用于便携式安检设备的有源电扫阵列天线及天线系统
技术领域
本发明涉及微波天线技术领域,具体涉及一种用于便携式安检设备的有源电扫阵列天线及天线系统。
背景技术
安全检查是对施工项目贯彻安全生产法律法规的情况、安全生产状况、劳动条件、事故隐患等所进行的检查,其主要内容包括查思想、查制度、查机械设备、查安全卫生设施、查安全教育及培训、查生产人员行为、在防护用品施工、查伤亡事故处理等。口岸在安全检查中一般有四种检查方法:一是X射线安检设备,主要用于检查旅客的行李物品。通过检查后,工作人员在行李上贴有“XX机场行李安检”的不干胶条,然后方可办理托运手续或随身携带登机;二是探测检查门,用于对旅客的身体检查,主要检查旅客是否携带禁带物品;三是磁性探测器,也叫手提式探测器,主要用于对旅客进行近身检查;四是人工检查,即由安检工作人员对旅客行李手工翻查和男女检查员分别进行搜身检查等。
便携式安检设备作为安检设备种类之一,现有技术中,如中国专利公开号CN210222867U公开的一种便携式安检识别装置,包括便携式数据处理终端和固定件;所述便携式数据处理终端通过所述固定件佩戴在安检人员身上;所述便携式数据处理终端包括摄像模块、人脸数据处理模块和用于加载上位机数据并存储特定人员人脸特征信息的特征存储模块;所述摄像模块的输出端与所述人脸数据处理模块的输入端连接;所述人脸数据处理模块与所述特征存储模块连接,所述人脸数据处理模块将获取的人脸特征与所述特征存储模块存储的特定人员人脸特征进行比对,获取人脸识别结果;该便携式设备,操作方便,具备隐蔽性,但是该安检设备依靠摄像模块采集数据,仅能采集到人或物的表面信息,无法获取被遮挡的事物状况,因而存在安检漏洞。
为此,本发明提供一种通过毫米波实现透视性安检的用于便携式安检设备的有源电扫阵列天线及天线系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种用于便携式安检设备的有源电扫阵列天线及天线系统,通过将收发单元组设置成4*4口字型布阵,有效降低了布阵密度和通道数,进而降低了生产成本;并将SPQT模组设置在口字型布阵外侧,将接收模组设置在口字型布阵内侧,既充分利用了稀疏阵面内外侧布局空间,同时又解决了电路基板表面及内部收发单元同侧布局走线带来的交叉干涉问题;另外,以有源电扫阵列天线为基本单元,进行二维平面的扩展布局,可以构成任意规模大小的天线系统,有效拓宽了天线系统在各类安检环境中的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种用于便携式安检设备的有源电扫阵列天线,包括设置在基板上的4个收发单元组,所述收发单元组呈2×2列阵设置,收发单元组包括两行发射单元和两列接收单元,两行发射单元和两列接收单元呈口字型布阵,每行发射单元分别相邻设置有多通道发射SPQT模组,该行中的发射单元分别与多通道发射SPQT模组连接,所述四通道发射SPQT模组设置在口字型布阵外侧,每列接收单元分别相邻设置有多通道接收模组,该列中的接收单元分别与多通道接收模组连接,所述多通道接收模组设置在口字型布阵内侧。
进一步地,一行发射单元中,相邻发射单元之间间距为D,一个收发单元组内,两行发射单元之间几何中心的间距为4D;一列接收单元中,相邻接收单元之间间距为D,一个收发单元组内,两列接收单元之间几何中心的间距为4D。
进一步地,相邻收发单元组之间几何中心的间距为8D。在一个有源电扫阵列天线中,位于同一列的相邻两行发射单元之间间距为4D,位于同一行的相邻两列接收单元之间间距为4D。
进一步地,所述D的取值为有源电扫阵列天线工作中心频率对应一倍自由空间电磁波波长。
进一步地,每行发射单元包括四个发射单元,每列接收单元包括四个接收单元,所述发射SPQT模组为四通道发射SPQT模组,所述接收模组为四通道接收模组。在一个收发单元组中,八个接收单元在y轴方向构成两列对称设置的接收单元线阵,八个发射单元在x轴方向构成两行对称设置的发射单元线阵,四个收发单元组再呈列阵排布设置,从而构成基板平面上32收发通道有源阵列天线,发射单元采用时分切换的方式进行工作,采用四通道发射SPQT模组构成开关网络,即在发射单元末级每个SPQT模组对应四个发射通道,而接收单元同时工作,采用四通道接收模组进行接收放大变频处理。
进一步地,所述发射单元、接收单元、发射SPQT模组和接收模组分别设置在基板的同一侧面上。
进一步地,在每个收发单元组中,以收发单元组的中点为原点,两列接收单元对称设置在y轴线的两侧,两行发射单元对称设置在x轴线的两侧。
进一步地,两个接收模组对称设置在y轴线的两侧,两个发射SPQT模组对称设置在x轴线的两侧。
进一步地,所述接收模组、发射SPQT模组贴装与基板表面。优选地,所述接收模组、发射SPQT模组通过BGA或QFN表面封装工艺贴装与电路基板的表面,接收单元辐射电路和发射单元辐射电路一体化集成在电路基板上。通过将接收模组、发射SPQT模组通过BGA或QFN表面封装工艺贴装与电路基板的表面,接收单元辐射电路和发射单元辐射电路一体化集成在电路基板上,避免了生产制造过程中的高频粘片、金丝键合等微组装工艺,降低了组装过程中对工艺条件的要求,简化了组装工序,提高了组装效率,降低了生产制造成本。
