太赫兹雷达成像技术

从体制角度论述了近几年来国内外各大主要研究机构对太赫兹雷达成像的研究情况,及其应用和未来的发展方向等.太赫兹雷达技术是一项正在蓬勃发展的技术,由于其波长与机理介于光学与微波之间,因而可以获取光学和微波所不可探测的信息.太赫兹雷达成像技术的发展为高分辨太赫兹空间遥感奠定了基础.     

太赫兹成像雷达技术发展与制导应用探讨

太赫兹波是频段介于红外光和毫米波之间的电磁辐射,处于电子学向光学的过渡区域,兼顾了微波穿透特性和红外线成像分辨力高的特点,在雷达、宽带通信、安全探测和遥感侦察等军事领域具有巨大的潜在应用前景。本文介绍了太赫兹成像雷达的技术特点,结合导弹制导的应用要求和技术发展现状,重点分析了太赫兹成像雷达技术应用于制导的可行性,并对相关问题进行了初步探讨。     

太赫兹雷达技术

太赫兹雷达具有带宽大、分辨率高、多普勒敏感、抗干扰等独特优势,是目标探测领域的重要发展方向。该文首先回顾和介绍了电子学和光学太赫兹雷达系统历史、现状和最新进展,其次对太赫兹雷达目标特性从机理、计算、测量3个方面进行了梳理和概要介绍,同时阐述了太赫兹ISAR、SAR、阵列和孔径编码成像研究状况,简要介绍了太赫兹雷达在预警探测、安检反恐等领域的应用,最后对太赫兹雷达技术的发展方向进行了展望。      

太赫兹二维成像技术研究进展

太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术,包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术,综述各类成像技术的研究背景,分析了具体的成像方法和成像结果,总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。     

太赫兹时域雷达成像研究

该文在太赫兹时域雷达基础上,通过改进后的后向投影(BP)算法对多种模型进行了系统的成像研究,验证了散射太赫兹时域信号的成像机制.成像结果显示实验实现了分辨6mm的空间间隔;同时理论计算证明太赫兹时域雷达具有0.125mm的横向和0.125mm的纵向分辨率潜力.该文还对后向投影算法所产生的环形中心增强现象进行了分析讨论,并讨论了成像背景圆环的原因与抑制方法.      

非制冷太赫兹成像探测技术研究进展

非制冷太赫兹成像探测技术作为太赫兹研究领域的重要组成部分,目前已成为各国研究的热点之一.本文综述了近年来国内外非制冷太赫兹成像探测技术的研究进展,着重介绍了基于光热效应的微辐射热计和基于光子效应的场效应晶体管太赫兹探测器及其成像技术研究进展,分析了非制冷太赫兹成像探测器的现状及发展前景,对于研究非制冷太赫兹成像探测技术及应用具有一定的参考价值.     

太赫兹成像雷达系统研究进展*

与微波雷达和光电探测器相比,太赫兹成像雷达具有高分辨率成像、穿透能力好等众多优势,是太赫 兹技术的重要应用方向之一。本文介绍了近年来国内外全固态太赫兹成像雷达系统方面的研究进展,指出太赫兹 成像雷达研究中的部分关键技术,为太赫兹成像雷达系统的应用发展提供参考。     

采用CMOS太赫兹波探测器的成像系统

太赫兹波成像技术在生物医疗和安全检测等领域具有广阔的应用前景。针对新一代信息技术对便携式太赫兹波成像设备的需求,设计了基于CMOS太赫兹波探测器的成像系统。该系统包括一款CMOS太赫兹波探测器、片外模数转换器（ADC）、FPGA数字信号处理器、二位步进机、四个抛物面镜和太赫兹波辐射源等。CMOS太赫兹波探测器集成了片上贴片天线以及作为检波元件的NMOS晶体管,探测器由180 nm标准CMOS工艺制成。太赫兹波探测器的输出被片外模数转换器（ADC）采集并转换为数字信号,该数字信号被FPGA采集并传输到电脑上成像。所有上述元件均被装备在印刷线路板（PCB）上以减小系统体积。该系统实现了透射式太赫兹波扫描成像而无需斩波-锁相技术,并给出在860 GHz的太赫兹波照射下隐藏在信封内部金属的成像结果。     

太赫兹雷达技术研究进展

与微波雷达和红外探测器相比,太赫兹技术应用于雷达将带来高距离分辨率、强穿透力、低截获率与强抗干扰能力等众多优势,是目前太赫兹技术的主要应用方向之一。在分析太赫兹雷达特点与优势的基础上,介绍了目前主要太赫兹雷达系统的研究与进展情况,并进一步对太赫兹雷达涉及的目标散射特性技术研究与成像技术研究进行了进展回顾与评述,由此指出了太赫兹雷达研究中的一些关键技术与主要研究内容。结合太赫兹雷达在空间目标探测与反导拦截中的应用,仿真分析了太赫兹拦截导引头的关键性能指标,为太赫兹雷达技术的应用发展提供参考与借鉴。     

