[发明专利]一种太赫兹调频连续波扫描成像系统及其方法、装置

说明书

本发明公开了一种基于实复变换的太赫兹调频连续波扫描成像系统及其方法、装置，该系统包括主控计算机、扫描架和安装于扫描架上可沿xy方向移动的太赫兹收发模块；太赫兹收发模块在成像测试过程中沿着所述扫描架的xy面进行等间隔扫描，采集被测目标实数信号形式的时域脉冲回波信号并上传至所述主控计算机，主控计算机接收采集数据，依次对采集数据进行时域傅里叶变换、负频域数据置零处理和频域傅里叶逆变换，将实数形式的采集数据变换为复数形式；对变换为复数形式的采集数据进行方位向二维傅里叶变换得到空间波谱域数据，依次对空间波谱域数据进行变量代换、距离偏移、Stolt插值和三维傅里叶逆变换处理，得到被测目标的三维图像。

技术领域

本发明属于太赫兹成像的技术领域，涉及一种太赫兹调频连续波扫描成像系统及其方法、装置，尤其是涉及一种基于实复变换的太赫兹调频连续波扫描成像系统及其方法、装置。

背景技术

主动式太赫兹成像技术具有空间分辨率高、抗干扰能力强、对人体无害等优点，被广泛应用于安检与反恐、医学诊断、大气与环境检测等领域。然而，传统的主动式太赫兹成像系统结构复杂，系统采集数据一般为复数信号，通常采取距离偏移算法或卷积逆投影算法进行数据反演得到被测目标的二维或三维像。

传统的主动式太赫兹扫描成像算法主要包括：距离偏移算法、卷积逆投影算法、距离多普勒算法等，这些成像算法要求系统的采样信号须为复数信号，否则成像结果将会出现虚假的镜像，因此传统的主动式太赫兹成像系统内部设计了IQ调制等复杂电路，不仅增加了硬件复杂度，而且提高了系统成本。例如，如图1所示的一种典型的基于转台的复信号太赫兹成像系统，采用了卷积逆投影算法，系统主要包括主控计算机、矢量网络分析仪、扩频装置、太赫兹收发天线、泡沫支架以及待测目标、微波暗室等，通过矢量网络分析仪产生微波信号，经过扩频装置进行扩频到太赫兹频段，然后配合转台的旋转，通过太赫兹接收天线，采集包含被测目标散射特征的复数信号，最后利用卷积逆投影成像方法对被测目标进行二维或三维成像。

综上所述，现有的主动式太赫兹调频连续波成像装置及成像方法存在的主要问题是，太赫兹信号产生与接收电路结构复杂，系统造价昂贵，测试速度慢，系统采集信号为复数信号并要求与之相匹配的成像算法。如何简化主动式太赫兹调频连续波成像装置同时保证成像精度的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术如何简化主动式太赫兹调频连续波成像装置同时保证成像精度的问题，本发明提供了一种基于实复变换的太赫兹调频连续波扫描成像系统及其方法、装置，本发明的该成像系统采集实数信号，电路结构简单易实现、系统成本低、测试速度快，并且针对采集实数信号的该系统设计了基于实复变换的太赫兹调频连续波扫描成像方法，能够有效对被测目标进行三维成像，提高测试精度。

本发明的第一目的是提供一种太赫兹调频连续波采集装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种太赫兹调频连续波采集装置，该装置包括：依次连接的FMCW单元、太赫兹扩频单元和中频处理单元；

所述FMCW单元被配置为产生低频段线性调频信号并传输至所述太赫兹扩频单元；

所述太赫兹扩频单元被配置为接收低频段线性调频信号，对其进行倍频、放大、滤波处理产生太赫兹信号，通过太赫兹发射天线发射，太赫兹信号经过被测目标散射后通过太赫兹接收天线接收回波信号，并传输至所述中频处理单元；

所述中频处理单元被配置为接收回波信号进行检波和采集得到实数信号形式的中频采集信号。

作为进一步的优选方案，该装置还包括分别与所述FMCW单元、所述太赫兹扩频单元、所述中频处理单元连接的电源和接口控制单元，所述接口控制单元被配置为系统控制所述FMCW单元、所述太赫兹扩频单元和所述中频处理单元。