專利名稱：微波的全息檢測(cè)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波的全息檢測(cè)方法和裝置，具體而言，本發(fā)明非排他性地涉及一種用于檢測(cè)微波天線或形成目標(biāo)圖像的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)微波全息技術(shù)對(duì)微波天線進(jìn)行檢測(cè)的方法已經(jīng)是公知的方法，用于執(zhí)行這種方法的裝置如圖1所示。來(lái)自網(wǎng)絡(luò)分析器1的信號(hào)使處于檢測(cè)狀態(tài)下的天線2發(fā)出微波輻射，利用可沿圖中X軸和Y軸移動(dòng)的取樣天線3在一個(gè)合適的孔內(nèi)以合適的間隔對(duì)微波輻射進(jìn)行取樣。區(qū)域天線3的輸出信號(hào)返回網(wǎng)絡(luò)分析器。在每個(gè)區(qū)域位置上，由被檢測(cè)的天線2發(fā)出的信號(hào)被輸入到網(wǎng)絡(luò)分析器1內(nèi)，這樣就可以通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)分析器的輸出信號(hào)相對(duì)比確定出返回信號(hào)的相對(duì)幅度和相位。將每個(gè)掃描位置上的幅度和相位的數(shù)值記錄下來(lái)，并對(duì)這些數(shù)值進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，以形成天線輻射的方位圖。
但是，這種公知的方法存在下述缺陷網(wǎng)絡(luò)分析器的成本非常高，而且網(wǎng)絡(luò)分析器受頻率的限制，這樣就使該方法的應(yīng)用范圍非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例旨在克服存在于現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種微波的全息攝影檢測(cè)方法，該方法包括提供至少具有一個(gè)微波頻率的第一電信號(hào)；將所述第一信號(hào)的第一部分導(dǎo)入第一天線內(nèi)；將相位和幅度的預(yù)定變化施加到所示第一信號(hào)的第二部分上，以產(chǎn)生一個(gè)第二電信號(hào)，其中所述第二部分與所述第一部分是相互干涉的；在多個(gè)位置上利用第二天線對(duì)微波輻射進(jìn)行檢測(cè)，以在每個(gè)所述的位置上分別產(chǎn)生一個(gè)第三電信號(hào)；將所述第二和第三信號(hào)接合到一起，從而形成一個(gè)第四電信號(hào)。
通過(guò)將相位和幅度的預(yù)定變化施加于第一電信號(hào)部分上，這樣就提供了下述優(yōu)點(diǎn)第二電信號(hào)能夠重現(xiàn)基準(zhǔn)微波輻射的工況，即通過(guò)模擬微波輻射的干涉特性重現(xiàn)其隔開，而基準(zhǔn)微波輻射將與由被檢測(cè)的天線發(fā)出的輻射產(chǎn)生干涉。這樣，就形成了在取樣天線上觀察到的輻射全息圖，從而消除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析器的需要。這樣就降低了用于執(zhí)行該方法所需設(shè)備的成本，而且能夠使整個(gè)裝置在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)工作或同時(shí)在多個(gè)頻率下工作，這樣又拓寬了該方法的應(yīng)用范圍。本發(fā)明還具有下述優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以電的方式模擬微波輻射的干涉特性，就可以在某些情況下對(duì)不能以微波形式生成的基準(zhǔn)微波輻射進(jìn)行電合成。
相位和幅度的預(yù)定變化范圍可以按照能夠在每個(gè)所述位置上再現(xiàn)預(yù)定微波信號(hào)的方式進(jìn)行選擇。
該方法可以是一種對(duì)第一天線的輻射特性進(jìn)行檢測(cè)的方法。
該方法還可包括將所述第四電信號(hào)的數(shù)值與具有公知特性的第四電信號(hào)的相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比的步驟。
這樣就提供了下述優(yōu)點(diǎn)通過(guò)與未處理的圖像全息數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)天線特性的檢測(cè)，這樣就提高了效率，其中未處理的數(shù)據(jù)是與已經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)相對(duì)的概念。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，該方法是一種形成目標(biāo)的微波圖像的方法，而且還包括利用所述第一部分照射目標(biāo)物體的步驟。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，相位和幅度的預(yù)定變化范圍可按照能夠在每個(gè)所述位置上重新生成一個(gè)預(yù)定的微波信號(hào)的方式進(jìn)行選取。
