短毫米波交流輻射成像裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種短毫米波交流輻射成像裝置，包括天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、掃描控制模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊；其中天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊依次連接，掃描控制模塊分別與天線模塊和A/D采樣模塊連接；本實用新型專利技術結構簡單、使用成本低，且使用效果良好。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于輻射計成像領域，特別是一種短毫米波交流輻射成像裝置。
技術介紹
與現有各類主動和被動體制的成像探測相比，毫米波、亞毫米波被動成像的最主要困難就在于自然界的各種物體所輻射的毫米波、亞毫米波能量太微弱，通常只有微微瓦級甚至更低，而自然界的各種干擾及接收機自身的噪聲遠遠高于有用信號的能量。因此，如何從被噪聲淹沒信號中檢出有用信息是一個很大的挑戰。由于自然物的自然本征輻射無法改變，因此根本的方法就是要努力提高接收機的靈敏度，例如盡量對信號進行前置低噪聲放大、盡量減小系統本身的增益起伏、降低系統噪聲等等。毫米波輻射計輸出起伏由系統噪聲不確定性和系統增益不確定性決定,一般后者比前者要大兩個數量級，因而系統增益的被動起決定性作用。一般來說，采用高性能的微波器件和增加檢波前帶寬可以將輻射計的靈敏度提高到滿足各種實際應用要求的水平。但對微波短毫米波輻射與散射系統而言，系統電路類型的突破性改進非常困難。長期以來，人們一直采用各種辦法來減少和消除系統增益起伏和本機噪聲不確定性的影響。主要采取如下方法首先，目前國內外輻射探測應用的大多是直流體制的輻射計，在全功率微波輻射計的基礎上，1946年Dicke研制出Dicke福射計。Dicke福射計為消除本機增益起伏的影響，采用單刀雙擲微波開關，使接收機輸入端交替地接到天線端口和參考源端口。在平方律檢波后進行相關檢波和相減處理，大大減少了增益起伏的影響，使微波輻射計走向實用化。但這種方法只有在天線溫度同參考源溫度相等時，才能全部消除接收機增益起伏的影響。其它如采用脈沖調制的恒流源開關直接調制固態噪聲源，實現脈沖噪聲注入的零平衡工作方式，并為此研制了一種高穩定的脈沖調制恒流源開關；采用整體恒溫結構，保證輻射計的環境溫度穩定不變僅等于參考負載溫度。這樣可消除由于前端損耗及反射的存在和變化而引起的測量誤差，進一步提高系統的絕對精度；且由于整機電路和器件工作于恒溫環境中，可保證系統工作性能穩定可靠。但其硬件系統也比較復雜。目前有兩種方式檢測天線接收的信號，即超外差式和直接檢波式，超外差式是比較傳統的結構，它的射頻信號可能經過或不經過放大，但都會進入混頻器下變頻到中頻信號后再進行放大檢波等處理；而直接檢波式接收機接收的信號經過低噪聲放大器后直接檢波。通常直流輻射計為了抵消機內直流噪聲，需要采用迪克比較式、周期定標式或者注入噪聲式得輻射計體制，成像系統需要增加定標負載及冷熱噪聲源。而交流輻射計利用交流能量來獲取目標的信息，有自己獨特的定標方式，獨特的圖像解讀與處理方式。根據國內外的相關文獻報道和專利技術專利，目前無論何種接收機，主要都是利用直流能量來獲取目標的特殊信息。而采用交流輻射計可以作為被動毫米波領域獲取目標信息的一種重要形式，與直流信息相比交流信息既有相同的目標圖像判讀方法又具有自己獨特的圖像解釋與判讀方法。直流輻射計無論掃描還是不掃描都有電壓輸出，可以獲取目標的信息。交流輻射計必須通過掃描才能獲取目標的對比度信息。采用高速掃描交流輻射計后，圖像的直流能量將部分丟失，成像的靈敏度將會較低。但對目標之間的對比關系影響不大。從能量的角度來看，雖然交流輻射計損失了一部分直流能量，但對目標之間的對比信息影響不大，因此利用交流輻射計體制的被動毫米波圖像可以反映的目標及目標之間的位置關系。另外在不計增益起伏的理想條件下，全功率輻射計比狄克式輻射計靈敏度高一倍
