[发明专利]一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统

权利要求书

1.一种基于微波远场本地光学重构的微波光子关联成像系统，其特征在于：

该微波光子关联成像系统，包括随机微波信号源生成模块(1)、微波发射天线阵列(2)、微波接收天线(3)、微波光域上变频单元(4)、红外CCD探测器(5)、功分器(6)、光学天线阵(7)、光波远场变换单元(8)、关联计算成像单元(9)、低噪声放大器(11)，前述各部分依次由光纤或电缆相连，或经自由空间传输；

随机微波信号源生成模块(1)用于产生用于微波光学关联成像模式的微波随机辐射信号，随机微波信号源经功分器分路，其中一路经由微波发射天线阵列(2)发射，另一路进入微波远场本地光学探测重构系统；随机微波信号经微波光域上变频单元转换为光载波；

N个通道工作原理相同，以N个通道中任一个通道中光相位调制为例，其光场表达方式如下：

其上(USB)、下(LSB)一阶边带分别表示为：

上式中，E_opt为激光场强幅值，ω_opt为光信号的角频率，为光的相位，E_RF为随机微波信号场强幅值，ω_RF为随机微波信号的角频率，为随机微波信号的相位，J₁为1阶贝塞尔函数，m为微波光域上变频单元的调制指数；

每个光边带信息实现了微波信号从微波域到光域上转换，包含了微波的全部信息，经过光处理后，输出单边带信息，以上边带为例，该边带信号经过光学天线阵后发射至光波远场变换单元，以透镜的傅里叶变换为例，经光学远场变换单元后的光场表示式如下：

(a_i,b_i)为光学天线阵上任一阵元，f为透镜的焦距；

微波随机辐射信号经微波发射天线阵列发射后在远场形成的随机探测信号辐射场表达式如下：

(p_i,q_i)为微波发射天线阵列上任意阵元；

z为远场空间距离微波发射天线阵列的纵向距离；微波发射天线阵列与光学天线阵具有相同的拓扑结构；当z为很大值时，等于1，光学远场变换单元光场与微波场U(x,y)形式上仅相差一常数相位因子和常数幅值因子J₁，该光场信号经红外CCD探测器输出强度信号，本地重构输出电场强度表达式与微波随机辐射信号远场表达式仅相差一常数强度系数J₁²，实现了微波探测场分布的光学重构；

光学天线阵具有和微波发射天线阵列完全一致的分布及数量，光学天线阵横截面相比微波发射天线阵列等比例缩小；基于该微波远场本地光学探测重构系统，微波接收天线接收远方目标物体的回波信号，该信号与红外CCD探测器输出的微波远场本地重构场信息进行关联计算，实现高分辨率的成像。