CN1455870A - 微波的全息检测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波全息检测方法。首先，提供具有微波频率的电信号S。将第一信号S的第一部分S1导向第一天线(101)。将相位和幅度的预定变化施加到第一信号S的第二部分S2上，以生成一个第二电信号S4，该第二电信号与第一信号S的第一部分S1可相互干涉。第二天线(107)在多个位置上对微波辐射进行检测，以在每个位置上生成一个第三电信号S5。第二电信号S4和第三电信号S5被接合到一起，从而形成一个第四电信号。

Description

微波的全息检测方法和装置
技术领域
本发明涉及一种微波的全息检测方法和装置，具体而言，本发明非排他性地涉及一种用于检测微波天线或形成目标图像的方法和装置。
背景技术
通过微波全息技术对微波天线进行检测的方法已经是公知的方法，用于执行这种方法的装置如图1所示。来自网络分析器1的信号使处于检测状态下的天线2发出微波辐射，利用可沿图中X轴和Y轴移动的取样天线3在一个合适的孔内以合适的间隔对微波辐射进行取样。区域天线3的输出信号返回网络分析器。在每个区域位置上，由被检测的天线2发出的信号被输入到网络分析器1内，这样就可以通过与网络分析器的输出信号相对比确定出返回信号的相对幅度和相位。将每个扫描位置上的幅度和相位的数值记录下来，并对这些数值进行傅立叶转换，以形成天线辐射的方位图。
但是，这种公知的方法存在下述缺陷：网络分析器的成本非常高，而且网络分析器受频率的限制，这样就使该方法的应用范围非常有限。
发明内容
本发明的优选实施例旨在克服存在于现有技术中的上述问题。
根据本发明的一个方面，提供一种微波的全息摄影检测方法，该方法包括：
提供至少具有一个微波频率的第一电信号；
将所述第一信号的第一部分导入第一天线内；
将相位和幅度的预定变化施加到所示第一信号的第二部分上，以产生一个第二电信号，其中所述第二部分与所述第一部分是相互干涉的；
在多个位置上利用第二天线对微波辐射进行检测，以在每个所述的位置上分别产生一个第三电信号；
将所述第二和第三信号接合到一起，从而形成一个第四电信号。
通过将相位和幅度的预定变化施加于第一电信号部分上，这样就提供了下述优点：第二电信号能够重现基准微波辐射的工况，即通过模拟微波辐射的干涉特性重现其隔开，而基准微波辐射将与由被检测的天线发出的辐射产生干涉。这样，就形成了在取样天线上观察到的辐射全息图，从而消除了对网络分析器的需要。这样就降低了用于执行该方法所需设备的成本，而且能够使整个装置在一个较宽的频率范围内工作或同时在多个频率下工作，这样又拓宽了该方法的应用范围。本发明还具有下述优点：通过以电的方式模拟微波辐射的干涉特性，就可以在某些情况下对不能以微波形式生成的基准微波辐射进行电合成。
相位和幅度的预定变化范围可以按照能够在每个所述位置上再现预定微波信号的方式进行选择。
该方法可以是一种对第一天线的辐射特性进行检测的方法。
该方法还可包括将所述第四电信号的数值与具有公知特性的第四电信号的相应数值进行对比的步骤。
这样就提供了下述优点：通过与未处理的图像全息数据进行对比，就能够实现对天线特性的检测，这样就提高了效率，其中未处理的数据是与已经过处理的数据相对的概念。
在一优选实施例中，该方法是一种形成目标的微波图像的方法，而且还包括利用所述第一部分照射目标物体的步骤。
在一优选实施例中，相位和幅度的预定变化范围可按照能够在每个所述位置上重新生成一个预定的微波信号的方式进行选取。
该方法最好还包括将所述第四信号与一个表示预定微波辐射的信号接合起来，从而在每个所述的位置上产生一个全息图像数据的步骤。
该方法还包括将相位和幅度的预定变化施加到所述第四电信号的步骤，目的是形成一个第五电信号，其中第五电信号表示目标物体的微波图像。
该方法还包括对所述第四电信号进行处理的步骤，目的是生成一个表示位于所述多个位置之外的多个位置上的目标的图像数据。
该方法可以是一种对地下目标进行检测的方法。
根据本发明的另一方面，提供一种微波的全息摄影检测装置，该装置包括：
信号发生器部件，其用于生成一个具有至少一个微波频率的第一电信号；
耦合器部件，其用于将所述第一信号的第一部分导向一个天线并形成所述第一信号的第二部分，其中所述第二部分与所述第一部分相互干涉；
