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毫米波成像系统天线设计

纪泽栋  
【摘要】:毫米波成像以其良好的穿透性和高分辨率特性在异物探测和微波导航等方面具有广泛的应用价值。在毫米波探测成像系统中,天线与成像系统的分辨率有直接关系,因此天线单元的设计实现是事关系统成败的最重要环节之一。 本文介绍了两套毫米波主动成像系统。第一套称为机械扫描式毫米波主动成像系统。这套系统采用单发单收的工作方式,包括毫米波发射、毫米波接收和数字处理三大部分,结合机械扫描,成像装置可以对固定区域进行毫米波扫描成像。根据机械扫描式毫米波主动成像系统的设计指标设计喇叭天线和透镜天线。喇叭天线的回波损耗小于-25dB,主瓣宽度小于10°,透镜天线回波损耗小于-20dB,焦斑大小为1cm。经成像实验测试,系统分辨率为1cm,达到了设计指标。 第二套系统称为全息成像式毫米波主动成像系统。该系统采用宽频带调频毫米波扫描,配合全息成像算法,系统能够达到水平项分辨率为0.5cm,距离项分辨率为1.5cm。本文介绍了系统成像原理,给出算法的推导过程、系统的毫米波收发组件设计方案及对应的天线设计,算法仿真分辨率小于1cm,天线单元间隔应该小于12mm,单元间耦合度应低于-40dB。根据天线的设计指标,给出了对应的天线模型和仿真结果。 最后本文对两种成像方法进行了分析比较,给出两种成像方法的优缺点,提出了改进意见和下一步研究重点。


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