該方法最好還包括將所述第四信號(hào)與一個(gè)表示預(yù)定微波輻射的信號(hào)接合起來(lái)，從而在每個(gè)所述的位置上產(chǎn)生一個(gè)全息圖像數(shù)據(jù)的步驟。
該方法還包括將相位和幅度的預(yù)定變化施加到所述第四電信號(hào)的步驟，目的是形成一個(gè)第五電信號(hào)，其中第五電信號(hào)表示目標(biāo)物體的微波圖像。
該方法還包括對(duì)所述第四電信號(hào)進(jìn)行處理的步驟，目的是生成一個(gè)表示位于所述多個(gè)位置之外的多個(gè)位置上的目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)。
該方法可以是一種對(duì)地下目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種微波的全息攝影檢測(cè)裝置，該裝置包括信號(hào)發(fā)生器部件，其用于生成一個(gè)具有至少一個(gè)微波頻率的第一電信號(hào)；耦合器部件，其用于將所述第一信號(hào)的第一部分導(dǎo)向一個(gè)天線并形成所述第一信號(hào)的第二部分，其中所述第二部分與所述第一部分相互干涉；相位/幅度調(diào)節(jié)部件，該部件用于將相位和幅度的預(yù)定變化量施加到所述第二部分上，從而生成一個(gè)第二電信號(hào)；至少一個(gè)第一天線，該天線用于在多個(gè)位置上檢測(cè)微波輻射，以在每個(gè)所述的位置上分別生成一個(gè)第三電信號(hào)；接合部件，該部件用于將所述第二和第三信號(hào)接合起來(lái)，從而形成一個(gè)第四電信號(hào)。
該裝置還可包括至少一個(gè)第二天線，該第二天線用于接收所述第一信號(hào)的第一部分并照射目標(biāo)物體。
該裝置還可包括用于檢測(cè)所述第四信號(hào)的檢測(cè)器部件。
該裝置最好還包括用于調(diào)整每個(gè)所述第二天線的位置的位置調(diào)整部件。
該裝置還可包括用于控制所述相位/幅度調(diào)節(jié)部件的控制器部件。


下面，將參照附圖，接合非限制性的實(shí)例，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其中附圖圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的天線檢測(cè)裝置的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的天線檢測(cè)裝置的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的微波成象裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D2，用于檢測(cè)天線101的輻射特性(或用于檢測(cè)天線101內(nèi)的故障情況)的裝置100設(shè)置有一個(gè)微波源102，該微波源用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)微波頻率的電信號(hào)。來(lái)自微波源102的信號(hào)S被輸入到一個(gè)定向耦合器103或其它能夠?qū)⑿盘?hào)S的部分信號(hào)S1導(dǎo)向待檢測(cè)天線101并將信號(hào)S的部分信號(hào)S2導(dǎo)向可變衰減器104的信號(hào)分解部件內(nèi)，其中信號(hào)S2與信號(hào)S1密切相關(guān)?？勺兯p器104被一個(gè)計(jì)算機(jī)105所控制并可改變信號(hào)S2的幅度，從而形成信號(hào)S3。信號(hào)S3被輸送到移相器106內(nèi)，該移相器也由計(jì)算機(jī)來(lái)控制并用于調(diào)整信號(hào)S3的相位，從而形成信號(hào)S4。
一個(gè)取樣天線107被安裝到一個(gè)位置控制器108上，該位置控制器可沿X和Y移動(dòng)天線107，而且也受到計(jì)算機(jī)105的控制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道取樣天線107可沿Z方向移動(dòng)，例如用于完成目標(biāo)成象操作。該取樣天線107對(duì)待測(cè)天線101在各個(gè)不同位置上的微波輻射進(jìn)行檢測(cè)，而待測(cè)天線101是通過(guò)位置控制器108移動(dòng)的，另外，檢測(cè)到的輻射信號(hào)S5被傳送到一個(gè)混合部件(例如一個(gè)混合T形部件)中，相互S4也被輸入到該混合部件中。信號(hào)S5和S4在混合T形部件109中相互干涉，從而形成一個(gè)輻射強(qiáng)度圖形，該圖形可被一個(gè)能夠輸出取樣強(qiáng)度圖形的二極管檢測(cè)器110檢測(cè)到。
下面，將對(duì)圖2所示的裝置的操作加以說(shuō)明。
輸入到混合T形部件109內(nèi)的信號(hào)S4已經(jīng)通過(guò)可變衰減器104選擇了作用于信號(hào)S4上的幅度變化和由移相器106作用于該信號(hào)上的相位變化，而可變衰減器104和移相器106均受到計(jì)算機(jī)105的控制。由于相互S4和S5相互干涉，因此在混合T形部件109內(nèi)相互干涉的信號(hào)和取樣強(qiáng)度圖形由二極管探測(cè)器110輸出。
