KR20040022676A - 수동 밀리미터파 영상 시스템 - Google Patents

수동 밀리미터파 영상 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동 밀리미터파 영상 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 물체가 물체의 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 열잡음을 집속하기 위한 렌즈와 참조신호를 생성하기 위해 신호를 차단하는 쵸퍼와 물체로부터 방사된 열잡음 중 밀리미터파(35GHz 대역)신호를 수신하기 위한 혼 안테나와 상기 혼 안테나에서 수신된 신호를 증폭하는 증폭기와 증폭된 수신신호를 직류로 전환하는 검파기와 검파된 신호의 저주파 성분을 필터링하여 직류전압으로 출력하는 로긴앰프와 입력된 직류신호를 영상으로 처리하는 영상처리부 컴퓨터로 구성됨으로써, 물체에 신호를 조사시키기 위한 신호 발생 장치 및 발산 장치 없이도 안전 검색 시스템, 건물내의 침입감지 시스템, 비접촉형 카드 시스템 등 여러 용도로 사용될 수 있다.

Description

수동 밀리미터파 영상 시스템{Passive Millimeter-wave Imaging System}
본 발명은 수동 밀리미터파 영상 시스템에 관한 것으로, 특히 모든 물체가 그 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 넓은 대역의 열잡음 중에서 밀리미터파 대역의 스펙트럼 강도를 수신해서 영상을 형성하는 장치에 관한 것이다.
종래의 검색 시스템은 엑스선을 물체에 조사시켜 투과파를 수신하여 영상을 얻는 방식이며, 이는 인체에 영향을 많이 주는 엑스선을 발생시키는 장치가 반드시 필요하다는 문제점이 있다.
또한 시스템이 설치된 좁은 검색공간 외에는 검색이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물체가 그 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 넓은 대역의 열잡음 중에서 밀리미터파 대역의 스펙트럼 강도를 수신해서 영상을 형성하여 인체에 무해하고 넓은 장소에서도 검색할 수 있는 수동 밀리미터파 영상시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적은 밀리미터파를 사용하여 물체로부터 방사하는 열잡음을 집속하는 집속 렌즈 제작 기술, 신호를 수신하는 혼 안테나 제작 기술, 수신된 신호를 증폭하는 증폭기 제작 기술, 증폭된 신호를 직류로 전환하는 검파회로 제작기술, 그리고 로긴앰프로부터 출력된 직류전압을 영상으로 구현하는 기술을 구현함으로써 달성된다.
도 1은 본 고안에 따른 수동 밀리미터파 영상 시스템의 구성도,
도 2는 본 고안에 따른 수동밀리미터파 영상시스템의 렌즈의 평면도,
도 3은 본 고안에 따른 수동 밀리미터파 영상 시스템의 혼 안테나의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 렌즈20 : 쵸퍼
30 : 혼 안테나40 : 증폭기
50 : 검파기60 : 로긴앰프
70 : 컴퓨터
본 발명의 밀리미터파 영상 시스템은 물체가 물체의 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 열잡음을 집속하기 위한 렌즈와 참조신호를 생성하기 위해 신호를 차단하는 쵸퍼와 물체로부터 방사된 열잡음 중 밀리미터파 신호를 수신하기 위한 혼 안테나와 상기 혼 안테나에서 수신된 신호를 증폭하는 증폭기와 증폭된 수신신호를 직류로 전환하는 검파기와 검파된 신호의 저주파 성분을 필터링하여 직류전압으로 출력하는 로긴앰프와 입력된 직류신호를 영상으로 처리하는 영상처리부 컴퓨터로 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 작동방법의 하나의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 수동 밀리미터파 영상 시스템의 구성도로써, 물체가 물체의 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 열잡음을 집속하기 위한 렌즈(10)와 참조신호를 생성하기 위해 신호를 차단하는 쵸퍼(20), 물체로부터 방사된 열잡음 중 밀리미터파 신호를 수신하기 위한 혼 안테나(30), 증폭기(40), 증폭된 수신신호를 직류로 전환하는 검파기(50), 검파된 신호의 저주파 성분을 필터링하여 직류전압으로 출력하는 로긴앰프(60), 그리고 입력된 직류신호를 영상으로 처리하는 영상처리부 컴퓨터(70)로 구성된다.
여기서, 밀리미터파 신호는 주파수가 35GHz 대역이여서 파장이 mm 대역인 신호를 말한다.
