DE102013220131A1 - Imaging system with orthogonal transmit signals - Google Patents

Imaging system with orthogonal transmit signals Download PDF

Info

Publication number
DE102013220131A1
DE102013220131A1 DE201310220131 DE102013220131A DE102013220131A1 DE 102013220131 A1 DE102013220131 A1 DE 102013220131A1 DE 201310220131 DE201310220131 DE 201310220131 DE 102013220131 A DE102013220131 A DE 102013220131A DE 102013220131 A1 DE102013220131 A1 DE 102013220131A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signals
frequency
antennas
transmission
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201310220131
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013220131B4 (en
Inventor
Tobias Köppel
Andreas Genghammer
Andreas Schiessl
Lorenz-Peter Schmidt
Sebastian Methfessel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG, Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority to DE102013220131.1A priority Critical patent/DE102013220131B4/en
Publication of DE102013220131A1 publication Critical patent/DE102013220131A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013220131B4 publication Critical patent/DE102013220131B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/887Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for detection of concealed objects, e.g. contraband or weapons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Ausleuchtung und Abbildung von Objekten mithilfe von Millimeterwellen. Gemäß einem Verfahrensaspekt der Erfindung senden mehrere Sendeantennen simultan Signale aus, wobei jede Antenne auf einer eigenen Sendefrequenz sendet und die Sendesignale zueinander orthogonal sind. Vom Objekt reflektierte Signale (806, 808) werden durch eine Mehrzahl von Empfangsantennen empfangen und hierauf basierend wird eine Abbildung des Objekts bestimmt.The present invention relates to a method and system for illuminating and imaging objects using millimeter waves. According to a method aspect of the invention, multiple transmit antennas simultaneously transmit signals, each antenna transmitting at its own transmit frequency and the transmit signals orthogonal to each other. Reflected signals from the object (806, 808) are received by a plurality of receive antennas and based thereon an image of the object is determined.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Ausleuchtung und Abbildung von Objekten mithilfe elektromagnetischer Millimeterwellenstrahlung. The present invention relates to a method and a system for illuminating and imaging objects by means of electromagnetic millimeter wave radiation.

Millimeterwellen- bzw. Mikrowellen-Systeme werden zunehmend in der zerstörungsfreien Materialprüfung und für Personenscanner eingesetzt. Millimeterwellen eignen sich bspw. zur Detektion metallischer wie auch nicht-metallischer Objekte, bspw. keramischer Objekte. Gleichzeitig sind Luft, Materialien, wie sie etwa für Kleidung verwendet werden, etc. transparent für derartige Strahlung. Somit eignen sich Millimeter- oder Mikrowellen wellen bspw. zur berührungslosen Detektion unter der Kleidung verborgener Gegenstände. Entsprechende Scanner können Metalldetektoren ergänzen oder ersetzen, etwa im Bereich von Sicherheitskontrollen an Flughäfen oder sicherheitsrelevanten öffentlichen Einrichtungen. Millimeter-wave and microwave systems are increasingly used in non-destructive testing and for personal scanners. Millimeter waves are suitable, for example, for the detection of metallic as well as non-metallic objects, for example ceramic objects. At the same time, air, materials such as those used for clothing, etc. are transparent to such radiation. Thus, millimeter or microwave waves, for example, are suitable for non-contact detection under the clothing of hidden objects. Corresponding scanners can complement or replace metal detectors, such as airport security or security-related public facilities.

Beim Betrieb eines derartigen Scanners wird ein Mikrowellensignal mit einer gegebenen Bandbreite erzeugt und von mindestens einer Antenne in Richtung eines menschlichen Körpers mit ggf. unter der Kleidung verborgenen Objekten ausgesendet. Die Mikrowellensignale werden vom Körper und von den versteckten Objekten reflektiert. Die Reflektionen werden von mindestens einer Antenne empfangen. Sende- und Empfangsantenne können separat vorgesehen sein. In the operation of such a scanner, a microwave signal of a given bandwidth is generated and emitted by at least one antenna in the direction of a human body with possibly hidden under the clothing objects. The microwave signals are reflected by the body and the hidden objects. The reflections are received by at least one antenna. Transmitting and receiving antenna can be provided separately.

Ein Scanner kann auch eine Vielzahl von Sende- und/oder Empfangsantennen umfassen. Ein derartiger Scanner kann bspw. in einem multistatischen Modus betrieben werden, bei dem eine Sendeantenne ein Signal aussendet und Reflektionen dieses Signals nach Amplitude und Phasenlage von mehreren oder allen Empfangsantennen empfangen werden. A scanner may also include a plurality of transmitting and / or receiving antennas. Such a scanner can, for example, be operated in a multistatic mode in which a transmitting antenna transmits a signal and reflections of this signal are received in amplitude and in phase position from a plurality or all of the receiving antennas.

Es können Verfahren der Apertursynthese zur Anwendung kommen, bspw. Verfahren der digitalen Keulenformung ("Digital Beamforming", DBF), bei denen eine Fokussierung der ausgesendeten und/oder der empfangenen Strahlung zur Objektabtastung ohne mechanische Bewegung der Antennen oder elektromagnetische Bündelung durch Linsen oder dgl. erfolgen kann. Stattdessen erfolgt eine Fokussierung nur durch gezielte Ansteuerung der Sendeantennen und/oder Auswertung der von den Empfangsantennen detektierten Signale. Bei letzteren wird bspw. durch einen softwarebasierten Algorithmus ein von einem gegebenen Raumpunkt in Richtung auf mehrere Antennen reflektiertes und dort empfangenes Signal entsprechend ausgewertet. Methods of aperture synthesis may be used, for example, digital beamforming (DBF) techniques which include focusing the emitted and / or received radiation for object scanning without mechanical movement of the antennas or electromagnetic focusing by lenses or the like can take place. Instead, focusing takes place only by targeted control of the transmitting antennas and / or evaluation of the signals detected by the receiving antennas. In the case of the latter, for example, by means of a software-based algorithm, a signal reflected from a given point in space in the direction of a plurality of antennas and received there is correspondingly evaluated.

Aus der DE 10 2011 005 145 A1 ist ein Millimeterwellen-Scanner bekannt, der nach einem multistatischen Verfahren arbeitet. Der Scanner umfasst eine Antennenanordnung, die aus einem oder mehreren Antennenclustern aufgebaut ist. Ein Antennencluster umfasst dabei mehrere Sendeantennen, die in einem vorbestimmten Bereich angeordnet sind, sowie eine Anzahl von Empfangsantennen, die in einem anderen Bereich angeordnet sind. Durch das Zusammenschalten mehrerer Antennencluster kann eine größere Apertur erreicht werden. Auf diese Weise kann in einem größeren räumlichen Bereich gemessen werden, ohne dass die räumliche Position oder Orientierung eines Antennenclusters verändert werden müsste. From the DE 10 2011 005 145 A1 a millimeter-wave scanner is known which operates according to a multistatic method. The scanner includes an antenna assembly constructed of one or more antenna clusters. An antenna cluster in this case comprises a plurality of transmitting antennas, which are arranged in a predetermined area, and a number of receiving antennas, which are arranged in a different area. By interconnecting multiple antenna clusters, a larger aperture can be achieved. In this way it is possible to measure in a larger spatial area without having to change the spatial position or orientation of an antenna cluster.

Zur Abbildung von Objekten, die sich in Bezug auf den Scanner bewegen, sollten die Messzeiten zur Belichtung bzw. Ausleuchtung des Objekts ausreichend kurz sein, um Bildunschärfen zu minimieren und so verwertbare Bilder zu erhalten. So werden bspw. im Bereich von Personenscannern üblicherweise Messzeiten von bis zu 15 Millisekunden, bevorzugt 10 Millisekunden, für ausreichend kurz angesehen, um verwertbare Bilder zu erhalten. To image objects moving in relation to the scanner, the exposure time for illuminating or illuminating the subject should be sufficiently short to minimize image blur and obtain usable images. Thus, for example, in the field of personal scanners usually measuring times of up to 15 milliseconds, preferably 10 milliseconds, are considered to be sufficiently short to obtain usable images.

Zur Realisierung derart kurzer Messzeiten sind allerdings für eine ausreichend hohe Abbildungsqualität (d.h. hohe Messdynamik) entsprechend leistungsfähige Hardware-Komponenten erforderlich und daher für praktische Implementierungen auch eine hohe Integrationsdichte des Systems. Hier bestehen allerdings Grenzen was die technische Machbarkeit und/oder die Systemkosten betrifft. To achieve such short measurement times, however, sufficiently high imaging quality (i.e., high dynamic range) requires correspondingly high-performance hardware components, and therefore, for practical implementations, also a high integration density of the system. However, there are limits as far as technical feasibility and / or system costs are concerned.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bzw. System zur Abbildung eines Objekts im Mikrowellen- bzw. Millimeterwellenbereich vorzuschlagen, welches die konkurrierenden Anforderungen kurzer Messzeiten und praktisch erreichbarer hoher Integrationsdichte bei vertretbaren Kosten optimiert. An object of the present invention is to propose a method or system for imaging an object in the microwave or millimeter-wave range, which optimizes the competing requirements of short measurement times and practically achievable high integration density at a reasonable cost.

Die Aufgabe wird für den Verfahrensaspekt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für den Systemaspekt durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst. The object is achieved for the method aspect by the features of claim 1 and for the system aspect by the features of claim 12.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Abbildung eines Objekts vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst: Simultanes Aussenden von Signalen zur Objektausleuchtung im Mikrowellenbereich oder im Millimeterwellenbereich durch eine Mehrzahl von Sendeantennen, wobei jede der Mehrzahl von Sendeantennen auf einer eigenen Sendefrequenz sendet und die Sendefrequenzen so gewählt werden, dass die darauf gesendeten Sendesignale zueinander orthogonal sind; Empfangen vom Objekt reflektierter Signale durch eine Mehrzahl von Empfangsantennen; und Bestimmen einer Abbildung des Objekts basierend auf den von den Empfangsantennen empfangenen Signalen. According to the invention, a method for imaging an object is proposed, which comprises the following steps: Simultaneous emission of signals for object illumination in the microwave or millimeter-wave range by a plurality of transmit antennas, each of the plurality of transmit antennas transmitting on its own transmission frequency and the transmission frequencies are selected in that the transmission signals transmitted thereon are mutually orthogonal; Receiving from the object reflected signals by a plurality of receive antennas; and determining an image of the object based on the signals received by the receiving antennas.

Das System kann zur Ausleuchtung und Abbildung eines Objekts wie etwa eines Menschen oder auch eines Tieres oder unbelebten Objekts ausgelegt sein. Bestimmte Ausführungsformen des Systems haben den Verwendungszweck, am Körper eines Menschen unter dessen Kleidung verborgene Objekte zu detektieren, was nicht-metallische Objekte wie etwa keramische Waffen oder körpernah geformte Objekte aus plastischen Sprengstoffen einschließen kann. The system may be designed to illuminate and depict an object, such as a human or even an animal or inanimate object. Certain embodiments of the system have the purpose of detecting objects hidden on a person's body under their clothing which may include non-metallic objects such as ceramic weapons or sculpted plastic explosives objects.

Bei den Sende- und/oder Empfangsantennen kann es sich bspw. um Hornantennen handeln. Die elektromagnetische Strahlung kann etwa Mikrowellen umfassen, also bspw. Strahlung im Wellenlängenbereich von 1 Millimeter bis 10 Millimeter. Die Begriffe "Millimeterwellen" und "Mikrowellen" werden in dieser Offenbarung gelegentlich synonym verwendet. Bei einigen Ausführungsformen liegt eine Frequenz der ausgesendeten Signale bei 70 Gigahertz oder mehr, bspw. in einem Bereich von 70 Gigahertz bis 81 Gigahertz. The transmitting and / or receiving antennas may, for example, be horn antennas. The electromagnetic radiation may comprise microwaves, for example radiation in the wavelength range from 1 millimeter to 10 millimeters. The terms "millimeter waves" and "microwaves" are sometimes used synonymously in this disclosure. In some embodiments, a frequency of the transmitted signals is 70 gigahertz or more, for example, in a range of 70 gigahertz to 81 gigahertz.

Zur Objektausleuchtung können Signale in Richtung auf ein Objekt, bspw. bevorzugt in Richtung auf einen vorgegebenen Objekt- oder Messbereich hin ausgesendet und/oder empfangen werden. Zusätzlich oder alternativ kann bei bestimmten Ausführungsformen eine senderseitige und/oder empfangsseitige synthetische Fokussierung vorgenommen werden. Die Abbildung des Objekts kann etwa basierend auf einer synthetischen Fokussierung bestimmt werden, wie sie aus Verfahren der digitalen Keulenformung (DBF, "Digital Beam Forming") bekannt ist. For object illumination, signals can be transmitted and / or received in the direction of an object, for example, preferably in the direction of a predetermined object or measuring area. Additionally or alternatively, in certain embodiments, a transmitter-side and / or receiver-side synthetic focusing can be performed. The image of the object may be determined based on, for example, synthetic focusing, as known from digital beamforming (DBF) techniques.

Von mehreren Sendeantennen simultan ausgesendete Sendesignale sollen orthogonal zueinander sein; es kann sich bspw. um OFDM("Orthogonal Frequency Division Multiplex")-Signale handeln. Hierunter wird zunächst verstanden, dass innerhalb einer gegebenen Bandbreite im Frequenzbereich zwischen simultan ausgesendeten Signalen ein gegebener Frequenzversatz ∆f vorhanden ist, wie für FDM("Frequency Division Multiplex")-Systeme bekannt. Der Frequenzversatz ∆f soll darüber hinaus in spezieller Weise gewählt sein, nämlich so, dass sich die Frequenzen der simultan ausgesendeten Signale jeweils um ein ganzes Vielfaches (im Sinne der natürlichen Zahlen) einer Grundfrequenz unterscheiden. Werden bspw. zwei Signale mit Frequenzen f_1 und f_2 simultan ausgesendet, und sollen diese Signale (bzw. die entsprechenden, vom Objekt reflektierten Signale wie sie vom Empfänger empfangen werden) orthogonal zueinander sein, so muss für die Frequenzen gelten: f_1 = f_LO + m·f, f_2 = f_LO + n·f, wobei m, n natürliche Zahlen sind, f eine Grundfrequenz ist, bspw. ein Bruchteil einer Abtastfrequenz, und f_LO eine Umsetzungsfrequenz (LO, "Local Oscillator"), um welche ein Empfänger bei manchen Systemen ein Empfangssignal in ein zumeist niedrigeres Frequenzband, bspw. eine Zwischenfrequenz (ZF), umsetzt. Für ein System ohne Mischung, bspw. ohne Herabmischung auf ein ZF-Signal im Empfänger, wäre in den obigen Gleichungen f_LO = 0 in Einheiten von Hertz oder einer anderen Einheit zur Frequenzmessung. Transmit signals emitted simultaneously by multiple transmit antennas should be orthogonal to each other; it may, for example, be OFDM ("Orthogonal Frequency Division Multiplex") signals. By this it is first understood that within a given bandwidth in the frequency range between simultaneously transmitted signals a given frequency offset Δf is present, as known for FDM ("Frequency Division Multiplex") systems. The frequency offset Δf should moreover be chosen in a special way, namely in such a way that the frequencies of the signals transmitted simultaneously differ by a whole multiple (in the sense of the natural numbers) of a fundamental frequency. If, for example, two signals with frequencies f_1 and f_2 are sent out simultaneously, and if these signals (or the corresponding signals reflected by the object as received by the receiver) are orthogonal to one another, the following must apply to the frequencies: f_1 = f_LO + m · F, f_2 = f_LO + n · f, where m, n are natural numbers, f is a fundamental frequency, for example a fraction of a sampling frequency, and f_LO is a local oscillator (LO), around which a receiver in some Systems, a received signal in a mostly lower frequency band, for example. An intermediate frequency (IF), converts. For a system without mixing, for example, without down-mixing to an IF signal in the receiver, in the above equations, f_LO = 0 would be in units of Hertz or some other unit of frequency measurement.

