RU2565350C1 - Method and device for rendering electromagnetic radiation - Google Patents
Method and device for rendering electromagnetic radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565350C1 RU2565350C1 RU2014123578/28A RU2014123578A RU2565350C1 RU 2565350 C1 RU2565350 C1 RU 2565350C1 RU 2014123578/28 A RU2014123578/28 A RU 2014123578/28A RU 2014123578 A RU2014123578 A RU 2014123578A RU 2565350 C1 RU2565350 C1 RU 2565350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- antennas
- antenna
- radiation
- amplitude
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электрооптического (радиооптического) приборостроения и, в частности, к визуализации электромагнитного излучения.The invention relates to the field of electro-optical (radio-optical) instrumentation and, in particular, to the visualization of electromagnetic radiation.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Из всего спектра электромагнитных излучений, испускаемых природными или искусственными объектами, человеческий глаз способен видеть изображения объектов, только в диапазоне длин волн 0,45÷0,75 мкм (видимый спектр).Of the entire spectrum of electromagnetic radiation emitted by natural or artificial objects, the human eye is able to see images of objects only in the wavelength range of 0.45 ÷ 0.75 μm (visible spectrum).
Для решения задачи визуализации за пределами этого видимого диапазона используются различные устройства для визуализации электромагнитных излучений. К таким устройствам относятся, например, радиометры изображения или отображающие радиометры, радиоинтроскопы, электронно-оптические преобразователи (ЭОПы), радиовизоры и тепловизоры.To solve the visualization problem outside this visible range, various devices are used to visualize electromagnetic radiation. Such devices include, for example, image radiometers or imaging radiometers, radio introscopes, electron-optical converters (EOPs), radio imagers and thermal imagers.
Потребность в визуализации излучения за пределами видимого диапазона (УКВ и выше) вызвано тем, что такое излучение легко проходит сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощается проводящими материалами и некоторыми диэлектриками. Соответственно, применение высокочастотного излучения различно и включает использование в томографических исследованиях на сантиметровой глубине, при идентификации веществ. Кроме того, учитывая безвредность такого излучения для человека, оно может быть использовано во всевозможных сканирующих устройствах. Например, в устройствах антитеррористического контроля, визуализаторах.The need for visualization of radiation outside the visible range (VHF and above) is due to the fact that such radiation easily passes through most dielectrics, but is strongly absorbed by conductive materials and some dielectrics. Accordingly, the use of high-frequency radiation is different and includes the use in tomographic studies at a centimeter depth, in the identification of substances. In addition, given the harmlessness of such radiation to humans, it can be used in all kinds of scanning devices. For example, in anti-terrorism control devices, visualizers.
Из патента RU 2356129 известен визуализатор электромагнитных излучений, содержащий, в качестве воспринимающей излучения мишени - антенную матрицу, преобразующую падающую на нее энергию излучения в электрическую энергию тока, который, в свою очередь, нагревает резистивную пленку, преобразуя, таким образом, электрическую энергию в тепло (энергию инфракрасного излучения), а в качестве преобразователя тепловой энергии в электрическую - тепловизор, который строит инфракрасное (тепловое) изображение температурного поля на поверхности своего матричного приемника, который, в свою очередь, преобразует энергию ИК-излучения в необходимый электрический сигнал. Недостатком такого визуализатора является его невысокая чувствительность по отношению к естественному излучению исследуемых объектов в субмиллиметровом диапазоне излучения. Другим недостатком является низкая разрешающая способность визуализации вследствие необходимости конструктивного исполнения каждого элемента разложения антенной матрицы по размерам, зависящим от длины волны визуализируемого излучения, что приводит к громоздкости мишени с элементами разложения и, соответственно, всего устройства в целом, без какого-либо увеличения разрешающей способности визуализатора. Дополнительным недостатком является повышенная сложность конструкции камеры мишени вследствие необходимости ее термоизоляции. Кроме того, наличие в данном устройстве большого количества не термоизолированных линз, полупрозрачных зеркал, а также незначительность самой тепловой информации элемента разложения мишени, приводит к большим шумовым помехам и искажениям. Так как исследуемое электромагнитное излучение проходит несколько этапов трансформации в различные виды энергии, в том числе через тепловое преобразование поглощенной энергии излучения, проявляется дополнительная инерционность и размытость изображения объекта.From patent RU 2356129, a visualizer of electromagnetic radiation is known that contains, as a radiation receiving target, an antenna matrix that converts the incident radiation energy into electrical current energy, which, in turn, heats the resistive film, thus converting electrical energy into heat (infrared radiation energy), and as a converter of thermal energy into electrical energy - a thermal imager that builds an infrared (thermal) image of the temperature field on the surface of its mat an egg receiver, which, in turn, converts the energy of infrared radiation into a necessary electrical signal. The disadvantage of such a visualizer is its low sensitivity with respect to the natural radiation of the studied objects in the submillimeter radiation range. Another disadvantage is the low resolution of the visualization due to the need for constructive execution of each element of the decomposition of the antenna matrix in size, depending on the wavelength of the visualized radiation, which leads to the bulkiness of the target with the elements of the decomposition and, accordingly, the entire device as a whole, without any increase in resolution visualizer. An additional disadvantage is the increased complexity of the design of the target chamber due to the need for thermal insulation. In addition, the presence in this device of a large number of non-thermally insulated lenses, translucent mirrors, as well as the insignificance of the thermal information of the target decomposition element, leads to large noise interference and distortion. Since the studied electromagnetic radiation undergoes several stages of transformation into various types of energy, including through the thermal conversion of the absorbed radiation energy, additional inertia and blurriness of the image of the object are manifested.
