一种便携式毫米波被动焦平面成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种便携式毫米波被动焦平面成像系统，包括一端安装有透镜天线的圆筒，圆筒内部固定有对着透镜天线的焦平面馈源阵列，焦平面馈源阵列连接辐射计接收机组，辐射计接收机组连接信号调理电路，信号调理电路连接带有信号输出和供电输入端口的转接电路。本发明专利技术的便携式毫米波被动焦平面成像系统体积小、重量轻，单人可手持对目标场景进行扫描成像，并且可全天时、全天候对楼宇和地面车辆等目标实现毫米波成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及被动毫米波探测的
，更为具体来说，是一种便携式毫米波被动焦平面成像系统。
技术介绍
在毫米波探测
，被动焦平面成像系统占有很重要的地位。但是，现有的被动焦平面成像系统存在的最大问题是:系统整体尺寸过大，便携性差，而且成本高，难以推广使用。具体而言，传统的被动焦平面成像系统采用的聚焦天线往往是反射面天线，反射面天线是一种旋转抛物面天线，但是，旋转抛物面天线常常使得系统的尺寸变得很大且存在馈源遮挡效应；传统的被动焦平面成像系统采用的馈源天线往往是介质棒加载的喇叭天线，喇叭天线往往存在尺寸大的问题，同时喇叭天线增益小、加工工序复杂、成本高。因此，对于本领域技术人员来说，设计一个整体体积较小、成像系统的工作频率合适、各个部件简易紧凑并能够实现集成的被动焦平面成像系统，对于促进被动毫米波成像技术的发展具有重要的理论意义和工程应用价值。
技术实现思路
为解决现有的被动焦平面成像系统体积大、便携性差等问题，本专利技术提供了一种便携式毫米波被动焦平面成像系统，聚焦天线采用透镜天线，馈源天线采用共轭直线渐变缝隙天线，本专利技术的便携式毫米波被动焦平面成像系统尺寸小、易于加工、集成度高、成像效果好。本专利技术提供了一种便携式毫米波被动焦平面成像系统，包括一端安装有透镜天线的圆筒，圆筒内部固定有对着透镜天线的焦平面馈源阵列，焦平面馈源阵列连接辐射计接收机组，辐射计接收机组连接信号调理电路，信号调理电路连接带有信号输出和供电输入端口的转接电路。本专利技术通过采用透镜天线、焦平面馈源阵列、辐射计接收机组等部件，提高了被动焦平面成像系统的集成度，减小了系统体积，可实现单人手持成像系统对目标进行毫米波成像。进一步地，焦平面馈源阵列包括两个以上的馈源天线，辐射计接收机组包括与馈源天线数量相同的福射计，馈源天线与福射计--对应连接。进一步地，每个馈源天线焊接一个辐射计，两个以上的馈源天线靠拢，与馈源天线焊接的两个以上的辐射计散开，焦平面馈源阵列呈扇形。进一步地，两个以上的馈源天线一体加工制成焦平面馈源阵列，每个馈源天线依次通过同轴连接器、同轴电缆和同轴波导转换器连接辐射计。进一步地，焦平面馈源阵列呈矩形片状，两个以上的馈源天线对齐排成一列。进一步地，焦平面馈源阵列呈扇形，两个以上的馈源天线沿一条弧线顺序排列。进一步地，焦平面馈源阵列呈错齿形，两个以上的馈源天线排成一排且对称设置。本专利技术设计了四种形式的焦平面馈源阵列和接收机组合，大大节约了成像系统的成本，也提高了便携式成像系统的性能，确保了本系统能够在全天时、全天候条件下实现对楼宇和地面车辆等目标的毫米波成像的目的。进一步地，透镜天线的圆形平面上开有至少一个环形槽，环形槽以圆形平面的中心为圆心，各个环形槽的深度相同，环形槽间的间距相同。本专利技术使用的透镜天线口径小，与圆筒连接紧凑。透镜通过开槽分区使得聚焦特性增强，减轻了成像系统的重量，压缩了成像系统的口径尺寸。进一步地，馈源天线为共轭直线渐变缝隙天线，包括介质基板及镀于介质基板两侧的金属层A、金属层B，金属层A、金属层B结构相同且关于介质基板中心线对称，金属层A、金属层B形成共轭对称结构。本专利技术创新地采用了共轭对称结构的天线，具有提高天线带宽的效果，具有高增益、低旁瓣电平、低回波损耗、低成本、易于加工、重量轻、尺寸紧凑等技术特点。进一步地，金属层A上开有两排通孔且对称设置，垂直于介质基板方向，金属层A、B对应的通孔贯穿介质基板、互相导通，金属层A、B的顶部侧边上开有至少一个矩形缝隙。通孔和矩形缝隙使得共轭直线渐变缝隙天线的辐射场更加集中，口面场更加均匀，提高了天线的增益，降低了天线的副瓣电平。