的理想条件下，全功率辐射计比狄克式辐射计灵敏度高一倍
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单、使用成本低，且使用效果良好的短毫米波交流辐射成像装置。实现本技术目的的技术解决方案为一种短毫米波交流辐射成像装置，包括天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、扫描控制模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块，其中天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块依次连接，扫描控制模块分别与天线模块和A/D采样模块连接；背景信息经天线模块接收，然后进入到射频低噪放模块经低噪放放大后的射频信息进入检波模块检波，再送入选通低放模块，经过选通低放模块获得低频信息；接着经A/D采样模块进入到交流成像模块，在交流成像模块处理后送入几何校正模块，对于机械扫描和交流形状畸变进行校正纠偏，经几何校正模块处理后送入能量补偿模块进行能量补偿，弥补不能区分大目标的技术缺陷，最后送入图像显示模块，显示的接近自然地物辐射的场景图像，其中扫描控制模块，控制天线进行二维扫描成像。本技术与现有技术相比，其显著优点(I)揭示了利用毫米波交流辐射计探测成像这种认识自然现象的新型技术手段和方法，尤其适于实现短毫米波段系统实现与探测。(2)与通常的直流辐射计信息相比，交流辐射计信息同样包含了目标的几何尺寸，材质特征等信息，但是图像的表现形式和解读方法存在不同，利用交流体制同样可以获取准确获取目标信息。(3)交流能量信息与直流能量信息既有区别又有联系，都是获取目标信息的重要方式，具有动态特征的交流辐射计图像不仅开辟了新的信息获取方式，图像还具有自己独特的判读和解释方式。(4)与直流辐射计图像相比，交流辐射图像的空间分辨率适中，不会引起旅客对于隐私暴露的担忧，具有更高的检测目标性质和轮廓的能力，具有更好地焦平面系统集成性和一致性。(5)与直流福射计成像相比,交流成像福射计是一种高速扫描的全功率福射计。它通过选通低放隔去机内的直流分量，利用交流分量来获得目标的信息。它避开了机内的直流噪声，省去了匹配负载和3_开关及复杂的同步检波电路，具有更加简单的电路结构，具有更短的积分时间l-5ms，以及更低的成本和测试系统。以下结合附图对本技术作进一步详细描述。附图说明图I是本技术短毫米波交流辐射成像装置的工作原理流程图。图2是本技术短毫米波交流辐射成像装置的模块连接图。图3是本技术短毫米波交流辐射成像装置的结构示意图。图4是本技术短毫米波交流辐射成像装置的3_波段交流和直流辐射成像信号比较示意图。具体实施方式如图2所示本技术一种短毫米波交流辐射成像装置，包括天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、扫描控制模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块，其中天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放·模块、A/D采样模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块依次连接，扫描控制模块分别与天线模块和A/D采样模块连接；背景信息经天线模块接收，然后进入到射频低噪放模块经低噪放放大后的射频信息进入检波模块检波，再送入选通低放模块，经过选通低放模块获得低频信息；接着经A/D采样模块进入到交流成像模块，在交流成像模块处理后送入几何校正模块，对于机械扫描和交流形状畸变进行校正纠偏，经几何校正模块处理后送入能量补偿模块进行能量补偿，弥补不能区分大目标的技术缺陷，最后送入图像显示模块，显示的接近自然地物辐射的场景图像，其中扫描控制模块，控制天线进行二维扫描成像。如图3所示本技术控制垂直方向的垂直步进电机I和它的配重金属块2位于水平旋转框架5的左右两侧，在垂直旋转框架16上放置天线和辐射计4，辐射计4的信号线和电源线以及步进电机的相线经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短毫米波交流辐射成像装置，其特征在于：包括天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、扫描控制模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块，其中天线模块、射频低噪放模块、检波模块、选通低放模块、A/D采样模块、交流成像模块、几何校正模块、能量补偿模块、图像显示模块依次连接，扫描控制模块分别与天线模块和A/D采样模块连接；背景信息经天线模块接收，然后进入到射频低噪放模块经低噪放放大后的射频信息进入检波模块检波，再送入选通低放模块，经过选通低放模块获得低频信息；接着经A/D采样模块进入到交流成像模块，在交流成像模块处理后送入几何校正模块，对于机械扫描和交流形状畸变进行校正纠偏，经几何校正模块处理后送入能量补偿模块进行能量补偿，弥补不能区分大目标的技术缺陷，最后送入图像显示模块，显示的接近自然地物辐射的场景图像，其中扫描控制模块，控制天线进行二维扫描成像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张光锋，娄国伟，李跃华，李兴国，朱莉，王虹，王琪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：