[发明专利]基于光信息处理的三维微波成像系统

权利要求书

1.一种新型的基于光信息处理的三维微波成像系统，其特征是：所述的基于光信息处理的三维微波成像系统包括接收天线阵列子系统，微波光纤传输子系统，光纤延迟线阵列子系统，光纤阵列相位误差控制子系统，光纤阵列空间干涉与探测子系统，以及系统控制与数据处理子系统组成；所述各分系统协调工作：接收天线阵列子系统负责接收来自被探测目标的散射或辐射的微波信号；微波光纤传输子系统将接收天线阵列子系统所接收到的微波信号上变频到光频形成光载微波信号，并在光纤中传输；光纤阵列相位误差控制子系统实现对微波光纤传输子系统中传输的光载微波信号进行实时相位误差计算和补偿；光纤延迟线阵列子系统将微波光纤传输子系统中传输的各个通道的光载微波信号进行不同的光纤长度延迟；光纤阵列空间干涉探测子系统将经过光纤延迟线阵列子系统输出的延迟光载微波信号经过处理，在红外CCD相机上得到延迟光载微波信号在空间的干涉条纹；系统控制与数据处理子系统将红外CCD相机得到的干涉条纹经过数据采集和图像反演算法处理，最终实现对探测目标的三维微波成像。

2.根据权利要求1所述基于光信息处理的三维微波成像系统，接收天线阵列子系统由N根微波天线组成的微波阵列天线，负责接收来自被探测目标的散射或辐射的微波信号；微波阵列天线的频率范围可以根据应用需求从1～300GHz范围内进行选择；微波阵列天线的带宽范围也是根据具体应用需求进行设置。

3.根据权利要求1所述基于光信息处理的三维微波成像系统，微波光纤传输子系统由激光器，光纤分束器，N个微波光子接收机组成；激光器输出的光束经过光纤分束器平均分成N+1个光纤通道进行传输；其中，1个光纤通道作为参考光通道，其余N个光纤通道直接进入微波光子接收机；微波光子接收机将所述的接收天线阵列子系统输出的微波信号经过微波放大滤波和电光调制后，形成光载微波信号；所述光载微波信号在光纤中传输。

4.根据权利要求1或3所述基于光信息处理的三维微波成像系统，光纤延迟线阵列子系统由N路具有不同长度的光纤延迟线组成，对不同通道中的光载微波信号中的相同频率成分实现不同的相位延迟；同时，在同一光纤延迟线通道中，光载微波信号中的不同频率成分在经过同一光纤延迟线后也会产生不同的相位延迟；N路延迟线的具体长度须根据光纤中的光波波长，以及接收的被探测目标的散射或辐射的微波信号的频率和带宽，进行综合设计和优化。

5.根据权利要求1或4所述基于光信息处理的三维微波成像系统，光纤阵列空间干涉探测子系统由微透镜准直扩束阵列，分光棱镜，窄线宽光滤波片，傅立叶透镜，近红外CCD探测器组成；微透镜准直扩束阵列将来自光纤延迟线阵列子系统输出的延迟光载微波信号进行准直扩束，在经过分光棱镜时，部分光波能量被反射后作为光纤阵列相位误差控制子系统的输入信号，其余的光波能量从分光棱镜透射后进入窄线宽光滤波片，输出单边带光载微波信号；最后，各个通道的单边带光载微波信号经过傅立叶透镜后在近红外CCD探测器表面进行相干，形成干涉条纹，并被近红外CCD探测器转换为电信号输出。

6.根据权利要求1或3或5所述基于光信息处理的三维微波成像系统，光纤阵列相位误差控制子系统由光纤准直扩束模块，光滤波片，聚焦透镜，阵列探测器，相位校正处理器，相位调制驱动模块，光纤相位调制器组成；所述的微波光纤传输子系统输出的1个参考光通道中的参考光束通过光纤准直扩束模块进行准直扩束，与来自所述光纤阵列空间干涉探测子系统中分光棱镜反射的部分光载微波信号经光滤波片后，在聚焦透镜的焦平面上进行干涉，干涉结果被阵列探测器转换为电信号输出到相位校正处理器中，相位校正处理器利用相位校正算法实时计算出需要校正的相位误差大小，并转换为电信号输入到相位调制驱动模块中，并最终驱动各个光纤相位调制器，实现实时的相位校正控制。