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種結構簡單、使用成本低，且使用效果良好的短毫米波交流輻射成像裝置。實現本技術目的的技術解決方案為一種短毫米波交流輻射成像裝置，包括天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、掃描控制模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊，其中天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊依次連接，掃描控制模塊分別與天線模塊和A/D采樣模塊連接；背景信息經天線模塊接收，然后進入到射頻低噪放模塊經低噪放放大后的射頻信息進入檢波模塊檢波，再送入選通低放模塊，經過選通低放模塊獲得低頻信息；接著經A/D采樣模塊進入到交流成像模塊，在交流成像模塊處理后送入幾何校正模塊，對于機械掃描和交流形狀畸變進行校正糾偏，經幾何校正模塊處理后送入能量補償模塊進行能量補償，彌補不能區分大目標的技術缺陷，最后送入圖像顯示模塊，顯示的接近自然地物輻射的場景圖像，其中掃描控制模塊，控制天線進行二維掃描成像。本技術與現有技術相比，其顯著優點(I)揭示了利用毫米波交流輻射計探測成像這種認識自然現象的新型技術手段和方法，尤其適于實現短毫米波段系統實現與探測。(2)與通常的直流輻射計信息相比，交流輻射計信息同樣包含了目標的幾何尺寸，材質特征等信息，但是圖像的表現形式和解讀方法存在不同，利用交流體制同樣可以獲取準確獲取目標信息。(3)交流能量信息與直流能量信息既有區別又有聯系，都是獲取目標信息的重要方式，具有動態特征的交流輻射計圖像不僅開辟了新的信息獲取方式，圖像還具有自己獨特的判讀和解釋方式。(4)與直流輻射計圖像相比，交流輻射圖像的空間分辨率適中，不會引起旅客對于隱私暴露的擔憂，具有更高的檢測目標性質和輪廓的能力，具有更好地焦平面系統集成性和一致性。(5)與直流福射計成像相比,交流成像福射計是一種高速掃描的全功率福射計。它通過選通低放隔去機內的直流分量，利用交流分量來獲得目標的信息。它避開了機內的直流噪聲，省去了匹配負載和3_開關及復雜的同步檢波電路，具有更加簡單的電路結構，具有更短的積分時間l-5ms，以及更低的成本和測試系統。以下結合附圖對本技術作進一步詳細描述。附圖說明圖I是本技術短毫米波交流輻射成像裝置的工作原理流程圖。圖2是本技術短毫米波交流輻射成像裝置的模塊連接圖。圖3是本技術短毫米波交流輻射成像裝置的結構示意圖。圖4是本技術短毫米波交流輻射成像裝置的3_波段交流和直流輻射成像信號比較示意圖。具體實施方式如圖2所示本技術一種短毫米波交流輻射成像裝置，包括天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、掃描控制模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊，其中天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放·模塊、A/D采樣模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊依次連接，掃描控制模塊分別與天線模塊和A/D采樣模塊連接；背景信息經天線模塊接收，然后進入到射頻低噪放模塊經低噪放放大后的射頻信息進入檢波模塊檢波，再送入選通低放模塊，經過選通低放模塊獲得低頻信息；接著經A/D采樣模塊進入到交流成像模塊，在交流成像模塊處理后送入幾何校正模塊，對于機械掃描和交流形狀畸變進行校正糾偏，經幾何校正模塊處理后送入能量補償模塊進行能量補償，彌補不能區分大目標的技術缺陷，最后送入圖像顯示模塊，顯示的接近自然地物輻射的場景圖像，其中掃描控制模塊，控制天線進行二維掃描成像。如圖3所示本技術控制垂直方向的垂直步進電機I和它的配重金屬塊2位于水平旋轉框架5的左右兩側，在垂直旋轉框架16上放置天線和輻射計4，輻射計4的信號線和電源線以及步進電機的相線經過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種短毫米波交流輻射成像裝置，其特征在于：包括天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、掃描控制模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊，其中天線模塊、射頻低噪放模塊、檢波模塊、選通低放模塊、A/D采樣模塊、交流成像模塊、幾何校正模塊、能量補償模塊、圖像顯示模塊依次連接，掃描控制模塊分別與天線模塊和A/D采樣模塊連接；背景信息經天線模塊接收，然后進入到射頻低噪放模塊經低噪放放大后的射頻信息進入檢波模塊檢波，再送入選通低放模塊，經過選通低放模塊獲得低頻信息；接著經A/D采樣模塊進入到交流成像模塊，在交流成像模塊處理后送入幾何校正模塊，對于機械掃描和交流形狀畸變進行校正糾偏，經幾何校正模塊處理后送入能量補償模塊進行能量補償，彌補不能區分大目標的技術缺陷，最后送入圖像顯示模塊，顯示的接近自然地物輻射的場景圖像，其中掃描控制模塊，控制天線進行二維掃描成像。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張光鋒，婁國偉，李躍華，李興國，朱莉，王虹，王琪，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：實用新型
國別省市：