相位/幅度调节部件，该部件用于将相位和幅度的预定变化量施加到所述第二部分上，从而生成一个第二电信号；
至少一个第一天线，该天线用于在多个位置上检测微波辐射，以在每个所述的位置上分别生成一个第三电信号；
接合部件，该部件用于将所述第二和第三信号接合起来，从而形成一个第四电信号。
该装置还可包括至少一个第二天线，该第二天线用于接收所述第一信号的第一部分并照射目标物体。
该装置还可包括用于检测所述第四信号的检测器部件。
该装置最好还包括用于调整每个所述第二天线的位置的位置调整部件。
该装置还可包括用于控制所述相位/幅度调节部件的控制器部件。
附图说明
下面，将参照附图，接合非限制性的实例，对本发明的优选实施例进行说明，其中附图：
图1为现有技术中的天线检测装置的示意图；
图2为根据本发明的天线检测装置的示意图；
图3为根据本发明的微波成象装置的示意图。
具体实施方式
参照图2，用于检测天线101的辐射特性(或用于检测天线101内的故障情况)的装置100设置有一个微波源102，该微波源用于产生一个或多个微波频率的电信号。来自微波源102的信号S被输入到一个定向耦合器103或其它能够将信号S的部分信号S1导向待检测天线101并将信号S的部分信号S2导向可变衰减器104的信号分解部件内，其中信号S2与信号S1密切相关。可变衰减器104被一个计算机105所控制并可改变信号S2的幅度，从而形成信号S3。信号S3被输送到移相器106内，该移相器也由计算机来控制并用于调整信号S3的相位，从而形成信号S4。
一个取样天线107被安装到一个位置控制器108上，该位置控制器可沿X和Y移动天线107，而且也受到计算机105的控制。本领域的技术人员应该知道：取样天线107可沿Z方向移动，例如用于完成目标成象操作。该取样天线107对待测天线101在各个不同位置上的微波辐射进行检测，而待测天线101是通过位置控制器108移动的，另外，检测到的辐射信号S5被传送到一个混合部件(例如一个混合T形部件)中，相互S4也被输入到该混合部件中。信号S5和S4在混合T形部件109中相互干涉，从而形成一个辐射强度图形，该图形可被一个能够输出取样强度图形的二极管检测器110检测到。
下面，将对图2所示的装置的操作加以说明。
输入到混合T形部件109内的信号S4已经通过可变衰减器104选择了作用于信号S4上的幅度变化和由移相器106作用于该信号上的相位变化，而可变衰减器104和移相器106均受到计算机105的控制。由于相互S4和S5相互干涉，因此在混合T形部件109内相互干涉的信号和取样强度图形由二极管探测器110输出。
由可变衰减器104和移相器106施加的幅度和相位变化可由计算机105来选取，目的是在取样天线107的位置上复制预定的波，例如一个平面波，这样，由混合T形部件109输出的信号就表示与固有基准波产生干涉的待测天线101的输出。可以模拟的预定波之第二实例是一种球面波，例如当球面基准波的焦点位于待测天线的平面内时，由于两个天线位于同一位置上，因此球面基准波就可以被使用。换言之，由二极管检波器110输出的取样强度图形表示天线101的输出全息图。通过傅立叶变换和/或傅立叶变换的逆运算及对取样强度图形的过滤，就可以生成用于天线101的天线远场辐射图形。
现参照图3，在该图中，与图2所示的实施例相同的部分由相同的附图标记加100表示，用于形成目标物体220的微波全息图像的装置200采用了天线201，以利用来自信号S1的微波波束照射目标物体220。被目标物体220反射回来的波束在各个位置上被取样天线207检测到，从而产生一个信号S5，接着该信号S5与信号S4在混合T形部件209内接合。二极管检波器210以类似于图2的实施例所示的方式输出一个取样强度图形，因为作用于信号S4上的相位和幅度变化表示与信号S1密切相关的基准波束，因此取样强度图形就形成了物体220的全息图形。可对取样强度图形进行傅立叶变换，而且如果合适，还可以对傅立叶变换进行逆运算并进行过滤，以形成目标物体220的平面波谱，而且通过对傅立叶变换进行逆运算处理，就能够得到目标物体的微波图像。
