本文關鍵詞：微波毫米波陣列成像關鍵技術研究　出處：《東南大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：微波毫米波成像技術是利用微波毫米波接收機來接收背景物體的輻射分布差異特性并形成圖像的技術。微波毫米波成像技術在機場安檢、飛機著陸導航、軍事偵察、醫(yī)療診斷等領域有著重要的應用價值,尤其在針對隱匿武器檢查的人員安檢場合,微波毫米波成像技術有著天然的優(yōu)勢。隨著微波毫米波成像場景對成像質量與成像速率要求的不斷提高,傳統(tǒng)的單通道機械掃描式微波輻射計成像系統(tǒng)越來越無法滿足應用需求。隨著半導體工藝的發(fā)展,微波毫米波器件取得了顯著的進步,微波毫米波成像系統(tǒng)取得了突破性進展,在系統(tǒng)尺寸、成像速度、空間分辨率等各方面得到了明顯的改善。各種體制的微波毫米波成像系統(tǒng)也不斷的得以研究與發(fā)展。本論文主要研究基于相控陣體制和數(shù)字多波束體制的微波毫米波成像系統(tǒng),首先研究了適用于相控陣成像系統(tǒng)的移相體制對系統(tǒng)及成像的影響,進而研究了數(shù)字多波束毫米波成像系統(tǒng)中的波束成形技術,研究和提出了相控陣成像和數(shù)字多波束成像系統(tǒng)設計和實現(xiàn)的幾種關鍵技術。在此基礎上,分別設計了Ku頻段的被動微波相控陣成像系統(tǒng)和E波段的主動被動毫米波數(shù)字多波束成像系統(tǒng)并給出和分析了成像效果。論文的主要工作包括：第一章主要闡述微波毫米波成像的基本原理,重點研究陣列成像尤其是相控陣微波毫米波成像和數(shù)字多波束成像的基本原理。從物體輻射的基本原理出發(fā),分析了最基本的實孔徑微波輻射計及測量場景亮溫的工作原理,并給出了相控陣體制的微波毫米波成像系統(tǒng)結構,進而給出了數(shù)字多波束體制的毫米波成像系統(tǒng)結構,并分析了其進行成像測量的工作原理。第二章研究了一種基于直接數(shù)字頻率合成的移相方案并將其改進后引入到相控陣微波成像中,方案克服了數(shù)字移相器方案的波束移相稀疏特性,使得成像波束能夠以極低的間隔進行掃描,從而有效提高了成像分辨率與成像質量,顯著減少了后端數(shù)字圖像處理的工作量。第三章提出并實現(xiàn)了一種基于基片集成波導(SIW)的平面電路互連方法,該方法使用SIW作為模塊端口側傳輸線,利用SIW傳輸?shù)奶攸c,引入雙層金屬結構導流與屏蔽,無需任何焊接與額外接頭,即可實現(xiàn)非常優(yōu)異的傳輸性能。該方法主要是為了解決毫米波電路設計中電路或模塊之間的互連與移植問題,顯著降低成本并提高毫米波電路與系統(tǒng)的性能。第四章提出并實現(xiàn)了一種基于SIW的毫米波芯片新型引線鍵合技術。相比微帶引線鍵合技術,提出的新型引線鍵合技術可以有效降低對引線鍵合操作和電路板制作等加工誤差的靈敏度,從而有效改善引線鍵合性能及電路性能。該方法成功地應用在E波段的毫米波成像系統(tǒng)中,有效提高了鍵合成功率與鍵合性能。第五章研究并實現(xiàn)了一種基于相控陣體制的Ku頻段被動微波成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了均勻分布平面陣列的256個天線單元,每個天線單元與一個完整的射頻接收單元相連接,使用了基于DDS移相網(wǎng)絡的等效移相方案,與傳統(tǒng)的機械掃描式的成像方案相比,極大提高了成像速度；與傳統(tǒng)的使用移相器的相控陣成像方案相比,大大縮短了掃描步進,實現(xiàn)了對波束的精準掃描,有效改善了成像分辨率。第六章研究并實現(xiàn)了一種基于數(shù)字多波束體制的E波段毫米波成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了均勻分布平面陣列的16個天線單元,每個天線單元與一個完整的射頻接收單元相連接,每個射頻接收單元后都有一個完整的中頻處理與模數(shù)轉換器。在該毫米波成像系統(tǒng)中,通過引入基于基片集成波導的電路互連技術和基于基片集成波導的毫米波芯片引線鍵合技術,有效簡化了毫米波頻段上電路模塊的測試與移植復雜度,提高了毫米波芯片的引線鍵合性能,降低了毫米波電路的設計與測試難度,改善了毫米波電路的性能與設計成功率。研究成果中有些已在IEEE MWCL,電波科學學報等國內外核心刊物上發(fā)表,有些已在IEEE APCAP, IEEE APMC等國際會議上發(fā)表或錄用,部分工作也申請了專利。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN015

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 汪敏,李興國,吳文;8 mm波段直接檢波式接收機研究[J];紅外與毫米波學報;2002年04期

相關博士學位論文 前3條

1 張靖;數(shù)字波束形成微波輻射計性能分析及誤差校正方法研究[D];華中科技大學;2010年

2 肖澤龍;毫米波對人體隱匿物品輻射成像研究[D];南京理工大學;2007年

3 錢嵩松;被動毫米波陣列探測成像的關鍵技術研究[D];南京理工大學;2006年

相關碩士學位論文 前2條

1 夏春華;被動毫米波成像技術研究[D];南京理工大學;2004年

2 李軍;面陣數(shù)字波束形成算法研究[D];電子科技大學;2003年

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本文編號：1321674