[發明專利]雙圓弧形MIMO天線陣列及安檢成像裝置

在審

• 申請號: 201811255923.6
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109407091A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 趙自然;于洋;喬靈博
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/02;H01Q19/12;H01Q21/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種雙圓弧形MIMO天線陣列，包括：發射天線，在以目標物為圓心的第一圓弧上；接收天線，在以目標物為圓心的第二圓弧上，所述第一圓弧的第一半徑與第二圓弧的第二半徑不相等。現有技術的MIMO天線陣列一般存在近似誤差，而在近場中的誤差尤其大，使得MIMO陣列偏離設計指標，存在嚴重的旁柵偽影，影響成像質量。本發明通過將發射天線和接收天線設置在以目標物為圓心的兩個圓弧上，消除了上述近似誤差，保證了成像質量。此外，本發明還提供了一種安檢成像裝置，包括上述雙圓弧形MIMO天線陣列，提高了安檢效率，降低了成本。

技術領域

本發明涉及電磁波成像領域，尤其涉及一種雙圓弧形MIMO天線陣列 及安檢成像裝置。

背景技術

在反恐形勢日益嚴峻的今天，公共安全問題得到了政府及民眾的重視， 安檢系統已廣泛應用于機場、火車站、體育館、博物館等公共場所，因此， 人們對安檢系統的安檢效率、成本及復雜程度提出了更高的要求。

多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)成像雷達是 一種利用收發天線單元的多重組合來實現以較少的天線數目生成圖像的 雷達，具備數據獲取速率快、成本及系統復雜程度低等特點，在人體安檢 等領域具有顯著優勢。

主動式毫米波安檢成像技術的原理是成像設備先向目標發射毫米波， 接著探測器接收目標反射的毫米波，最后利用獲得的電磁波數據進行圖像 重建。現有的主動式毫米波安檢成像系統中，多采用單收單發天線或直線 形MIMO天線。由于需要滿足奈奎斯特采樣定律，成像系統的采樣間隔一 般小于λ/2，隨著采樣頻率的提高，單收單發模式需要大量的收發天線， 不僅提高了系統的成本和復雜度，而且過多的天線使得數據的采樣時間增 長，不利于安檢效率的提高。直線形MIMO天線陣列的設計是基于等效相 位中心原理，而在近場應用中該原理將會產生無法忽略的近似誤差，導致 MIMO天線陣列重建的圖像質量差，存在嚴重的旁柵偽影。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種雙圓弧形MIMO天線陣列及安檢成像裝 置，以解決上述的至少一項技術問題。

(二)技術方案

本發明的一方面，提供了一種雙圓弧形MIMO天線陣列，包括：

發射天線，在以目標物為圓心的第一圓弧上；

接收天線，在以目標物為圓心的第二圓弧上，所述第一圓弧的第一半 徑與第二圓弧的第二半徑不相等。

在本發明的一些實施例中，所述雙圓弧形MIMO天線陣列的等效天線 陣列包括多個天線單元，鄰近的天線單元的間隔相等。

在本發明的一些實施例中，所述等效天線陣列的長度 L≥2Dtan[arcsin(λ/4δ)]，鄰近的天線單元的間隔d＝λ/2，等效天線陣列 的圓弧半徑天線單元數目N_E＝L/d，其中，λ為工作波長，δ為成 像的方位向分辨率，D為成像距離。

在本發明的一些實施例中，N_E、N_T和N_R還滿足N_E＝N_TN_R，發射天 線的數目N_T＝N_{sub T}n_T，N_R＝N_{sub R}n_R，N_T為發射天線的數目，N_R為接收天 線的數目，N_{sub T}為發射天線子陣數目，N_{sub R}為接收天線子陣數目， n_T為子陣內發射天線數目，n_R為子陣內接收天線數目。