[实用新型]短毫米波交流辐射成像装置

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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辐射计。Dicke辐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发明专利，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。

实用新型内容

本实用新型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。

实现本实用新型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。