[发明专利]一种单天线阵列全方位扫描的毫米波成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及毫米波成像技术领域，特别是涉及一种单天线阵列全方位扫描的毫米波成像系统。

背景技术

当今，随着毫米波技术和成像技术的发展，产生了许多这两种技术相结合的应用。毫米波成像技术在许多领域都有成熟的应用，比如地图遥感、军事探测、毫米波合成孔径雷达成像，远距离探测地面、海面以及空中目标等。随着科学技术的发展，毫米波器件在国内外基本成熟，可以进行大规模低成本应用。

随着毫米波成像技术的发展，其在各行各业的应用逐渐成熟，应用于近距离成像探测基本成熟，可实现物体表面、人体表面以及其他表面散射特性探测。

目前，在近距离成像方面，有多种成像方法，如可见光、红外以及激光成像等，但是这些成像都有自身的缺陷。可见光无法看到某些隐蔽物下的东西；而红外的成像分辨率和可靠识别性存在一定的问题；激光成像的应用领域比较窄。而毫米波近距离成像可以穿透某些隐蔽物，对隐蔽物下面的东西进行高精度的成像，通过图像检测识别的方法可实现某些特殊东西的甄别。

采用现有的毫米波近距离成像方法成像的图像质量差、分辨率低、成像时间长，采用现有的毫米波近距离成像方法的毫米波成像系统的设计复杂、成本高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单天线阵列全方位扫描的毫米波成像系统，其包括：滑轨、驱动圆盘、2个金属支杆、天线阵列圆盘支架、伺服控制模块、频率合成模块、发射模块、2个发射天线阵列、2个接收天线阵列、接收模块、延时模块、信号处理模块和显控模块，其中：

天线阵列圆盘支架包括可旋转的中心轴和由该中心轴带动旋转的金属圆形盘；

滑轨的弧度为300度，其直径与天线阵列圆盘一致；

驱动圆盘与天线阵列圆盘一样大，2个金属支杆以相对且在一条直线上的方式安装在天线阵列圆盘和驱动圆盘的边缘两端，金属支杆的一端固定到天线阵列圆盘的边缘，另一端固定到驱动圆盘的边缘，该驱动圆盘的底部边缘处安装有3-10个之间的任意个滑轮，该滑轮位于滑轨上；

伺服控制模块用于控制控制交流伺服电机的驱动轴以正弦曲线的速率转动并且控制和检测天线阵列圆盘支架的旋转角度，使其从0到M度顺时针旋转，260≤M≤300度，其包括：伺服机构、测量反馈机构和伺服控制器，其中：

伺服机构包括交流伺服电机(1)、电机驱动器(2)、电源适配器(3)、减速器(4)和皮带轮(5)；交流伺服电机主轴通过法兰盘连接减速器，减速器驱动皮带轮运动，皮带轮同驱动圆盘相连，驱动安检门天线阵列圆盘支架完成各种功能运动，交流伺服电机由电机驱动器直接控制，电机驱动器连接电源适配器实现交直流转换为电机系统提供电源并实现保护功能；

测量反馈机构包括光栅尺(7)、光电开关(8)，光栅尺(7)安装于天线阵列圆盘支架主轴上，光栅尺(7)读数头固定于天线阵列圆盘支架并随框架转动产生编码信号脉冲从而测量天线阵列圆盘支架旋转的角度信息，光电开关(8)安装于天线阵列圆盘支架(6)顶部与角度指示圆盘相接触，可实现中心零位和极限位置的指示；

伺服控制器包括：交互通信模块、信号采集模块、自检校正控制模块以及伺服机构的扫描曲线控制模块；交互通信模块分为两部分：一部分完成同信号处理分机的通信，接收其下发的指令信号并反馈当前伺服系统状态信息；另一部分完成与电机驱动器的通信，对伺服执行机构实施控制；其中，信号采集模块处理光栅的正交编码脉冲信号以及光电开关信号；自检校正控制模块完成信号处理分机下发的自检校正指令；扫描曲线控制模块完成信号处理分机下发的扫描工组指令；

交流伺服电机使该驱动圆盘沿着滑轨转动，从而带动天线阵列圆盘转动；

频率合成模块用于产生基准时钟并将其发送给信号处理模块、和接收信号处理模块的控制命令以产生宽带发射信号和射频本阵信号，并且将宽带发射信号发送给发射模块和将射频本阵信号发送给延时模块，其包括：用于产生宽带发射信号的高速直接频率合成器、用于将宽带发射信号倍频到所需频段的倍频器、用于产生射频本阵信号的混频器、用于产生基准时钟的晶振；

发射模块用于对来自频率合成模块的宽带发射信号进行功率放大和波形调制，并将其发送给发射天线阵列，其包括用于功率放大的固态功率放大器和用于波形调制的发射波形调制器；

发射天线阵列，用于辐射射频信号，每一个发射天线阵列有N个天线单元，每个天线单元对应一路发射通道，每一个天线阵列有N路电开关以控制发射通道的分时工作，即开通和关断，其中64≤N≤256；