[实用新型]一种扫描成像应用的光机扫描天线装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种扫描成像应用的光机扫描天线装置。

背景技术

扫描成像技术，例如微波成像（含毫米波、亚毫米波成像）、太赫兹波成像，可广泛应用于工业检测、军事侦察、制导与跟踪、医学成像、遥感探测、人体安检等领域。特别由于微波、太赫兹波具有良好的穿透性和较高的空间分别率，能够透过人体衣物检测隐匿违禁物品（枪支、刀具、炸药等），在反恐、航空安检等技术领域有重要应用。

近年来，由于器件与仪器技术的发展，微波、太赫兹波成像技术不断发展，形成了以下几种体制：

1）单通道式的机械扫描成像：

利用单通道单个探测器的机械运动获取大视域场景的目标特性，但是由于只有一个天线波束进行逐行、逐列的扫描，需要一定的时间来覆盖二维成像场景，因此实现快速实时成像存在困难。

2）多通道式的机械扫描焦平面成像：

利用排列在聚焦抛物面天线焦平面上的接收单元各馈源的偏焦不同，产生多个指向不一的波束，在逐行、逐列的机械式扫描中，有多个波束同时进行扫描，因而减小了波束覆盖二维成像场景的行程和时间，通常用在微波波段，在太赫兹波低频段的扫描成像中，由于单个太赫兹波探测器研制困难，器件价格高，多通道式的太赫兹波成像具有昂贵的成本，离实用阶段较远。

3）光学振镜扫描成像：

光学扫描振镜主要是为光学应用开发的，具有高性能旋转电机。它包括基于运动电磁技术的电机和高精度的位置检测器，主要应用领域是激光束偏转镜片的快速精准定位，能够快速实时成像，主要应用在太赫兹波高频段的扫描成像，在微波与太赫兹波低频段，由于存在远场条件和物理光学的限制，还存在应用瓶颈。

4）电子扫描成像：利用电子扫描替代机械扫描，通过控制每个接受单元相对应移动器的相位和幅度，实现天线波速在视域的扫描，能够使单通道、多通道的成像系统快速实时成像。通常应用在器件价格低廉、技术简单的微波低频端，在微波高频段、太赫兹波低频端，设计有效的电子扫描器件相当困难、价格昂贵，且馈电系统损耗很大，因此在微波高频段、太赫兹波低频段的应用不多。

5）光机扫描成像：对于微波、太赫兹波电磁辐射与散射的扫描成像来说，纯粹的使用机械式的扫描，在成像的精度、时间上难以达到实用要求，因此，通常采用抛物面聚焦系统—卡塞格伦光学系统，将地物的微波、太赫兹波电磁辐射能量聚焦到探测器，再利用几何光学的透射、折射或反射，通过光学器件本身的旋转或摆动形成一维螺旋扫描或线性扫描，加上平台的平动或转动，实现对目标平面的扫描成像。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种扫描成像应用的光机扫描天线装置；具体是一种结构简单、信号与图像处理简单、成像精度好、成像时间快、可用于单个探测器，亦可用于多个探测器，成本低廉，特别适用与微波（300MHz～300GHz）和太赫兹波低频段（300GHz～1THz）的二维快速扫描成像。

本实用新型的技术方案如下：

一种扫描成像应用的光机扫描天线装置，包括主反射面（6）、馈源（5）、副反射面（7）、自旋电机（3）、探测器，所述光机扫描天线装置为卡塞格伦天线结构，所述的馈源（5）与探测器连接在一起，连接位置为馈源（5）末端；所述的馈源（5）与主反射面（6）连接在一起，连接位置为馈源（5）中段、主反射面（6）中心处；所述的主反射面（6）中心轴与馈源（5）中心轴重合；所述的副反射面（7）为抛物面；所述的副反射面（7）的中心轴线与主反射面（6）中心轴线呈一定角度；所述的副反射面（7）的凸面与主反射面（6）的凹面相对；所述的副反射面（7）背面与自旋电机（3）相连接；所述的自旋电机（3）的轴与主反射面（6）中心轴重合；所述的自旋电机（3）自旋时，带动副反射面（7）自旋；所述的副反射面（7）自旋，形成卡塞格伦天线波束的圆周扫描；所述的自旋电机（3）、副反射面（7），通过天线支架或天线罩与主反射面（6）连接。

所述的光机扫描天线装置，所述的副反射面（7）为非抛物面。

和现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过卡塞格伦天线的副反射面一定角度的倾斜，实现天线波束与天线主反射面中心轴线的一定角度的偏离；

2、通过该倾斜的副反射面的绕天线主反射面中心轴线的自旋，实现与天线主反射面中心轴线偏离一定角度的天线波束的自旋式圆周扫描；

3、在实现天线波束的快速圆周扫描的前提下，对整个天线系统进行竖直或水平的一维平动或转动，从而实现对成像场景的天线波束二维覆盖，实现快速扫描成像；