[發明專利]毫米波全息成像圓面錯位線陣

有效

• 申請號: 201210128342.2
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102662170A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 黃春琳;陸珉;粟毅;李禹;唐濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/02
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，涉及旋轉掃描的圓面錯位線陣，更為具體地涉及用于主動毫米波全息成像系統的旋轉掃描圓面錯位線陣。

背景技術

為滿足奈奎斯特空間采樣準則，主動毫米波全息成像系統需要密集的空間采樣，空間采樣間隔需滿足Δx＜λ/k，即其中λ和f分別為波長和頻率，若采用寬帶系統則采樣間隔取決于最短波長或下限頻率，ε_r為探測介質的相對介電常數，C為真空波速，k為固定系數，這個系數與孔徑尺寸、目標尺寸及目標距離都有關系，實際系統通常取為2～4的常數。只有足夠密度的采集數據才能通過成像處理獲得高分辨率圖像。密集空間采樣的實現方式一般有三種：一是足夠密度陣元構成的天線陣；二是足夠密度的移動掃描；三是前兩者的結合。

受主動毫米波的天線陣元、電子開關及收發電路等部件的尺寸，以及陣元與毫米波電路需要緊密相連等因素的制約，很難實現高密度的面陣陣元布置。陣元間隔若不能滿足奈奎斯特空間采樣準則的要求，則采集的數據必然會丟失方位向上的高頻變化信息，而空間頻率信息的損失會造成成像結果質量下降，如圖像變模糊和分辨率降低。此外，面陣的陣元數多，實現成本高。因此，第一種方案很難實現，即使實現也是以損失分辨率等性能為代價。專利U.S.Patent5073782提供了一種毫米波面陣，利用了類似光學的聚焦棱鏡，但面陣孔徑小，分辨率相對低。

第二種方式是天線的移動掃描，只要移動裝置定位足夠精確，容易實現高密度的空間采樣。這種方式只需要一對接收和發射天線即可，成本低，但進行二維平面的移動掃描所需時間較長，因此掃描速度相對較慢。

掃描速度和實現成本是相對矛盾的，第三種方式則是兩者的折中，一般利用線陣進行移動掃描，這種方式只需要一維的移動掃描，相比第二種方式，掃描速度有較大提高。此外，線陣與面陣相比，陣元數少，成本低，容易實現高密度布置，通過線陣移動能夠實現二維平面的高密度采樣。專利U.S.Patent5455590提供的毫米波平面成像系統采用了第三種方式，以兩排收發陣元構成線陣，線陣水平布置，通過電子開關切換不同的陣元實現水平方向的采樣，線陣的垂直移動掃描實現垂直方向的采樣。線陣的垂直上下移動在短距離內要反復啟動和停止，移動速度較低，并且需要較大功率驅動來提供加速度，掃描速度也不均勻，天線震動大。此外，這種兩排的水平線陣布置方法，不易實現高密度陣元布置，需占較大空間，這造成設備體積大，有效掃描空間相對小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供能夠實現高分辨率主動毫米波全息成像圓面錯位線陣，該線陣能夠實現高密度陣元布置，具有掃描速度高，掃描速度均勻，占空間小與有效掃描面積相對大的優點。

本發明的技術方案是一種毫米波全息成像圓面錯位線陣，其特征在于，陣元布置在若干個同心的圓周上，并且相鄰圓周的陣元錯開角度分散布置。

作為本發明的進一步改進，上述若干個圓周等間距分布。

作為本發明的進一步改進，每個圓周上布置有一個陣元。

作為本發明的另一改進，每個圓周上布置有若干個陣元，相同圓周上的陣元按等間距布置。

本發明的有益效果是：

(1)每個陣元布置在不同半徑同心的圓周上的任一處，相鄰陣元可按足夠大的角度錯開布置，容易實現相鄰陣元有足夠大間距，并且相鄰陣元所在圓周的半徑差可以很小，一般可以小于陣元尺寸。

(2)陣元錯開角度分散布置在圓面上，這種錯開角度布置陣元的方法不僅很容易滿足陣元間距小于陣元尺寸的要求，而且方便于毫米波電路的加工和安裝，包括電子開關、接收和發射電路結構的加工制作，可以很大程度降低加工制作的難度和成本。

(3)當使用本發明時，每個陣元是按固定半徑作圓周旋轉掃描，能夠實現相應圓周的密集移動采樣。不同陣元可通過電子開關進行切換掃描，實現圓面徑向的密集采樣。由不同半徑的圓周移動掃描和徑向的電子開關切換掃描能夠實現圓面的密集采樣。

(4)當使用本發明時以旋轉方式掃描陣元，整個陣元都處于掃描空間范圍內，因此具有有效掃描面積大的優點。采用旋轉掃描容易實現勻速旋轉，這種陣元移動方式因為沒有頻繁的加速和減速，陣元震動小，并且容易實現較高的旋轉速度，能夠很大程度提高掃描速度。此外，除起始和結束階段需要加速和減速外，在中間的掃描階段陣元都是勻速旋轉，因此，所需的驅動電機功率較小，這不僅有利于減小設備體積，而且有利于降低設備功耗。

附圖說明

圖1是本發明的一種具體實施方式中的圓面錯位線陣布置示意圖；