[发明专利]收发天线阵列设备及其设计方法

说明书

本发明提供了一种收发天线阵列设备，包括：基板，其中，所述基板的表面平行于由相互垂直的第一方向维度和第二方向维度组成的二维平面；发射天线阵列，所述发射天线阵列中的多个发射天线单元沿是所述第一方向维度布置在所述基板上的；接收天线阵列，所述接收天线阵列中的多个接收天线单元是沿所述第一方向维度布置在所述基板上的；以及形成有扼流槽的隔离墙，所述隔离墙在其长度方向是沿所述第一方向维度且在其宽度方向上是沿所述第二方向维度布置在所述基板上的，以及所述隔离墙在其高度方向上垂直于所述基板的表面，其中，所述扼流槽形成于所述隔离墙的垂直于所述基板的表面的侧面上并且沿所述隔离墙的所述长度方向和所述宽度方向延伸。

技术领域

本发明的各方面涉及成像检测领域中的收发天线阵列设备及其设计方法。

背景技术

当今，成像检测技术被广泛运用于各种各样的应用场景。一个应用场景是在机场、车站、边防等公共安全性要求高的区域，采用安检装置对流动人员及其携带的物品进行安全检查。携带的物品通常包括金属材质的物品和非金属材质的物品。然而，传统的安检装置仅对金属材质的物品(例如，金属违禁品)有较好的检测效果，而对非金属材质的物品(例如，非金属违禁品)的检测效果是不理想的。为了弥补此情形，当前已研发出了基于合成孔径成像技术的主动式毫米波人体安检装置。主动式毫米波人体安检装置通过利用主动毫米波成像技术，能够在不直接接触待测人员的人体的情况下，有效检测出在衣物覆盖下藏匿于人体各部位处的目标物品(包括金属材质的物品和非金属材质的物品)，并可以从基于检测而生成的图像上提取藏匿的目标物品的形状、大小和位置等信息。主动式毫米波人体安检装置通常包括收发天线阵列，收发天线阵列进而包括发射天线阵列和接收天线阵列，其中，通过发射天线阵列能够将毫米波信号按特定的增益要求和波束宽度要求发射到自由空间(包括空气和真空)，而通过接收天线阵列能够从自由空间接收所发射的毫米波信号经目标物品反射后的回波信号。主动式毫米波人体安检装置通常还包括处理器(例如，CPU、GPU等)，其中，处理器能够对接收到的回波信号进行信号处理，以生成针对目标物品的图像并从其提取目标物品的信息。

主动式毫米波人体安检装置通常被视为连续波雷达系统的一种具体应用。在这样的系统中，发射天线阵列和接收天线阵列一直处于同时工作的状态，相应地，接收天线阵列除了接收目标物品反射的回波信号，也同时将不可避免地接收从发射天线阵列(通过自由空间)直接发射的或(例如，沿收发天线阵列所安置在的金属表面)间接耦合的电磁波干扰信号。不利地是，这样的电磁波干扰信号将抬升接收天线阵列的噪声基底，并使信噪比恶化，由此，影响收发天线阵列的性能，并进而影响主动式毫米波人体安检装置对较小的目标物体的检测效果。

为了降低电磁波干扰信号的这种不利影响，需要提升收发天线阵列的隔离度要求值(也称为隔离度指标，且例如等于发射天线阵列中的发射天线单元的信号发射功率与接收天线阵列中的接收天线单元的信号接收功率之间的比值，通常以dB为单位)，其是收发天线阵列设计的关键指标并从而决定了收发天线阵列的性能。当前，用于提升收发天线阵列的隔离度要求值的传统措施包括：无条件地加大收发天线阵列的间距，即，无条件地增加发射天线阵列与接收天线阵列之间的距离，使电磁波干扰信号在自由空间的传输衰减，来减少电磁波干扰信号对接收天线阵列的影响，由此提升收发天线阵列的隔离度要求值；或者在发射天线阵列与接收天线阵列之间加装金属挡板或吸波材料，即，在发射天线阵列与接收天线阵列之间的自由空间安装一定高度的金属挡板或吸波材料墙，用于反射或吸收发射天线阵列向接收天线阵列传播的电磁波干扰信号，由此提升收发天线阵列的隔离度要求值。

无条件地加大收发天线阵列的间距的措施可以十分简单、有效的提升收发天线阵列的隔离度要求值，然而，对于那些需要紧凑结构的连续波雷达系统应用，通常是不适用的。另外，对于诸如主动式毫米波人体安检装置这样的准单站连续波雷达系统而言，(例如，不当地)加大收发天线阵列的间距可能严重恶化其图像的成像质量，从而恶化其检测效果。