Einige Ausführungsformen sehen vor, dass jede der Sendeantennen Signale gemäß einem eigenen Frequenzvektor aussendet. Der Frequenzvektor gibt eine Mehrzahl von Sendefrequenzen vor, also eine Folge oder Reihe von Sendefrequenzen. Mit diesen Frequenzen wird dann zeitlich nacheinander eine Folge oder Reihe von Sendesignalen ausgesendet. Bspw. kann für jede gemäß Frequenzvektor vorgesehene Frequenz genau einmal ein Sendesignal mit dieser Frequenz ausgesendet werden, wobei nach einem bestimmten Zeitraum, z.B. einem Messzeitintervall, gemäß Vorgabe durch den Frequenzvektor zur nächsten Sendefrequenz weitergeschaltet wird. Some embodiments provide that each of the transmit antennas emits signals according to its own frequency vector. The frequency vector specifies a plurality of transmission frequencies, ie a sequence or series of transmission frequencies. With these frequencies, a sequence or series of transmission signals is then transmitted in chronological succession. For example. For example, for each frequency provided according to the frequency vector, a transmission signal with this frequency can be emitted just once, after a certain period of time, e.g. a measurement time interval, as specified by the frequency vector to the next transmission frequency is incremented.

Bei bestimmten Ausführungsformen sind Gruppen von Sendeantennen vorgesehen. Die Gruppen unterscheiden sich dadurch, dass jeder Gruppe ein eigener Frequenzvektor zugeordnet ist, d.h. es gibt mindestens so viele unterschiedliche Frequenzvektoren wie Gruppen von Sendeantennen. Die Frequenzvektoren der unterschiedlichen Gruppen können gleich lang sein, oder können eine unterschiedliche Anzahl an Sendefrequenzen vorgeben. Bspw. können zu einem bestimmten Zeitpunkt nur die Sendeantennen einer Gruppe oder mehrerer Gruppen senden, während die Antennen einer anderen Gruppe oder mehrerer anderer Gruppen zu diesem Zeitpunkt nicht senden. In certain embodiments, groups of transmit antennas are provided. The groups differ in that each group is assigned its own frequency vector, i. There are at least as many different frequency vectors as groups of transmit antennas. The frequency vectors of the different groups may be the same length, or may specify a different number of transmission frequencies. For example. At one point in time, only the transmit antennas of one or more groups may transmit while the antennas of another group or more of other groups are not transmitting at that time.

Bei bestimmten Ausführungsformen unterscheiden sich die Frequenzvektoren in allen Frequenzpunkten, d.h. Sendefrequenzen, so dass jede Sendefrequenz nur genau einer Gruppe zugeordnet ist. Dies muss aber nicht zwingend so sein. Von Bedeutung ist lediglich, dass simultan mehrere Sendesignale interferenzfrei (d.h. orthogonal zueinander) ausgesendet werden. Bei manchen Ausführungsformen unterscheiden sich die Frequenzvektoren der unterschiedlichen Gruppen untereinander um jeweils nur mindestens eine Sendefrequenz oder nur einige Sendefrequenzen. Stimmen Sendefrequenzen zweier oder mehrerer Gruppen überein, müssen diese nicht zwingend zur selben Zeit ausgesendet werden. Stimmen die Sendefrequenzen zweier Vektoren für ein- und denselben Messzeitpunkt überein, ist dies äquivalent zu einer dynamischen Gruppierung, bei der eine Antenne oder mehrere oder alle Sendeantennen während des Messvorgangs unterschiedlichen Gruppen zugeordnet werden. Somit kann bei einem System mit mehreren Sendeantennen (zu einem bestimmten Messzeitpunkt) jede Sendeantenne genau einer Gruppe zugeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass einige Sendeantennen eines Systems keiner Gruppe zugeordnet werden, bspw. werden diese Antennen generell oder für einen momentanen Messzeitpunkt nicht verwendet. Ist eine Antenne keiner Gruppe mit deren Frequenzvektoren zugeordnet und soll dennoch für den Messprozess verwendet werden, so muss für diese Antenne ein Frequenzvektor bereitgestellt werden, auch wenn dieser im Vergleich zu den anderen Frequenzvektoren bspw. nur einen einzigen Frequenzpunkt oder eine kleinere oder größere Anzahl an Frequenzpunkten aufweist. In certain embodiments, the frequency vectors differ in all frequency points, ie transmission frequencies, so that each transmission frequency is only assigned to exactly one group. But this does not necessarily have to be the case. It is only important that multiple transmit signals are transmitted simultaneously without interference (ie orthogonal to one another). In some embodiments, the frequency vectors of the different groups differ from each other by only at least one transmission frequency or only a few transmission frequencies. If the transmission frequencies of two or more groups match, they do not necessarily have to be transmitted at the same time. If the transmission frequencies of two vectors coincide for one and the same measurement time, this is equivalent to a dynamic grouping in which one or more or all of the transmit antennas are assigned to different groups during the measurement process. Thus, in a system with multiple transmit antennas (at a given time of measurement), each transmit antenna may be assigned to exactly one group. It However, it is also conceivable that some transmit antennas of a system are not assigned to a group, for example, these antennas are not used generally or for a current measurement time. If an antenna is not assigned to a group with its frequency vectors and is nevertheless to be used for the measuring process, a frequency vector must be provided for this antenna, even if it has, for example, only a single frequency point or a smaller or larger number than the other frequency vectors Having frequency points.

Mindestens ein Frequenzvektor kann eine Folge äquidistanter Sendefrequenzen umfassen, d.h. die Sendefrequenzen des Vektors unterscheiden sich um einen konstanten Frequenzabstand D_f oder ein Vielfaches davon. In einem Beispiel kann ein Frequenzvektor V_1 insgesamt 64 Frequenzen umfassen, wobei f_0 = 70 GHz (Gigahertz), f_1 = f_0 + D_f, f_2 = f_0 + 2D_f, ..., f_63 = f_0 + 63D_f, und D_f = 158,73 MHz (Megahertz). At least one frequency vector may comprise a sequence of equidistant transmission frequencies, i. the transmission frequencies of the vector differ by a constant frequency spacing D_f or a multiple thereof. In one example, a frequency vector V_1 may comprise a total of 64 frequencies, where f_0 = 70 GHz (gigahertz), f_1 = f_0 + D_f, f_2 = f_0 + 2D_f, ..., f_63 = f_0 + 63D_f, and D_f = 158.73 MHz (Mega Hertz).

Liegen bei manchen Ausführungsformen mehrere Sendergruppen vor, gibt es auch mehrere Frequenzvektoren, wobei die Frequenzvektoren etwa einen gegenseitigen Frequenzversatz ∆f oder ein Vielfaches davon aufweisen können, so dass einander entsprechende Sendefrequenzen unterschiedlicher Frequenzvektoren einen gegenseitigen Frequenzversatz ∆f aufweisen, d.h. etwa Sendefrequenzen auf gleichen Positionen innerhalb ihrer jeweiligen Frequenzvektoren. Für einen Frequenzversatz von bspw. ∆f = 16,67 MHz wären also die Sendefrequenzen für den obigen Beispielvektor Vf_1: f_100 = 70 GHz, ..., f_163 = 80 GHz; für einen um 1∆f versetzten Vektor Vf_2: f_200 = 70,01667 GHz, ..., f_263 = 80,01667 GHz; für einen um 2∆f versetzten Vektor Vf_3: f_300 = 70,03333 GHz, ..., f_363 = 80,03333 GHz, usw. In some embodiments, if there are multiple transmitter groups, there are also a plurality of frequency vectors, the frequency vectors may have a mutual frequency offset Δf or a multiple thereof, such that corresponding transmit frequencies of different frequency vectors have a mutual frequency offset Δf, i. about transmission frequencies at equal positions within their respective frequency vectors. For a frequency offset of, for example, Δf = 16.67 MHz, the transmission frequencies for the above example vector Vf_1 would be: f_100 = 70 GHz,..., F_163 = 80 GHz; for a vector Vf_2 offset by 1Δf: f_200 = 70.01667 GHz, ..., f_263 = 80.01667 GHz; for a vector Vf_3 offset by 2Δf: f_300 = 70.03333 GHz, ..., f_363 = 80.03333 GHz, etc.

Wie aus dem obigen Beispiel ersichtlich, können die Frequenzvektoren bspw. eine Messbandbreite von 10 GHz oder mehr abdecken. Wie weiterhin ersichtlich, kann insbesondere ein fester Frequenzversatz ∆f vorgesehen sein. Der Frequenzversatz ∆f kann bspw. so gewählt sein, dass parallel ausgesendete Signale unterschiedlicher Frequenzvektoren nicht nur orthogonal sind, sondern auch innerhalb einer Empfangsbandbreite der Empfangsantennen bzw. genauer von Empfangskanälen der nachgeschalteten Signalverarbeitung liegen, so dass simultan ausgesendete Signale mehrerer Sendeantennen simultan empfangen werden können, bspw. basierend auf einer Empfangsbandbreite wie sie sich aus einer Abtastrate im Empfänger ergibt. As can be seen from the above example, the frequency vectors may, for example, cover a measurement bandwidth of 10 GHz or more. As can further be seen, in particular a fixed frequency offset Δf can be provided. The frequency offset .DELTA.f can be selected, for example, such that signals transmitted in parallel from different frequency vectors are not only orthogonal, but also lie within a reception bandwidth of the reception antennas or, more precisely, reception channels of the downstream signal processing, so that simultaneously transmitted signals of several transmission antennas can be received simultaneously , for example, based on a reception bandwidth as it results from a sampling rate in the receiver.

Bei der Bestimmung des Abbildes des ausgeleuchteten Objekts können Verfahren der digitalen Signalverarbeitung zur Anwendung kommen. Bspw. können die empfangenen Signale einer diskreten Fourier-Transformation (DFT) unterzogen werden. Alternativ kann etwa ein digitales Abwärtsmischen durchgeführt und ein Mittelungsfilter angewendet werden. When determining the image of the illuminated object, methods of digital signal processing can be used. For example. For example, the received signals may be subjected to discrete Fourier transform (DFT). Alternatively, for example, digital down-conversion may be performed and an averaging filter applied.

Für eine Analog-Digital-Wandlung ist eine analoge Repräsentation eines empfangenen Signals abzutasten. Um hierbei parallel empfangene Signale mit einem Frequenzversatz ∆f trennen zu können, werden bei bestimmten Ausführungsformen die von den Empfangsantennen empfangenen Signale mit einer Anzahl N_sample von Abtastwerten abgetastet, wobei N_sample = 2·N_carrier + 2, wobei N_carrier die Zahl simultan aktiver Sendeantennen angibt. For an analog-to-digital conversion, an analog representation of a received signal is to be sampled. In order to be able to separate signals received in parallel with a frequency offset Δf, in certain embodiments the signals received by the receive antennas are sampled with a number N_sample of samples, where N_sample = 2 * N_carrier + 2, where N_carrier indicates the number of simultaneously active transmit antennas.

Bei einigen dieser Ausführungsformen wird der Frequenzversatz ∆f so gewählt, dass gilt ∆f = f_sample/N_sample = f_sample/(2·N_carrier + 2), wobei f_sample eine Abtastfrequenz der von den Empfangsantennen empfangenen Signale angibt. Ein derartiger Frequenzversatz ermöglicht eine effiziente Signaltrennung. In some of these embodiments, the frequency offset Δf is chosen such that Δf = f_sample / N_sample = f_sample / (2 * N_carrier + 2), where f_sample indicates a sampling frequency of the signals received by the receiving antennas. Such a frequency offset enables efficient signal separation.

Bei anderen Ausführungsformen werden die von den Empfangsantennen empfangenen Signale mit einer Anzahl N_sample von Abtastwerten abgetastet, wobei N_sample = 2·N_carrier + 1 ist (N_carrier gibt wieder die Zahl simultan aktiver Sendeantennen an). Hierbei kann der Frequenzversatz zu ∆f = f_sample/(2·N_carrier) gewählt werden, wenn f_sample wieder eine Abtastfrequenz der von den Empfangsantennen empfangenen Signale angibt. In other embodiments, the signals received by the receive antennas are sampled with a number N_sample of samples, where N_sample = 2 * N_carrier + 1 (N_carrier again indicates the number of simultaneously active transmit antennas). In this case, the frequency offset Δf = f_sample / (2 · N_carrier) can be selected when f_sample again indicates a sampling frequency of the received signals from the receiving antennas.

Bei einigen Ausführungsformen werden zur Bestimmung der Abbildung des Objekts vorgegebene Empfangssignale ausgeblendet. Bspw. werden bestimmte Empfangszeitpunkte maskiert, um ein Antennenübersprechen etwa von einer Sendeantenne auf eine benachbarte Empfangsantenne zu minimieren. In some embodiments, predetermined receive signals are masked to determine the image of the object. For example. For example, certain receive times are masked to minimize antenna crosstalk from, for example, a transmit antenna to an adjacent receive antenna.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein System zur Abbildung eines Objekts vorgeschlagen, welches umfasst: Eine Mehrzahl von Sendeantennen zur simultanen Aussendung von Signalen zur Objektausleuchtung im Mikrowellenbereich oder im Millimeterwellenbereich, wobei jede der Mehrzahl von Sendeantennen dazu ausgebildet ist, auf einer eigenen Sendefrequenz zu senden und wobei die Sendefrequenzen so gewählt sind, dass die darauf gesendeten Sendesignale zueinander orthogonal sind; eine Mehrzahl von Empfangsantennen zum Empfang vom Objekt reflektierter Signale; und eine Verarbeitungseinheit zur Bestimmung einer Abbildung des Objekts basierend auf den von den Empfangsantennen empfangenen Signalen. Bei dem System kann es sich bspw. um einen Personenscanner handeln. According to the invention, a system for imaging an object is proposed, which comprises: a plurality of transmission antennas for simultaneously emitting signals for object illumination in the microwave range or in the millimeter-wave range, wherein each of the plurality of transmission antennas is adapted to transmit at its own transmission frequency and wherein the Transmission frequencies are selected so that the transmitted signals are orthogonal to each other; a plurality of receiving antennas for receiving signals reflected from the object; and a processing unit for determining an image of the object based on the signals received by the receiving antennas. The system may, for example, be a personal scanner.

Das System kann eine Mehrzahl von Clustern mit jeweils einer Mehrzahl Sendeantennen umfassen. Alle Sendeantennen eines Clusters können genau einer Sendergruppe mit eigenem Frequenzvektor zugeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen des Systems umfassen die Cluster jeweils eine Mehrzahl von Empfangsantennen. Die Verarbeitungseinheit kann ausgebildet sein, um eine Abbildung des Objekts basierend auf den Signalen der Empfangsantennen unabhängig von deren Cluster- oder Gruppenzugehörigkeit zu bestimmen. Bspw. können die simultan ausgesendeten Sendesignale mehrerer Sendergruppen von allen Empfangsantennen des Systems empfangen werden. The system may include a plurality of clusters each having a plurality of transmit antennas. All transmit antennas of a cluster can be assigned to exactly one transmitter group with its own frequency vector. In some embodiments of the system, the clusters each include a plurality of receive antennas. The processing unit may be configured to determine an image of the object based on the signals of the receiving antennas, regardless of their cluster or group membership. For example. For example, the simultaneously transmitted transmission signals of several transmitter groups can be received by all receiving antennas of the system.

Das System kann zum simultanen Auslesen aller Empfangskanäle eines Clusters, mehrerer Cluster, oder aller Empfangskanäle des Systems ausgebildet sein. The system may be configured to simultaneously read all of the receive channels of a cluster, multiple clusters, or all receive channels of the system.