一种天线系统,包括多个呈阵列设置的上述的有源电扫阵列天线。
本发明的有益效果是:本发明有源电扫阵列天线,将收发单元组设置成4*4口字型布阵,有效降低了布阵密度和通道数,进而降低了生产成本;并将SPQT模组设置在口字型布阵外侧,将接收模组设置在口字型布阵内侧,既充分利用了稀疏阵面内外侧布局空间,同时又解决了电路基板表面及内部收发单元同侧布局走线带来的交叉干涉问题;另外,以有源电扫阵列天线为基本单元,进行二维平面的扩展布局,可以构成任意规模大小的天线系统,有效拓宽了天线系统在各类安检环境中的应用。
附图说明
图1为本发明有源电扫阵列天线的结构示意图;
图2为本发明天线系统的结构示意图;
图中,1-基板,2-收发单元组,3-发射单元,4-接收单元,5-发射SPQT模组,6-接收模组,7-天线系统。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示,一种用于便携式安检设备的有源电扫阵列天线,包括设置在基板上的4个收发单元组,所述收发单元组呈2×2列阵设置,收发单元组包括两行发射单元和两列接收单元,两行发射单元和两列接收单元呈口字型布阵,每行发射单元分别相邻设置有多通道发射SPQT模组,该行中的发射单元分别与多通道发射SPQT模组连接,所述四通道发射SPQT模组设置在口字型布阵外侧,每列接收单元分别相邻设置有多通道接收模组,该列中的接收单元分别与多通道接收模组连接,所述多通道接收模组设置在口字型布阵内侧。
具体地,一行发射单元中,相邻发射单元之间间距为D,一个收发单元组内,两行发射单元之间几何中心的间距为4D;一列接收单元中,相邻接收单元之间间距为D,一个收发单元组内,两列接收单元之间几何中心的间距为4D。
具体地,相邻收发单元组之间几何中心的间距为8D。在一个有源电扫阵列天线中,位于同一列的相邻两行发射单元之间间距为4D,位于同一行的相邻两列接收单元之间间距为4D。
具体地,所述D的取值为有源电扫阵列天线工作中心频率对应一倍自由空间电磁波波长。
具体地,每行发射单元包括四个发射单元,每列接收单元包括四个接收单元,所述发射SPQT模组为四通道发射SPQT模组,所述接收模组为四通道接收模组。在一个收发单元组中,八个接收单元在y轴方向构成两列对称设置的接收单元线阵,八个发射单元在x轴方向构成两行对称设置的发射单元线阵,四个收发单元组再呈列阵排布设置,从而构成基板平面上32收发通道有源阵列天线,发射单元采用时分切换的方式进行工作,采用四通道发射SPQT模组构成开关网络,即在发射单元末级每个SPQT模组对应四个发射通道,而接收单元同时工作,采用四通道接收模组进行接收放大变频处理。
具体地,所述发射单元、接收单元、发射SPQT模组和接收模组分别设置在基板的同一侧面上。
具体地,在每个收发单元组中,以收发单元组的中点为原点,两列接收单元对称设置在y轴线的两侧,两行发射单元对称设置在x轴线的两侧。
具体地,两个接收模组对称设置在y轴线的两侧,两个发射SPQT模组对称设置在x轴线的两侧。
具体地,所述接收模组、发射SPQT模组贴装与基板表面。优选地,所述接收模组、发射SPQT模组通过BGA或QFN表面封装工艺贴装与电路基板的表面,接收单元辐射电路和发射单元辐射电路一体化集成在电路基板上。通过将接收模组、发射SPQT模组通过BGA或QFN表面封装工艺贴装与电路基板的表面,接收单元辐射电路和发射单元辐射电路一体化集成在电路基板上,避免了生产制造过程中的高频粘片、金丝键合等微组装工艺,降低了组装过程中对工艺条件的要求,简化了组装工序,提高了组装效率,降低了生产制造成本。
如图2所示,一种天线系统,包括多个呈阵列设置的上述的有源电扫阵列天线。在一个优选实施例中,选用4个有源电扫阵列天线并呈2*2布阵设置,进而构成128收发单元的天线系统,可以有效扫描面积拓展至4倍,以便适用于更广阔安检场景的应用。
在使用时,将多个有源电扫阵列天线呈阵列设置,构成天线系统,然后将天线系统设置在安检设备内,在进行安检的过程中,由于一个收发单元组中,八个接收单元在y轴方向构成两列对称设置的接收单元线阵,八个发射单元在x轴方向构成两行对称设置的发射单元线阵,四个收发单元组再呈列阵排布设置,从而构成基板平面上32收发通道有源阵列天线,发射单元采用时分切换的方式进行工作,采用四通道发射SPQT模组构成开关网络,即在发射单元末级每个SPQT模组对应四个发射通道,而所有的接收单元同时工作,采用四通道接收模组对接受单元接收集到的信号进行接收放大变频处理,成像处理后,最终得到扫描区域的三维图像,实现高精度透视性安检;将收发单元组设置成4*4口字型布阵,有效降低了布阵密度和通道数,进而降低了生产成本;并将SPQT模组设置在口字型布阵外侧,将接收模组设置在口字型布阵内侧,既充分利用了稀疏阵面内外侧布局空间,同时又解决了电路基板表面及内部收发单元同侧布局走线带来的交叉干涉问题,对促进微波天线在安检中的应用具有重要意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。