수동 밀리미터파 영상 시스템의 렌즈 전면에 어떤 물체가 위치할 때, 본 발명에 따른 상기 렌즈(10)는 물체가 그 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 열잡음을 상기 혼 안테나(30)에 집속한다.
상기 쵸퍼(20)는 상기 렌즈(10)가 상기 혼안테나(30)에 집속하는 물체로부터의 열잡음 신호를 30Hz으로 차단하여 참조신호를 생성시킨다.
상기 혼 안테나(30)는 물체로부터 방사된 열잡음 중 밀리미터파 신호를 수신하여 증폭기(40)로 보낸다.
상기 증폭기(40)는 상기 혼안테나(30)에서 수신된 신호를 증폭하여 상기 검파기(50)로 전송한다.
상기 검파기(50)는 상기 증폭기(40)의 증폭된 신호를 다이오드에 넣어 검파한다.
이 검파된 신호로부터는 직류성분과 출력변동인 저주파성분이 생겨서 출력 변동이 크므로 상기 로긴앰프(60)는 물체로부터의 열잡음 신호를 30Hz 간격으로 차단하는 상기 쵸퍼(20)에 의해 만들어진 참조신호를 바탕으로 검파된 신호의 저주파 성분을 구비된 저역통과 필터를 통해 필터링함으로써, 수신강도에 대응하는 직류전압을 출력한다.
상기 영상처리부 컴퓨터(70)에서는 상기 로긴앰프(60)의 직류신호를 출력의 크기에 대응해서 화소의 색을 결정하고, 화소를 이차원으로 배열하여 얻음으로써 영상으로 처리시킨다.
도 2는 본 고안에 따른 렌즈(10)의 평면도이다.
상기 렌즈(10)는 (a)가 90mm, (b)가 70mm, (c)가 20mm로 수평넓이(w)가 180mm이고 수직높이(h)가 500mm, 초점거리가 500mm, 굴절률이 1.53인 폴리에틸렌으로 구성된다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 고안에 따른 혼 안테나는 (x1)이 54.2mm, (x2)가 27.2mm, (x3)가 9.0mm, 외직경(d1)이 13.0mm, 내직경(d2)이 9.7mm의 구리로 구성된다.
본 발명의 수동 밀리미터파 영상 시스템은 모든 물체가 그 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 넓은 대역의 열잡음 중에서 밀리미터파 대역의 신호를 수신해서 영상을 형성하는 시스템이기 때문에 투과나 반사 신호를 받기 위해 물체에 신호를 조사시키기 위한 신호 발생 장치 및 발산 장치가 필요치 않은 시스템이므로 경제적이며 인체에 유해한 엑스선을 사용하지 않는다.
또한, 본 발명은 파장이 짧은 밀리미터파를 사용하여 넓은 공간을 검색할 수 있으므로 안전 검색 시스템, 건물내의 침입감지 시스템, 비접촉형 카드 시스템, 화재 시 건물 내부 탐색 시스템, 자동차의 전방 확인용 레이더 시스템, 위치확인 시스템 등의 여러 시스템에 다양하게 적용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 물체가 물체의 절대온도에 비례해서 방사하고 있는 열잡음을 집속하기 위한 렌즈(10)와;
    참조신호를 생성하기 위해 신호를 차단하는 쵸퍼(20)와;
    물체로부터 방사된 열잡음 중 35 GHz 대역의 밀리미터파 신호를 수신하기 위한 혼 안테나(30)와;
    상기 혼 안테나(30)에서 수신된 밀리미터파 신호를 증폭하는 증폭기(40)와;
    증폭된 밀리미터파 수신신호를 직류로 전환하는 검파기(50)와;
    검파된 신호의 저주파 성분을 필터링하여 직류전압으로 출력하는 로긴앰프(60)와;
    입력된 직류신호를 영상으로 처리하는 영상처리부 컴퓨터(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 수동 밀리미터파 영상 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈(10)는 (a)가 90mm, (b)가 70mm, (c)가 20mm로 수평넓이(w)가 180mm이고 수직높이(h)가 500mm, 초점거리가 500mm, 굴절률이 1.53인 폴리에틸렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수동 밀리미터파 영상 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 혼 안테나(30)가 (x1)가 54.2mm, (x2)가 27.2mm, (x3)가 9.0mm, 외직경(d1)이 13.0mm, 내직경(d2)가 9.7mm의 구리로 구성되어 밀리미터파를 집속하는 것을 특징으로 하는 수동 밀리미터파 영상 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 초퍼(20)가 30Hz 간격으로 회전하여 참조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수동 밀리미터파 영상 시스템.
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