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《毫米波焦平面阵列成像技术_章勇》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、制导与引信1998年第3期毫米波焦平面阵列成像技术章勇李兴国王华力、(南京理工大学毫来波充波近感技未研宪所南京21094)文摘奄来波焦平面阵列成像水眺是毫来波被动成像饭城王断岌展起来的,。一种重要体制其应用已从一般民用向军事上的式界刹导系统发展本文在分析,,其成像原理的基拙上给出T这一体制的木统结构和电路组成并对其应用及意义作丁其体介绍。主肠词笼未波放动成`焦平面阵列粱焦系统单片电路、受天线扫描速度限制可实时成像等突出优引言。点而倍受人们关注,2鑫米波焦平面阵列多波束果焦系统八十年代以来随着奄米波集成电路尤其是MMIC(毫米波单片集成电路)的日趋、成熟高速VLSI器件以及信号处理
2、新方法2.1成像的一般描述,的不断涌现被动毫米波成像技术正引人肠毫米波焦平面阵列成像与红外焦平面目地由过去的机械扫描成像朝高性能的多,、阵列成像相类似属于非相干直接成像体波束成像发展,、民用和科学并开始在军事。。制系统结构见图1。研究等领域进入实用化阶段其中的毫米毫米波焦平面阵列成像是将多元单片波焦平面阵列(h任PA)成像以其不需要机口式探测器阵列置于较大径的抛物反射面、械扫描即可得到高分辨率图象积分时间不,或者透镜天线的焦面利用该像阵列的偏.,、焦把收集到的目标背景的毫米波辐射能,t聚焦于二维馈源阵列上这样可以产生多,个不同指向的高增益团定波束扭盖视场实聚焦仁欺物面或透该)天钱
3、现在同一时间内比较多个波束接收能t的,差异从而极大地提高了辐射计的温度灵敏焦平面阵列。度和成像的数据速率接收到的信号经过ǐú一
4、l,1C日1C多通道的辐射计探测器转换成视频信号经,成像处理箱出能够实时地显示场景的毫米巨兰工二二二三艺竺三:,波热辐射图象给人的感觉极象光学摄象信号成像处理电路。机2.2焦平面成像机理,对于衍射受限的相干光学成像系统如圈1奄来波汰平面阵列成.的苏本结构:10.来摘日翻9冬42898年第期制导与引信,,“”。果采用波长为入的电磁波成像当聚焦天线就会太大没有摄像机的感觉了,(抛物面天线或透镜天线)的直径为D时其2.3偏位抛物反射面天线,,波束宽就等于材D相
5、应之下像面上象元奄米波焦平面阵列成像系统一般利用,,的大小等于F入这里F是焦距f与D之比,抛物反射面或者准光学透镜汇聚电磁波其。即所谓的F数。中又以偏债抛物反射面最为理想偏馈抛衍射受限相千光学系统的空间截止频物反射面天线是一种典型的多波束天线结,,率等于1/(2凡)依据取样定理图象不失X,构常用在毫米波焦平面阵列成像系统中作再现时所需的取样间隔cT为能童聚焦天线lt`〕;它利用对称抛物反射面一cT`又F(1a),的一部分而避开馈源及支杆的遮挡这样可,,同样地对于衍射受限非相干光学系统最以消除由于遮挡造成的旁瓣电平上升,并且大采祥间隔为,能够改善馈源的输入电压驻波比但偏置结一T`=
6、几F/2(1b),构破坏了天线几何结构的对称性造成线极式(1)给出了在衍射范围内可以获得最化使用时的交叉极化上升与回极化使用时,大分辨率的条件这些值与设置在像面的各,的波束倾斜波束倾斜本来是圆极化偏馈抛。,探测馈源大小相对应在毫米波波段如果物面天线的缺点,而多波束天线却把这种缺.,聚焦天线F=10焦面馈源阵列间隔不应,点变为可利用的因素来实现多波束如图2。超过对2。所示一般成像时,同时应考虑到以下两个问:,题a)在规定的口径内可以得到几条(与象。,元数相对应)定向性波束b)关于象差聚。焦天线采用旋转抛物面文献4[)利用数值形式计算出辐射电磁n场单测可离轴使用的波束的条数n、0.4
7、4+2)2护(如果希望大视场,又要避免过大的象图2偏债椒物面天线几何示意图,差可利用下式所表示的拍兹可以得到消除,。图中是抛物面轴线与焦点到反射面了像面弯曲的像面,中心联线的夹角反射面在这条中心线两旁二l=lx/2f(3)。,张成2的角度偏债角改变了反射面的F/,,二式中l为相对于反射天线轴的横向移位D值(3〕,二即探测单元与轴的距离l为探测单元轴向。。sa+。。s=口。F/D(4)sna移位4i根据式(2),当=0.5时,n=6;F=0.8,,F由于债源必须倾斜当F/D变小时偏里结,。,时。=14可以制成28个探测器的一维列构将引起天线增益下降波束变宽及旁瓣抬。,,,二。,阵这
8、时如果f=lm入=3那么l`高同时增益下降又限制了波束扫描范。,,~。,,2另外当F=1时象元的大小凡就围所以对于馈漂偏焦的反射面天线要~。,、、等于所预想的波长所以毫米波段实现焦实现大波束扫描角低增益损失低旁瓣电,平面成像其聚焦系统的F值最好为1;可以平及窄波束半功率角,应选择大的F/D(即,,,看出波长一旦延伸至微波波段整个装置长焦距)此外还要求天线的边缘照射电平制导与引信18年第期。由一个G二级管振荡器和由端射槽天线比较低un接收到的辐射信号进行混频,然后再进行中作为聚焦反