Mit der Erfindung werden Systeme und Verfahren zur Abbildung eines Objekts im Mikro- bzw. Millimeterwellenbereich bereitgestellt, die es ermöglichen, dass mehrere Sendeantennen simultan senden und die reflektierten Signale simultan vermessen werden können. Die Verarbeitung reflektierter Signale, d.h. insbesondere die Trennung paralleler Signale, kann bei Verwendung orthogonaler Sendesignale besonders effizient erfolgen. Auf diese Weise kann ein Messzeitgewinn realisiert werden, was zu einer Verringerung der Bewegungsunschärfe in den Abbildungen führt. Die Anforderungen an die Hardware bleiben dabei im Wesentlichen unverändert. The invention provides systems and methods for imaging an object in the micrometre or millimeter-wave range, which allow multiple transmit antennas to transmit simultaneously and simultaneously measure the reflected signals. The processing of reflected signals, i. in particular the separation of parallel signals, can be carried out particularly efficiently when using orthogonal transmission signals. In this way, a gain in measurement time can be realized, resulting in a reduction of the motion blur in the images. The hardware requirements remain essentially unchanged.

Der limitierten Empfangsbandbreite realistischer Hardware-Konzeptionen kann dadurch Rechnung getragen werden, dass die Sendeantennen in Gruppen eingeordnet werden, wobei jede Gruppe Sendesignale gemäß einem eigenen Frequenzvektor aussendet. Die Frequenzvektoren der Gruppen können auf geeignete Weise z.B. geringfügig so gegeneinander versetzt werden, dass empfangene Signale verschiedener Gruppen innerhalb der Empfangsbandbreite des Empfangskanals liegen. So ist einerseits ein paralleler Empfang und damit Messzeitgewinn möglich. Andererseits kann auch eine Signaltrennung mit einem minimalen Aufwand realisiert werden. Auf diese Weise können die Anforderungen an die Hardware minimiert werden. The limited reception bandwidth of realistic hardware designs can be accommodated by arranging the transmission antennas in groups, each group emitting transmission signals according to its own frequency vector. The frequency vectors of the groups may be suitably detected e.g. are slightly offset from each other so that received signals of different groups are within the receiving bandwidth of the receiving channel. Thus, on the one hand, a parallel reception and thus measuring time gain possible. On the other hand, a signal separation can be realized with minimal effort. In this way, the hardware requirements can be minimized.

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Hierbei zeigen: Further aspects and advantages of the invention will be described below by way of example with reference to the accompanying drawings. Hereby show:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems; 1 an embodiment of an imaging system according to the invention;

2 eine Detailansicht des Systems aus 1 mit einem Antennencluster; 2 a detailed view of the system 1 with an antenna cluster;

3 in schematischer Form funktionale Komponenten des Systems aus 1 für eine Signalverarbeitung; 3 in schematic form functional components of the system 1 for signal processing;

4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des Betriebsverfahrens des Systems der 13; 4 a flowchart illustrating an embodiment of the operating method of the system 1 - 3 ;

5 eine schematische Darstellung eines Antennenclusters zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Sendergruppierung; 5 a schematic representation of an antenna cluster to illustrate a first embodiment of a transmitter grouping;

6A eine schematische Darstellung einer Senderapertur mit Antennenclustern zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Sendergruppierung; 6A a schematic representation of a transmitter aperture with antenna clusters for illustrating a second embodiment of a transmitter grouping;

6B eine weitere Darstellung der Senderapertur der 6B another illustration of the transmitter aperture of

6C zur Veranschaulichung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Sendergruppierung; 6C to illustrate a third embodiment of a transmitter grouping;

7A ein Diagramm zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Frequenzrasters aus mehreren versetzten Frequenzvektoren; 7A a diagram illustrating a first embodiment of a frequency grid of a plurality of offset frequency vectors;

7B ein Diagramm zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Frequenzrasters; 7B a diagram illustrating a second embodiment of a frequency grid;

8A ein Spektraldiagramm zur Veranschaulichung eines Zweitonsignals nach ZF-Umsetzung; und 8A a spectral diagram illustrating a two-tone signal after ZF conversion; and

8B ein Spektraldiagramm zur Veranschaulichung einer Signaltrennung bei dem Zweitonsignal der 8A. 8B a spectral diagram for illustrating a signal separation in the two-tone signal of 8A ,

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems 100 schematisch dargestellt. Das System 100 umfasst hier einen senkrechten Rahmen 102, in dem eine Vielzahl analoger Frontend-Module bzw. Antennencluster 120 mit jeweils einer Mehrzahl von Sendeantennen 104 sowie Empfangsantennen 106 angeordnet sind. Die Sendeantennen 104 sind ausgebildet, um Mikrowellen in einen Bereich 108 vor dem Rahmen 102 einzustrahlen, und so ein dort befindliches Objekt auszuleuchten, bspw. eine Person. Die Empfangsantennen 106 dienen zum Empfang vom Objekt reflektierter Strahlung. In 1 is an embodiment of an imaging system according to the invention 100 shown schematically. The system 100 here includes a vertical frame 102 , in which a variety of analog front-end modules or antenna clusters 120 each with a plurality of transmitting antennas 104 as well as receiving antennas 106 are arranged. The transmitting antennas 104 are designed to microwave in one area 108 in front of the frame 102 to illuminate, and to illuminate such an object there, for example, a person. The receiving antennas 106 serve to receive reflected radiation from the object.

Auf dem Boden vor dem Rahmen 102 befindet sich eine Bodenplatte 112 mit einem Reflektorelement 114. Platte 112 und Element 114 sind einem Winkel von 90° zum Rahmen 102 mit den Antennen 104, 106 angeordnet und begrenzen hier den Ausleuchtungsbereich 108 nach unten. Von den Sendeantennen 104 ausgesendete Mikrowellen werden durch das Reflektorelement 114 in Richtung auf das Objekt reflektiert. Außerdem wird vom Objekt reflektierte Strahlung in Richtung auf die Empfangsantennen 106 reflektiert. Das Element 114 kann etwa eine metallische reflektierende Platte umfassen, auf die sich eine auszuleuchtende Person in einem durch das Symbol 116 bezeichneten Bereich stellt. On the floor in front of the frame 102 there is a bottom plate 112 with a reflector element 114 , plate 112 and element 114 are at an angle of 90 ° to the frame 102 with the antennas 104 . 106 arranged and limit here the illumination area 108 downward. From the transmitting antennas 104 be sent out microwaves through the reflector element 114 reflected in the direction of the object. In addition, radiation reflected from the object is directed toward the receiving antennas 106 reflected. The element 114 may include, for example, a metallic reflective plate upon which a person to be illuminated passes through the symbol 116 designated area represents.

Das System 100 realisiert mit den 32 Modulen 120 eine planare, ausgedünnte ("sparse") Apertur; eine Aperturgröße kann bei ca. 2 Quadratmetern liegen. Die Betriebsfrequenzen bzw. die Sendefrequenzen der ausgestrahlten Mikro-bzw. Millimeterwellen können im Bereich von 70 GHz bis über 80 GHz liegen. Zwar wird durch die Antennencluster 120 eine ausgedünnte Apertur realisiert, dennoch kann das in 1 gezeigte System 100 insgesamt etwa 3000 Sendeantennen bzw. Sendekanäle und etwa 3000 Empfangsantennen bzw. Empfangskanäle aufweisen. Die Organisation der Sende-/Empfangsantennen in den Clustern 120 kann gleichzeitig eine optimierte Realisierung in Bezug auf eine Integrationsdichte der Hardware (HW), System-Footprint, etc. darstellen. The system 100 realized with the 32 modules 120 a planar, sparse aperture; An aperture size can be about 2 square meters. The operating frequencies or the transmission frequencies of the emitted micro- or. Millimeter waves can range from 70 GHz to over 80 GHz. Although it is through the antenna cluster 120 a thinned aperture realized, nevertheless, the in 1 shown system 100 have a total of about 3000 transmitting antennas or transmission channels and about 3000 receiving antennas or receiving channels. The organization of the transmit / receive antennas in the clusters 120 can simultaneously represent an optimized realization with regard to an integration density of the hardware (HW), system footprint, etc.

Eine Verarbeitungseinheit 110 dient der Ansteuerung der Antennen 104, 106 und der Bestimmung einer Abbildung des Objekts basierend auf Signalen, welche die von den Empfangsantennen 106 empfangene Strahlung repräsentieren. Zur Erzielung einer geeigneten lateralen Auflösung ist die Verarbeitungseinheit 110 zu einer sender- und empfangsseitigen synthetischen Fokussierung ausgebildet, insbesondere können die Empfangsantennen mittels DBF ("Digital Beamforming") virtuell bspw. auf bestimmte Punkte am Objekt bzw. im Objektbereich 108 fokussiert werden. Eine gewünschte axiale Auflösung (d.h. in Richtung der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle) wird durch geeignete SFCW("Stepped Frequency Continuous Wave")-Verfahren erzielt. A processing unit 110 serves to control the antennas 104 . 106 and determining an image of the object based on signals from those of the receiving antennas 106 represent received radiation. To achieve a suitable lateral resolution is the processing unit 110 formed to a transmitter and receiver synthetic focussing, in particular, the receiving antennas by means of DBF ("Digital Beamforming") virtually eg. On certain points on the object or in the object area 108 be focused. A desired axial resolution (ie in the direction of propagation direction of the electromagnetic wave) is achieved by suitable SFCW ("Stepped Frequency Continuous Wave") methods.

Die Antennen 104, 106 können in einem erfindungsgemäßen multistatischen Modus betrieben werden. Insbesondere senden in einem solchen Modus mehrere Sendeantennen 104 gleichzeitig, wobei die reflektierten Signale von einer Vielzahl der Empfangsantennen 106 empfangen werden. The antennas 104 . 106 can be operated in a multistatic mode according to the invention. In particular, in such a mode, multiple transmit antennas are transmitting 104 at the same time, the reflected signals from a plurality of the receiving antennas 106 be received.

In 2 wird schematisch der Aufbau eines Frontendmoduls bzw. Antennenclusters 120 aus Richtung des Bestrahlungsbereiches 108 skizziert. Der Cluster 120 umfasst eine Mehrzahl von Sendeantennen 104 und eine Mehrzahl von Empfangsantennen 106. In einer praktischen Implementierung kann ein Antennencluster bspw. 96 Sendeantennen und 96 Empfangsantennen aufweisen, jedoch sind in 2 weniger Antennen eingezeichnet, was zur Erläuterung erfindungswesentlicher Aspekte ausreichend ist. In 2 schematically the structure of a front end module or antenna cluster 120 from the direction of the irradiation area 108 outlined. The cluster 120 includes a plurality of transmitting antennas 104 and a plurality of receiving antennas 106 , In a practical implementation, an antenna cluster may have, for example, 96 transmit antennas and 96 receive antennas, however, in 2 fewer antennas drawn, which is sufficient for explaining aspects essential to the invention.

Bei der in 2 gezeigten Konfiguration sind die Sendeantennen 104 in einem senkrechten Muster 122 übereinander separat dazu die Empfangsantennen 106 in einem horizontalen Muster 124 angeordnet. Statt in senkrechten 122 bzw. waagerechten 124 Reihen können Sende- bzw. Empfangsantennen alternativ oder zusätzlich auch in anderen, auch überlappenden Mustern angeordnet sein, bspw. alternierend in einem gemeinsamen Muster. Jedoch wird aus Gründen der Übersichtlichkeit nachfolgend nur noch auf die in 2 gezeigte Konfiguration Bezug genommen. At the in 2 configuration shown are the transmitting antennas 104 in a vertical pattern 122 one above the other separately to the receiving antennas 106 in a horizontal pattern 124 arranged. Instead of vertical 122 or horizontal 124 Rows can alternatively or additionally be arranged in other, also overlapping patterns, for example alternately in a common pattern. However, for reasons of clarity, below only in the 2 shown configuration.

3 zeigt in Form eines schematischen Blockschaltbildes einige funktionale Komponenten der Verarbeitungseinheit 110 aus 1. Ebenfalls nur schematisch angedeutet ist ein Antennenarray 302 mit einer Mehrzahl von Frontendmodulen 120 und darin integrierten Sende-/Empfangsantennen 104/106. Die Verarbeitungseinheit 110 umfasst ein digitales Backend 304 sowie eine Komponente 306 zur Bildrekonstruktion. 3 shows in the form of a schematic block diagram some functional components of the processing unit 110 out 1 , Also indicated only schematically is an antenna array 302 with a plurality of front end modules 120 and integrated transmit / receive antennas therein 104 / 106 , The processing unit 110 includes a digital backend 304 as well as a component 306 for image reconstruction.

Ein Betriebsverfahren des Systems 100 und insbesondere der Verarbeitungseinheit 110 wird nachfolgend anhand des Flussdiagramms der 4 beschrieben. Das Verfahren betrifft generell eine Technik 400 zur Ausleuchtung und Abbildung eines Objekts im Mikro-/Millimeterwellenbereich. A method of operation of the system 100 and in particular the processing unit 110 will be described below with reference to the flowchart of 4 described. The method generally relates to a technique 400 for illumination and imaging of an object in the micro / millimeter wave range.

In Schritt 402 steuert die Verarbeitungseinheit 110, bspw. die Backend-Komponente 304, mehrere Sendeantennen 104 so an, dass diese simultan (simultan, zeitgleich) Millimeterwellenstrahlung bzw. -signale zur Objektausleuchtung aussenden. Hierbei sendet jede der angesteuerten Sendeantennen 104 auf einer individuellen Sendefrequenz, die sich von der Sendefrequenz oder den Sendefrequenzen der anderen, parallel sendenden Antennen unterscheidet. Die Sendefrequenzen der parallel sendenden Antennen sind so gewählt, dass die darauf gesendeten Sendesignale zueinander orthogonal sind. Dies wird weiter unten im Detail erläutert. In step 402 controls the processing unit 110 , for example the backend component 304 , several transmitting antennas 104 such that they emit simultaneous (simultaneous, simultaneous) millimeter wave radiation or signals for object illumination. In this case, each of the controlled transmission antennas transmits 104 at an individual transmission frequency different from the transmission frequency or transmission frequencies of the other parallel transmitting antennas. The transmission frequencies of the antennas transmitting in parallel are chosen so that the transmitted signals transmitted to them are mutually orthogonal. This will be explained in detail below.

Zur parallelen Ansteuerung der Antennen 104 gibt die Backend-Komponente 304 ein entsprechendes Steuersignal an einen Signalgenerator SigGen 308, der Hochfrequenzsignale bzw. RF("Radio Frequency")-Signale über eine entsprechende Mehrzahl von Verstärkern 310 an das Antennenarray 302 gibt. Im Beispiel der 3 werden zwei RF-Signale 311 zur Erzeugung eines Zweitonsignals an das Array 302 gegeben. Am Array 302 werden die Sendesignale an zwei Sendeantennen 104 gegeben, die dadurch parallel zur Aussendung von Mikrowellen angeregt werden. Die Antennen 104 können sich auf einem Modul 120 oder auf unterschiedlichen Modulen 120 befinden. Die Details der Arbeitsweise von Signalgeneratoren sowie Verstärkern zur Ansteuerung von Antennen sind dem Fachmann bekannt. For parallel control of the antennas 104 returns the backend component 304 a corresponding control signal to a signal generator SigGen 308 , the radio frequency (RF) signals via a corresponding plurality of amplifiers 310 to the antenna array 302 gives. In the example of 3 become two RF signals 311 for generating a two-tone signal to the array 302 given. At the array 302 the transmit signals are sent to two transmit antennas 104 given thereby stimulated parallel to the emission of microwaves. The antennas 104 can be on a module 120 or on different modules 120 are located. The details of the operation of signal generators and amplifiers for driving antennas are known in the art.

