一种被动毫米波焦平面成像装置

摘要

一种被动毫米波焦平面成像装置，属于被动毫米波成像领域，解决现有成像系统存在的像素数有限、成像分辨率较低的问题。本发明包括N个馈源和N路毫米波辐射计通道，N个馈源以线阵形式排列在聚焦天线的焦平面上，每路毫米波辐射计通道由射频放大器、射频滤波器、混频器和模数转换器依次串联构成，N路中频数字信号送入计算机进行自相关和互相关处理，计算得到天线温度TAi和干涉测量亮温Tcij，计算机再对天线温度TAi处理得到像素值Ti，将干涉测量亮温Tcij插入像素值Ti和Tj之间，共同构成焦平面图像。本发明将相干成像和非相干成像进行有效结合，增加了图像的像素，进而提高了成像的空间分辨率。

主权项

1.一种被动毫米波焦平面成像装置，包括N个馈源和N路毫米波辐射计通道，N个馈源以线阵形式排列在聚焦天线的焦平面上，每路毫米波辐射计通道由射频放大器、射频滤波器、混频器和模数转换器依次串联构成，N路毫米波辐射计通道输出的N路中频数字信号X_i(n)送入计算机进行自相关处理，得到自相关输出值V_i：Q为每路中频数字信号X_i(n)的采样个数，i＝1～N，N＝2～2000，其特征在于：计算机对所述N路中频数字信号X_i(n)中每相邻两路进行互相关处理，得到互相关输出值Г_ij：然后，计算机对自相关输出值V_i和互相关输出值Г_ij进行处理，得到天线温度T_Ai和干涉测量亮温T_cij：其中k为波尔兹曼常量，Δf为系统带宽，G为通道增益，$T_{\mathrm{cij}}=\frac{{\Gamma }_{\mathrm{ij}}}{S},$$S=\underset{\Omega }{\int }\underset{\mathrm{cij}}{\int }\frac{\sqrt{D_i{D}_j}}{4\pi }{f}_{\mathrm{ni}}(\theta ,\phi )f_{\mathrm{nj}}(\theta ,\phi )\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi \Delta S}(\theta ,\phi )}{\lambda }\right)\mathrm{d\Omega },$其中，f_ni(θ，φ)与f_nj(θ，φ)分别为馈源i和馈源j的归一化场强方向图；D_i与D_j分别为馈源i和馈源j的最大方向性；ΔS(θ，φ)为同一物点的毫米波辐射进入两馈源的路程差；λ为接收机工作频率所对应的波长，Ω_cij为第i号和j号馈源波束重叠部分的立体角，θ、φ分别为物点在球坐标系中与Z轴和X轴的夹角；最后，计算机根据干涉测量亮温T_cij对天线温度T_Ai进行处理，得到像素值T_i：$T_i=\frac{T_{\mathrm{Ai}}{\Omega }_i-\Sigma T_{\mathrm{cij}}{\Omega }_{\mathrm{cij}}}{{\Omega }_i-\Sigma {\Omega }_{\mathrm{cij}}},$其中干涉测量亮温T_cij＝T_cji；Ω_i为第i号馈源波束的立体角，Ω_cij为第i号和j号馈源波束重叠部分的立体角，Ω_cij＝Ω_cji；将干涉测量亮温T_cij插入像素值T_i和T_j之间，以N个像素值T_i和N-1个干涉测量亮温T_cij共同构成焦平面图像。