CN108646304A - 有源成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有源成像系统，包括照射源、波导极化分离器、波片和探测器；所述系统包括朝向被测物的被测物端和对所述被测物进行成像的成像端；所述波片、波导极化分离器和探测器在所述系统内沿同一方向按顺序放置，其中，所述波片在所述系统的被测物端，所述探测器在所述系统的成像端，所述波导极化分离器在所述波片和所述探测器的中间，所述照射源在所述波导极化分离器的一侧。本发明的有源成像系统，能简化系统，使系统布局更紧凑，占用空间小，系统性能更稳定，且实现工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及焦平面成像技术，特别是涉及一种有源成像系统。
背景技术
焦平面成像系统主要分为无源成像和有源成像，无源成像是接收物体本身的辐射信号进行成像，有源成像是在被动成像的基础上加入照射源，对物体进行照射后再成像，由于照射源可以增加物体的辐射能力，所以有源成像比无源成像有更好的亮温分辨率。
传统的有源成像系统是将探测器和照射源设计成不同极化方式，然后通过极化栅网来实现极化隔离。由于极化栅网是空间极化器件，使得空间布局占用空间较大，且发射和接收用的是不同的天线，需要很好的对位才能达到理想的性能，而且极化栅网实现工艺相对比较复杂，造成了诸多不便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有源成像系统，能简化系统，使系统布局更紧凑，占用空间小，系统性能更稳定，且实现工艺简单。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种有源成像系统，所述系统包括照射源、波导极化分离器、波片和探测器；所述系统包括朝向被测物的被测物端和对所述被测物进行成像的成像端；所述波片、波导极化分离器和探测器在所述系统内沿同一方向按顺序放置，其中，所述波片在所述系统的被测物端，所述探测器在所述系统的成像端，所述波导极化分离器在所述波片和所述探测器的中间，所述照射源在所述波导极化分离器的一侧；
所述波导极化分离器将从所述照射源发出的电磁波信号传播到所述被测物，并将从被测物反射的电磁波信号传播到所述探测器；
所述波片将从所述波导极化分离器传播的电磁波信号在到达所述被测物之前进行移相，并将从被测物反射的电磁波信号在进入波导极化分离器之前再次进行移相。
优选的，所述波导极化分离器包括第一矩形波导、圆形波导和第二矩形波导；所述第一矩形波导和所述第二矩形波导分别连接所述圆形波导，且所述第一矩形波导和所述第二矩形波导相互垂直；
所述第一矩形波导接收从所述照射源发出的电磁波信号，并引导传播至所述圆形波导；
所述圆形波导接收从所述第一矩形波导传播的电磁波信号，并引导传播至被测物；所述圆形波导接收从所述被测物反射的电磁波信号，并引导传播至所述第二矩形波导；
所述第二矩形波导接收从所述圆形波导传播的电磁波信号，并引导传播至所述探测器。
优选的，所述波导极化分离器还包括矩圆过渡波导，所述矩圆过渡波导包括三个端口，分别连接所述第一矩形波导、圆形波导和第二矩形波导。
优选的，所述波导极化分离器还包括馈源喇叭，所述馈源喇叭一端连接所述圆形波导，另一端朝向所述被测物。
优选的，所述照射源为微波发生器，所述微波发生器被配置为：发射垂直极化微波信号。
优选的，所述探测器为微波接收器，所述微波接收器器被配置为：接收水平极化微波信号。
优选的，所述波片为四分之一波片。
通过上述技术方案，本发明的有源成像系统，能简化系统，使系统布局更紧凑，占用空间小，系统性能更稳定，且实现工艺简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例有源成像系统的原理示意图；
图2为本发明实施例有源成像系统中波导极化分离器的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种有源成像系统，所述系统包括照射源、波导极化分离器、波片和探测器；所述系统包括朝向被测物的被测物端和对所述被测物进行成像的成像端；所述波片、波导极化分离器和探测器在所述系统内沿同一方向按顺序放置，其中，所述波片在所述系统的被测物端，所述探测器在所述系统的成像端，所述波导极化分离器在所述波片和所述探测器的中间，所述照射源在所述波导极化分离器的一侧；所述波导极化分离器将从所述照射源发出的电磁波信号传播到所述被测物，并将从被测物反射的电磁波信号传播到所述探测器；所述波片将从所述波导极化分离器传播的电磁波信号在到达所述被测物之前进行移相，并将从被测物反射的电磁波信号在进入波导极化分离器之前再次进行移相。
本发明实施例的原理：通过波导极化分离器导替代传统的极化栅网，即对照射源发出的电磁波信号和被测物反射的电磁波信号进行有效隔离，使照射物发出的电磁波信号不会直接进入探测器，而被测物反射的电磁波信号也不会进入照射源，但相比极化栅网，本发明实施例的系统更简化，使系统布局更紧凑，占用空间小，系统性能更稳定，且实现工艺简单。