In Schritt 404 werden vom Objekt reflektierte Signale durch die Empfangsantennen 106 empfangen. Entsprechend den simultan ausgesendeten, zueinander orthogonalen Sendesignalen umfassen die Reflektionen simultan empfangene, zueinander orthogonale Empfangssignale (die unterschiedlichen Signallaufwege bzw. -zeiten werden hier vernachlässigt). Eine Umsetzung auf eine Zwischenfrequenz ZF kann bereits am Antennenarray 302 erfolgen, bspw. es kann jedes Modul 120 eine eigene Komponente zur ZF-Umsetzung enthalten. Die ZF-Empfangssignale aller Antennenmodule 120 bzw. aller Empfangsantennen 106 können dann parallel ausgelesen und an das Backend 304 übertragen werden 312. Alternativ kann eine ZF-Umsetzung auch erst im Backend erfolgen. In step 404 be reflected by the object signals through the receiving antennas 106 receive. In accordance with the simultaneously emitted mutually orthogonal transmission signals, the reflections comprise simultaneously received, mutually orthogonal received signals (the different signal propagation paths or times are neglected here). A conversion to an intermediate frequency ZF can already be done on the antenna array 302 For example, it can be any module 120 contain a separate component for ZF conversion. The IF receive signals of all antenna modules 120 or all receiving antennas 106 can then be read in parallel and sent to the backend 304 be transmitted 312 , Alternatively, an IF implementation can also be done in the backend.

Die Backend-Komponente 304 erhält 312 die parallelen Mehrton-Messdaten auf der Zwischenfrequenz ZF und führt eine Analog-Digital-Konvertierung (ADC, "Analog Digital Conversion") in einer Unterkomponente 314 durch. Beispielsweise kann eine Digitalwandlung für alle Kanäle eines Antennenclusters oder aller Cluster durch entsprechende HW parallel erfolgen. Alternativ kann eine ADC auch bereits am Antennenarray 302 durchgeführt werden. The backend component 304 receives 312 the parallel multi-tone measurement data on the intermediate frequency ZF and performs an analog-to-digital conversion (ADC, "Analog Digital Conversion") in a subcomponent 314 by. For example, a digital conversion for all channels of an antenna cluster or all clusters can be done in parallel by corresponding HW. Alternatively, an ADC may already be on the antenna array 302 be performed.

In einer Unterkomponente 316 im Backend wird basierend auf den orthogonalen Eigenschaften der empfangenen Signale eine Signaltrennung SigSep ("signal separation") durchgeführt. Auch diese wird weiter unten im Detail diskutiert. Wie durch die Pfeile 318 angedeutet werden die getrennten Signale dann separat der Bildgewinnung ImgRec ("image reconstruction") in Komponente 306 zugeführt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein einheitlicher Datensatz an die Komponente 306 übergeben werden. In a subcomponent 316 In the backend, a signal separation SigSep ("signal separation") is performed based on the orthogonal properties of the received signals. These too will be discussed in detail below. As by the arrows 318 the separated signals are then indicated separately in the image acquisition ImgRec ("image reconstruction") component 306 fed. Alternatively or additionally, a uniform data record can also be sent to the component 306 be handed over.

In Schritt 406 bestimmt die Komponente 306 basierend auf dem übermittelten Datensatz 318 eine Abbildung des Objekts, das sich im Ausleuchtungsbereich 108 (1) des Systems 100 befindet. Zur Abbildungsbestimmung kann eine Kalibration anhand von Kalibrationsdaten 320 erforderlich sein, bspw. basierend auf einer vorab durchgeführten Freiraummessung, d.h. einer Vermessung des Ausleuchtungsbereiches 108 ohne Objekt und/oder ohne Reflektorelement 114. Hierdurch kann bspw. ein Antennenübersprechen korrigiert werden. Im Schritt 408 endet das Verfahren; bspw. kann die Objektabbildung gespeichert und/oder auf einer mit dem System 100 verbundenen Konsole ausgegeben werden. In step 406 determines the component 306 based on the submitted record 318 an illustration of the object that is in the illumination area 108 ( 1 ) of the system 100 located. For the determination of a calibration can be based on calibration data 320 be necessary, for example, based on a previously carried out free space measurement, ie a measurement of the illumination area 108 without object and / or without reflector element 114 , As a result, for example, an antenna crosstalk can be corrected. In step 408 the procedure ends; For example, the object image may be stored and / or on one with the system 100 connected console.

Um für die Bildrekonstruktion die gewünschte laterale wie axiale Auflösung zu erreichen, kann jede Empfangsantenne 106 gegen jede sendende Sendeantenne 104 bei allen Frequenzpunkten, d.h. bei allen verwendeten Sendefrequenzen, vermessen werden. Weil mehrere Sendeantennen 104 parallel senden und entsprechende Signale empfangen und verarbeitet werden, kann ein Messzeitgewinn gegenüber einer strikt sequentiellen Aktivierung der Sendeantennen realisiert werden, bei der jeweils nur genau eine der Sendeantennen sendet. Erfindungsgemäß kann dies basierend auf der parallelen, d.h. zeitgleichen Aussendung orthogonaler Sendesignale erfolgen, ohne dass hierfür gegenüber einer sequentiellen Ausleuchtung eine wesentlich komplexere Hardware-Konfiguration an den Empfangsantennen bzw. den Antennenclustern, im Backend, oder bei der Bildrekonstruktion erforderlich ist. In order to achieve the desired lateral and axial resolution for the image reconstruction, each receiving antenna 106 against every sending antenna 104 be measured at all frequency points, ie at all transmission frequencies used. Because several transmit antennas 104 send in parallel and receive and process corresponding signals, a measurement time can be realized compared to a strictly sequential activation of the transmit antennas, in which only one of the transmit antennas sends. According to the invention, this can be done based on the parallel, ie simultaneous emission of orthogonal transmit signals, without requiring a substantially more complex hardware configuration at the receive antennas or the antenna clusters, in the backend, or during the image reconstruction compared to a sequential illumination.

Eine beispielhafte Bildrekonstruktion kann auf einen spezialisierten Zweiton- oder allg. Mehrton-Algorithmus zurückgreifen. Alternativ können mithilfe eines Einton-Rekonstruktionsalgorithmus aus den getrennten Signalanteilen der verschiedenen Sendergruppen auch Teilbilder erstellt werden. Die Teilbilder sind ggf. getrennt zu kalibrieren. Allerdings kann die Messdatenaufnahme zur Freiraummessung und/oder Reflektormessung für die Kalibration mit allen Sendergruppen und simultan gesendeten orthogonalen Signalen durchgeführt werden, d.h. es sind keine separaten Messdatenaufnahmen für die Kalibrierung der Teilbilder erforderlich. Ggf. kann auch die Kalibration der Rohdaten basierend auf einem einzigen, vollständigen Datensatz erfolgen, d.h. dem Datensatz, der alle Messdaten aller Sendergruppen bzw. Frequenzpunkte der unterschiedlichen Frequenzvektoren umfasst. Eine Trennung der Messdaten muss erst an der Stelle im Prozess erfolgen, an der kein Zweiton-Rekonstruktionsalgorithmus mehr vorliegt, bspw. bei der Übergabe der kalibrierten bzw. korrigierten Messdaten an die Teilrekonstruktion der Teilbilder. An exemplary image reconstruction may resort to a specialized two-tone or multi-tone algorithm. Alternatively, sub-images can also be created using the single-tone reconstruction algorithm from the separate signal components of the various transmitter groups. The partial images may need to be calibrated separately. However, the measurement data acquisition for clearance measurement and / or reflector measurement for calibration can be performed with all transmitter groups and simultaneously transmitted orthogonal signals, i. no separate measurement data recordings are required for the calibration of the partial images. Possibly. Also, the calibration of the raw data may be based on a single, complete data set, i. the data set, which includes all measured data of all transmitter groups or frequency points of the different frequency vectors. A separation of the measurement data must first take place at the point in the process at which no two-tone reconstruction algorithm is no longer present, for example during the transfer of the calibrated or corrected measurement data to the partial reconstruction of the partial images.

Die kalibrierten Teilbilder sind dann zum Erhalt eines Gesamtbildes kohärent zu addieren. Der Frequenzversatz zwischen den Sendergruppen kann so gering gewählt sein, dass sich die Bildeigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Abbildungsverfahren mit nur einem Frequenzvektor nur unwesentlich ändern. Der Frequenzversatz wird unten im Detail diskutiert. The calibrated fields should then be added coherently to obtain an overall picture. The frequency offset between the transmitter groups can be chosen so small that the image properties change only insignificantly in comparison to conventional imaging methods with only one frequency vector. The frequency offset will be discussed in detail below.

Bei der Bildrekonstruktion in der Komponente 306 gemäß 3 können vorgegebene Empfangssignale ausgeblendet werden, um ein Antennenübersprechen zu minimieren. Die entsprechenden Messwerte können bestimmte Kombinationen von Sende-/Empfangsantennen betreffen, bspw. geometrisch benachbarte Antennenpaare. Eine Maskierung der entsprechenden Messwerte bspw. bei der Bildrekonstruktion beeinflusst die Abbildungsqualität nur unwesentlich. During image reconstruction in the component 306 according to 3 predetermined received signals can be hidden in order to minimize antenna crosstalk. The corresponding measured values can relate to specific combinations of transmitting / receiving antennas, for example geometrically adjacent pairs of antennas. A masking of the corresponding measured values, for example during image reconstruction, has only a negligible effect on the imaging quality.

5 veranschaulicht ein einfaches Beispiel einer Sendergruppierung. Schematisch dargestellt ist ein einzelner Antennencluster 120, wobei eine Vielzahl von insgesamt bspw. 96 Sendeantennen 104 und 96 Empfangsantennen 106 mit durchgezogenen Linien 502, 504, 506, 508 lediglich angedeutet ist. Die Sendeantennen 104 sind in zwei senkrechten Reihen 502, 504 und die Empfangsantennen 106 in zwei waagerechten Reihen 506, 508 angeordnet. Die Reihen könnten auch anders angeordnet sein, bspw. X-förmig, oder könnten kreisförmig, halbkreisförmig, etc. angeordnet sein. 5 illustrates a simple example of a transmitter grouping. Schematically represented is a single antenna cluster 120 , wherein a plurality of total, for example, 96 transmitting antennas 104 and 96 receiving antennas 106 with solid lines 502 . 504 . 506 . 508 is merely indicated. The transmitting antennas 104 are in two vertical rows 502 . 504 and the receiving antennas 106 in two horizontal rows 506 . 508 arranged. The rows could also be arranged differently, for example. X-shaped, or could be circular, semicircular, etc. arranged.

Bei einem herkömmlichen, strikt sequentiellen Messvorgang würden für eine gegebene Messfrequenz die Sendeantennen 104 eine nach der anderen aktiviert werden, bspw. beginnend mit der Sendeantenne in Reihe 502 ganz unten über die weiteren Sendeantennen in der Reihe 502 nach oben, fortfahrend mit der Sendeantenne in Reihe 504 ganz unten über die weiteren Sendeantennen in der Reihe 504 bis zu der letzten Sendeantenne in Reihe 504 ganz oben. Währenddessen wären alle Empfangsantennen der Reihen 506, 508 unabhängig davon aktiv, welche der Sendeantennen momentan sendet. In a conventional strictly sequential measurement process, for a given measurement frequency, the transmit antennas would 104 one after the other activated, for example, starting with the transmitting antenna in series 502 at the bottom, over the other transmit antennas in the row 502 upwards, continuing with the transmitting antenna in series 504 at the bottom, over the other transmit antennas in the row 504 up to the last transmitting antenna in series 504 at the top. Meanwhile, all the receiving antennas of the rows would be 506 . 508 regardless of which of the transmit antennas is currently transmitting.

Gemäß der schematischen Darstellung in 5 wird erfindungsgemäß ein anderes Aktivierungsmuster verfolgt. Zwei der Sendeantennen 104 werden stets zeitgleich aktiviert, und zwar bspw. jeweils eine in der Reihe 502 und eine in der Reihe 504. Bspw. können parallel zuerst die untersten Antennen jeder Reihe aktiviert werden, danach fortlaufend bis zur jeweils obersten Antenne in jeder der Reihen 502, 504, wie durch die Pfeile 510, 512 angedeutet. According to the schematic representation in 5 According to the invention, a different activation pattern is pursued. Two of the transmitting antennas 104 are always activated at the same time, for example, one in each row 502 and one in the row 504 , For example. In parallel, the lowest antennas of each row can be activated in parallel first, then continuously up to the uppermost antenna in each of the rows 502 . 504 as by the arrows 510 . 512 indicated.

Die Antennen in der Reihe 502 werden dabei zur Aussendung von Signalen bspw. mit einer Frequenz f_100 angeregt, die Antennen in der Reihe 504 zur Aussendung von Signalen mit einer Frequenz f_200. Die Frequenzen f_100 und f_200 sind dabei so gewählt, dass die entsprechenden Sendesignale orthogonal zueinander sind. Zu einem beliebigen Sendezeitpunkt sind immer nur eine Antenne der Reihe 502 auf der Frequenz f_100 und eine Antenne der Reihe 504 auf der Frequenz f_200 aktiv, d.h. es gilt hier wie auch für andere Ausführungsbeispiele, dass alle zeitgleich ausgesendeten Signale orthogonal zueinander stehen, und daher durch geeignet darauf basierende Signalverarbeitung effizient getrennt werden können. Konkrete Beispiele für die Verwirklichung der Orthogonalitätsbedingung werden weiter unten im Zusammenhang mit der digitalen Signaltrennung der entsprechenden reflektierten Signale diskutiert. The antennas in the row 502 are excited for the transmission of signals, for example. With a frequency f_100, the antennas in the series 504 for the transmission of signals with a frequency f_200. The frequencies f_100 and f_200 are chosen so that the corresponding transmission signals are orthogonal to one another. At any time of transmission, there is always only one antenna in the row 502 on the frequency f_100 and one antenna of the series 504 is active on the frequency f_200, ie it applies here as well as for other embodiments, that all simultaneously transmitted signals are orthogonal to each other, and therefore can be efficiently separated by appropriately based thereon signal processing. Concrete examples of the realization of the orthogonality condition are discussed below in the context of the digital signal separation of the respective reflected signals.

Die zeitgleiche Aussendung und der parallele Empfang von Messsignalen erlaubt es, einen Messzeitgewinn zu realisieren, ohne dass es hierdurch zu Einbußen bei der Bildrekonstruktion kommt, etwa in Bezug auf eine axiale und/oder laterale Bildauflösung. Nach Aufnahme der Messwerte wird simultan zu der jeweils nächsten Senderantenne jeder Gruppe umgeschaltet. The simultaneous transmission and the parallel reception of measurement signals makes it possible to realize a gain in measurement time without resulting in any loss of image reconstruction, for example in relation to an axial and / or lateral image resolution. After recording the measured values, the system switches simultaneously to the next transmitter antenna of each group.

Alle oder einige der Empfangsantennen 106 können zur Messwertaufnahme permanent aktiv sein; insbesondere ist die Aktivierung der Empfangsantennen 106 unabhängig vom Ansteuerungsmechanismus für die Sendeantennen 104. Mögliche Abweichungen von der dauerhaften Aktivierung der Empfangsantennen, bspw. aufgrund von DBF-Mechanismen, der Maskierung einzelner Messwerte, etc. werden im Übrigen im Rahmen dieser Anmeldung außer Acht gelassen. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen werden DBF-Mechanismen sowie weitere Verfahren zur Bildrekonstruktion einschließlich möglicher Maskierungen von Datenpunkten nur während der Nachverarbeitung der Messdaten angewendet, so dass die Empfangsantennen während eines Empfangszeitraums zur Messdatenaufnahme ausnahmslos zu jedem Zeitpunkt aktiv sind. All or some of the receiving antennas 106 can be permanently active for measured value recording; in particular, the activation of the receiving antennas 106 independent of the drive mechanism for the transmit antennas 104 , Possible deviations from the permanent activation of the receiving antennas, for example due to DBF mechanisms, the masking of individual measured values, etc., are disregarded for the rest in the context of this application. In certain embodiments, DBF mechanisms as well as other methods of image reconstruction including possible masking of data points are only applied during the post-processing of the measurement data, so that the receive antennas are invariably active at any time during a receive period for measurement data acquisition.