Из патента RU 2084876 известен радиоинтроскоп для обнаружения неоднородностей в различных твердых средах, определения их расположения и геометрических форм, содержащий последовательно соединенные СВЧ-генератор 1, первый электронный ключ 2, направленный ответвитель 3, блок 4 преобразования частоты вверх или вниз, циркулятор 5, блок 6 преобразования частоты вниз или вверх, второй электронный ключ 7, приемный блок 8, блок 9 управления, анализатор 10 спектров отраженных сигналов, блок 11 обработки и индикации, электрически управляемый аттенюатор 12, блок управляющих импульсов 13, блок 14 формирования закона частотной модуляции, антенный блок 15, снабженный двухкоординатным электронно-механическим измерителем текущих координат 16, который размещен на одном несущем основании 17 с антенным блоком. Данное устройство, достаточно сложно, имеет малую разрешающую способность, возможность работы только в активном режиме при облучении объекта СВЧ излучением, а также позволяет визуализировать только статические неподвижные объекты.From patent RU 2084876 a radio introscope is known for detecting heterogeneities in various solid media, determining their location and geometric shapes, comprising in series a
Из патента RU 2507542 известно устройство визуализации электромагнитных излучений, наиболее близкое к заявляемому объекту, содержащее линзовую антенну, принимающую и фокусирующую электромагнитное излучение; вакуумированный диэлектрический корпус с экраном, имеющим пропускающее излучение окно и вмещающий в себя чувствительный элемент, расположенный в фокальной плоскости линзовой антенны и электронно-оптический преобразователь; электронный блок обработки и устройство воспроизведения изображения, причем чувствительный элемент содержит металлическое основание-подложку, электрически связанное с экраном вакуумированного диэлектрического корпуса, с диэлектрической прокладкой со стороны падающего излучения, с расположенным на ней набором элементов разложения, выполненных с возможностью поглощать сфокусированное электромагнитное излучение и преобразовывать его в переменные электрические заряды с частотой, заданной геометрическими размерами элемента разложения, причем каждый элемент разложения из набора элементов разложения имеет емкостную связь с металлической основанием - подложкой, причем электронно-оптический преобразователь, для обеспечения эмиссии предварительно возбужденных электронов, выполнен с возможностью создания внешнего статического поля с энергией, равной:From patent RU 2507542, a device for visualizing electromagnetic radiation is known that is closest to the claimed object, comprising a lens antenna receiving and focusing electromagnetic radiation; evacuated dielectric housing with a screen having a radiation-transmitting window and containing a sensing element located in the focal plane of the lens antenna and an electron-optical converter; an electronic processing unit and an image reproducing device, wherein the sensing element comprises a metal base substrate electrically connected to the screen of the evacuated dielectric housing, with a dielectric gasket on the side of the incident radiation, with a set of decomposition elements disposed thereon, configured to absorb focused electromagnetic radiation and convert it into alternating electric charges with a frequency given by the geometric dimensions of the decomposed element Nia, each member of a set of decomposition expansion element is capacitively coupled to a metal base - the substrate, wherein the electro-optical converter to provide pre-emission of excited electrons is adapted to create an external static field with an energy equal to:
гдеWhere
Eв. мат - энергия выхода электронов материала,E c. mat is the electron energy of the material,
Eв0 - энергия покоя электрона,E в0 - rest energy of an electron,
Eэми - переменная энергия заряда, сгенерированного на обкладке элемента разложения при приеме поглощенного визуализируемого электромагнитного излучения,E amy is the variable energy of the charge generated on the lining of the decomposition element when receiving the absorbed visualized electromagnetic radiation,
EА - энергия внешнего однородного статического электрического поля,E A is the energy of an external uniform static electric field,
причем электронно-оптический преобразователь содержит элемент преобразования информационного потока электронов, причем каждый из элементов разложения выполнен из материала, обладающего высокой автоэлектронной эмиссией при низком значении напряженности электрического поля.moreover, the electron-optical converter contains an element for converting the information flow of electrons, and each of the decomposition elements is made of a material having high field emission with a low electric field strength.
Основными недостатками известного устройства визуализации электромагнитных излучений на основе автоэлектронной эмиссии с предварительным возбуждением электронов являются достаточно сложная юстировка (настройка) устройства визуализации на слабых сигналах исследуемых излучений, что позволяет визуализировать только относительно сильные (мощные) источники сигнала, а также наличие нескольких промежуточных преобразований исследуемого электромагнитного излучения, что вызывает дополнительные шумы, приводящие к ухудшению визуализированного изображения и требующие многозвенной настройки и юстировки.The main disadvantages of the known device for visualizing electromagnetic radiation based on field emission with preliminary excitation of electrons are rather complicated alignment (adjustment) of the device for visualization on weak signals of the studied radiation, which allows you to visualize only relatively strong (powerful) signal sources, as well as the presence of several intermediate transformations of the electromagnetic radiation, which causes additional noise, leading to poor visualization This image and requiring multi-tune settings and adjustments.
