被动综合孔径快速扫描成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102004247A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102004247A(43)申请公布日2011.04.06(21)申请号201010278611.4(22)申请日2010.09.09(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人何云涛江月松刘丽张跃东(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称被动综合孔径快速扫描成像系统(57)摘要本发明提出了一种新型的被动综合孔径快速扫描成像系统，可应用于遥感、军事侦察等领域在微波至太赫兹波波段的高分辨率快速扫描成像。在本发明中，接收天线阵列接收来自目标区域辐射和散射的射频信号，经过低噪放大器后进入射频移相器；同时，计算机根据所需探测位置计算出此时各通道所需的相移值，并通过驱动器对进入相移器的射频信号进行移相，移相后的射频信号输入到合成器被合成后进入射频探测器，射频探测器的输出进入锁相放大器后，最终输入到计算机进行处理以形成目标区域的图像。相比当前被动综合孔径成像技术，本发明系统无需任何相关器，具有复杂度低、可靠性高的优点。ACN10247CCNN110200424702004260A权利要求书1/1页1.一种高空间分辨率的被动综合孔径快速扫描成像系统，其特征是：所述系统由接收机子系统、信号合成子系统和锁相探测子系统组成；各所述子系统工作如下，接收机子系统负责接收和放大来自目标区域的射频信号，信号合成子系统对接收机子系统输出的射频信号进行先相移后合成，合成信号最终被锁相探测子系统探测并转化为视频信号输入到计算机中处理和显示。2.根据权利要求1所述被动综合孔径快速扫描成像系统，接收机子系统是由天线阵列和低噪放大器组成；天线阵列接收来自目标区域的射频信号，低噪放大器对该射频信号进行放大。3.根据权利要求1所述被动综合孔径快速扫描成像系统，信号合成子系统是由射频移相器、相移控制器、射频合成器和计算机组成；计算机根据目标区域设定接收机子系统中射频信号所需的相移值，并通过相移控制器给出控制电压，以驱动射频移相器对进入其中的射频信号产生相应的相移值，被移相的射频信号随后进入射频合成器中进行叠加合成。4.根据权利要求1所述被动综合孔径快速扫描成像系统，锁相探测子系统是由射频探测器、射频开关、信号发生器和锁相放大器组成；信号发生器产生固定频率的方波信号控制射频开关的通断以形成对进入接收机子系统的射频信号的调制，被调制的射频信号在经过信号合成子系统后被射频探测器获取并进入锁相放大器；同时，方波信号也输入到锁相放大器；经过锁相放大器处理的信号即是目标区域的视频信号，该视频信号最终进入计算机被处理和显示。5.根据权利要求1或3所述被动综合孔径快速扫描成像系统，相移值的设定的原则为：根据扫描方向可计算天线阵列接收来自目标区域的射频信号的相位差，相移值是用来补偿所述的相位差，以实现所述扫描方向的射频信号同相位并在合成器中被叠加加强，而非所述扫描方向的射频信号在叠加后相消，使得最终合成器输出的射频信号只包含所述扫描方向的射频信号。2CCNN110200424702004260A说明书1/3页被动综合孔径快速扫描成像系统技术领域[0001]一种新型的被动综合孔径快速扫描成像系统，主要通过射频移相器对射频信号进行实时移相控制，以实现在射频合成器的输出对应于目标区域内的某特定方向的辐射信号，并最终通过快速的相移来实现快速扫描成像，属于被动辐射探测、遥感和侦察领域。背景技术[0002]被动微波、毫米波和太赫兹波成像系统广泛应用于射电天文学研究、遥感和军事等领域。任何高于绝对零度的物体都会辐射各种波段的电磁波，被动成像探测是探测目标的电磁辐射和散射，并运用各种信号处理技术恢复出目标的温度分布图或散射特征图。[0003]为了提高成像系统的分辨率，目前广泛应用综合孔径技术，其基本原理是系统的空间分辨率与最大基线成正比。而普遍采用的被动综合孔径成像方式是干涉成像技术，由于任意两个天线接收到的辐射信号的互相关函数对应着目标区域空间频率的一个采样点，通过增加天线数目来实现空间频率的充分覆盖以最终实现对目标区域的成像。如图1所示(以1-D情况下4根天线的阵列为例)，天线1接收的目标辐射通过混频器13与来自本振11混频后产生差频信号，该信号经过放大器14后分别在相关器15中进行两两复互相关运算，再经信号处理器16进行离散Fourier逆变换后重构出目标的图像并在显示器8上显示出来。[0004]1988年，美国麻萨诸塞大学微波遥感实验室采用这种方法研制出一台L波段(1-2GHz)单极化(水平方向)混合实-综合孔径辐射计(ESTAR)，并进行了机载实验，得到有价值的土壤湿度图案。而ESTAR