Zur Erzielung einer geeigneten axialen Auflösung sendet jede Sendeantenne zeitlich nacheinander auf einer Mehrzahl unterschiedlicher Sendefrequenzen. Ein entsprechender Frequenzvektor Vf_1 für die Sendeantennen der Reihe 502 kann bspw. 64 Frequenzen f_100–f_163 vorgeben. Ein Frequenzvektor Vf_2 für die Sendeantennen in der Reihe 504 kann bspw. 64 Frequenzen f_200–f_263 vorgeben, wobei alle 128 Frequenzen f_100, f-101, ..., f_163, f_200, f_201, ... f_263 sich voneinander unterscheiden können, aber nicht zwingend müssen. Notwendig ist lediglich, dass sich in den Paarungen der zeitgleich ausgesendeten Frequenzen, z.B. (f_100, f_200), ..., (f_163, f_263) die Sendefrequenzen unterscheiden, und zwar derart, dass die Frequenzen jeder dieser Paarungen untereinander orthogonal sind. To achieve suitable axial resolution, each transmit antenna transmits at a plurality of different transmission frequencies in succession. A corresponding frequency vector Vf_1 for the transmit antennas of the series 502 can for example specify 64 frequencies f_100-f_163. A frequency vector Vf_2 for the transmit antennas in the series 504 can, for example. 64 Specify frequencies f_200-f_263, where all 128 Frequencies f_100, f-101, ..., f_163, f_200, f_201, ... f_263 can differ from one another, but do not necessarily have to. All that is necessary is that in the pairings of simultaneously emitted frequencies, eg (f_100, f_200), ..., (f_163, f_263), the transmission frequencies differ, in such a way that the frequencies of each of these pairings are orthogonal to one another.

Bei einem herkömmlichen, strikt sequentiellen Messverfahren würde jede der z.B. 96 Sendeantennen des Clusters 120 auf 64 Messfrequenzen senden, d.h. es gäbe 6144 Sende-bzw. Empfangszeitpunkte zur Erzielung von 6144 Messergebnissen. Bei einer Sendergruppierung wie in 5 veranschaulicht sendet jeweils eine von 48 Antennen der Reihe 502 und eine von 48 Antennen der Reihe 504 parallel. Dieses Verfahren wird für alle 64 Positionen der oben beispielhaft eingeführten Frequenzvektoren Vf_1, Vf_2 für die Reihen 502 bzw. 504 wiederholt, so dass aus 3072 Messzeitpunkten wiederum eine Anzahl von 6144 Messergebnissen gewonnen werden kann. In a conventional, strictly sequential measurement method, each of the eg 96 transmit antennas of the cluster would 120 send to 64 measuring frequencies, ie there would be 6144 send resp. Receiving times to obtain 6144 measurement results. For a station grouping like in 5 each one of 48 antennas of the series transmits 502 and one of 48 antennas in the series 504 parallel. This method is used for all 64 positions of the above introduced by way of example frequency vectors Vf_1, Vf_2 for the rows 502 respectively. 504 repeated, so that from 3072 measurement times in turn a number of 6144 measurement results can be obtained.

Aus dieser Betrachtung ergibt sich bereits ein durch parallele Messungen erzielbarer Messzeitgewinn um einen Faktor 2. Allerdings ist die Voraussetzung hierfür, dass die reflektierten parallelen Signale auch empfangen werden können, d.h. von der nachgeschalteten Signalverarbeitung getrennt werden können. Die Signaltrennung wird weiter unten im Detail diskutiert, insbesondere in Bezug auf die Anforderung, dass die Komplexität der Signalverarbeitung nicht wesentlich höher sein sollte als bei einem strikt sequentiellem Messvorgang. In Bezug auf das hier anhand von 5 geschilderte Beispiel sei erwähnt, dass ein Messzeitgewinn von einem Faktor 2 in praktischen Realisierungen aufgrund der Anforderungen an eine Signaltrennung nicht ganz erreicht werden kann, wohl jedoch ein Faktor von bspw. 1,6. From this consideration results already obtained by parallel measurements measuring time gain by a factor of 2. However, the prerequisite for this is that the reflected parallel signals can also be received, that can be separated from the downstream signal processing. The signal separation will be discussed in detail below, particularly with respect to the requirement that the complexity of the signal processing should not be significantly higher than with one strictly sequential measurement. In terms of here by way of 5 described example may be that a measurement time gain of a factor of 2 in practical implementations due to the requirements for signal separation can not be fully achieved, but a factor of, for example, 1.6.

Bei der Sendergruppierung gemäß 5 werden jeweils zwei gegenüberliegende Antennen aktiviert, jedoch sind auch andere Aktivierungsmuster möglich. So könnten die Antennen in den Reihen 502 und 504 statt von unten nach oben (Pfeile 510, 512) etwa von oben nach unten, oder auch gegenläufig aktiviert werden. Darüber hinaus müssen die Sendergruppierungen nicht geometrisch benachbarte Sendeantennen umfassen, sondern die Gruppen können geometrisch überlappen. So kann eine erste Sendergruppe etwa jede zweite Sendeantenne sowohl der Reihe 502 als auch der Reihe 504 umfassen, und eine zweite Sendergruppe die verbleibenden Antennen. In the station grouping according to 5 In each case two opposite antennas are activated, but other activation patterns are possible. So could the antennas in the rows 502 and 504 instead of from bottom to top (arrows 510 . 512 ) from top to bottom, or can be activated in opposite directions. In addition, the transmitter groupings do not have to include geometrically adjacent transmit antennas, but the groups may overlap geometrically. Thus, a first transmitter group may be about every second transmit antenna of both the series 502 as well as the series 504 and a second transmitter group the remaining antennas.

Es können auch mehr als zwei Sendergruppen gebildet werden. So könnte eine erste Sendergruppe die Sendeantennen der unteren Hälfte von Reihe 502 umfassen, eine zweite Sendergruppe die Sendeantennen der oberen Hälfte von Reihe 502, eine dritte Sendergruppe die Sendeantennen der unteren Hälfte von Reihe 504, und eine vierte Sendergruppe die Sendeantennen der oberen Hälfte von Reihe 504. Zu jedem Sendezeitpunkt würde jeweils eine Antenne der vier Gruppen senden, wobei bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel jedes von vier zeitgleich ausgesendeten Sendesignalen orthogonal zu den drei anderen Signalen ist. Wie an anderer Stelle ausführlich diskutiert, steigt die Messgeschwindigkeit aufgrund von Messzeitgewinnen mit einer steigenden Anzahl an Sendergruppen. It is also possible to form more than two transmitter groups. So a first transmitter group could be the transmit antennas of the lower half of row 502 a second transmitter group comprises the transmit antennas of the upper half of row 502 , a third transmitter group the transmit antennas of the lower half of row 504 and a fourth transmitter group the transmit antennas of the upper half of the row 504 , At each transmit time, one antenna of the four groups would each transmit, and in a particular embodiment, each of four simultaneously transmitted transmit signals is orthogonal to the three other signals. As discussed in detail elsewhere, the measurement speed increases due to measurement time gains with an increasing number of transmitter groups.

Umfasst ein System eine Mehrzahl von Antennenclustern, so wie etwa das System 100 aus 1, dann können die Sendergruppen und Aktivierungsmuster über alle Antennencluster erstreckt werden. So könnte etwa das zeitgleiche Aussenden von orthogonalen Sendesignalen mit Frequenzen f_100 und f_200, wie in 5 veranschaulicht, sequentiell für alle Cluster eines Systems durchgeführt werden. Bezogen auf die oben beispielhaft diskutierten Frequenzvektoren ist es denkbar, dass zunächst mit einem Cluster Messungen über alle Frequenzpaare (f_100, f_200), ..., (f_163, f_263) durchgeführt werden, danach mit einem nächsten Antennencluster, usw. Bei einem andern Ausführungsbeispiel könnte zunächst die Frequenzpaarung (f_100, f_200) über alle Antennencluster gemessen werden, dann die Frequenzpaarung (f_101, f_201), etc. A system includes a plurality of antenna clusters, such as the system 100 out 1 , then the transmitter groups and activation patterns can be extended over all the antenna clusters. For example, the simultaneous transmission of orthogonal transmission signals with frequencies f_100 and f_200, as in 5 illustrated sequentially for all clusters of a system. With reference to the frequency vectors discussed above by way of example, it is conceivable that measurements are first carried out with one cluster over all frequency pairs (f_100, f_200),..., (F_163, f_263), then with a next antenna cluster, etc. In another exemplary embodiment First, the frequency pairing (f_100, f_200) could be measured across all antenna clusters, then the frequency pairing (f_101, f_201), etc.

6A zeigt schematisch ein System 600 mit einer durch 16 Antennencluster 602 realisierten Apertur. Jeder der Cluster 602 kann bspw. mit Sende- und Empfangsantennen bestückt sein wie dies oben für die Sendecluster 120 der 1, 2 bzw. 5 geschildert wurde. Alternativ könnten die Cluster 602 auch nur Sendeantennen umfassen, während die Empfangsantennen anders implementiert wären. 6A schematically shows a system 600 with one through 16 antenna cluster 602 realized aperture. Each of the clusters 602 may for example be equipped with transmitting and receiving antennas as above for the transmission cluster 120 of the 1 . 2 respectively. 5 was described. Alternatively, the clusters could 602 include only transmit antennas while the receive antennas would be implemented differently.

Alle Sendeantennen des Systems 600 sind einem von zwei Gruppen 604, 606 zugeordnet. Die Gruppe 604 enthält die Sendeantennen der oberen 8 Cluster 602, die Gruppe 606 enthält die Sendeantennen der unteren 8 Cluster 602. Somit sind hier, anders als bei dem anhand von 5 geschilderten Beispiel, alle Sendeantennen eines beliebigen Clusters 602 stets genau einer Gruppe zugeordnet. Die Empfangsantennen der 16 Cluster 602, sofern vorhanden, sind nicht irgendeiner Gruppe zugeordnet. All transmit antennas of the system 600 are one of two groups 604 . 606 assigned. The group 604 contains the transmit antennas of the top 8 clusters 602 , the group 606 contains the transmit antennas of the lower 8 clusters 602 , Thus, here, unlike the case of 5 example, all transmit antennas of any cluster 602 always assigned to exactly one group. The receiving antennas of the 16 clusters 602 , if available, are not assigned to any group.

Bei einem Messvorgang wird jeweils zeitgleich eine der Sendeantennen der Gruppe 604 und eine der Sendeantennen der Gruppe 606 aktiviert. Die Reihenfolge der Aktivierung in jeder Gruppe wird durch die Pfeile 608, 610 veranschaulicht. Bezogen auf jede der Gruppen 604, 606 werden zeitlich nacheinander zunächst die Sendeantennen des jeweils unten links gelegenen Clusters 612 bzw. 614 aktiviert, gefolgt von den Sendeantennen der weiteren zu der jeweiligen Gruppe gehörenden Cluster 602 in einer Reihenfolge gegen den Uhrzeigersinn wie durch die Pfeile 608, 610 angedeutet. Zu einem bestimmten Zeitpunkt könnte z.B. der Cluster 616 der Gruppe 604 und parallel dazu der Cluster 618 der Gruppe 606 aktiviert sein, wie durch die mit einer gestrichelten Box versehenen Cluster 616, 618 angedeutet. During a measurement process, one of the transmit antennas of the group will be active at the same time 604 and one of the transmit antennas of the group 606 activated. The order of activation in each group is indicated by the arrows 608 . 610 illustrated. Related to each of the groups 604 . 606 The transmit antennas of the respective cluster on the lower left will be consecutive in time 612 respectively. 614 followed by the transmit antennas of the other clusters belonging to the respective group 602 in a counterclockwise order as indicated by the arrows 608 . 610 indicated. At some point, for example, the cluster could 616 the group 604 and in parallel the cluster 618 the group 606 be activated, such as by the dashed box provided with clusters 616 . 618 indicated.

Innerhalb eines Clusters 602 können die Sendeantennen nach einem Schema aktiviert werden wie dies durch die Pfeile 620 und 622 für die Cluster 612 bzw. 614 angedeutet ist. Within a cluster 602 The transmit antennas can be activated according to a scheme as indicated by the arrows 620 and 622 for the clusters 612 respectively. 614 is indicated.

Jeder der beiden Gruppen 604, 606 ist ein eigener Frequenzvektor Vf_1, Vf_2 zugeordnet. Entsprechend werden zeitgleiche Sendesignale jeweils auf Sendefrequenzen f_100 und f_200 derart ausgesendet, dass das Sendesignal der Gruppe 604 zu dem der Gruppe 606 jeweils orthogonal ist. Beispiele für die spektrale Belegung durch die Sendergruppen 604, 606 werden weiter unten beschrieben. Each of the two groups 604 . 606 is assigned its own frequency vector Vf_1, Vf_2. Accordingly, simultaneous transmission signals are transmitted in each case to transmission frequencies f_100 and f_200 in such a way that the transmission signal of the group 604 to the group 606 each is orthogonal. Examples of the spectral occupancy by the transmitter groups 604 . 606 will be described below.

Nachfolgend werden Beispiele für parallele Aktivierungsmuster der Gruppen 604 und 606 geschildert. So kann ein Messvorgang damit beginnen, dass die Sendeantennen der Gruppe 604 eine nach der anderen ein Sendesignal einer Frequenz f_100 aussenden. Jeweils zeitgleich senden die Sendeantennen der Gruppe 606 eine nach der anderen ein Sendesignal einer Frequenz f_200 aus. Dabei kann als erste die links unten im Cluster 612 bzw. 614 gelegene Sendeantenne senden, während die rechts oben im Cluster 624 bzw. 626 gelegene Sendeantenne zuletzt sendet. Der Durchlauf kann danach mit den weiteren Frequenzpaarungen (f_101, f201), ... wiederholt werden. The following are examples of parallel activation patterns of the groups 604 and 606 portrayed. Thus, a measurement process may begin with the transmit antennas of the group 604 one after the other emit a transmission signal of a frequency f_100. At the same time, the transmit antennas send the group 606 one after the other a transmission signal of a frequency f_200. It can be the first one in the lower left of the cluster 612 respectively. 614 Send antenna, while the top right in the cluster 624 respectively. 626 transmitter antenna last sends. The run can then with the further frequency pairings (f_101, f201), ... are repeated.

Dadurch dass die Sendergruppen 604 und 606 jeweils geometrisch zusammenhängende bzw. benachbart angeordnete Cluster bzw. Sendeantennen gruppieren, ergibt sich bei der Bildrekonstruktion ein oberes (Gruppe 604) bzw. unteres (Gruppe 606) Teilbild mit einer jeweils entsprechend besseren oder helleren Ausleuchtung im Objektbereich. Werden die Teilbilder geeignet gemeinsam verarbeitet, oder zumindest bei der Bildverarbeitung geeignet (kohärent) addiert, sollten derartige Effekte in einem Gesamtbild jedoch nicht sichtbar sein. Because the transmitter groups 604 and 606 group geometrically contiguous or adjacently arranged clusters or transmit antennas, an upper (group 604 ) or lower (group 606 ) Partial image with a correspondingly better or brighter illumination in the object area. If the partial images are suitably processed together, or at least suitably (coherently) added during image processing, such effects should not be visible in an overall image.

6B zeigt erneut das System 600 mit den 16 Antennenclustern 602 wie vorstehend geschildert, jedoch wird hier eine andere Sendergruppierung vorgenommen, bei der die Cluster und Sendeantennen des Systems 600 einer von vier Gruppen 652, 654, 656, 658 zugeordnet sind. Die Reihenfolge der Aktivierung der Cluster jeder Gruppe wird durch die Pfeile 660, 662, 664, 666 angedeutet. Zu einem bestimmten Zeitpunkt könnten z.B. parallel eine Sendeantenne des Clusters 668 der Gruppe 652, eine Sendeantenne des Clusters 670 der Gruppe 654, eine Sendeantenne des Clusters 672 der Gruppe 656, und eine Sendeantenne des Clusters 674 der Gruppe 658 aktiviert sein, wie durch die gestrichelten Boxen dieser Cluster angedeutet. 6B shows the system again 600 with the 16 antenna clusters 602 as described above, but here another transmitter grouping is made, in which the clusters and transmit antennas of the system 600 one of four groups 652 . 654 . 656 . 658 assigned. The order of activation of the clusters of each group is indicated by the arrows 660 . 662 . 664 . 666 indicated. At a certain time, for example, a transmitting antenna of the cluster could be parallel 668 the group 652 , a transmitting antenna of the cluster 670 the group 654 , a transmitting antenna of the cluster 672 the group 656 , and a transmitting antenna of the cluster 674 the group 658 be activated, as indicated by the dashed boxes of this cluster.

