一种新型的毫米波主被动复合成像技术.pdf

http://www.paper.edu.cn一种新型的毫米波主被动复合成像技术时翔娄国伟李兴国南京理工大学毫米波光波近感技术研究所江苏南京（210094)Email:[e-mail]摘要：为实现小型化、低成本、结构简单的毫米波成像技术要求进行了一种毫米波主被动复合成像系统的设计。以脉冲雷达与交流辐射计为主被动信号接收部分收发共用卡式天线单片机进行中央控制。设计降低了成像系统成本与体积提高了抗干扰能力与目标识别概率。关键词：毫米波成像；主被动复合；脉冲雷达；交流全功率辐射计引言毫米波成像技术已经日益引起人们广泛的兴趣。在各种复杂天气条件下的军事与民用探测与制导中因为毫米波可以穿透大气中的云雾、烟雾、灰尘以及观测场景中的衣物、建筑与伪装等毫米波成像技术显示了强有力的探测与制导能力。毫米波雷达与辐射计分别为毫米波主动与被动接收机宽频带、小尺寸、高分辨、抗干扰、反隐身、全天候等工作特点为毫米波系统的发展提供了巨大的潜力。毫米波波段的几个实际应用窗口（35GHz94GHz140GHz）在雾小雨条件下的吸收损耗更是比红外要小10-100个数量级。这使毫米波成像技术在恶劣天气下应用于飞机探测与着陆系统弹载成像制导系统或者各种地面成像系统成为可能。各国已大力开展了包括机载、星载毫米波成像侦察系统毫米波成像导引头系统及飞机盲降、隐匿武器安检等前沿技术。国际上的主动毫米波成像技术已发展到合成孔径(SAR)为主被动毫米波成像技术已发展到面阵多通道阵列天线技术[1-6]国内也已开展了多项毫米波SAR成像系统以及被动毫米波成像系统的研究[7-11]。这些系统结构的复杂、成本的高昂与实时信号处理的高速率要求为实际的广泛应用造成阻碍。为实现飞行器的恶劣天气着陆、空中障碍避让、海上陆面救援等特殊任务以及弹载毫米波成像制导、地形匹配制导机载与弹载毫米波成像系统必须实现小型化简单结构工作可靠低成本与高效能的实际需要。本文开展的一种收发共用卡式天线脉冲毫米波雷达主动接收毫米波交流全功率辐射计被动接收天线圆锥扫描系统行列扫描的毫米波主被动复合成像技术研究从理论与关键部件的实际应用上实现了这些要求。1.主动毫米波成像通道原理与分析主动毫米波成像系统的信号接收部分为脉冲毫米波雷达如图1所示。脉冲发射源发射脉冲信号如图2②所示脉宽200ns周期20us发射信号经隔离器、环流器及天线向目标发射目标回波信号经环流器进入混频器经中频放大检波视频放大输出至信号波形如图2③所示前一脉冲为本振的漏信号一般作为目标距离测量的基准后一脉冲为目标信号脉冲其测距原理如下[12]：cTΔ目标与探测器距离：s=（1）2-1-1http://www.paper.edu.cn式中cm=×310/8s；ΔT为漏信号与回波信号的时间差。DSP部分接收晶振输出脉冲晶振信号幅度5V脉宽50ns周期20us(如图2①)送入数字信号处理（DSP）部分以脉冲上升沿为起点进行周期为20us（与发射脉冲一致）宽度200ns的信号限幅以去除视频信号中的漏信号输出目标的包络信号如图2④所示。DSP处理后的信号进入单片机中央控制器进行数字采样与模数变换如图2⑤所示在PC机上输出伪彩色毫米波主动图像如图2⑥所示。