本专利技术创新地采用共轭直线渐变缝隙天线作为馈源天线，而共轭直线渐变缝隙天线具有工作频带宽、副瓣电平低、增益高、波束宽度窄等优点。本专利技术的有益效果为:本专利技术采用特殊结构的馈源天线、透镜天线，并简化了各部分之间的连接关系，因而本专利技术的便携式毫米波被动焦平面成像系统的体积小、重量轻，单人可手持对目标场景进行扫描成像，并且可全天时、全天候对楼宇和地面车辆等目标实现毫米波成像。另外，本专利技术的便携式毫米波被动焦平面成像系统具有集成度较高、成本低等优点。【附图说明】图1为便携式毫米波被动焦平面成像系统结构示意图。图2为实施例一中焦平面馈源阵列和辐射计接收机组的结构示意图。图3为实施例二中焦平面馈源阵列和辐射计接收机组的排列形式的结构示意图。图4为实施例三中焦平面馈源阵列和辐射计接收机组的排列形式的结构示意图。图5为实施例四中焦平面馈源阵列和辐射计接收机组的排列形式的结构示意图。图6为馈源天线和辐射计连接结构示意图。图7为馈源天线的爆炸图。图8为透镜天线的立体图。图中，1、透镜天线；10、环形槽；2、圆筒；3、焦平面馈源阵列；30、馈源天线；300、金属层A ;301、介质基板；302、金属层B ;4、辐射计接收机组；40、辐射计；5、信号调理电路；6、转接电路。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细的解释和说明。实施例一:如图1、2所示，一种便携式毫米波被动焦平面成像系统，包括一端安装有透镜天线1的圆筒2，圆筒2内部固定有对着透镜天线1的焦平面馈源阵列3，以经过透镜天线1的微波到达焦平面馈源阵列3为准，焦平面馈源阵列3连接辐射计接收机组4，辐射计接收机组4连接信号调理电路5，信号调理电路5连接带有信号输出和供电输入端口的转接电路6，信号调理电路5、转接电路6采用传统毫米波成像系统的信号调理电路和转接电路，输出接口连接计算机的电信号采集卡，采集卡采集本系统输出的电信号，输入接口连接直流稳压电源，电源用于对本系统供电。焦平面馈源阵列3包括两个以上的馈源天线30，辐射计接收机组4包括与馈源天线30数量相同的福射计40，馈源天线30与福射计40--对应连接。本实施例中，馈源天线30和辐射计40的个数都是八个，但本专利技术并不限于该数量，本领域技术人员可以根据实际需要合理选择；另外，本实施例中，圆筒2直径为300毫米、长度为660毫米，透镜天线1的直径与圆筒2相同，为300毫米。如图1所示，每个馈源天线30焊接一个辐射计40形成一组，所有的馈源天线30和辐射计40组通过夹具固定在一起，两个以上的馈源天线30靠拢，与馈源天线30焊接的两个以上的辐射计40散开，由于多个馈源天线30靠拢、多个辐射计40散开，焦平面馈源阵列3呈扇形。本专利技术中，馈源天线30为共轭直线渐变缝隙天线。共轭直线渐变缝隙天线是一种平面结构的天线，可以实现焦平面馈源阵列的交错排列，而且，可以进一步实现和辐射计40接收机的平面集成，增加其二维排列的数量及密度，使焦平面成像系统的集成度、便携性和空间分辨率更高；同时，共轭直线渐变缝隙天线比相同口径的喇叭天线波瓣宽度更窄、增益更高和副瓣更低，因而共轭直线渐变缝隙天线更适合作为便携式焦平面成像系统的馈源天线30。共轭直线渐变缝隙天线采用PCB工艺进行加工，其平面结构便于与辐射计40接收机的内部电路进行平面集成，进而减小成像系统的尺寸，并且能够在满足边缘最佳照射的前提下增加馈源排列的数量及密度，使整体系统的集成度更高、便携性更好。渐变缝隙天线(Tapered slot antenna, TSA)是在其介质基板一侧的金属层上利用光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式毫米波被动焦平面成像系统，其特征在于：包括一端安装有透镜天线(1)的圆筒(2)，圆筒内部固定有对着透镜天线的焦平面馈源阵列(3)，焦平面馈源阵列连接辐射计接收机组(4)，辐射计接收机组连接信号调理电路(5)，信号调理电路连接带有信号输出和供电输入端口的转接电路(6)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王文，王学田，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11