Jeder der vier Gruppen 652, 654, 656, 658 ist ein eigener Frequenzvektor zugeordnet. An einander entsprechenden Positionen innerhalb der vier Vektoren sind jeweils Sendefrequenzen f_100, f_200, f_300 und f_400 derart vorgegeben, dass die zeitgleich ausgesendeten Sendesignale der vier Gruppen zueinander orthogonal sind. Es werden dann zu jedem Messzeitpunkt vier Messpunkte parallel aufgenommen. Beispiele für die spektrale Belegung durch die Signale der Sendergruppen 652658 werden unten beschrieben. Each of the four groups 652 . 654 . 656 . 658 is assigned a separate frequency vector. At corresponding positions within the four vectors, transmission frequencies f_100, f_200, f_300 and f_400 are respectively predetermined in such a way that the transmission signals of the four groups transmitted at the same time are mutually orthogonal. Then, four measuring points are recorded in parallel at each measuring time. Examples of the spectral occupancy by the signals of the transmitter groups 652 - 658 are described below.

Auch die Sendergruppen 652658 gruppieren jeweils geometrisch benachbarte Cluster bzw. Sendeantennen. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, dass die Gruppen geometrische Teilaperturen definieren, die Gruppen können sich auch durchdringen bzw. überlagern. In jedem Falle werden letztlich mehrere Messabläufe (entsprechend der Zahl der Gruppen) zeitgleich auf einer Gesamtapertur realisiert. Ein Vorteil bei der gemeinsamen Gruppierung geometrisch zusammenhängender Cluster bzw. Antennen kann darin liegen, dass diese mit symmetrischen Aktivierungsmustern belegt werden können wie bei den Beispielen der 6A und 6B durch die Pfeile 608, 610, 660666 angedeutet. Weil nahe benachbarte Sendeantennen der unterschiedlichen Gruppen nicht gleichzeitig aktiviert werden, kann so das Vorkommen von Sende-/Empfangspaaren minimiert werden, die für ein Antennenübersprechen anfällig sind. Also the transmitter groups 652 - 658 each group geometrically adjacent clusters or transmit antennas. However, it is not absolutely necessary that the groups define geometric subapertures; the groups can also penetrate or overlap. In any case, several measurement sequences (corresponding to the number of groups) are ultimately realized simultaneously on a total aperture. An advantage in the joint grouping of geometrically connected clusters or antennas may be that they can be assigned symmetric activation patterns as in the examples of FIGS 6A and 6B through the arrows 608 . 610 . 660 - 666 indicated. Thus, because adjacent transmit antennas of the different groups are not activated simultaneously, the presence of transmit / receive pairs that are susceptible to antenna crosstalk can be minimized.

Generell gilt, dass sowohl innerhalb wie auch zwischen den Antennenclustern einer Gruppe eine Vielzahl unterschiedlicher Aktivierungsmuster denkbar ist. In general, both within and between the antenna clusters of a group, a large number of different activation patterns is conceivable.

Bei den hier geschilderten Ausführungsbeispielen sind die auf einer Gesamtapertur definierten Gruppen gleich groß, d.h. die Gruppen umfassen jeweils die gleiche Anzahl Cluster bzw. Sendeantennen. Für einen effizienten Messvorgang ist eine derartige Gruppierung vorteilhaft, allerdings nicht zwingend notwendig. Sind die Gruppen unterschiedlich groß, wird zu bestimmten Zeitpunkten z.B. statt eines Zweitonsignals nur ein Eintonsignal, oder statt eines Viertonsignals nur ein Drei-, Zwei-, oder Eintonsignal empfangen; es kann jedoch auch bei diesen Konfigurationen ein Messzeitgewinn erzielt werden. In the embodiments described here, the groups defined on a total aperture are the same size, i. the groups each comprise the same number of clusters or transmit antennas. For an efficient measuring process, such a grouping is advantageous, but not absolutely necessary. If the groups are of different sizes, at certain times e.g. only a single-tone signal instead of a two-tone signal, or only a three-tone, two-tone, or single-tone signal instead of a four-tone signal; However, it can be achieved in these configurations, a measuring time gain.

7A veranschaulicht ein Beispiel für eine spektrale Belegung bzw. Verteilung der Messpunkte zweier Sendergruppen, d.h. der Frequenzvektoren dieser Gruppen, bspw. der beiden Gruppen 604 und 606 aus 6A. Eine Sendergruppe hat genau einen Frequenzvektor, umgekehrt ist ein Frequenzvektor immer einer bestimmten Sendergruppe zugeordnet. 7A illustrates an example of a spectral occupancy or distribution of the measurement points of two transmitter groups, ie the frequency vectors of these groups, eg. The two groups 604 and 606 out 6A , A transmitter group has exactly one frequency vector, conversely a frequency vector is always assigned to a specific transmitter group.

Der Frequenzvektor Vf_1 der Gruppe 604 definiert eine Folge von 64 Sendefrequenzen f_100, f_101, f_102, etc. Die Sendefrequenzen sind in einem Frequenzbereich zwischen 70 GHz und 80 GHz gleichmäßig, d.h. äquidistant angeordnet; somit haben jeweils aufeinanderfolgende Sendefrequenzen einen Abstand D_f von etwa 160 MHz. Ein derartiger Frequenzvektor ermöglicht eine optimierte axiale Auflösung (SFCW), jedoch müssen Frequenzvektoren keineswegs zwingend äquidistante Frequenzpunkte definieren; erfindungsgemäße Vorteile können auch bei nicht oder nur teilweise äquidistanten Frequenzpunkten realisiert werden. Deckt der Frequenzvektor wie hier eine Messbandbreite von etwa 10 Gigahertz ab, sind axiale Auflösungen im Bereich von ca. 10 Millimetern erreichbar. The frequency vector Vf_1 of the group 604 defines a sequence of 64 transmission frequencies f_100, f_101, f_102, etc. The transmission frequencies are uniform in a frequency range between 70 GHz and 80 GHz, ie arranged equidistantly; Thus, each successive transmission frequencies have a distance D_f of about 160 MHz. Such a frequency vector enables optimized axial resolution (SFCW), but frequency vectors by no means necessarily have to define equidistant frequency points; Advantages of the invention can also be realized with non-equidistant or only partially equidistant frequency points. If the frequency vector covers a measuring bandwidth of approximately 10 gigahertz, axial resolutions in the range of approximately 10 millimeters can be achieved.

Der Frequenzvektor Vf_2 der Gruppe 606 definiert ebenfalls eine Folge von 64 Sendefrequenzen f_200, f_201, f_202, etc. Wie aus 7A ersichtlich, sind auch in diesem Beispiel die Sendefrequenzen äquidistant zueinander mit einem jeweiligen spektralen Abstand von D_f angeordnet. The frequency vector Vf_2 of the group 606 also defines a sequence of 64 transmission frequencies f_200, f_201, f_202, etc. As shown 7A can be seen, the transmission frequencies are arranged equidistant from each other with a respective spectral distance of D_f in this example.

Die Frequenzvektoren Vf_1 und Vf_2 sind leicht gegeneinander versetzt, und zwar mit einem Frequenzversatz ∆f. Der Frequenzversatz ∆f ist so gewählt, dass die Sendefrequenzen der beiden Sendergruppen zu orthogonalen Sendesignalen führen, also dass bspw. die Sendesignale der Sendeantennen der Gruppe 604 mit der Sendefrequenz f_100 orthogonal zu den Sendesignalen der Sendeantennen der Gruppe 606 mit der Sendefrequenz f_200 sind. The frequency vectors Vf_1 and Vf_2 are slightly offset from each other with a frequency offset Δf. The frequency offset .DELTA.f is chosen so that the transmission frequencies of the two transmitter groups lead to orthogonal transmission signals, so that, for example, the transmission signals of the Transmission antennas of the group 604 with the transmission frequency f_100 orthogonal to the transmission signals of the transmission antennas of the group 606 with the transmission frequency f_200.

Der Frequenzversatz ∆f kann kleiner gewählt werden als der spektrale Abstand D_f der Messpunkte eines Frequenzvektors. Der Grund hierfür wird weiter unten diskutiert. Im vorliegenden Beispiel kann der Frequenzversatz ∆f bspw. in einem Bereich zwischen 10 MHz und 50 MHz liegen. Es ergibt sich ein Frequenzraster welches grob dem Muster der Sendefrequenzen entspricht, wie es von einem einzelnen Frequenzvektor vorgegeben wird, wobei jedoch an Häufungspunkten 702, 704, 706 im Spektrum zwei Sendefrequenzen der Gruppen dicht nebeneinander liegen. Werden Sendesignale mit den Frequenzen der Häufungspunkte zeitgleich ausgesendet, ergeben sich während des Messvorgangs also Zweitonsignale mit jeweils den Frequenzpaaren (f_100, f_200), (f_101, f_201), etc. The frequency offset Δf can be chosen to be smaller than the spectral distance D_f of the measuring points of a frequency vector. The reason for this is discussed below. In the present example, the frequency offset Δf may, for example, be in a range between 10 MHz and 50 MHz. The result is a frequency grid which roughly corresponds to the pattern of transmission frequencies, as dictated by a single frequency vector, but at cluster points 702 . 704 . 706 in the spectrum two transmission frequencies of the groups are close together. If transmit signals with the frequencies of the cluster points are transmitted at the same time, two-tone signals with the respective frequency pairs (f_100, f_200), (f_101, f_201), etc. result during the measurement process.

Die Orthogonalitätsbedingung muss nicht zwingend zwischen den Sendefrequenzen erfüllt sein, die in den beiden Vektoren Vf_1 bzw. Vf_2 die entsprechende Position belegen, d.h. es müssen nicht zwingend die Senderfrequenzen der Häufungspunkte sein, aus denen die orthogonalen Sendersignale hervorgehen; von Bedeutung ist nur, dass zeitgleich ausgesendete Sendersignale der unterschiedlichen Gruppen orthogonal zueinander sind. Jedoch wird in den Beispielen zu Zwecken der Diskussion davon ausgegangen, dass die zeitgleich ausgesendeten Signale jeweils mit den Frequenzen eines der Häufungspunkte ausgesendet werden. The orthogonality condition does not necessarily have to be fulfilled between the transmission frequencies which occupy the corresponding position in the two vectors Vf_1 and Vf_2, i. it is not absolutely necessary to be the transmitter frequencies of the accumulation points from which the orthogonal transmitter signals emerge; is important only that simultaneously emitted transmitter signals of the different groups are orthogonal to each other. However, in the examples for purposes of discussion, it is assumed that the signals transmitted at the same time are each emitted at the frequencies of one of the clustering points.

7B zeigt ein weiteres Beispiel einer spektralen Belegung durch mehrere geeignet gegeneinander versetzte Frequenzvektoren. Vier Frequenzvektoren sind definiert, bspw. für die Sendergruppen 652658 aus 6B. Der Frequenzvektor Vf_1 der Gruppe 652 definiert eine Folge von 64 Sendefrequenzen f_100, f_101, f_102, etc. Die Sendefrequenzen können wiederum in einem Frequenzbereich zwischen 70 GHz und 80 GHz äquidistant mit einem spektralen Abstand D_f von ca. 160 MHz angeordnet sein. Der Frequenzvektor Vf_1 kann z.B. identisch definiert sein wie der Vektor Vf_1 aus 7A. 7B shows a further example of a spectral occupancy by a plurality of suitably staggered frequency vectors. Four frequency vectors are defined, for example for the transmitter groups 652 - 658 out 6B , The frequency vector Vf_1 of the group 652 defines a sequence of 64 transmission frequencies f_100, f_101, f_102, etc. The transmission frequencies can in turn be arranged in a frequency range between 70 GHz and 80 GHz equidistant with a spectral distance D_f of about 160 MHz. The frequency vector Vf_1 can be defined identically, for example, as the vector Vf_1 7A ,

Dir Frequenzvektoren Vf_2, Vf_3 und Vf_4 der Gruppen 655, 656, 658 definieren ebenfalls jeweils eine Folge von 64 Sendefrequenzen f_200, f_201, ..., bzw. f_300, ..., bzw. f_400, .... Die Sendefrequenzen der Vektoren Vf_2, Vf_3 und Vf_4 können aus den Sendefrequenzen des Vektors Vf_1 durch einen jeweiligen Frequenzversatz von ∆f, 2∆f, bzw. 3∆f abgeleitet werden. Der Wert von ∆f kann in den Beispielen der 7A und 7B gleich oder verschieden sein. Sollen die Belegungen der 7A und 7B allerdings mit ein- und demselben System mit z.B. fester Abtastrate realisiert werden, wird ∆f unterschiedlich sein. Allgemein können die Sendefrequenzen von N Frequenzvektoren aus den Sendefrequenzen eines Ausgangsvektors durch einen Frequenzversatz von n·∆f erzeugt werden für n = 0 (Ursprungsvektor), ..., N – 1. Dir are frequency vectors Vf_2, Vf_3 and Vf_4 of the groups 655 . 656 . 658 also define a sequence of 64 transmission frequencies f_200, f_201,..., and f_300,..., and f_400, respectively. The transmission frequencies of the vectors Vf_2, Vf_3 and Vf_4 can be determined from the transmission frequencies of the vector Vf_1 by a respective frequency offset of .DELTA.f, 2Δf, and 3Δf are derived. The value of Δf can be used in the examples of 7A and 7B be the same or different. Should the assignments of the 7A and 7B However, if one and the same system are implemented with a fixed sampling rate, for example, Δf will be different. In general, the transmission frequencies of N frequency vectors from the transmission frequencies of an output vector can be generated by a frequency offset of n * Δf for n = 0 (origin vector), ..., N-1.

Es ist allerdings nicht zwingend erforderlich, dass bei mehr als zwei Frequenzvektoren benachbarte Vektoren um ein- und denselben festen Betrag gegeneinander versetzt sind. So kann etwa einer der vier Frequenzvektoren in 7B wegfallen. Wichtig ist auch hier nur, dass die Orthogonalitätsbedingung für gleichzeitig ausgesandte Sendesignale erfüllt ist. However, it is not absolutely necessary that, in the case of more than two frequency vectors, neighboring vectors are offset from each other by one and the same fixed amount. For example, one of the four frequency vectors in 7B eliminated. It is also important here only that the orthogonality condition for simultaneously transmitted transmission signals is met.

In dem in 7B dargestellten Spektrum ergibt sich wiederum ein Frequenzraster welches grob dem Muster der Sendefrequenzen entspricht, wie es von einem einzelnen Frequenzvektor vorgegeben wird, jedoch mit einer Mehrzahl von Sendefrequenzen an Häufungspunkten 752, 754, 756 im Spektrum. Diese Häufungspunkte im Spektrum ergeben sich dann, wenn die Werte von ∆f merklich kleiner sind als der Wert von D_f; genauer gesagt, wenn 2∆f im Falle der 7A, bzw. 4∆f im Falle der 7B kleiner ist als D_f. Werden bei einer Mehrzahl an Sendergruppen die jeweiligen Frequenzvektoren in gleicher Weise durchgemessen, haben die zeitgleich ausgesendeten Sendesignale der verschiedenen Sendergruppen die Frequenzen am spektralen Ort der Häufungspunkte, d.h. die Orthogonalitätsbedingung für die Sendersignale muss jeweils für die Sendefrequenzen untereinander erfüllt sein, die einen Häufungspunkt ausmachen. In the in 7B The spectrum shown again results in a frequency grid which roughly corresponds to the pattern of the transmission frequencies, as dictated by a single frequency vector, but with a plurality of transmission frequencies at accumulation points 752 . 754 . 756 in the spectrum. These accumulation points in the spectrum arise when the values of Δf are appreciably smaller than the value of D_f; more precisely, if 2Δf in the case of 7A , or 4Δf in the case of 7B is smaller than D_f. If the respective frequency vectors are measured in the same way in the case of a plurality of transmitter groups, the transmit signals of the different transmitter groups transmitted at the same time have the frequencies at the spectral location of the cluster points, ie the orthogonality condition for the transmitter signals must be satisfied for the transmitter frequencies which make up a cluster point.

