CN203536564U - 一种扫描成像应用的光机扫描天线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种扫描成像应用的光机扫描天线装置，包括主反射面（6）、馈源（5）、副反射面（7）、自旋电机（3）、探测器，所述的副反射面（7）的中心轴线与主反射面（6）中心轴线呈一定角度；通过卡塞格伦天线的副反射面一定角度的倾斜，实现天线波束与天线主反射面中心轴线的一定角度的偏离；通过该倾斜的副反射面的绕天线主反射面中心轴线的自旋，实现与天线主反射面中心轴线偏离一定角度的天线波束的自旋式圆周扫描。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种扫描成像应用的光机扫描天线装置。
背景技术
扫描成像技术，例如微波成像（含毫米波、亚毫米波成像）、太赫兹波成像，可广泛应用于工业检测、军事侦察、制导与跟踪、医学成像、遥感探测、人体安检等领域。特别由于微波、太赫兹波具有良好的穿透性和较高的空间分别率，能够透过人体衣物检测隐匿违禁物品（枪支、刀具、炸药等），在反恐、航空安检等技术领域有重要应用。
近年来，由于器件与仪器技术的发展，微波、太赫兹波成像技术不断发展，形成了以下几种体制：
1）单通道式的机械扫描成像：
利用单通道单个探测器的机械运动获取大视域场景的目标特性，但是由于只有一个天线波束进行逐行、逐列的扫描，需要一定的时间来覆盖二维成像场景，因此实现快速实时成像存在困难。
2）多通道式的机械扫描焦平面成像：
利用排列在聚焦抛物面天线焦平面上的接收单元各馈源的偏焦不同，产生多个指向不一的波束，在逐行、逐列的机械式扫描中，有多个波束同时进行扫描，因而减小了波束覆盖二维成像场景的行程和时间，通常用在微波波段，在太赫兹波低频段的扫描成像中，由于单个太赫兹波探测器研制困难，器件价格高，多通道式的太赫兹波成像具有昂贵的成本，离实用阶段较远。
3）光学振镜扫描成像：
光学扫描振镜主要是为光学应用开发的，具有高性能旋转电机。它包括基于运动电磁技术的电机和高精度的位置检测器，主要应用领域是激光束偏转镜片的快速精准定位，能够快速实时成像，主要应用在太赫兹波高频段的扫描成像，在微波与太赫兹波低频段，由于存在远场条件和物理光学的限制，还存在应用瓶颈。
4）电子扫描成像：利用电子扫描替代机械扫描，通过控制每个接受单元相对应移动器的相位和幅度，实现天线波速在视域的扫描，能够使单通道、多通道的成像系统快速实时成像。通常应用在器件价格低廉、技术简单的微波低频端，在微波高频段、太赫兹波低频端，设计有效的电子扫描器件相当困难、价格昂贵，且馈电系统损耗很大，因此在微波高频段、太赫兹波低频段的应用不多。
5）光机扫描成像：对于微波、太赫兹波电磁辐射与散射的扫描成像来说，纯粹的使用机械式的扫描，在成像的精度、时间上难以达到实用要求，因此，通常采用抛物面聚焦系统—卡塞格伦光学系统，将地物的微波、太赫兹波电磁辐射能量聚焦到探测器，再利用几何光学的透射、折射或反射，通过光学器件本身的旋转或摆动形成一维螺旋扫描或线性扫描，加上平台的平动或转动，实现对目标平面的扫描成像。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种扫描成像应用的光机扫描天线装置；具体是一种结构简单、信号与图像处理简单、成像精度好、成像时间快、可用于单个探测器，亦可用于多个探测器，成本低廉，特别适用与微波（300MHz～300GHz）和太赫兹波低频段（300GHz～1THz）的二维快速扫描成像。
本实用新型的技术方案如下：
一种扫描成像应用的光机扫描天线装置，包括主反射面（6）、馈源（5）、副反射面（7）、自旋电机（3）、探测器，所述光机扫描天线装置为卡塞格伦天线结构，所述的馈源（5）与探测器连接在一起，连接位置为馈源（5）末端；所述的馈源（5）与主反射面（6）连接在一起，连接位置为馈源（5）中段、主反射面（6）中心处；所述的主反射面（6）中心轴与馈源（5）中心轴重合；所述的副反射面（7）为抛物面；所述的副反射面（7）的中心轴线与主反射面（6）中心轴线呈一定角度；所述的副反射面（7）的凸面与主反射面（6）的凹面相对；所述的副反射面（7）背面与自旋电机（3）相连接；所述的自旋电机（3）的轴与主反射面（6）中心轴重合；所述的自旋电机（3）自旋时，带动副反射面（7）自旋；所述的副反射面（7）自旋，形成卡塞格伦天线波束的圆周扫描；所述的自旋电机（3）、副反射面（7），通过天线支架或天线罩与主反射面（6）连接。
所述的光机扫描天线装置，所述的副反射面（7）为非抛物面。
和现有技术相比较，本实用新型具有以下有益效果：
1、通过卡塞格伦天线的副反射面一定角度的倾斜，实现天线波束与天线主反射面中心轴线的一定角度的偏离；
2、通过该倾斜的副反射面的绕天线主反射面中心轴线的自旋，实现与天线主反射面中心轴线偏离一定角度的天线波束的自旋式圆周扫描；
3、在实现天线波束的快速圆周扫描的前提下，对整个天线系统进行竖直或水平的一维平动或转动，从而实现对成像场景的天线波束二维覆盖，实现快速扫描成像；
4、本实用新型中的馈源，工作于微波频率、太赫兹波频率，因而实用新型可以提供微波扫描成像、太赫兹波扫描成像的快速扫描装置。
附图说明
图1为本实用新型扫描成像应用的光机扫描天线装置的结构示意图；
图2为本实用新型扫描成像应用的光机扫描天线装置的工作状态示意图；
1天线波束，2天线波束轴，3自旋电机，4天线支架，5馈源，6主反射面，7副反射面，8副反射面中心轴，9主反射面中心轴，10天线波束圆周扫描轨迹；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
