【摘要】：日益增多暴力與恐怖的事件嚴(yán)重危害到人民群眾的生命安全,公共場所的人員安全檢查變得越來越重要。基于稀疏線陣的多輸入多輸出(multiple-input multiple-output,MIMO)合成孔徑雷達(dá)(synthetic apertureradar,SAR)體制兼顧了圖像高分辨力和系統(tǒng)低復(fù)雜度,是人體安檢成像新的技術(shù)途徑之一。在對主動式毫米波/太赫茲波成像技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了調(diào)研和分析后,本文設(shè)計了一種基于稀疏MIMO-SAR的0.14THz安檢成像系統(tǒng),開展了近場稀疏線陣優(yōu)化設(shè)計、D波段放大電路研究及芯片實現(xiàn)以及D波段低損耗互連結(jié)構(gòu)研究及芯片封裝等關(guān)鍵技術(shù)研究,構(gòu)建了成像系統(tǒng)原理樣機,獲得相應(yīng)的成像結(jié)果。具體研究內(nèi)容如下:第一,開展了太赫茲MIMO-SAR的理論研究,測試和分析了 0.14THz典型衣物的透射特性,提出了0.14THz安檢成像系統(tǒng)設(shè)計方案及關(guān)鍵組件的指標(biāo)要求。第二,針對人體安檢的近場應(yīng)用情況,開展了稀疏線陣近場特性的研究,構(gòu)建了鏡面型散射模型,分析了近場條件下柵瓣的空變特性;基于鏡面型散射實驗數(shù)據(jù)設(shè)計初始線陣構(gòu)型,并采用遺傳算法針對鏡面型散射的柵瓣進(jìn)行了優(yōu)化。測試和分析了優(yōu)化后的稀疏線陣指標(biāo)。優(yōu)化后稀疏線陣提出了對芯片和模塊的指標(biāo)要求。第三,基于0.13um SiGe工藝的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(heterojunction bipolar transistor,HBT)特性開展了 Cascode放大電路研究。改進(jìn)了共射輸入級與共集輸出級之間的匹配電路,使兩級晶體管的電壓擺幅和電流擺幅同時達(dá)到最大,最后基于改進(jìn)設(shè)計的電路和0.13μm SiGe工藝實現(xiàn)了 0.14THz放大器和低噪聲放大器芯片。第四,分析比較了在高頻條件下金絲鍵合線引入的寄生感抗對信號傳輸?shù)挠绊懞桶氩ㄩL傳輸線的阻抗特性,基于此,設(shè)計抑制寄生感抗的低損耗互連結(jié)構(gòu),并成功應(yīng)用在0.14THz功率放大和低噪聲放大器模塊中。第五,集成了 0.14THz成像系統(tǒng)原理樣機,實現(xiàn)2mm高分辨率的三維成像,并對成像實驗結(jié)果進(jìn)行了分析。
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52
【圖文】：

于０．５８ＴＨＺ頻段，發(fā)射寬帶調(diào)頻連續(xù)波（ＦＭＣＷ）信號以獲得距離維的高分辨力，需要逡逑兩個維度的機械掃描實現(xiàn)對人體的掃描，５分鐘才能獲得的三維圖像成像，分辨力約為逡逑２厘米（４米處）圖像像素為５０ｘ５０，如圖１．１所示。逡逑４０邋ｃｍ邋ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ邋ｌｅｎｓ逡逑／邋ｓｅｃｏｎｄａｒｙ邋ｍｉｒｒｏｒ逡逑ｍ逡逑ＴＨｚ邋ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ逡逑圖１．１邋０．５８ＴＨＺ邋ＪＰＬ第一代安檢成像雷達(dá)逡逑２０１１年ＪＰＬ開發(fā)的第二代系統(tǒng)［７］使用了極化復(fù)用技術(shù)，且頻率提升到０．６７ＴＨＺ，主逡逑反射鏡直徑增至１米，增加可旋轉(zhuǎn)掃描的小平面鏡代替原主反射旋轉(zhuǎn)，將成像時間縮短逡逑到１秒（５０ｘ５０像素），２５米處的分辨力約為１厘米，但全身掃描其成像速度仍顯不足，逡逑如圖１．２所示。逡逑ａ，酬一＼逡逑＾ｊｇｌ邋ｔｅｉＢ．邋ｉ邋＾逡逑}牐簦歟咤義賢跡保插澹埃叮罰裕齲阱澹剩校痰詼布斐上窶狀镥義希稿義

本文編號：2751771