[发明专利]一种基于波导缝隙耦合的圆环MIMO成像系统

说明书

本发明公开了一种基于波导缝隙耦合的圆环MIMO成像系统。该系统包括：圆环波导缝隙天线和MIMO阵列；所述圆环波导缝隙天线的一端口连接LFM信号发生器，另一端口连接匹配负载；所述MIMO阵列包括M个发射阵元和N个接收阵元；所述发射阵元和所述接收阵元分别等间隔均匀分布在所述圆环波导缝隙天线上，所述发射阵元的间隔为2π/M，所述接收阵元的间隔为2π/N。本发明仅用一个圆环波导缝隙天线完成了LFM(线性调频)信号对MIMO阵列的耦合，为MIMO阵列同时提供了发射信号和本振信号，节省了大量本地振荡器等成本较高的射频器件。

技术领域

本发明涉及微波成像技术领域，特别是涉及一种基于波导缝隙耦合的圆环MIMO成像系统。

背景技术

在近距离微波成像系统设计中，降低硬件尤其是射频器件的成本，以及提高信号采集、成像处理的速度是设计的重点。采用圆环MIMO(多输入多输出)成像系统可以通过单次快拍替代传统的单站雷达沿圆形轨迹扫描过程，完成对目标回波信号的采集，提高成像的速度；并且MIMO阵列增加了收发信号的等效通道，从而减少实际天线的数量，降低了硬件成本。常规的圆环MIMO成像系统需要较多天馈、本振信号源等射频器件，且独立的本振信号稳定性难以设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于波导缝隙耦合的圆环MIMO成像系统，用以有效降低系统硬件成本，保持本振信号的稳定统一，实现更好的成像效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于波导缝隙耦合的圆环MIMO成像系统，包括：圆环波导缝隙天线和MIMO阵列；所述圆环波导缝隙天线的一端口连接LFM信号发生器，另一端口连接匹配负载；所述MIMO阵列包括M个发射阵元和N个接收阵元；所述发射阵元和所述接收阵元分别等间隔均匀分布在所述圆环波导缝隙天线上，所述发射阵元的间隔为2π/M，所述接收阵元的间隔为2π/N。

可选地，所述发射阵元包括依次连接的第一隔离器、开关以及第一喇叭天线；所述第一隔离器的输入端与所述圆环波导缝隙天线的波导缝隙连接。

可选地，所述接收阵元包括第二隔离器、混频器和第二喇叭天线；所述第二隔离器的输入端与所述圆环波导缝隙天线的波导缝隙连接，所述第二隔离器的输出端与所述混频器的第一输入端连接，所述第二喇叭天线与所述混频器的第二输入端连接。

可选地，所述混频器的输出端依次连接中频信号放大器、滤波器、A/D转换器与数字信号成像处理单元。

可选地，M个所述发射阵元由所述开关控制依次分时向外进行辐射，每次发射后产生的回波由所有所述接收阵元同时接收。

可选地，所述数字信号成像处理单元利用圆迹SAR的ω-k算法完成对目标区域的成像。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明仅用一个圆环波导缝隙天线完成了LFM(线性调频)信号对MIMO阵列的耦合，为MIMO阵列同时提供了发射信号和本振信号，节省了大量本地振荡器等成本较高的射频器件。此外，由于接收阵元中用于混频的本振信号来源于同一系统的发射信号，可以保持本振信号的稳定，更好的完成差频处理，最终实现速度更快、成本更低、信号更稳定的成像系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于波导缝隙耦合的圆环MIMO成像系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的波导缝隙耦合MIMO阵列的示意图；

图3为本发明实施例提供的MIMO阵列等效虚拟阵元分布示意图。