Таким образом, по меньшей мере, указанные выше недостатки известного устройства не позволяют получить простое и чувствительное к слабым сигналам устройство визуализации исследуемых объектов в метровом диапазоне и менее в динамическом и статическом режимах.Thus, at least the above-mentioned disadvantages of the known device do not allow to obtain a simple and sensitive to weak signals visualization device of the studied objects in the meter range and less in dynamic and static modes.
Задачей настоящего изобретения является предоставление улучшенного устройства и способа визуализации электромагнитного излучения в расширенном диапазоне частот исключающего недостатки уровня техники.The present invention is the provision of an improved device and method for visualizing electromagnetic radiation in an extended frequency range eliminating the disadvantages of the prior art.
Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention
Техническим результатом, достигаемым изобретением, является конструктивное упрощение, повышение разрешающей способности, простоты настройки и удобства эксплуатации.The technical result achieved by the invention is structural simplification, increasing resolution, ease of setup and ease of use.
Поставленная задача, согласно одному аспекту настоящего изобретения, решается предоставлением устройства визуализации электромагнитных излучений, содержащегоThe task, in accordance with one aspect of the present invention, is achieved by providing an electromagnetic radiation imaging device comprising
- набор антенн, включающий в себя по меньшей мере одну антенну, выполненную с возможностью приема сигнала визуализируемого излучения,- a set of antennas, including at least one antenna, configured to receive a signal of the visualized radiation,
- устройство опроса, выполненное с возможностью формирования и выдачи по меньшей мере одного опорного импульса заданной длительности,- a polling device configured to generate and output at least one reference pulse of a given duration,
- причем заданная длительность опорного импульса по меньшей мере в два раза больше одного периода принимаемого сигнала визуализируемого излучения,- moreover, the specified duration of the reference pulse is at least two times greater than one period of the received signal of the visualized radiation,
- по меньшей мере одно устройство амплитудно-импульсной модуляции, выполненное с возможностью формирования промодулированного сигнала посредством модуляции принятого опорного импульса Uоп. имп заданной длительности сигналом визуализируемого излучения UЭМИ сигн, принятым по меньшей мере одной антенной набора, причем амплитуда Uоп. имп больше максимальной амплитуды UЭМИ сигн,at least one pulse amplitude modulation device configured to generate a modulated signal by modulating the received reference pulse U op. imp specified length signal visualized radiation U EMR signal received at least one antenna set, and the amplitude of U op. imp is greater than the maximum amplitude U EMP signal ,
- фильтр низкой частоты, выполненный с возможностью пропускания отфильтрованного промодулированного сигнала, - a low-pass filter configured to transmit a filtered modulated signal,
- восстанавливающий фильтр, выполненный с возможностью формирования сигнала огибающей промодулированного сигнала,- a recovery filter configured to generate an envelope signal of the modulated signal,
- блок формирования видеосигнала, выполненный с возможностью формирования видеосигнала с наведенными служебными синхроимпульсами из по меньшей мере одного сигнала огибающей промодулированного сигнала,- a video signal generating unit configured to generate a video signal with induced service clock pulses from at least one envelope signal of the modulated signal,
- устройство отображения, принимающее видеосигнал и преобразующее его в изображение.- a display device that receives a video signal and converts it into an image.
Согласно одному варианту воплощения набор антенн представляет линейку антенн.According to one embodiment, the antenna set represents an array of antennas.
Согласно другому варианту воплощения набор антенн представляет матрицу антенн.According to another embodiment, the antenna set represents an antenna array.
Согласно другому варианту воплощения устройство визуализации дополнительно содержит фокусирующее устройство, выполненное с возможностью предварительного фокусирования сигнала, принимаемого набором антенн.According to another embodiment, the imaging device further comprises a focusing device configured to pre-focus the signal received by the set of antennas.
Согласно другому варианту воплощения устройство опроса выполнено с возможностью формирования и параллельной подачи опорного импульса заданной длительности на по меньшей мере одно устройство амплитудно-импульсной модуляции и блок формирования видеосигнала выполнен с возможностью формирования видеосигнала из по меньшей мере одного сигнала огибающей промодулированного сигнала путем преобразования одновременно поступающих сигналов в последовательность импульсов с наведенными служебными синхроимпульсами.According to another embodiment, the interrogation device is configured to generate and simultaneously feed a reference pulse of a given duration to at least one amplitude-pulse modulation device and the video signal generation unit is configured to generate a video signal from at least one envelope signal of the modulated signal by converting simultaneously incoming signals in a sequence of pulses with induced service clock pulses.