Neben der Orthogonalitätsbedingung kann die spektrale Breite B_f der Häufungspunkte, die im Beispiel der 7A einen Wert von 2∆f, im Beispiel der 7B einen Wert von 4∆f hat, so gewählt werden, dass B_f kleiner oder gleich einer Empfangsbandbreite der Empfangsantennen bzw. der nachgeschalteten Signalverarbeitung ist, d.h. der Empfangskanäle. Nur in diesem Falle ist ein gleichzeitiger Empfang der zeitgleich ausgesandten Sendesignale möglich und damit die Realisierung eines Messzeitgewinns. In addition to the orthogonality condition, the spectral width B_f of the cluster points, which in the example of FIG 7A a value of 2Δf, in the example of 7B has a value of 4Δf, so that B_f is less than or equal to a receiving bandwidth of the receiving antennas or the downstream signal processing, ie the receiving channels. Only in this case, a simultaneous reception of the simultaneously transmitted transmission signals is possible and thus the realization of a measuring time gain.

Durch die Belegung der gesamten Messbandbreite mit einem Frequenzraster mit Häufungspunkten, die durch jeweils geringfügig gegeneinander versetzte Frequenzvektoren entstehen, erhöht sich die Anzahl der Messpunkte im Spektrum entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Sendergruppen. Allerdings bleibt insgesamt die Anzahl der gewonnenen Messwerte konstant, weil jede Sendeantenne nur ihren jeweils eigenen Frequenzvektor durchmisst. Der Unterschied zu einem herkömmlichen Messvorgang besteht dann darin, dass an einem gegebenen spektralen Punkt nicht nur mit einer einzigen Messfrequenz, sondern mit mehreren Messfrequenzen gemessen wird, die leicht gegeneinander versetzt sind; also etwa um ∆f im Beispiel der 7A bzw. um maximal 3∆f im Falle der 7B. By occupying the entire measurement bandwidth with a frequency grid with accumulation points, which arise by each slightly offset from each other frequency vectors, the number of measurement points in the spectrum increases according to the number of provided transmitter groups. However, overall, the number of measured values obtained remains constant, because each transmitting antenna only measures its own frequency vector. The difference to a conventional measurement process is that it is measured at a given spectral point not only with a single measurement frequency, but with multiple measurement frequencies, the slightly against each other are offset; ie about Δf in the example of 7A or by a maximum of 3Δf in the case of 7B ,

Ein Messzeitgewinn kann deshalb realisiert werden, weil die Messfrequenzen in geeigneter Weise gegeneinander versetzt sind, nämlich so, dass die resultierenden Sendesignale orthogonal sind, somit durch eine geeignete Signalverarbeitung effizient voneinander getrennt werden und daher gleichzeitig ausgesendet werden können. Darüber hinaus kann ein Frequenzversatz zwischen den Vektoren, etwa wie der in den 7A oder 7B jeweils beispielhaft veranschaulichte Versatz ∆f, so gewählt werden, dass er einen parallelen Empfang der orthogonalen Signale mit praktisch realisierbarem Hardwareaufwand ermöglicht, wie nachfolgend diskutiert wird. A gain in measurement time can be realized because the measurement frequencies are suitably offset from each other, namely such that the resulting transmit signals are orthogonal, thus can be efficiently separated from each other by appropriate signal processing and therefore can be transmitted simultaneously. In addition, a frequency offset between the vectors, much like the one in the 7A or 7B each exemplified offset .DELTA.f be selected so that it allows a parallel reception of the orthogonal signals with practically realizable hardware cost, as discussed below.

Eine Signalverarbeitung zur Signaltrennung kann im Digitalteil des Empfängers erfolgen wie in 3 anhand der Backend-Komponente 304 veranschaulicht. Hierbei wird nach Zwischenfrequenzumsetzung das analoge Empfangssignal in der ADC-Komponente 314 mit einer Abtastfrequenz f_sample bzw. f_s ("sampling frequency") digitalisiert. Eine Signaltrennung des digitalisierten Signals wird sodann in der Komponente 316 durchgeführt. Zur Signaltrennung können beispielsweise Verfahren der diskreten Fouriertransformation (DFT) zur Anwendung kommen; diese sind insbesondere zur effizienten Aufnahme orthogonaler Signale geeignet. Verfahren hierzu sind aus dem Bereich der Anwendung von OFDM-Verfahren für Datenübertragungsverfahren und entsprechende Kommunikationssysteme bekannt und werden hier nicht weiter behandelt. Es sei lediglich erwähnt, dass OFDM-Verfahren zur Signaltrennung keine steilen Filterfunktionen benötigen, die lange Messzeiten und/oder aufwendige Realisierungen benötigen, was dem Ziel einer möglichst kurzen Messzeit und/oder einer wünschenswert hohen Integrationsdichte entgegenstehen würde. A signal processing for signal separation can be done in the digital part of the receiver as in 3 based on the backend component 304 illustrated. Here, after intermediate frequency conversion, the analog received signal in the ADC component 314 digitized with a sampling frequency f_sample or f_s ("sampling frequency"). A signal separation of the digitized signal is then in the component 316 carried out. For example, discrete Fourier transform (DFT) techniques may be used for signal separation; These are particularly suitable for the efficient recording of orthogonal signals. Methods for this are known from the field of application of OFDM methods for data transmission methods and corresponding communication systems and will not be dealt with here. It should merely be mentioned that OFDM signal separation methods do not require steep filter functions which require long measurement times and / or complex implementations, which would be contrary to the goal of the shortest possible measurement time and / or a desirably high integration density.

Alternativ zu DFT-Verfahren kann auch bspw. in einer Filterbank in einer Reihe paralleler Kanäle jeweils eine digitale Abwärtsmischung mit nachgeschalteter Filterung durchgeführt werden. Als Filter kann hier etwa ein Mittelungsfilter ("averaging filter") verwendet werden. As an alternative to DFT methods, it is also possible, for example, to carry out a digital downwards mixing with downstream filtering in a filter bank in a series of parallel channels. The filter used here can be an averaging filter.

Zur effizienten Messdatenaufnahme sollte eine möglichst kurze Abtastzeit bzw. ein Filter möglichst geringer Ordnung verwendet werden. Die Anzahl N_sample der erforderlichen Abtastwerte ("samples") erhöht sich mit der Zahl N_carrier der Signale oder Träger ("carrier"), die zu trennen sind. Für bestimmte Ausführungsbeispiele gilt: N_sample = 2·N_carrier + 2. (1) For efficient measurement data recording, the shortest possible sampling time or a filter with the lowest possible order should be used. The number N_sample of the required samples increases with the number N_carrier of the signals or carriers to be separated. For certain embodiments: N_sample = 2 · N_carrier + 2. (1)

Für die Abtastung von Eintonsignalen sind hier also 4 Abtastwerte erforderlich, für Zweiton- bzw. Viertonsignale sind jedoch 6 bzw. 10 Abtastwerte erforderlich, d.h. die erforderlichen Messzeiten verlängern sich entsprechend. Der Messzeitgewinn durch paralleles Aussenden und Vermessen orthogonaler Signale wird also durch die für die Trennung von Mehrtonsignalen längere Empfangszeit wieder aufgehoben, allerdings nur teilweise. So müssen die Empfangsantennen bei einer typischen Implementierung für Zweitonsignale nur zwei Abtastperioden länger aktiv sein als für Eintonsignale, das entspricht bei einer Abtastfrequenz von f_sample = 100 MHz einer zusätzlichen Abtastzeit von etwa 20 Nanosekunden. For sampling one-tone signals, 4 samples are required here, but for 2-tone and 4-tone signals, 6 and 10 samples, respectively, are required; The required measuring times are extended accordingly. The measurement time gain by parallel transmission and measurement of orthogonal signals is thus canceled by the longer for the separation of multi-tone signals receiving time, but only partially. Thus, in a typical implementation for two-tone signals, the receive antennas need only be active for two sampling periods longer than for single-tone signals, which corresponds to an additional sampling time of about 20 nanoseconds at a sampling frequency of f_sample = 100 MHz.

Soll die mit der Abtastrate f_sample der ADC-Komponente 314 vorgegebene Zwischenfrequenzbandbreite vollständig ausgenutzt werden, so gilt für den bereits weiter oben eingeführten Frequenzversatz: ∆f = f_sample/N_sample. (2) Let's use the sample rate f_sample of the ADC component 314 predetermined intermediate frequency bandwidth are fully utilized, then applies to the already introduced above frequency offset: Δf = f_sample / N_sample. (2)

Es sei beispielhaft der Zusammenhang zwischen Abtastwerten und Zahl der Trägersignale gemäß Glg. (1) sowie eine Abtastrate von f_sample = 100 MHz für die ADC-Komponente 314 angenommen. Für den Zweitonbetrieb der Sendergruppen 604 und 606 aus 6A ergibt sich ein ungefährer Offset oder Frequenzversatz ∆f = 16,67 MHz. Unter der Voraussetzung eines konstanten Versatzes, und bezogen auf die spektrale Belegung wie in 7A dargestellt, bei der etwa die niedrigste Senderfrequenz der ersten Sendergruppe 604 bei f_100 = 70.00000 GHz liegt, sollte also die niedrigste Senderfrequenz der zweiten Sendergruppe 606 bei f_200 = 70.01667 GHz liegen, damit f_100 und f_200 sowohl orthogonal zueinander als auch parallel empfangbar sind. By way of example, the relationship between samples and the number of carrier signals according to Eq. (1) and a sample rate of f_sample = 100 MHz for the ADC component 314 accepted. For the two-tone operation of the transmitter groups 604 and 606 out 6A results in an approximate offset or frequency offset Δf = 16.67 MHz. Assuming a constant offset, and related to the spectral occupancy as in 7A at about the lowest transmitter frequency of the first transmitter group 604 at f_100 = 70.00000 GHz, so should the lowest station frequency of the second station group 606 at f_200 = 70.01667 GHz, so that f_100 and f_200 are both orthogonal to each other and can be received in parallel.

Bei einer äquidistanten Belegung des Spektrums zwischen 70 GHz und 80 GHz haben aufeinanderfolgende Sendefrequenzen eines Frequenzvektors (Vf_1 oder Vf_2) einen Abstand D_f = 158,73 MHz. Das nächste Frequenzpaar am Häufungspunkt 704 umfasst folglich die Sendefrequenzen (f_101 = 70,15873 GHz, f_201 = 70,17540 GHz), usw. With an equidistant occupancy of the spectrum between 70 GHz and 80 GHz, successive transmission frequencies of a frequency vector (Vf_1 or Vf_2) have a spacing D_f = 158.73 MHz. The next frequency pair at the cluster point 704 thus comprises the transmission frequencies (f_101 = 70.15873 GHz, f_201 = 70.17540 GHz), etc.

Für den Viertonbetrieb der 6B und 7B kann der Wert von D_f ebenso wie oben gewählt werden, jedoch sind die Frequenzen an den Häufungspunkten 752, 754, 756 nur um ∆f = 10 MHz gegeneinander versetzt. Auf diese Weise sind auch hier die entsprechenden Sendersignale parallel empfangbar und gleichzeitig orthogonal, d.h. effizient voneinander trennbar. For the four-tone operation of the 6B and 7B For example, the value of D_f can be selected as above, but the frequencies at the cluster points are 752 . 754 . 756 only offset by Δf = 10 MHz. In this way, the corresponding transmitter signals can be received in parallel and at the same time orthogonal, ie efficiently separated from each other here.

8A ist ein Frequenzdiagramm, das ein mit der Frequenz f_sample (f_s) abgetastetes ZF-Spektrum eines orthogonalen Zweitonsignals veranschaulicht. Bezugsziffern 802, 804, 806 und 808 bezeichnen Trägersignale, während die Ziffer 810 einen Gleichspannungsanteil der ADC-Komponente 314 bezeichnet. Die Trägersignale liegen gemäß der obigen Glg. (1) um ∆f = f_sample/6 auseinander. 8A FIG. 12 is a frequency diagram illustrating an IF spectrum of an orthogonal two-tone signal sampled at the frequency f_sample (f_s). references 802 . 804 . 806 and 808 denote carrier signals while the numeral 810 a DC component of the ADC component 314 designated. The carrier signals are in accordance with the above equation. (1) apart by Δf = f_sample / 6.

Dieses Spektrum kann bspw. digital herabgemischt werden. 8B veranschaulicht das Resultat, d.h. das Basisbandspektrum, wobei entsprechende Träger mit den gleichen Bezugsziffern wie in 8A bezeichnet sind. Durch den Mischvorgang erscheint noch eine zusätzliche Spektrallinie 812 bei f_sample/2. This spectrum can, for example, be mixed down digitally. 8B illustrates the result, ie the baseband spectrum, where corresponding carriers are given the same reference numerals as in FIG 8A are designated. Through the mixing process appears an additional spectral line 812 at f_sample / 2.

Zur Veranschaulichung ist in 8B weiterhin eine Übertragungsfunktion 814 eines digitalen Filters eingezeichnet, und zwar eines gleitenden 6-Tap-Mittelungsfilters. Die Anzahl der Taps entspricht der oben diskutierten Anzahl N_Sample an Abtastwerten. Für die Filterung von Viertonsignalen wäre entsprechend ein 10-Tap-Filter erforderlich. By way of illustration is in 8B furthermore a transfer function 814 of a digital filter, a sliding 6-tap averaging filter. The number of taps corresponds to the number N_sample of samples discussed above. For the filtering of quarter-tone signals, a 10-tap filter would be required.

In der spektralen Darstellung der 8B hat die Übertragungsfunktion des 6-Tap-Filters Nullstellen bei k·f_sample/6. Werden die Trägersignale im spektralen Abstand dieser Nullstellen zueinander platziert, kann nach der digitalen Frequenzumsetzung ins Basisband jeweils ein Träger 816 aufgenommen werden, während alle anderen mit den Nullstellen der Übertragungsfunktion zusammenfallen, also ausgefiltert werden. Im Beispiel der 8B wird das Trägersignal 806 aus 8A aufgenommen, das Trägersignal 808 wird unterdrückt. Zur Aufnahme des Signals 808 ist eine entsprechende Basisbandtransformation vorzunehmen. In the spectral representation of 8B has the transfer function of the 6-tap filter zero at k · f_sample / 6. If the carrier signals are placed in the spectral distance of these zeros to each other, after the digital frequency conversion to the baseband each one carrier 816 while all others coincide with the zeroes of the transfer function, that is, be filtered out. In the example of 8B becomes the carrier signal 806 out 8A recorded, the carrier signal 808 is suppressed. To record the signal 808 a corresponding baseband transformation has to be made.

Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung werden die Sendeantennen einer Mikrowellen-Apertur in Sendergruppen aufgeteilt, die auf jeweils leicht gegeneinander versetzten Frequenzen Sendesignale aussenden. Dies ermöglicht es, dass ein Objekt durch die Senderantennen nicht in strikt sequentieller Reihenfolge ausgeleuchtet werden muss, sondern dass mehrere Antennen das Objekt parallel ausleuchten können, von jeder Sendegruppe eine Antenne. In certain embodiments of the invention, the transmit antennas of a microwave aperture are divided into transmitter groups which emit transmit signals at respectively slightly offset frequencies. This makes it possible that an object does not have to be illuminated by the transmitter antennas in strictly sequential order, but that several antennas can illuminate the object in parallel, of each transmitting group an antenna.