参考图1，扫描成像应用的光机扫描天线装置，包括主反射面6、馈源5、副反射面7、自旋电机3、探测器，所述光机扫描天线装置为卡塞格伦天线结构，所述的主反射面6为抛物面；所述的馈源5与探测器连接在一起，连接位置为馈源5末端；所述的馈源5与主反射面6连接在一起，连接位置为馈源5中段、主反射面6中心处；所述的主反射面6中心轴与馈源5中心轴重合；所述的副反射面7为抛物面；所述的副反射面7的中心轴线与主反射面6中心轴线呈一定角度；所述的副反射面7的凸面与主反射面6的凹面相对；所述的副反射面7背面与自旋电机3相连接；所述的自旋电机3的轴与主反射面6中心轴重合；所述的自旋电机3自旋时，带动副反射面7自旋；所述的副反射面7自旋，形成卡塞格伦天线波束的圆周扫描；所述的自旋电机3、副反射面7，通过天线支架或天线罩与主反射面6连接。
本实用新型在通用的卡塞格伦天线的基础上，利用副反射面7中轴线与主反射面6中轴线之间的倾斜，倾斜角度θ1（θ1为除0和180之外的角度，优选为锐角），实现天线波束偏离主反射面中轴线，向副反射面倾斜的方向偏离一定的角度θ2；通过与副反射面相连的自旋电机旋转，带动副反射面沿主反射面中心轴线自旋，实现偏离主反射面中轴线一定角度θ2的天线波束实现相应方向的圆周扫描；副反射面的自旋频率取决于扫描成像所需的时间和探测器后端的信号采样频率；与副反射面相连的自旋电机可采用步进电机，以实现扫描位置与信号的同步，也可采用其他形式电机，通过空间位置定位的方法，实现扫描位置与信号的同步。
如图2所示，通过与副反射面相连的自旋电机旋转，带动倾斜θ1角度的副反射面沿主反射面中心轴线自旋，实现偏离主反射中轴线一定角度θ2的天线波束实现相应方向的圆周扫描；在实现天线波束不间断的自旋圆周扫描后，在扫描成像系统的应用中，将整个天线装置在其进行自旋圆周扫描的同时，进行竖直或水平的一维平动或转动，以实现成像场景的二维波束覆盖，实现扫描成像技术中关键的快速波束二维扫描功能。
本实用新型实现波束自旋圆周扫描功能的卡塞格伦天线，在本实用新型中为带有主反射面和副反射面的双抛物面天线，也可以通过非抛物面副反射面的天线实现；
本实用新型中，在实现波束自旋圆周扫描后，不仅可以通过竖直和水平方向的一维平动或转动来共同实现成像场景的二维覆盖，而且可以通过各种方向的一维平动或转动、单行列乃至多行列的来回平动或转动等形式，实现成像场景的波束扫描覆盖；
本实用新型具有如下优点：
1、结构简单，易于加工和调试，产品成本低。
2、用于二维扫描成像系统，由于自旋圆周扫描的速度较快，因而成像的时间基本只决定于竖直或水平的一位平动或转动速度，因而实现快速扫描成像；
3、特别适用于单通道或较少通道的扫描成像系统。与一般的单通道或较少通道的扫描成像系统相比，由于圆周扫描的存在，能够大大提高扫描成像的时间；与多通道的扫描成像系统相比，能够提供与多通道扫描成像系统相当的成像速度和成像质量，且由于通道数的减小，大大减少成本和产品重量。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种扫描成像应用的光机扫描天线装置，其特征在于，包括主反射面（6）、馈源（5）、副反射面（7）、自旋电机（3）、探测器，所述光机扫描天线装置为卡塞格伦天线结构，所述的馈源（5）与探测器连接在一起，连接位置为馈源（5）末端；所述的馈源（5）与主反射面（6）连接在一起，连接位置为馈源（5）中段、主反射面（6）中心处；所述的主反射面（6）中心轴与馈源（5）中心轴重合；所述的副反射面（7）为抛物面；所述的副反射面（7）的中心轴线与主反射面（6）中心轴线呈一定角度；所述的副反射面（7）的凸面与主反射面（6）的凹面相对；所述的副反射面（7）背面与自旋电机（3）相连接；所述的自旋电机（3）的轴与主反射面（6）中心轴重合；所述的自旋电机（3）自旋时，带动副反射面（7）自旋；所述的副反射面（7）自旋，形成卡塞格伦天线波束的圆周扫描；所述的自旋电机（3）、副反射面（7），通过天线支架或天线罩与主反射面（6）连接。
2.根据权利要求1所述的光机扫描天线装置，其特征在于，所述的副反射面（7）为非抛物面。
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| CN201320672054.3U CN203536564U (zh) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 一种扫描成像应用的光机扫描天线装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103579761A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-02-12 | 常州芯飞宁电子有限公司 | 一种扫描成像应用的光机扫描天线装置 |
| CN106711620A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-24 | 中信海洋（舟山）卫星通信有限公司 | 一种带缺区的双反射面卫星天线 |
| CN108321539A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-07-24 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种馈源扫描机构 |
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2013
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