[发明专利]基于阵列非相干探测器的太赫兹孔径编码无相位成像装置及方法

说明书

本发明提供一种基于阵列非相干探测器的太赫兹孔径编码无相位成像装置及方法。本发明旨在利用阵列非相干探测器来替代传统太赫兹孔径编码成像雷达中的多个相干探测器，在接收过程中只接收回波信号的强度信息而不接收相位信息，从而简化系统接收链路，降低系统复杂度，减少制造成本，同时使其易于集成化、小型化，阵列非相干探测器采用多通道输出技术来完成回波数据的高速采集，能有效减少编码和采样的次数，实现太赫兹孔径编码的高速成像或实时成像。

技术领域

本发明涉及太赫兹频段高分辨凝视成像技术领域，尤其涉及一种基于阵列非相干探测器的太赫兹孔径编码无相位成像装置及方法。

背景技术

随着科技的进步与市场需求的增加，太赫兹高分辨凝视成像雷达正得到人们越来越多的重视，其将在国防建设与社会发展中扮演重要的角色。传统的太赫兹高分辨成像雷达主要包括实孔径阵列雷达、合成孔径雷达(SAR)、逆合成孔径雷达(ISAR)和相控阵雷达。其中，合成孔径雷达和逆合成孔径雷达都依赖于雷达与目标的相对运动，通过合成虚拟孔径来实现方位和俯仰向的高分辨成像，但无法实现前视凝视成像。而对于实孔径阵列雷达和相控阵雷达，两者都可以实现凝视成像，但是其分辨率都严重受限于雷达发射天线的阵元数，并且阵元越多，实孔径阵列雷达的孔径越大，相控阵雷达的波束扫描性能越好，两者的成像分辨率也就越高，然而它们的系统复杂度、制造成本和维护难度等也将大幅增加。

近年来提出的微波关联成像雷达，其是一种不依赖于目标相对运动的新型雷达成像技术，其通过发射端的天线阵列来构造时间不相关和空间相互正交的发射信号，进而在成像区域内产生多种照射模式，然后依靠严格推演出的成像区域所对应的探测信号来与接收到的回波信号相关联，建立计算成像方程，通过求解成像方程来获取目标散射信息，完成成像。然而，微波关联成像雷达仍然依赖于天线阵列，并且阵元越多，在成像区域产生的照射模式越丰富，从而越有利于目标的精确重构。

基于光学孔径编码成像原理和微波关联成像原理而提出的太赫兹孔径编码成像雷达，则是一种利用数控动态编码孔径来实现凝视高分辨成像的新型雷达成像技术。与微波关联成像雷达不同的是，太赫兹孔径编码成像雷达通过单个发射天线来发射随机跳频信号(HF)或者线性调频信号(LFM)，同时利用控制终端将随机相位(幅度)调制因子加载至编码孔径天线来对发射信号进行调制，从而在成像区域形成丰富的照射模式。太赫兹孔径编码成像雷达相比于上述其他雷达，其不依赖于目标相对运动也不依赖于发射天线阵列便能实现凝视高分辨成像，并且系统结构简单，易实现小型化，成本相对更低。然而，太赫兹孔径编码成像雷达若想利用多通道阵列接收技术来实现实时成像，其必将面对相干接收天线阵列所带来的昂贵成本和复杂链路。

现有的太赫兹孔径编码成像雷达采用的都是相干接收技术，其能够探测回波信号的相位和幅度信息。但是，相干接收的链路复杂，相干接收机通常包括低噪声放大器、中频振荡器、混频器等装置，其需要对回波信号进行下变频和降带宽处理。此外，目前的相干接收器件对高频率、大带宽的信号接收还存在一定的难度，尤其是在太赫兹高频段对相位的精确测量还难以实现。当需要利用多通道输出技术来实现高速成像或者实时成像时，将使用大量的相干接收机，而目前单个相干接收机的成本较高，若大量使用必将导致系统复杂度和制造成本的增加，难以实用化。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于阵列非相干探测器的太赫兹孔径编码无相位成像装置及方法。本发明旨在利用阵列非相干探测器来替代传统太赫兹孔径编码成像雷达中的多个相干探测器，在接收过程中只接收回波信号的强度信息而不接收相位信息，从而简化系统接收链路，降低系统复杂度，减少制造成本，同时使其易于集成化、小型化，阵列非相干探测器采用多通道输出技术来完成回波数据的高速采集，能有效减少编码和采样的次数，实现太赫兹孔径编码的高速成像或实时成像。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

基于阵列非相干探测器的太赫兹孔径编码无相位成像装置，包括