0.67 THz高分辨力成像雷达

为达到厘米甚至亚厘米级的成像分辨力,从电子学角度出发,设计并构建了0.67 THz线性调频连续波(FMCW)成像实验平台。平台通过将Ka波段带宽1.2 GHz、功率2 W的线性调频信号24倍频,获得0.66 THz~0.688 8 THz的发射信号,功率约为1.2 mW,接收端的回波经过谐波混频完成去斜(Dechirp)形成2.4 GHz中频信号,二次变频后经高速采样送入信号处理机箱完成成像。雷达发射信号带宽为28.8 GHz,经系统非线性校正处理后,成像分辨力达到1.3 cm,验证了太赫兹雷达的高分辨成像能力。     

太赫兹单频雷达的二维成像仿真

当目标相对雷达存在二维转动时,即使采用单频雷达也可获得目标的二维图像。特别是在目标围绕2根垂直于雷达视线的正交转轴旋转时,成像投影平面垂直于雷达视线,获得视角类似于光学照相机的成像结果。分析了单频雷达二维成像的原理,并利用图形电磁计算软件(GRECO)模拟1.5 THz单频雷达的坦克模型回波,通过二维快速傅里叶变换(FFT)进行二维方位向压缩,获得目标的侧视图像。     

提高0.14 THz 雷达成像质量的新方法

目前,国际上多个科研小组相继开展了太赫兹逆散射成像方面的研究,已开发出多个太赫兹逆散射成像系统。其电磁散射模型及成像处理方式多借鉴于其他辐射源已经成熟的研究成果,例如:雷达目标散射中心模型及ISAR/SAR, Born/Rytov 近似模型及层析成像。但上述方法直接应用于太赫兹波段将导致成像质量的下降。首先简要介绍了太赫兹雷达成像和太赫兹层析成像之间的关系,在分析两种成像方法特点的基础上,重点研究了大孔径、大带宽条件下的太赫兹逆散射成像,提出了一种基于Range-Doppler 算法的改进成像方法。最后,利用该方法对中物院研制的0.14 THz 雷达样机实验数据进行成像,并给出了典型目标的成像结果,验证了新成像方法的有效性。     

基于0.14 THz成像雷达的RCS测量

介绍了一种在菲涅耳区测量雷达散射截面(RCS)的方法。通过近-远场变换,利用目标的一维距离像、二维逆合成孔径雷达(ISAR)像数据估计目标RCS,避免了太赫兹(THz)频段RCS测量不容易满足远场条件的困难。采用强散射点提取技术剔除支架等背景噪声对测量结果的影响,提高了RCS估计精确度。利用该方法对0.14 THz雷达缩比测量数据进行处理,获得了典型目标在P波段的RCS估计值。     

0.67 THz ISAR成像雷达收发链路设计

介绍了一种工作频率为0.67 THz的逆合成孔径雷达(ISAR)成像系统,该系统作用距离为2 m~8 m,成像分辨力1 cm×1 cm,采用收发分开的天线,发射信号形式为宽带线性调频连续波信号,可应用于安检和无损检测等多个领域。给出了其收发链路的设计方案,对作用距离、发射功率、信号相噪、分辨率、接收灵敏度、接收增益等指标进行了具体论证,并对收发链路各功能模块的组成结构进行了详细描述,为后续开展成像雷达系统的整机研制工作提供理论基础和技术支持。     

一种0.34 THz站开式三维成像安检仪

介绍了一种太赫兹站开式大视角三维成像雷达系统。系统可用于人体隐藏危险品的成像检测,采用二维非均匀逐点扫描的工作方式,视场范围达到0.6 m×1 m,成像速度达到2 s。系统工作于0.34 THz,采用直径450 mm椭球镜聚焦,在5.8 m的成像距离实现了2 cm的方位分辨力。为了改善回波动态范围,采用相位噪声相消的系统结构。系统采用调频连续波(FMCW)雷达线性调频信号作为工作波形,工作带宽达到12 GHz。成像结果显示,系统校正后的距离分辨力可达到2 cm,能够实现隐藏危险品的有效检测。     

0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案,基于宽带全息成像原理,可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程,提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法,成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备,搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置,完成了对多层金属-泡沫目标三维成像,成像分辨率达到预期水平,验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。     

低频叶簇穿透雷达成像技术

低频叶簇穿透成像雷达工作于微波频率的低端,拥有远超传统窄带雷达的系统相对带宽,因此具备强的叶簇穿透和高分辨成像能力,经过近三十年来迅速发展,已在战场侦察、反恐维稳以及资源勘查与监测等领域有着广泛应用.文中分别从低频叶簇穿透合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）技术、低频叶簇穿透干涉SAR（interferometric SAR,InSAR）技术和低频叶簇穿透地面动目标指示（ground moving target indicator,GMTI）雷达技术三个具体应用,系统回顾了低频叶簇穿透雷达技术的兴起和研究现状,深入分析了各自的技术特点以及其中涉及的关键技术,最后探讨了低频叶簇穿透雷达技术的未来发展和新兴应用方向.     

Continuous-wave THz imaging

The first THz imaging spectrometer based on continuous-wave THz radiation is presented. The new setup is less expensive than conventional time-domain imaging systems that comprise femtosecond lasers. The system uses a two-colour external-cavity laser diode. Hence it is much more compact as compared to systems based on optically pumped solid-state lasers. As an example we investigate a human liver with metastasis