Согласно другому варианту воплощения устройство опроса выполнено с возможностью формирования и последовательной подачи опорного импульса заданной длительности на по меньшей мере одно устройство амплитудно-импульсной модуляции и блок формирования видеосигнала выполнен с возможностью формирования видеосигнала из по меньшей мере одного сигнала огибающей промодулированного сигнала, при этом видеосигнал представляет собой последовательность импульсов с наведенными служебными синхроимпульсами.According to another embodiment, the polling device is configured to generate and sequentially supply a reference pulse of a predetermined duration to at least one amplitude-pulse modulation device and the video signal generating unit is configured to generate a video signal from at least one envelope signal of the modulated signal, wherein the video signal represents a sequence of pulses with induced service clock pulses.
Согласно другому варианту воплощения устройство визуализации дополнительно содержит блок перемещения линейки антенн, выполненный с возможностью перемещения линейки антенн по заданному алгоритму для создания пространственного разрешения.According to another embodiment, the imaging device further comprises an antenna array moving unit configured to move the antenna array according to a predetermined algorithm to create spatial resolution.
Согласно другому варианту воплощения устройство визуализации дополнительно содержит излучатель, выполненный с возможностью предварительного излучения сигнала для формирования усиленного отраженного или проникающего сигнала визуализируемого излучения.According to another embodiment, the imaging device further comprises an emitter configured to pre-emit the signal to generate an amplified reflected or penetrating imaging signal.
Согласно другому варианту воплощения по меньшей мере одна антенна набора антенн является широкополосной антенной, и устройство дополнительно содержит сборку полосовых фильтров, включающую в себя по меньшей мере один набор из по меньшей мере трех полосовых фильтров, каждый из которых выделяет сигнал заданной полосы частот, отличной от заданной полосы частот другого полосового фильтра этого набора.According to another embodiment, at least one antenna of the antenna set is a broadband antenna, and the device further comprises an array of bandpass filters including at least one set of at least three bandpass filters, each of which emits a signal of a predetermined frequency band different from a given frequency band of another bandpass filter of this set.
Согласно другому варианту воплощения набор антенн содержит по меньшей мере три узкополосные антенны, каждая из которых настроена на заданную частоту, отличную от заданной частоты другой узкополосной антенны.According to another embodiment, the antenna set comprises at least three narrow-band antennas, each of which is tuned to a predetermined frequency different from the predetermined frequency of the other narrow-band antenna.
В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ визуализации электромагнитных излучений, содержащий этапы, на которых:In accordance with another aspect of the invention, there is provided a method for visualizing electromagnetic radiation, comprising the steps of:
- принимают сигнал визуализируемого излучения с помощью набора антенн, включающего в себя по меньшей мере одну антенну, и подают его на устройство амплитудно-импульсной модуляции,- receive the signal of the visualized radiation using a set of antennas, including at least one antenna, and feed it to the device of amplitude-pulse modulation,
- формируют и подают на устройство амплитудно-импульсной модуляции опорный импульс заданной длительности,- form and submit to the device for amplitude-pulse modulation a reference pulse of a given duration,
причем заданная длительность опорного импульса по меньшей мере в два раза больше одного периода принимаемого сигнала визуализируемого излучения,moreover, the specified duration of the reference pulse is at least two times greater than one period of the received signal of the visualized radiation,
- формируют промодулированный сигнал посредством амплитудно-импульсной модуляции опорного импульса Uоп. имп заданной длительности сигналом визуализируемого излучения UЭМИ сигн, принятым по меньшей мере одной антенной, набора, причем амплитуда Uоп. имп больше максимальной амплитуды UЭМИ сигн,- form a modulated signal by means of amplitude-pulse modulation of the reference pulse U op. imp specified length signal visualized radiation U EMR signal received at least one antenna of the set, and the amplitude of U op. imp is greater than the maximum amplitude U EMP signal ,
- отфильтровывают шум и пропускают отфильтрованный промодулированный сигнал,- filter out the noise and pass the filtered modulated signal,
- формируют сигнал огибающей промодулированного сигнала,- form the envelope signal of the modulated signal,
- формируют видеосигнал из сигнала огибающей промодулированного сигнала, с наведенными синхроимпульсами,- form a video signal from the envelope signal of the modulated signal, with induced clock pulses,
- преобразуют видеосигнал в изображение.- convert the video signal into an image.
Согласно одному варианту воплощения принимают сигнал визуализируемого излучения с помощью набора антенн, представляющего собой линейку антенн.According to one embodiment, a visualized radiation signal is received using a set of antennas representing an array of antennas.
Согласно другому варианту воплощения принимают сигнал визуализируемого излучения с помощью набора антенн, представляющего собой матрицу антенн.According to another embodiment, a visualized radiation signal is received using a set of antennas, which is an array of antennas.
Согласно другому варианту воплощения способ дополнительно содержит этап, на котором предварительно фокусируют сигнал, принимаемый набором антенн.According to another embodiment, the method further comprises first focusing the signal received by the set of antennas.
Согласно другому варианту воплощения опорный импульс подают последовательно или параллельно.According to another embodiment, the reference pulse is supplied in series or in parallel.
Согласно другому варианту воплощения способ дополнительно содержит этап, на котором перемещают линейку антенн по заданному алгоритму для создания пространственного разрешения.According to another embodiment, the method further comprises moving the antenna array according to a predetermined algorithm to create spatial resolution.
