[发明专利]一种适用于太赫兹波段的单脉冲成像系统及方法

权利要求书

1.一种适用于太赫兹波段的单脉冲成像系统，包括：信号处理机(1)、波形发生器(2)、发射机(4)、频率源(10)、卡塞格伦反射面天馈(7)，其特征在于还包括毫米波倍频放大驱动链路(3)、准光极化隔离器(5)、准光和差网络(6)、本振倍频放大链路(9)、三通道谐波混频接收机(8)；

卡塞格伦反射面天馈(7)的四个馈源口分别与准光和差网络(6)的端口1、端口2、端口3、端口4连接；

准光和差网络(6)组成单元包括平面反射器和介质板，通过经过介质板的折射、透射以及平面反射器的反射，在输出端口得到和差信号；

准光极化隔离器(5)由法拉第旋转器和金属栅组成，法拉第旋转器起到极化旋转作用，金属栅起到极化选择和信号隔离的作用；

信号处理机(1)的时序控制口与波形发生器(2)的时基输入口连接；波形发生器(2)的输出口与毫米波倍频放大驱动链路(3)的中频输入口连接；频率源(10)的泵源输出口与毫米波倍频放大驱动链路(3)的输入口连接，毫米波倍频放大驱动链路(3)的输出口与发射机(4)的输入口连接，发射机(4)的输出口与准光极化隔离器(5)的端口II连接，准光极化隔离器(5)的端口II到端口I的环路为发射支路；

准光和差网络(6)的和端口Σ与准光极化隔离器(5)的端口I连接，准光极化隔离器(5)的端口III与三通道谐波混频接收机(8)的和输入口连接，准光极化隔离器(5)端口I到端口III的环路为和接收支路；准光和差网络(6)的方位差输出端口△_az、俯仰差输出端口△_el分别与三通道谐波混频接收机(8)的方位差输入口、俯仰差输入口对应连接；频率源(10)的本振输出口与本振倍频放大链路(9)的输入口连接，本振倍频放大链路(9)的输出口与三通道谐波混频接收机(8)的本振输入口连接；三通道谐波混频接收机(8)的方位差输出口、俯仰差输出口、和通道输出口分别与信号处理机(1)的方位通道、俯仰通道、和通道三路AD接收通道输入口对应连接。

2.根据权利要求1所述的适用于太赫兹波段的单脉冲成像系统，其特征在于，所述准光和差网络(6)为二维和差比较器，通过两个一维和差比较器相互级联排列。

3.采用权利要求1所述的适用于太赫兹波段的单脉冲成像系统的成像方法，其特征在于步骤如下：

第一步：产生太赫兹发射波形信号

在信号处理机(1)的时序控制下，波形发生器(2)输出中频信号，中频信号经毫米波倍频放大驱动链路(3)放大倍频至毫米波段信号，再通过发射机(4)的进一步倍频放大形成太赫兹波信号；

第二步：合成用于探测的太赫兹和波束信号

太赫兹波信号通过准光极化隔离器(5)的II到I环路进入准光和差网络(6)，准光和差网络(6)输出四路等幅同相信号至卡塞格伦反射面天馈(7)的四个馈源，四个馈源同相辐射共同形成发射和波束信号；

第三步：接收目标反射信号，产生接收和信号、方位差信号、俯仰差信号

发射和波束信号经过目标调制与反射形成回波信号，被卡塞格伦反射面天馈(7)的四个馈源同时接收，再经过准光和差网络(6)进行二维和、差处理，产生接收和信号、方位差信号、俯仰差信号；

第四步：和、差三通道信号下变频及数字解调

接收和信号、方位差信号以及俯仰差信号在三通道谐波混频接收机(8)通过本振倍频放大链路(9)提供的同一本振下变频到中频，形成具有稳定相位相对关系的中频和信号、中频方位差信号、中频俯仰差信号；中频和信号、中频方位差信号、中频俯仰差信号通过信号处理机(1)中频采样、数字正交解调形成和数字信号、方位差数字信号、俯仰差数字信；

第五步：距离高分辨与单脉冲测角算法处理

和数字信号经过距离高分辨算法处理完成距离信息提取，方位差数字信号、俯仰差数字信号通过相位检波算法处理完成角误差信号的提取，最终实现系统测距与测角的功能；

第六步：获取距离像上强散射点的方位、俯仰信息，进行目标三维重构

通过距离高分辨率算法获得高分辨的距离像，同时通过单脉冲测角获取距离像上强散射点的方位、俯仰二维角域像，再通过目标距离-方位-俯仰三维重构算法最终实现太赫兹波单脉冲三维成像。