[发明专利]一种用于全息成像安检系统的毫米波收发模块

说明书

技术领域

本发明提供一种用于全息成像安检系统的毫米波收发模块，主要涉及安检技术领域，尤其涉及机场安检技术和全息成像技术领域。

背景技术

现有毫米波全息成像安检系统

现在通行的毫米波全息成像安检系统，主要基于美国西北太平洋国家实验室(PNNL)的David M.Sheen和Douglas L.McMakin等学者多年的毫米波全息成像技术研究基础，由美国L-3通信控股公司制造，现已在美国部分敏感机场投入部分使用。毫米波全息成像安检系统具有宽带、实时、三维全息的技术特征，在机场安检的应用中能够穿透人体衣物，对人体隐匿物品包括枪支、刀具、炸药等危险品进行检测与识别，发射的毫米波对人体无害，因而体现了安全、快速、检测率高的特点，成为现行金属安检门、X光安检仪等安检手段的良好补充。

毫米波全息成像算法

毫米波全息成像算法，最早是基于微波/毫米波合成孔径雷达(SAR)技术原理，在较为成熟的光学全息和超声全息成像的算法基础上发展而来。毫米波全息成像系统，通过电子或机械扫描，或二者结合的方式，获得二维成像场景X-Y平面上目标散射信号的幅度和相位信息，从而恢复出图像。同时，成像系统收发前端通过天线，向检测目标发射的是宽带毫米波信号，在宽带频率范围内的不同频率点顺序地接收(测量)目标的散射信号，比一般二维成像方式多了一维多频率采样点上的目标散射信息，通过一定的毫米波全息成像算法，其所成毫米波图像，不仅体现成像X-Y平面的二维信息，而且多了一维成像平面的深度信息Z，因而称其为毫米波全息成像。

毫米波全息成像系统的成像前端一般采取自差或外差的形式进行混频，输出体现目标特征、包含散射信号幅度和相位信息的中频信号。为进行全息成像算法处理，中频信号必须分成相位差为90°的同相(I)和正交(Q)两路信号，以进行目标散射复数信号的恢复，如式(1)所示。信号处理单元采集前端输出的I和Q两路信号。

I+jQ＝Ae^-j2kR(1)

式中A是目标反射信号的幅度信息，R是目标反射信号的距离信息，k为波数。

采集I/Q信号后进行一定的信号处理及三维的逆傅立叶变换：

f(x,y,z)=FT3D-1[FT2D{s(x,y,ω)}e-j(2k)2-kx2-ky2Z1]---(2)]]>

进行全息图像恢复。

此时，全息图像X-Y平面的分辨率为：

δX-Y＝λR/2D    (3)

式中，λ为毫米波波长，R为成像距离，D为天线阵列宽度；

深度分辨率为：

δ_Z＝c/2B    (4)