Согласно другому варианту воплощения способ дополнительно содержит этап, на котором предварительно излучают сигнал для формирования усиленного отраженного или проникающего сигнала визуализируемого излучения.According to another embodiment, the method further comprises the step of pre-emitting a signal to generate an amplified reflected or penetrating signal of the visualized radiation.
Согласно другому варианту воплощения используют широкополосную антенну в качестве по меньшей мере одной антенны набора антенн, и по меньшей мере один набор из по меньшей мере трех полосовых фильтров, каждый из которых выделяет сигнал заданной полосы частот, отличной от заданной полосы частот другого полосового фильтра этого набора в качестве сборки полосовых фильтров.According to another embodiment, a broadband antenna is used as at least one antenna of the antenna set, and at least one set of at least three bandpass filters, each of which emits a signal of a given frequency band different from a given frequency band of another bandpass filter of this set as an assembly of bandpass filters.
Согласно другому варианту воплощения используют по меньшей мере три узкополосные антенны, каждая из которых настроена на заданную частоту, отличную от заданной частоты другой узкополосной антенны в качестве набора антенн.According to another embodiment, at least three narrowband antennas are used, each of which is tuned to a predetermined frequency different from the predetermined frequency of the other narrowband antenna as a set of antennas.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of the preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 изображает схематический вид устройства визуализации излучения согласно первому предпочтительному варианту воплощения.FIG. 1 is a schematic view of a radiation imaging device according to a first preferred embodiment.
Фиг. 2 изображает диаграмму сигналов на отдельных блоках устройства визуализации.FIG. 2 depicts a signal diagram on individual blocks of a visualization device.
Фиг. 3 изображает схематический вид устройства визуализации излучения согласно второму предпочтительному варианту воплощения.FIG. 3 is a schematic view of a radiation imaging device according to a second preferred embodiment.
Фиг. 4 изображает схематический вид устройства визуализации излучения согласно третьему предпочтительному варианту воплощения.FIG. 4 is a schematic view of a radiation imaging apparatus according to a third preferred embodiment.
Фиг. 5 изображает схематический вид устройства визуализации излучения согласно четвертому предпочтительному варианту воплощения.FIG. 5 is a schematic view of a radiation imaging apparatus according to a fourth preferred embodiment.
Описание предпочтительных вариантов воплощенияDescription of Preferred Embodiments
В соответствии с первым вариантом воплощения на рис. 1 представлено устройство монохроматической визуализации с матрицей антенн. Устройство работает следующим образом. Визуализируемое излучение от объекта исследования принимается набором антенн (1), составляющим в данном варианте воплощения матрицу антенн. Антенны матрицы являются элементами разложения. На каждой антенне набора формируются электрические сигналы с амплитудой, соответствующей свойствам исследуемого объекта, и с резонансной частотой визуализируемого излучения, которые затем подаются на устройство амплитудно-импульсной модуляции (3). Под свойствами исследуемого объекта понимается его свойство излучать или отражать ЭМИ в соответствии с его химической и физической природой. Устройство опроса (2) подает последовательно опорные импульсы на каждое устройство амплитудно-импульсной модуляции (3) в соответствии с законом строчной и кадровой развертки. При этом амплитуда опорного импульса Uоп. имп больше максимальной амплитуды сигнала визуализируемого излучения, принимаемого антенной набора UЭМИ сигн. Устройство амплитудно-импульсной модуляции (3) формирует промодулированный сигнал (рис.2) посредством модуляции опорного импульса заданной частоты сигналом визуализируемого излучения. Далее промодулированные таким образом сигналы поступают на фильтр низкой частоты (4), который пропускает низкочастотную составляющую промоделированных сигналов. Отфильтрованный сигнал с выхода фильтра низкой частоты (4) поступает на восстанавливающий фильтр (5), формирующий сигнал огибающей промодулированного сигнала. Сигнал огибающей промодулированного сигнала поступает на блок формирования видеосигнала (6), формирующий итоговый видеосигнал с наведенными служебными синхроимпульсами, поступающий на устройство отображения (7).In accordance with the first embodiment in Fig. 1 shows a monochromatic imaging device with an array of antennas. The device operates as follows. The visualized radiation from the object of study is received by a set of antennas (1), constituting in this embodiment an array of antennas. Matrix antennas are decomposition elements. Electric signals with an amplitude corresponding to the properties of the object under study and with a resonant frequency of the visualized radiation, which are then fed to the pulse-amplitude modulation device (3), are formed on each antenna of the set. Under the properties of the studied object is understood its property to radiate or reflect EMR in accordance with its chemical and physical nature. The polling device (2) delivers sequentially reference pulses to each amplitude-pulse modulation device (3) in accordance with the law of horizontal and vertical scanning. In this case, the amplitude of the reference pulse U op. imp is greater than the maximum amplitude of the signal of the visualized radiation received by the antenna of the set U EMI signal . The amplitude-pulse modulation device (3) generates a modulated signal (Fig. 2) by modulating the reference pulse of a given frequency with a visualized radiation signal. Next, the signals thus modulated are fed to a low-pass filter (4), which passes the low-frequency component of the simulated signals. The filtered signal from the output of the low-pass filter (4) is fed to the recovery filter (5), which forms the envelope signal of the modulated signal. The envelope signal of the modulated signal is fed to the video signal generating unit (6), which generates the final video signal with induced service clock pulses arriving at the display device (7).
