[发明专利]一种毫米波主动式近场成像装置

说明书

一种毫米波主动式近场成像装置，采用一维发射阵列天线和一维接收阵列天线，两个阵列天线并行排列固定在一个安装板上，由计算机通过控制信号发生器产生的控制信号，控制发射机和接收机各高频信号导通和关闭，实现阵列的横向扫描；计算机控制伺服电机和机械传动装置垂直移动，带动两个阵列固联的安装板，实现阵列的垂直方向扫描。发射/接收天线阵列由基于人工电磁材料的宽带宽波束Vivaldi天线组成，在有限探测距离内有效提升了系统探测覆盖能力。该装置是一种近距离、非接触、无伤害的检测系统，适用于机场、车站等人群密集区域的安检。

技术领域

本发明属于雷达成像领域，尤其是一种毫米波主动式近场成像装置。

背景技术

成像系统有多种工作频段，各个频端的性能差异很大。其中由于毫米波具有精度高、全天候工作的能力等优点，并且对病烟雾、衣物和纸张等具有一定的穿透能力，这有利于恶劣环境下目标探测或者隐匿物体探测，因而毫米波成像系统得到广泛重视。随着毫米波成像技术的发展，在医疗、导航和交管等领域得到越来越广泛的应用，产生了许多成熟的应用，比如安检系统、军事探测、人体疾病诊断和治疗、环境监测等。

毫米波成像系统可被分为被动式成像，即探测目标在毫米波频带中的自然辐射，和主动式成像，用发射机发出毫米波信号照射目标，探测目标产生的辐射。主动式成像较于被动式成像具有信号强度较强，速度快，设备体积小等优点，且被动式成像检测环境要求高。

主动式毫米波成像系统通常有一组发射天线和一组接收天线。通过电扫描或机械扫描等方式得到目标图像。

发明内容

发明目的：本发明的内容是提供一种低成本的毫米波主动式近场成像装置。与传统的X光检测仪相比，本系统具有发射功率低，无电离伤害等优点。而与被动式安检系统相比，本系统成像分辨率高，稳定性好，不易受周围环境的干扰。因此具有很高的实用价值。

发明内容：为实现上述技术效果，本发明提出以下技术方案：

一种毫米波主动式近场成像装置，该装置包括：上位机、扫描装置和传动装置；

扫描装置包括：时序控制信号发生器、频率源、发射机、发射天线阵列、接收机、接收天线阵列；发射天线阵列中的各天线单元分别与发射机的各高频发射通道输出端相连；接收天线阵列中的各天线单元分别与接收机的各高频接收通道输入端相连；时序信号发生器根据上位机发送的时序信号产生指令生成时序控制信号并发送给发射机和接收机；频率源产生宽带阶跃调频信号发送给发射机，发射机根据时序控制信号导通对应的高频发射通道，并将宽带阶跃调频信号分路馈入发射机各高频通道，通过发射天线阵列向目标物体发射毫米波信号；接收机根据时序控制信号导通对应的高频接收通道，通过接收天线阵列接收目标物体反射的回波信号，并将接收到的回波信号反馈给上位机；

传动装置与扫描装置相连，根据上位机发送的驱动指令驱动扫描装置纵向移动，扫描装置每纵向移动一次，就进行一次对目标物体所在平面的横向扫描；

上位机产生时序信号产生指令发送给时序控制信号发生器，生成驱动指令发送给传动装置，以及接收扫描装置反馈的回波信号，并根据回波信号生成目标物体的图像。驱动指令和时序控制信号应该是独立的，驱动指令每次驱动的时间间隔是时序控制信号的总时间长度。每次驱动后，运行一遍时序控制。

进一步的，所述发射天线阵列和接收天线阵列均为由单元天线等间隔分布形成的一维横向天线阵列；两天线阵列相互平行且两阵列间距为2.5个毫米波波长；发射天线阵列和接收天线阵列沿阵列排布方向相错0.5个毫米波波长。