[发明专利]新型稀疏孔径阵列非实时成像系统

说明书

本发明提出了一种新型的稀疏孔径阵列非实时成像系统，低成本、高分辨率，适用于对空间分辨率要求高而对时间分辨率要求不高的场合。在本发明中：稀疏孔径阵列中天线单元接收来自目标的辐射和散射信号，并分别传输到两个单刀多掷信号选择开关上，其输出信号分别在多级低噪放大器中进行放大处理后，进入干涉式双臂电光调制器上进行电光调制、光载波滤波、边带信号干涉；其输出信号则在光电探测器中转换为电压信号，并由高速采集卡转换为数字信号后在高速信号处理与控制模块中生成控制信号，以及综合多次输出信号生成被探测目标图像，并输出到显示设备。本发明降低了对硬件和成本的要求，同时实现高分辨率的稀疏孔径阵列非实时成像的目的。

技术领域

本发明提出了一种新型的稀疏孔径阵列非实时成像系统，通过采用单刀多掷信号选择开关选择不同的信号，并依次通过光上变频相干合成模块进行电光调制，把两路目标信号上变频到对应的调制光束的边带上进行传输和处理，实现高分辨率的稀疏孔径阵列非实时成像的目的。

背景技术

在被动综合孔径成像系统中，由于天线接收视场目标辐射信号衰减较大，在传输前应调制至更适合传输的频率。目前，国际上研究的被动综合孔径成像方法有两种，第一种是传统的被动微波综合孔径成像的方法，天线阵接收到的地面辐射信号在经过天线阵列中的两两天线的复相关，得到可视度函数，在远场条件下，与视场(FOV)的亮温，正好形成一对傅里叶变换，可通过求解这个复相关结果来反演求出视场的亮温，从而重构出目标的图像，并且该系统通过同轴电缆传输。目前研究的被动综合孔径成像系统大多数采用这种方法。但对于现代遥感、军事侦察以及反恐等应用而言，这种传统的成像方法存在以下不足：1)系统复杂，成本高；2)难以实现实时成像；3)易受电磁干扰，重量重，体积大。

第二种是利用光学信息处理技术来处理天线所接收的辐射信号，通过光学相关计算，可以实现对综合孔径系统的成像。其基本原理是：在该成像方式中， THz天线依据最小冗余空间频率覆盖、最佳成像质量等规则排列成稀疏孔径阵列，各个天线接收到的THz辐射信号与本振信号混频后得到中频信号(GHz量级)。该中频信号通过电光调制器来调制激光，将目标的振幅和相位信息加载到激光载波上并在光纤中传输。光纤阵列输出的光经过滤波器滤掉载波，保留1 级边带信号。光纤阵列末端以THz天线阵的缩比阵列形式排列。因光纤阵列中各光纤传输的光既是来自同一激光器的光(相干光)，又含有各自天线探测到的目标信息的振幅和相位，因此，放置在光学系统焦平面上的探测器阵列(如CCD) 就可以实时直接探测光强度，进行光电转换，从而获得被探测目标图像。光纤传输信号具有高带宽，低衰减和抗电磁干扰等优点。此外，将视场目标的辐射信号加载到光载波上，在光纤末端形成阵列，则可采用光学综合孔径成像技术，在光波频率上直接成像，无需解调出辐射信号；与传统的合成孔径成像技术相比，避免了采用大量的复相关器(其数目随天线数目的增加呈几何增长)，代之以高效的光学系统。

发明内容

本发明提出一种新型的稀疏孔径阵列非实时成像系统：与传统合成孔径成像方法相比，将信号搭载在光载波上传输，利用光波的性质处理成像，极大提高了分辨率；与综合孔径光子成像相比，只使用了两组放大和调制器件，在获得高分辨率成像的前提下，极大的降低了整个系统的成本和体积。

在本发明中：通过阵列优化的稀疏孔径阵列中的天线单元接收来自目标的辐射和散射信号，以及和参考信号源输出的校准信号一并传输到两个单刀多掷信号选择开关上，并在驱动控制器的控制下选择不同的信号输出；然后将单刀多掷信号选择开关输出的信号经过多级低噪放大器放大处理后输入到干涉式双臂电光调制器中；放大信号在干涉式双臂电光调制器中完成电光调制、光载波滤波和边带信号干涉三个过程后，使输出信号依次进入光电探测器和高速采集卡后将信号转化为电压的数字信号；高速采集卡输出的数字信号进入高速信号处理与控制模块，一方面生成用于信号选择开关和干涉式双臂电光调制器的控制信号，另一方面综合多次输出信号生成探测目标图像并输出在显示设备上。

本发明采用单刀多掷信号选择开关非实时选择不同的信号并应用干涉式双臂电光调制器的技术将探测的目标信号搭载在激光上进行传输以及处理，主要采用如下技术方案：