В соответствии со вторым вариантом воплощения на рис. 3 представлено устройство квазицветной визуализации с матрицей антенн. Устройство работает следующим образом. Набор (1) широкополосных антенн, сформированных в матрицу антенн, принимает сигнал от объекта исследования. Следует отметить, что визуализируемый сигнал может быть сигналом излучателя (9), отраженным от объекта исследования или проникающим сквозь него и сфокусированным фокусирующим устройством (8). Полученный визуализируемый сигнал поступает на три полосовых фильтра (10), настроенных в соответствии с законом квазицветного разложения и выделяющих, соответственно, узкополосные сигналы. Следует отметить, что количество полосовых фильтров (10) может быть более трех, в зависимости от желаемого количества выделяемых узкополосных сигналов. Каждому выделенному сигналу может быть присвоен цвет. Например, выделенному сигналу с наиболее низкой частотой - красный, выделенному сигналу со средней частотой - зеленый, выделенному сигналу с наиболее высокой частотой - синий. Выделенные сигналы поступают на устройства амплитудно-импульсной модуляции (3) и модулируют опорные импульсы, параллельно поступающие на устройства амплитудно-импульсной модуляции (3) с устройства опроса (2). При этом амплитуда опорного импульса Uоп. имп больше максимальной амплитуды сигнала визуализируемого излучения, принимаемого антенной набора UЭМИ сигн. Далее, промодулированные таким образом сигналы поступают на фильтр низкой частоты (4), который пропускает низкочастотную составляющую промодулированных сигналов. Отфильтрованные сигналы с выхода фильтра низкой частоты (4) поступают на восстанавливающий фильтр (5), формирующий сигнал огибающей промодулированного сигнала. Сигнал огибающей промодулированного сигнала поступает на блок формирования видеосигнала (6), включающий в себя память для формирования последовательности видеоимпульсов с синхросигналами цветности, строчно-кадровой развертки и другими синхроимпульсами, из параллельно поступающих сигналов, которая далее поступает на устройство отображения (7).In accordance with the second embodiment in Fig. 3 shows a quasi-color imaging device with an array of antennas. The device operates as follows. A set (1) of broadband antennas formed into an array of antennas receives a signal from an object of study. It should be noted that the visualized signal can be a signal from the emitter (9) reflected from the object of study or penetrating through it and focused by a focusing device (8). The resulting visualized signal arrives at three band-pass filters (10), tuned in accordance with the law of quasi-color decomposition and emitting, respectively, narrow-band signals. It should be noted that the number of band-pass filters (10) can be more than three, depending on the desired number of allocated narrow-band signals. Each highlighted signal can be assigned a color. For example, the highlighted signal with the lowest frequency is red, the highlighted signal with the average frequency is green, the highlighted signal with the highest frequency is blue. The extracted signals are supplied to the amplitude-pulse modulation devices (3) and modulate reference pulses parallel to the pulse-amplitude modulation devices (3) from the polling device (2). In this case, the amplitude of the reference pulse U op. imp is greater than the maximum amplitude of the signal of the visualized radiation received by the antenna of the set U EMI signal. Further, the signals modulated in this way are fed to a low-pass filter (4), which passes the low-frequency component of the modulated signals. The filtered signals from the output of the low-pass filter (4) are fed to the recovery filter (5), which forms the envelope signal of the modulated signal. The envelope signal of the modulated signal is supplied to the video signal generating unit (6), which includes a memory for generating a sequence of video pulses with color, horizontal scanning, and other sync pulses, from parallel incoming signals, which are then sent to the display device (7).
Согласно третьему варианту воплощения использование устройства опроса (2) с возможностью параллельной подачи опорных импульсов в устройстве монохроматической визуализации показано на рис. 4. При этом такой вариант воплощения также использует блок формирования видеосигнала (6), включающий в себя память для формирования последовательности видеоимпульсов с наложением синхросигналов, в соответствии с синхросигналами строчной, кадровой развертки и другими синхроимпульсами, из параллельно поступающих сигналов огибающей промодулированных сигналов, которая далее поступает на устройство отображения (7).According to the third embodiment, the use of a polling device (2) with the possibility of parallel supply of reference pulses in a monochromatic imaging device is shown in Fig. 4. Moreover, this embodiment also uses a video signal generating unit (6), which includes a memory for generating a sequence of video pulses with superimposed clock signals, in accordance with horizontal, vertical scanning clock signals and other clock pulses, from parallel incoming envelope signals of the modulated signals, which further arrives at the display device (7).