Werden durch geeignete Wahl des Frequenzversatzes zwischen den Sendergruppen orthogonale Signale ausgesendet, ist eine Signaltrennung der vom Objekt reflektierten Signale auf effiziente Weise möglich. Der Frequenzversatz kann optional so gewählt werden, dass sich auch keine erhöhten oder kaum erhöhte Anforderungen an die Bandbreite der Empfangskanäle ergeben. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich die Komplexität der Hardware für die Signalverarbeitung nur unwesentlich erhöht, was ebenso für den Aufwand und die Kosten einer handhabbaren Integrationsdichte gilt. If orthogonal signals are emitted by a suitable choice of the frequency offset between the transmitter groups, signal separation of the signals reflected by the object is possible in an efficient manner. The frequency offset can optionally be chosen so that no increased or hardly increased demands are made on the bandwidth of the receiving channels. In this way it can be achieved that the complexity of the hardware for the signal processing only slightly increased, which also applies to the cost and the cost of a manageable integration density.

In der empfangsseitigen Signalverarbeitung kann eine bestimmte DFT oder eine bestimmte Filterung im Empfangskanal eines der Signale bevorzugen, während die anderen parallelen Signale unterdrückt werden. Wird hierfür ein entsprechender Frequenzversatz der parallelen Sendesignale gewählt, kann auf diese Weise die Orthogonalitätsbedingung realisiert werden. In the reception-side signal processing, a certain DFT or a certain filtering in the reception channel may prefer one of the signals while the other parallel signals are being suppressed. If a corresponding frequency offset of the parallel transmission signals is selected for this purpose, the orthogonality condition can be realized in this way.

Der Messzeitgewinn gegenüber einer strikt sequentiellen Messung ergibt sich in erster Näherung aus der Anzahl der Sendergruppen, d.h. der parallel ausgesendeten Signale. Allerdings sind zur Signaltrennung längere Empfangszeiten bzw. größere Filterlängen notwendig. Für Zweitonsignale konnten Messzeitgewinne von etwa einem Faktor 1,6 erhalten werden, ohne merkliche Veränderungen bei der Bildqualität unbewegter Objekte. Dies bedeutet, dass wegen der verkürzen Messzeit und der entsprechend verringerten Bewegungsunschärfe sich die Abbildungsqualität bewegter Objekte verbessert. Für Signale mit mehr als zwei Tönen vergrößert sich der Messzeitgewinn weiter; ein Gewinn bspw. bis zu einem Faktor 4 ist denkbar. The measurement time gain over a strictly sequential measurement results in a first approximation from the number of transmitter groups, i. the signals transmitted in parallel. However, signal separation requires longer reception times or longer filter lengths. For two-tone signals, measurement time gains of about a factor of 1.6 could be obtained, without noticeable changes in the image quality of still objects. This means that because of the shorter measurement time and the correspondingly reduced motion blur, the imaging quality of moving objects improves. For signals with more than two tones, the measurement time gain increases further; a gain, for example, up to a factor of 4 is conceivable.

Theoretische Erklärungen durch die Erfindung bewirkter technischer Effekte sollen den Geltungsbereich der Erfindung nicht einschränken. Auch ist die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt; vielmehr sind innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. Insbesondere sind dem Fachmann bestimmte Kombinationen von vorstehend separat beschriebenen Merkmalen als zweckmäßig oder vorteilhaft ersichtlich. Theoretical explanations by the invention effected technical effects are not intended to limit the scope of the invention. Also, the invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein; Rather, within the scope given by the appended claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action. In particular, the person skilled in certain combinations of features described separately above as appropriate or advantageous.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011005145 A1 [0006] DE 102011005145 A1 [0006]

Claims (15)

Verfahren zur Abbildung eines Objekts, mit den folgenden Schritten: simultanes Aussenden (402) von Signalen zur Objektausleuchtung im Mikrowellenbereich oder im Millimeterwellenbereich durch eine Mehrzahl von Sendeantennen (104), wobei jede der Mehrzahl von Sendeantennen (104) auf einer eigenen Sendefrequenz sendet und die Sendefrequenzen so gewählt werden, dass die darauf gesendeten Sendesignale zueinander orthogonal sind; Empfangen (404) vom Objekt reflektierter Signale durch eine Mehrzahl von Empfangsantennen (106); und Bestimmen (406) einer Abbildung des Objekts basierend auf den von den Empfangsantennen (106) empfangenen Signalen. Method for mapping an object, comprising the following steps: simultaneous transmission ( 402 ) of signals for object illumination in the microwave range or in the millimeter wave range by a plurality of transmit antennas ( 104 ), wherein each of the plurality of transmitting antennas ( 104 ) transmits on its own transmission frequency and the transmission frequencies are selected so that the transmission signals transmitted thereon are mutually orthogonal; Receive ( 404 ) from the object of reflected signals by a plurality of receiving antennas ( 106 ); and determining ( 406 ) an image of the object based on that of the receiving antennas ( 106 ) received signals. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der Sendeantennen (104) zeitlich nacheinander Signale gemäß einem eigenen Frequenzvektor aussendet, und wobei der Frequenzvektor eine Mehrzahl von Sendefrequenzen (f_100, f_101, f_102) definiert. The method of claim 1, wherein each of the transmit antennas ( 104 ) transmits temporally successive signals according to its own frequency vector, and wherein the frequency vector defines a plurality of transmission frequencies (f_100, f_101, f_102). Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Sendeantennen unterschiedlichen Gruppen (604, 606) zugeordnet sind und jeder Gruppe (604, 606) von Sendeantennen ein eigener Frequenzvektor zugeordnet ist. Method according to claim 2, wherein the transmission antennas are different groups ( 604 . 606 ) and each group ( 604 . 606 ) is assigned a separate frequency vector from transmit antennas. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeder Frequenzvektor eine Folge von Sendefrequenzen (f_100, f_101, f_102, f_200, f_201, f_202) umfasst, und einander entsprechende Sendefrequenzen (f_100, f_200) unterschiedlicher Frequenzvektoren einen gegenseitigen Frequenzversatz ∆f aufweisen.  The method of claim 2 or 3, wherein each frequency vector comprises a sequence of transmission frequencies (f_100, f_101, f_102, f_200, f_201, f_202), and corresponding transmission frequencies (f_100, f_200) of different frequency vectors have a mutual frequency offset Δf. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Frequenzversatz ∆f so gewählt ist, dass Signale unterschiedlicher Frequenzvektoren innerhalb einer Empfangsbandbreite (B_f) liegen.  The method of claim 4, wherein the frequency offset Δf is selected so that signals of different frequency vectors are within a reception bandwidth (B_f). Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei für eine Trennung der Signale mit Frequenzversatz ∆f die von den Empfangsantennen empfangenen Signale mit einer Anzahl N_sample von Abtastwerten abgetastet werden mit N_sample = 2·N_carrier + 2, wobei N_carrier die Zahl simultan aktiver Sendeantennen angibt.  The method of claim 4 or 5, wherein for separating the frequency offset signals Δf the signals received by the receive antennas are sampled with a number N_sample of samples with N_sample = 2 * N_carrier + 2, where N_carrier indicates the number of simultaneously active transmit antennas. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Frequenzversatz ∆f so gewählt wird, dass gilt ∆f = f_sample / N_sample, wobei f_sample eine Abtastfrequenz der von den Empfangsantennen empfangenen Signale angibt.  The method of claim 6, wherein the frequency offset Δf is chosen such that Δf = f_sample / N_sample, wherein f_sample indicates a sampling frequency of the signals received by the receiving antennas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine digitale Signalverarbeitung der empfangenen Signale eine digitale Fourier-Transformation, oder ein digitales Abwärtsmischen und Anwendung eines Mittelungsfilters umfasst.  Method according to one of the preceding claims, wherein a digital signal processing of the received signals comprises a digital Fourier transformation, or a digital down-conversion and application of an averaging filter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Frequenz der ausgesendeten Signale 70 Gigahertz oder mehr beträgt und die Frequenzvektoren eine Messbandbreite von 10 Gigahertz oder mehr abdecken.  The method of any one of the preceding claims, wherein a frequency of the transmitted signals is 70 gigahertz or more and the frequency vectors cover a measurement bandwidth of 10 gigahertz or more. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abbildung des Objekts basierend auf einer synthetischen Fokussierung bestimmt wird.  The method of any one of the preceding claims, wherein the mapping of the object is determined based on a synthetic focus. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Abbildung des Objekts vorgegebene Empfangssignale ausgeblendet werden, um ein Antennenübersprechen zu minimieren.  Method according to one of the preceding claims, wherein for determining the image of the object predetermined reception signals are hidden in order to minimize antenna crosstalk. System zur Abbildung eines Objekts, umfassend: eine Mehrzahl von Sendeantennen (104) zur simultanen Aussendung von Signalen zur Objektausleuchtung im Mikrowellenbereich oder im Millimeterwellenbereich, wobei jede der Mehrzahl von Sendeantennen (104) dazu dient, auf einer eigenen Sendefrequenz zu senden und wobei die Sendefrequenzen so gewählt sind, dass die darauf gesendeten Sendesignale zueinander orthogonal sind; eine Mehrzahl von Empfangsantennen (106) zum Empfang vom Objekt reflektierter Signale; und eine Verarbeitungseinheit (110) zur Bestimmung einer Abbildung des Objekts basierend auf den von den Empfangsantennen (106) empfangenen Signalen. A system for imaging an object, comprising: a plurality of transmit antennas ( 104 ) for the simultaneous transmission of signals for object illumination in the microwave range or in the millimeter-wave range, wherein each of the plurality of transmit antennas ( 104 ) is used to transmit on its own transmission frequency and wherein the transmission frequencies are selected so that the transmission signals transmitted thereon are mutually orthogonal; a plurality of receiving antennas ( 106 ) for receiving signals reflected from the object; and a processing unit ( 110 ) for determining an image of the object based on that of the receiving antennas ( 106 ) received signals. System nach Anspruch 12, umfassend eine Mehrzahl von Antennenclustern (120, 602) mit jeweils einer Mehrzahl von Sendeantennen (104), wobei alle Sendeantennen eines Antennenclusters (120, 602) genau einer Sendergruppe (604, 606) mit eigenem Frequenzvektor zugeordnet sind. The system of claim 12, comprising a plurality of antenna clusters ( 120 . 602 ) each having a plurality of transmitting antennas ( 104 ), whereby all transmit antennas of an antenna cluster ( 120 . 602 ) exactly one transmitter group ( 604 . 606 ) are assigned with their own frequency vector. System nach Anspruch 13, wobei die Antennencluster (120) jeweils eine Mehrzahl von Empfangsantennen (106) umfassen, und die Verarbeitungseinheit (110) ausgebildet ist, eine Abbildung des Objekts basierend auf den Signalen der Empfangsantennen (106) unabhängig von deren Clusterzugehörigkeit zu bestimmen. The system of claim 13, wherein the antenna clusters ( 120 ) each have a plurality of receiving antennas ( 106 ), and the processing unit ( 110 ) is formed, an image of the object based on the signals of the receiving antennas ( 106 ) regardless of their cluster affiliation. System nach Anspruch 13, wobei das System (100) zum simultanen Auslesen und/oder Digitalisieren von Messdaten aller Empfangskanäle mindestens eines Antennenclusters (120) ausgebildet ist. The system of claim 13, wherein the system ( 100 ) for the simultaneous reading and / or digitizing of measurement data of all reception channels of at least one antenna cluster ( 120 ) is trained.
DE102013220131.1A 2013-10-04 2013-10-04 Imaging system with orthogonal transmit signals Active DE102013220131B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013220131.1A DE102013220131B4 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Imaging system with orthogonal transmit signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013220131.1A DE102013220131B4 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Imaging system with orthogonal transmit signals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013220131A1 true DE102013220131A1 (en) 2015-04-09
DE102013220131B4 DE102013220131B4 (en) 2022-03-24

Family

ID=52693243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013220131.1A Active DE102013220131B4 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Imaging system with orthogonal transmit signals

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013220131B4 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3244231A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-15 HENSOLDT Sensors GmbH Mimo antenna assembly and method for three-dimensional radar imaging
JP2022538427A (en) * 2019-06-27 2022-09-02 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング OFDM radar sensor system with active returning repeater
EP4290279A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-13 VEGA Grieshaber KG Microwave cabinet system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009036507A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Teledyne Australia Pty Ltd Imaging system and method
DE102011005145A1 (en) 2011-03-04 2012-09-06 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Circuit board assembly for millimeter wave scanner
DE102011120244A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-06 Johann-Wolfgang-Goethe Universität Frankfurt am Main Receiver architecture for orthogonal, multiple-input-multiple-output radar systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009036507A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Teledyne Australia Pty Ltd Imaging system and method
DE102011005145A1 (en) 2011-03-04 2012-09-06 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Circuit board assembly for millimeter wave scanner
DE102011120244A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-06 Johann-Wolfgang-Goethe Universität Frankfurt am Main Receiver architecture for orthogonal, multiple-input-multiple-output radar systems

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3244231A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-15 HENSOLDT Sensors GmbH Mimo antenna assembly and method for three-dimensional radar imaging
JP2022538427A (en) * 2019-06-27 2022-09-02 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング OFDM radar sensor system with active returning repeater
JP7258191B2 (en) 2019-06-27 2023-04-14 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング OFDM radar sensor system with active returning repeater
EP4290279A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-13 VEGA Grieshaber KG Microwave cabinet system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013220131B4 (en) 2022-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4194875B1 (en) Magnetic resonance tomograph with active interference suppression and method for suppressing interference in a magnetic resonance tomograph
DE102005022551B4 (en) A method of performing a magnetic resonance examination, a magnetic resonance apparatus and an array for receiving magnetic resonance signals
DE102007055217B4 (en) Method and device for the spatially resolved detection and reconstruction of objects by means of microwaves
DE69023536T2 (en) Radar tomography.
DE60309174T2 (en) ULTRA BROADBAND SIGNAL RECEIVER WITH FREQUENCY SUBBANDS
DE102009024918A1 (en) A target object recognition device for obtaining information concerning target objects based on a correlation matrix obtained from signal values corresponding to reflected electromagnetic waves
DE112019006800T5 (en) Antenna device and radar device
DE102009050796B4 (en) Method and arrangement for measuring the signal transit time between a transmitter and a receiver
DE2351671C3 (en) Method for measuring the gyromagnetic resonance spectrum and spectrometer for its implementation
DE2143139A1 (en) Device for determining the true angular position of a target object relative to a reference location
DE102007045103A1 (en) Method and apparatus for synthetic imaging
DE102011086288B4 (en) Magnetic resonance imaging system, receiving device for such a system and method for obtaining an image signal in the system
DE102013220131B4 (en) Imaging system with orthogonal transmit signals
DE102010011968A1 (en) Method for generating an image with a magnetic resonance tomograph
DE2654785C2 (en) Circuit arrangement for reducing the bandwidth of an input signal of limited duration
DE2143140A1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE TRUE ANGLE POSITION OF A TARGET OBJECT RELATIVE TO A REFERENCE LOCATION
WO2021063574A1 (en) Radar system and method for operating a radar system
DE102013216461A1 (en) Synthetic aperture radar method for remote sensing of surface of earth through radar system, involves generating sub-pulses in respective pulse repetition interval such that sub-pulses have different, non-overlapping frequency ranges
EP2722686A1 (en) Interferometric SAR system
DE102010041755A1 (en) radar system
DE102020208232A1 (en) Device, system and method for data transmission by means of broadband signals for local coils
EP3171291A1 (en) Method and inquiring device for requesting data from a passive element
EP0703465B1 (en) Pulse radar method
DE102014202567B4 (en) Method for generating magnetic resonance imaging and magnetic resonance tomography system
DE102018115079B4 (en) Radar arrangement and method for operating a radar arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final