[发明专利]一种基于超表面的光学微波一体化探测系统

说明书

本发明涉及成像设备技术领域，具体为一种基于超表面的光学微波一体化探测系统，包括微波阵列天线、光学超透镜组件、微波收发系统和图像接收处理系统；微波阵列天线包括反射阵面和馈源，反射阵面由周期排列的超表面反射单元构成，馈源安装在反射阵面的正上方；光学超透镜组件包括多个超透镜，多个超透镜分别安装在多个通孔内；微波收发系统和图像接收处理系统安装在反射阵面下方，且分别与馈源、光学超透镜组件连接。本发明通过“平板化”阵列的设计，有效减小了系统体积，提升了一体化程度，微波阵列天线设计为反射式阵列，馈源和图像接收处理系统位于反射阵面两侧，不使用分光分频元件，也能有效降低了微波与光学系统之间的干扰。

技术领域

本发明涉及成像设备技术领域，特别涉及一种基于超表面的光学微波一体化探测系统。

背景技术

当前，在对地观测领域中，光学探测和微波探测均发挥着不可替代的作用，相关技术均已较为成熟。其中，可见光成像具备目视效果好、不易被电子干扰、符合人类解译习惯、易受云、雨、雾等气候条件干扰的特点；微波成像具备全天时、全天候、目视解译难度较大的特点。综合光学成像和微波成像的优缺点，设计光学与微波一体化探测系统，是光学探测和微波探测的发展趋势之一。

发明内容

本发明提供了一种基于超表面的光学微波一体化探测系统，以解决现有成像设备很难很好的结合光学探测和微波探测的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种基于超表面的光学微波一体化探测系统，包括微波阵列天线、光学超透镜组件、微波收发系统和图像接收处理系统；

微波阵列天线包括反射阵面和馈源，反射阵面由周期排列的超表面反射单元构成，馈源安装在反射阵面的正上方；

光学超透镜组件包括多个超透镜阵列，多个超透镜阵列均安装在反射阵面上，每个超透镜阵列均包含多个超透镜，超透镜由按照特定规律排列的亚波长结构单元构成。超透镜阵列通过面板固定，面板上开设有多个通孔，多个超透镜分别安装在多个通孔内；

微波收发系统和图像接收处理系统分别安装在反射阵面下方，且分别与馈源、光学超透镜组件连接。

进一步地，所述微波阵列天线还包括支撑机构，馈源通过支撑机构安装在反射阵面的正上方，支撑机构的材质为PPS或者PEEK。

进一步地，所述超透镜阵列的数量设置为四个，反射阵面设置为矩形，四个超表面阵列安装在反射阵面四个角的位置处。

进一步地，所述反射阵面的中心设置为原点，反射阵面原点以外的超表面反射单元相对原点设置有相位补偿，相位补偿的计算公式如下：

其中，表示第i行第j列的超表面反射单元所对应的补偿相位；为电磁波在真空中的波长；为生成波束的俯仰角，为生成波束的方位角；

表示第i行第j列的反射单元的中心坐标；为馈源相位中心的坐标。

进一步地，所述超表面反射单元由两层双方环构成，具体包括依次错开的接地板、第一层双方环、第二层双方环、两块介质板和两个空气层；

两块介质板和两个空气层均分别接地板、第一层双方环之间以及第一层双方环和第二层双方环之间。

进一步地，所述第一层双方环、第二层双方环的材质均为铜导体，两块介质板均采用Rogers 5880。

进一步地，所述馈源采用喇叭天线或Vivaldi天线。

进一步地，所述超透镜选用偏振不敏感超透镜、线偏振超透镜或者圆偏振超透镜；

所述超透镜包括衬底和薄膜，薄膜覆盖在衬底上，薄膜材料为非晶硅，衬底材料为熔融石英。

进一步地，超透镜阵列的排布形式为双孔型或者Golay3或者环型或者三臂结构，包括但不限于以上结构。