В соответствии с четвертым вариантов воплощения (рис. 5), в устройстве квазицветной визуализации с матрицей антенн возможно использование устройства опроса (2), которое подает последовательные опорные импульсы на устройства амплитудно-импульсной модуляции (3), в соответствии с синхросигналами строчной, кадровой развертки и другими синхроимпульсами. Получаемый с восстанавливающего фильтра (5) сигнал огибающей промодулированного сигнала, поступает на блок формирования видеосигнала (6), в этом случае, уже представляет собой последовательность видеоимпульсов, формирующую итоговый видеосигнал со служебными синхроимпульсами, поступающий на устройство отображения (7).In accordance with the fourth embodiment (Fig. 5), in a quasi-color imaging device with an array of antennas, it is possible to use a polling device (2), which delivers successive reference pulses to pulse-amplitude modulation devices (3), in accordance with horizontal and vertical scanning clock signals and other sync pulses. The envelope signal of the modulated signal received from the recovery filter (5) is fed to the video signal generating unit (6), in this case, it is already a sequence of video pulses that forms the final video signal with service clock pulses arriving at the display device (7).
В соответствии со вторым и четвертым вариантом воплощения, вместо широкополосной антенны с тремя полосовыми фильтрами (10), устройство визуализации может использовать набор антенн, содержащий по меньшей мере три узкополосные антенны, каждая из которых настроена на заданную частоту, отличную от заданной частоты другой узкополосной антенны. Каждая из узкополосных антенн настроена на прием определенного узкополосного сигнала в соответствии с законом квазицветного разложения. При этом таких узкополосных антенн может быть более трех, в зависимости от желаемого количества выделяемых узкополосных сигналов. Каждому принимаемому сигналу может быть присвоен цвет.According to the second and fourth embodiments, instead of a broadband antenna with three band-pass filters (10), the imaging device can use a set of antennas containing at least three narrow-band antennas, each of which is tuned to a predetermined frequency different from the predetermined frequency of the other narrow-band antenna . Each of the narrow-band antennas is configured to receive a specific narrow-band signal in accordance with the law of quasi-color decomposition. Moreover, there can be more than three such narrow-band antennas, depending on the desired number of allocated narrow-band signals. Each received signal can be assigned a color.
В соответствии с представленными вариантами воплощения вместо матрицы антенн набор антенн устройства визуализации может быть скомпонован в линейку антенн. При этом линейка антенн перемещается блоком перемещения линейки антенн по заданному алгоритму для создания пространственного разрешения. В качестве неограничивающих примеров, таким перемещением может быть угловое перемещение линейки в диапазоне заданного угла перемещения вокруг оси поворота или линейное перемещение линейки в заданной скоростью вдоль оси перемещения.In accordance with the presented embodiments, instead of an array of antennas, a set of antennas of the imaging device can be arranged in a line of antennas. In this case, the line of antennas is moved by the unit for moving the line of antennas according to a given algorithm to create spatial resolution. As non-limiting examples, such a movement may be an angular movement of the ruler in the range of a given angle of movement around the axis of rotation or linear movement of the ruler at a given speed along the axis of movement.
Claims (19)
- набор антенн, включающий в себя по меньшей мере одну антенну, выполненную с возможностью приема сигнала визуализируемого излучения,
- устройство опроса, выполненное с возможностью формирования и выдачи по меньшей мере одного опорного импульса заданной длительности,
причем заданная длительность опорного импульса по меньшей мере в два раза больше одного периода принимаемого сигнала визуализируемого излучения,
- по меньшей мере одно устройство амплитудно-импульсной модуляции, выполненное с возможностью формирования промодулированного сигнала посредством модуляции принятого опорного импульса Uоп. имп заданной длительности сигналом визуализируемого излучения UЭМИ сигн, принятым по меньшей мере одной антенной набора, причем амплитуда Uоп. имп больше максимальной амплитуды UЭМИ сигн,
- фильтр низкой частоты, выполненный с возможностью пропускания отфильтрованного промодулированного сигнала,
- восстанавливающий фильтр, выполненный с возможностью формирования сигнала огибающей промодулированного сигнала,
- блок формирования видеосигнала, выполненный с возможностью формирования видеосигнала с наведенными служебными синхроимпульсами из по меньшей мере одного сигнала огибающей промодулированного сигнала,
- устройство отображения, принимающее видеосигнал и преобразующее его в изображение.1. A device for visualizing electromagnetic radiation, containing
- a set of antennas, including at least one antenna, configured to receive a signal of the visualized radiation,
- a polling device configured to generate and output at least one reference pulse of a given duration,
moreover, the specified duration of the reference pulse is at least two times greater than one period of the received signal of the visualized radiation,
at least one pulse amplitude modulation device configured to generate a modulated signal by modulating the received reference pulse U op. imp specified length signal visualized radiation U EMR signal received at least one antenna set, and the amplitude of U op. imp is greater than the maximum amplitude U EMP signal ,
- a low-pass filter configured to transmit a filtered modulated signal,
- a recovery filter configured to generate an envelope signal of the modulated signal,
- a video signal generating unit configured to generate a video signal with induced service clock pulses from at least one envelope signal of the modulated signal,
- a display device that receives a video signal and converts it into an image.