由本发明的方法形成的全息图像可利用本领域技术人员公知的数学算法进行处理，从而产生表示目标物体在多个位置上的图像的数据，这些位置不同于进行取样检测所在的位置。该特征的一种应用就在于对地下物体(例如地雷)进行检测。例如，可将一个微波发射器和一组探测器设置在已经知道没有地雷的区域上方，因为该取样可能已被清扫过。探测器接收到的微波包括由发射器发出并被地面反射回来的微波的高强度信号和表示被埋在地下的物体反射回来的微波的低强度信号。接着，可将相位和幅度变化作用于该装置上，以使探测器在该区域没有地雷的情况下输出为零，这样当相同的微波输入辐射被作用于类似的地下物体上时，被埋在地下的地雷反射回来的微波就会使一个或多个探测器发射出非零的输出。
本领域的技术人员应该知道：尽管已通过非限制性的实例对上述的实施例作出了说明，但是，在所附权利要求书的范围呃逆可对本发明作出各种不同的变化和修改。

Claims (16)

1.一种微波的全息检测方法，该方法包括：
提供至少具有一个微波频率的第一电信号；
将所述第一信号的第一部分导入一第一天线内；
将相位和幅度的预定变化施加到所述第一信号的第二部分上，以产生一个第二电信号，其中所述第二部分与所述第一部分是相互干涉的；
在多个位置上利用第二天线对微波辐射进行检测，以在每个所述的位置上分别产生一个第三电信号；
将所述第二和第三信号接合到一起，从而形成一个第四电信号。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述相位和幅度的预定变化是按照能够在每个所述的位置上重新形成一个预定的微波信号的方式选取的。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：所述方法是一种检测第一天线的辐射特性的方法。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，还包括：将所述第四电信号的数值与一个具有已知特性的天线的第四电信号的对应数值进行对比的步骤。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于：所述方法是一种用于形成目标的微波图像的方法，而且还包括利用所述第一部分照射目标物体的步骤。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，还包括：将所述第四信号与一个表示预定微波辐射的信号相接合的步骤，目的是为每个所述的位置形成一个全息图像数据。
7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，还包括：将相位和幅度的预定变化作用于所述第四电信号上的步骤，以形成一个第五电信号，其中所述第五电信号表示目标物体的微波图像。
8.根据权利要求5至7之一的方法，其特征在于，还包括：对所述第四电信号进行处理的步骤，以生成一个表示目标物体在所述多个位置以外的多个位置上的图像的数据。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于：所述方法是一种对地下物体进行检测的方法。
10.一种微波全息照相检测方法，基本如图2和3所示。
11.种微波的全息摄影检测装置，该装置包括：
信号发生器部件，其用于生成一个具有至少一个微波频率的第一电信号；
耦合器部件，其用于将所述第一信号的第一部分导向一个天线并形成所述第一信号的第二部分，其中所述第二部分与所述第一部分相互干涉；
相位/幅度调节部件，该部件用于将相位和幅度的预定变化量施加到所述第二部分上，从而生成一个第二电信号；
至少一个第一天线，该天线用于在多个位置上检测微波辐射，以在每个所述的位置上分别生成一个第三电信号；
接合部件，该部件用于将所述第二和第三信号接合起来，从而形成一个第四电信号。
12.据权利要求11的装置，其特征在于，还包括：至少一个第二天线，该第二天线用于接收所述第一信号的第一部分并照射目标物体。
13.根据权利要求11或12的装置，其特征在于，还包括：用于检测所述第四信号的检测器部件。
14.根据权利要求11至13之一的装置，其特征在于，还包括：用于调整每个所述第二天线的位置的位置调整部件。
15.根据权利要求11至14之一的装置，其特征在于，还包括：用于控制所述相位/幅度调整部件的控制器部件。
16.一种微波全息检测装置，基本如图2和3所示。
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