[发明专利]具有到对象距离的相对运动的微波发射/接收元件结构及相关方法

说明书

所有上面的文件都包含有用的信息，所以这几个专利和两个美国专利申请的全部公开内容因此在这里并入作为参考。

背景和发明内容

在微波近场和远场之间中间范围的区域中，对于扫描人类受验对象是否存在违禁品、爆炸物、武器和其它形式的非生理性物品和材料来说，微波电介质测试器(dielectrometer)的使用具有很多有吸引力的特征。在上面参考的各个文件中充分描述了这些优点。

在例如上面参考的‘388和‘183专利申请中描述的那些装置中，其中使用了多个发射/接收(TR)元件的每一个，每个元件实际上为扫描及询问它前面空间的特定辨别的体积负责，且辨认在每个这样的元件前面实际上总有一个“负载”，存在有其中多余的噪声信号显著恶化了接收信号的信噪比特征的情况，并且以使重要扫描信息的评估难以分离和评定的方式这么做。如刚刚提到的，在寻求任何努力来以想要帮助特征化“发现非生理性异常”的方式利用所接收信号信息的场合，信噪比中噪声引起的恶化可使进行这样的特征化非常困难。

然而作者发现，对此问题有很特殊的解答，特别是，有效地解决信噪比问题、同时在保存上面参考的两个刚刚提到的专利申请中描述的基本扫描结构和方法的所有关键操作和实用优点的情况下也这么做的解答。作者对此问题的解答建立在每一单个TR元件结合任何沿下流方向辐射的负载和介入的媒介而共同形成空间中的传输线的认识的基础上。当负载向这样的TR元件移动时，检测的附带的反射脉冲幅度被看到以四分之一波长的空间间隔增加或减少，最后消失在远场中，其中“负载”没有足够接近TR元件以“产生”这样的可检测的幅度变化。这种增加和减少的现象是由负载反射波引起的，由于时域或距离域中的运动，所述负载反射波交替地与入射波同相和异相。

对在辐射系统中这些变化的解释在传输线理论中被充分证明，且基于发射源、介入的媒介和终端辐射负载的输出阻抗。当所有这些都相等时，没有驻波，且从发射元件(TR元件)到负载的路程或距离对检测信号的幅度没有可测量的影响。在这种情况下，系统被认为是以其特征阻抗终止。

然而终端负载阻抗中的变化破坏了系统的平衡，且实际上产生了可检测的驻波。在本领域中被认为是反射系数和驻波比率的量是此失配或不平衡的引起的测量。

峰值到峰值(高到低)驻波值在从发射元件测量的约两个到约十个波长的波长范围内完全恒定。如果该发射元件能相对于被辐射和扫描的受验对象移动一半波长，我们可在所述两个到十个波长范围内明确地检测并捕获一个最大和一个最小的驻波峰值，而不管受验对象离发射元件的距离。值得注意地是，虽然在存在噪声时这些最大和最小值将改变，它们之间的差值却没有一点改变。如果检测系统产生等于最大和最小驻波峰值之间的峰值到峰值的差值的值，则与真正脉冲峰值幅度值相关联的变化是共同模式的，因而增加了信噪比。

如将要看到的，本发明的装置和方法利用此可检测的最大到最小驻波峰值现象。

概括地说，本发明涉及微波电介质测试装置，尤其涉及这样的包括一个(或多个)发射/接收(TR)元件的装置，每个元件都具有TR轴(元件的操作轴)，所述元件可用于以及关于包括人受验对象的电介质微波扫描的方法。进一步地，本发明关于这样的装置，以及关于有关的扫描方法，其中为了检测关于基线生理性响应的数据和根据规定的屏蔽标准、显著的差异或异常检测关于指定个体的“电介质特征”，以及另外为了提供关于某些禁用、非法、危险、走私等的非生理性物品或材料的特性的一些可辨别的信息而进行扫描，这些物品或材料被人携带。

本发明代表上面标识的‘183中描述的发明的增补版本，是通过介绍和使用重要的发现而增补的当前未决的专利申请，该发现是通过朝着/远离被拍摄或扫描的个体产生TR元件沿其轴的相对运动，且在这样的扫描期间(如以下将描述的)，可收集有价值的信息以不仅指示某些“非法”物品和其它非生理性材料的存在，而且指示其特性。

虽然有很多物质扫描(或拍摄)应用，其中本发明的TR元件结构、系统和方法得到实质上的实际效用，在这里特别注意这样的两个特殊应用，其中一个用作讨论和解释本发明的结构和操作(方法)的主要模型。这两个应用包括(a)为了检测武器、违禁品等在如机场的地点的安全检测或扫描(拍摄)和(b)对敏感领域例如关于商业内部的研究和开发领域中人员的授权进入控制。本领域的一般技术人员会想出很多其它有用的应用。