作为一种实现方式，所述波导极化分离器包括第一矩形波导、圆形波导和第二矩形波导；所述第一矩形波导和所述第二矩形波导分别连接所述圆形波导，且所述第一矩形波导和所述第二矩形波导相互垂直；所述第一矩形波导接收从所述照射源发出的电磁波信号，并引导传播至所述圆形波导；所述圆形波导接收从所述第一矩形波导传播的电磁波信号，并引导传播至被测物；所述圆形波导接收从所述被测物反射的电磁波信号，并引导传播至所述第二矩形波导；所述第二矩形波导接收从所述圆形波导传播的电磁波信号，并引导传播至所述探测器。
所述第一矩形波导和所述第二矩形波导均是矩形波导，矩形波导的特点是结构简单、机械强度大。波导内没有内导体，损耗低、功率容量大，电磁能量在波导管内部空间被引导传播，可以防止对外的电磁波泄露，因此将矩形波导作为照射源的发出波导和探测器的接收波导，可以保证能量损耗小，对外干扰小。所述圆形波导具有损耗较小和双极化的特性，可作较远距离的传输线，并广泛用作微波谐振腔，因此用来将照射源发出的电磁波传播至被测物，以及将被测物反射的电磁波接收是非常合适的，保证能传播到距离较远的被测物，并能将从被测物反射的电磁波通过谐振进一步增加电磁波传播能量，并且圆形波导也能更好的匹配馈源喇叭。由于所述第一矩形波导和第二矩形波导相互垂直，因此所述第一矩形波导发出的电磁波信号不会进入所述第二矩形波导，所述被测物反射的电磁波信号只能择一进入所述第一矩形波导或第二矩形波导，也就达到了分离的目的。
本领域技术人员能理解，所述波导极化分离器也可以设置其它的波导或其它组合的波导进行电磁波的传播。
作为一种实现方式，所述波导极化分离器还包括矩圆过渡波导，所述矩圆过渡波导包括三个端口，分别连接所述第一矩形波导、圆形波导和第二矩形波导。所述矩圆过渡波导能使所述矩形波导和圆波导的匹配更好，使电磁波在其中的传输效率更高，损耗更小。本领域技术人员能理解，可以不使用所述矩圆过渡波导，使用矩圆过渡波导是优选方式。
作为一种实现方式，所述波导极化分离器还包括馈源喇叭，所述馈源喇叭一端连接所述圆形波导，另一端朝向所述被测物。所述馈源喇叭能提高电磁波信号的增益，即使照射到所述被测物的电磁波能量更大，而且也能使电磁波更均匀地照射到所述被测物。本领域技术人员能理解，也可以使用其它的增加电磁波信号增益的装置。
作为一种实现方式，所述照射源为微波发生器，所述微波发生器被配置为：发射垂直极化微波信号。微波是指指频率为300MHz～300GHz的电磁波，微波波长很短，比地球上的一般物体(如飞机，舰船，汽车建筑物等)尺寸相对要小得多，或在同一量级上。使得微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性，因此所述照射源使用微波发生器，能使能像效果更好。本领域技术人员能理解，也可以使用其它频率的电磁波，例如可以使用太赫兹波，太赫兹波的频率为0.1-10THz，是介于微波与红外线之间的电磁波，也和微波一样，具有似光性，但穿透能力比微波更强，但实现成本更高。
作为一种实现方式，所述探测器为微波接收器，所述微波接收器器被配置为：接收水平极化微波信号。这是与照射源匹配的一种设置，本领域技术人员能理解，当所述照射源改变时，此处也需相应调整。
作为一种实现方式，所述波片为四分之一波片，这样，所述照射源发射的垂直极化微波信号在经过所述波片时，被移相45度，从所述被测物反射的微波信号在再次经过所述波片时，再次被移相45度，这样，原来从所述照射源发出的垂直极化微波信号，在两次移相45度后就变成水平极化微波信号。这样，也保证了所述被测物反射的微波信号只能被所述第二矩形波导接收。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种有源成像系统包括照射源11、波导极化分离器12、波片13和探测器14；所述波片13、波导极化分离器12和探测器14按顺序放置，其中，所述波片13靠近被测物15；所述照射源11在所述波导极化分离器12的一侧；
所述有源成像系统的工作过程为：所述波导极化分离器12将从所述照射源11发出的电磁波信号传播到所述被测物15，并将从被测物15反射的电磁波信号传播到所述探测器14；所述波片13将从所述波导极化分离器12传播的电磁波信号在到达所述被测物15之前进行移相，并将从被测物15反射的电磁波信号在进入波导极化分离器12之前再次进行移相。
本实施例的有源成像系统可用于车站或机场的安检系统。
本实施例中，所述有源成像系统是通过发出除可见光之外的电磁波，如微波，照射到被测物，再通过接收被测物反射的电磁波进行成像，而不是通过可见光成像。