- принимают сигнал визуализируемого излучения с помощью набора антенн, включающего в себя по меньшей мере одну антенну, и подают его на устройство амплитудно-импульсной модуляции,
- формируют и подают на устройство амплитудно-импульсной модуляции опорный импульс заданной длительности,
причем заданная длительность опорного импульса по меньшей мере в два раза больше одного периода принимаемого сигнала визуализируемого излучения,
- формируют промодулированный сигнал посредством амплитудно-импульсной модуляции опорного импульса Uоп. имп заданной длительности сигналом визуализируемого излучения UЭМИ сигн, принятым по меньшей мере одной антенной набора, причем амплитуда Uоп. имп больше максимальной амплитуды UЭМИ сигн,
- отфильтровывают шум и пропускают отфильтрованный промодулированный сигнал,
- формируют сигнал огибающей промодулированного сигнала,
- формируют видеосигнал из сигнала огибающей промодулированного сигнала, с наведенными синхроимпульсами,
- преобразуют видеосигнал в изображение.11. A method for visualizing electromagnetic radiation, comprising the steps of:
- receive the signal of the visualized radiation using a set of antennas, including at least one antenna, and feed it to the device of amplitude-pulse modulation,
- form and submit to the device for amplitude-pulse modulation a reference pulse of a given duration,
moreover, the specified duration of the reference pulse is at least two times greater than one period of the received signal of the visualized radiation,
- form a modulated signal by means of amplitude-pulse modulation of the reference pulse U op. imp specified length signal visualized radiation U EMR signal received at least one antenna set, and the amplitude of U op. imp is greater than the maximum amplitude U EMP signal ,
- filter out the noise and pass the filtered modulated signal,
- form the envelope signal of the modulated signal,
- form a video signal from the envelope signal of the modulated signal, with induced clock pulses,
- convert the video signal into an image.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123578/28A RU2565350C1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Method and device for rendering electromagnetic radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123578/28A RU2565350C1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Method and device for rendering electromagnetic radiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2565350C1 true RU2565350C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014123578/28A RU2565350C1 (en) | 2014-06-09 | 2014-06-09 | Method and device for rendering electromagnetic radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2565350C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679193C2 (en) * | 2018-04-10 | 2019-02-06 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон") | Method of visualization in color of images of different range of electromagnetic radiation spectrum |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2084876C1 (en) * | 1996-01-23 | 1997-07-20 | Центр непрерывной целевой радиотехнической подготовки специалистов | Microwave imager |
RU2356129C1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Visualiser of electromagnet emissions |
WO2013094306A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 株式会社日立製作所 | Electromagnetic wave visualization device |
RU2507542C2 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-20 | Асхат Хайдарович Кутлубаев | Method to visualise electromagnetic radiations and device for its realisation |
-
2014
- 2014-06-09 RU RU2014123578/28A patent/RU2565350C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2084876C1 (en) * | 1996-01-23 | 1997-07-20 | Центр непрерывной целевой радиотехнической подготовки специалистов | Microwave imager |
RU2356129C1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Visualiser of electromagnet emissions |
WO2013094306A1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 株式会社日立製作所 | Electromagnetic wave visualization device |
RU2507542C2 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-20 | Асхат Хайдарович Кутлубаев | Method to visualise electromagnetic radiations and device for its realisation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679193C2 (en) * | 2018-04-10 | 2019-02-06 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон") | Method of visualization in color of images of different range of electromagnetic radiation spectrum |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10101453B2 (en) | Time of flight apparatuses and an illumination source | |
US8791851B2 (en) | Hybrid millimeter wave imaging system | |
US8742982B2 (en) | Indirect radar holography apparatus and corresponding method | |
US8605147B2 (en) | Device for recording images of an object scene | |
JP7422224B2 (en) | Single pixel imaging of electromagnetic fields | |
US7557348B2 (en) | Method and system for imaging an object using multiple distinguishable electromagnetic waves transmitted by a source array | |
KR102257556B1 (en) | Apparatus for generating terahertz wave and method for controlling terahertz wavefront using the same | |
CN104038706A (en) | Terahertz passive type color focal plane-based camera | |
CN102298163A (en) | Radiometric imaging device and corresponding method | |
CN104048761A (en) | Terahertz semi-active color focal plane camera | |
Riza et al. | Coded access optical sensor (CAOS) imager | |
CN103644970A (en) | Rydberg atom terahertz wave detection system | |
RU2565350C1 (en) | Method and device for rendering electromagnetic radiation | |
RU2507542C2 (en) | Method to visualise electromagnetic radiations and device for its realisation | |
RU2652530C1 (en) | Three-dimensional holographic radio-camera imaging system for examination | |
KR20130001969A (en) | Method and apparatus for analyzing sample using terahertz wave | |
KR101420226B1 (en) | Terahertz Real-time Detection and Imaging System for Nondestructive Testing Based on High Power Terahertz Radiation Source | |
JP2003509703A (en) | High sensitivity resolution detection apparatus and method | |
CN209911223U (en) | Terahertz high-resolution rapid imaging device based on block compressed sensing | |
JP6706790B2 (en) | Terahertz wave imaging device | |
CN110297255A (en) | 3D imaging system and 3D imaging method | |
JP5458124B2 (en) | Electromagnetic wave imaging apparatus and electromagnetic wave imaging method | |
CN109188395A (en) | A kind of full polarized fringe pipe laser imaging radar device | |
RU2545346C1 (en) | Method of rendering electromagnetic radiation and terascope device therefor | |
KR101746774B1 (en) | Multi-channel terahertz time domain spectroscopy system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170610 |