如图2所示，本实施例中，所述波导极化分离器12包括第一矩形波导121、圆形波导122和第二矩形波导123；所述第一矩形波导和所述第二矩形波导分别连接所述圆形波导，且所述第一矩形波导和所述第二矩形波导相互垂直；所述波导极化分离器12的工作过程为：所述第一矩形波导121接收从所述照射源11发出的电磁波信号，并引导传播至所述圆形波导122；所述圆形波导122接收从所述第一矩形波导121传播的电磁波信号，并引导传播至被测物15；所述圆形波导122接收从所述被测物15反射的电磁波信号，并引导传播至所述第二矩形波导123；所述第二矩形波导123接收从所述圆形波导122传播的电磁波信号，并引导传播至所述探测器14。
由于所述第一矩形波导121和第二矩形波导123相互垂直，因此所述第一矩形波导发出的电磁波信号不会进入所述第二矩形波导，所述被测物反射的电磁波信号只能择一进入所述第一矩形波导或第二矩形波导，也就达到了分离的目的。
本领域技术人员能理解，所述波导极化分离器12也可以设置其它的波导或其它组合的波导进行电磁波的传播。
本实施例中，所述波导极化分离器12还包括矩圆过渡波导124，所述矩圆过渡波导124包括三个端口，分别连接所述第一矩形波导121、圆形波导122和第二矩形波导123。所述矩圆过渡波导124能使所述矩形波导和圆波导的匹配更好，使电磁波在其中的传输效率更高，损耗更小。本领域技术人员能理解，可以不使用矩圆过渡波导，使用矩圆过渡波导是优选方式。
如图1所示，本实施例中，所述波导极化分离器还包括馈源喇叭125，所述馈源喇叭125一端连接所述圆形波导，另一端朝向所述被测物15。所述馈源喇叭125能提高电磁波信号的增益，即使照射到被测物的电磁波能量更大，而且也能使电磁波更均匀地照射到所述被测物15。本领域技术人员能理解，也可以使用其它的增加电磁波信号增益的装置。
本实施例中，所述照射源11为微波发生器，所述微波发生器被配置为：发射垂直极化微波信号。微波的特点与几何光学相似，即所谓的似光性，因此所述照射源使用微波发生器，能使能像效果更好。本领域技术人员能理解，也可以使用其它频率的电磁波，例如可以使用太赫兹波，也和微波一样，具有似光性，但穿透能力比微波更强，但实现成本更高。
本实施例中，所述探测器14为微波接收器，所述微波接收器器被配置为：接收水平极化微波信号。这是与所述照射源11匹配的一种设置，本领域技术人员能理解，当所述照射源11改变时，此处也需相应调整。
本实施例中，所述波片13为四分之一波片，这样，所述照射源11发射的垂直极化微波信号在经过所述波片13时，被移相45度，从所述被测物15反射的微波信号在再次经过所述波片13时，再次被移相45度，这样，原来从所述照射源11发出的垂直极化微波信号，在两次移相45度后就变成水平极化微波信号。这样，也保证了所述被测物反射的微波信号只能被所述第二矩形波导123接收。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种有源成像系统，其特征在于，所述系统包括照射源、波导极化分离器、波片和探测器；所述系统包括朝向被测物的被测物端和对所述被测物进行成像的成像端；所述波片、波导极化分离器和探测器在所述系统内沿同一方向按顺序放置，其中，所述波片在所述系统的被测物端，所述探测器在所述系统的成像端，所述波导极化分离器在所述波片和所述探测器的中间，所述照射源在所述波导极化分离器的一侧；
所述波导极化分离器将从所述照射源发出的电磁波信号传播到所述被测物，并将从被测物反射的电磁波信号传播到所述探测器；
所述波片将从所述波导极化分离器传播的电磁波信号在到达所述被测物之前进行移相，并将从被测物反射的电磁波信号在进入波导极化分离器之前再次进行移相。
2.如权利要求1所述的有源成像系统，其特征在于，所述波导极化分离器包括第一矩形波导、圆形波导和第二矩形波导；所述第一矩形波导和所述第二矩形波导分别连接所述圆形波导，且所述第一矩形波导和所述第二矩形波导相互垂直；
所述第一矩形波导接收从所述照射源发出的电磁波信号，并引导传播至所述圆形波导；
所述圆形波导接收从所述第一矩形波导传播的电磁波信号，并引导传播至被测物；所述圆形波导接收从所述被测物反射的电磁波信号，并引导传播至所述第二矩形波导；
所述第二矩形波导接收从所述圆形波导传播的电磁波信号，并引导传播至所述探测器。
3.如权利要求2所述的有源成像系统，其特征在于，所述波导极化分离器还包括矩圆过渡波导，所述矩圆过渡波导包括三个端口，分别连接所述第一矩形波导、圆形波导和第二矩形波导。
4.如权利要求2所述的有源成像系统，其特征在于，所述波导极化分离器还包括馈源喇叭，所述馈源喇叭一端连接所述圆形波导，另一端朝向所述被测物。
5.如权利要求1～4任一项所述的有源成像系统，其特征在于，所述照射源为微波发生器，所述微波发生器被配置为：发射垂直极化微波信号。
6.如权利要求1～4任一项所述的有源成像系统，其特征在于，所述探测器为微波接收器，所述微波接收器器被配置为：接收水平极化微波信号。
7.如权利要求1～4任一项所述的有源成像系统，其特征在于，所述波片为四分之一波片。
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