由可變衰減器104和移相器106施加的幅度和相位變化可由計(jì)算機(jī)105來(lái)選取，目的是在取樣天線107的位置上復(fù)制預(yù)定的波，例如一個(gè)平面波，這樣，由混合T形部件109輸出的信號(hào)就表示與固有基準(zhǔn)波產(chǎn)生干涉的待測(cè)天線101的輸出?？梢阅M的預(yù)定波之第二實(shí)例是一種球面波，例如當(dāng)球面基準(zhǔn)波的焦點(diǎn)位于待測(cè)天線的平面內(nèi)時(shí)，由于兩個(gè)天線位于同一位置上，因此球面基準(zhǔn)波就可以被使用。換言之，由二極管檢波器110輸出的取樣強(qiáng)度圖形表示天線101的輸出全息圖。通過(guò)傅立葉變換和/或傅立葉變換的逆運(yùn)算及對(duì)取樣強(qiáng)度圖形的過(guò)濾，就可以生成用于天線101的天線遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖形。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，在該圖中，與圖2所示的實(shí)施例相同的部分由相同的附圖標(biāo)記加100表示，用于形成目標(biāo)物體220的微波全息圖像的裝置200采用了天線201，以利用來(lái)自信號(hào)S1的微波波束照射目標(biāo)物體220。被目標(biāo)物體220反射回來(lái)的波束在各個(gè)位置上被取樣天線207檢測(cè)到，從而產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)S5，接著該信號(hào)S5與信號(hào)S4在混合T形部件209內(nèi)接合。二極管檢波器210以類似于圖2的實(shí)施例所示的方式輸出一個(gè)取樣強(qiáng)度圖形，因?yàn)樽饔糜谛盘?hào)S4上的相位和幅度變化表示與信號(hào)S1密切相關(guān)的基準(zhǔn)波束，因此取樣強(qiáng)度圖形就形成了物體220的全息圖形?？蓪?duì)取樣強(qiáng)度圖形進(jìn)行傅立葉變換，而且如果合適，還可以對(duì)傅立葉變換進(jìn)行逆運(yùn)算并進(jìn)行過(guò)濾，以形成目標(biāo)物體220的平面波譜，而且通過(guò)對(duì)傅立葉變換進(jìn)行逆運(yùn)算處理，就能夠得到目標(biāo)物體的微波圖像。
由本發(fā)明的方法形成的全息圖像可利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的數(shù)學(xué)算法進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生表示目標(biāo)物體在多個(gè)位置上的圖像的數(shù)據(jù)，這些位置不同于進(jìn)行取樣檢測(cè)所在的位置。該特征的一種應(yīng)用就在于對(duì)地下物體(例如地雷)進(jìn)行檢測(cè)。例如，可將一個(gè)微波發(fā)射器和一組探測(cè)器設(shè)置在已經(jīng)知道沒(méi)有地雷的區(qū)域上方，因?yàn)樵撊涌赡芤驯磺鍜哌^(guò)。探測(cè)器接收到的微波包括由發(fā)射器發(fā)出并被地面反射回來(lái)的微波的高強(qiáng)度信號(hào)和表示被埋在地下的物體反射回來(lái)的微波的低強(qiáng)度信號(hào)。接著，可將相位和幅度變化作用于該裝置上，以使探測(cè)器在該區(qū)域沒(méi)有地雷的情況下輸出為零，這樣當(dāng)相同的微波輸入輻射被作用于類似的地下物體上時(shí)，被埋在地下的地雷反射回來(lái)的微波就會(huì)使一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器發(fā)射出非零的輸出。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道盡管已通過(guò)非限制性的實(shí)例對(duì)上述的實(shí)施例作出了說(shuō)明，但是，在所附權(quán)利要求書的范圍呃逆可對(duì)本發(fā)明作出各種不同的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種微波的全息檢測(cè)方法，該方法包括提供至少具有一個(gè)微波頻率的第一電信號(hào)；將所述第一信號(hào)的第一部分導(dǎo)入一第一天線內(nèi)；將相位和幅度的預(yù)定變化施加到所述第一信號(hào)的第二部分上，以產(chǎn)生一個(gè)第二電信號(hào)，其中所述第二部分與所述第一部分是相互干涉的；在多個(gè)位置上利用第二天線對(duì)微波輻射進(jìn)行檢測(cè)，以在每個(gè)所述的位置上分別產(chǎn)生一個(gè)第三電信號(hào)；將所述第二和第三信號(hào)接合到一起，從而形成一個(gè)第四電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述相位和幅度的預(yù)定變化是按照能夠在每個(gè)所述的位置上重新形成一個(gè)預(yù)定的微波信號(hào)的方式選取的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述方法是一種檢測(cè)第一天線的輻射特性的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，還包括將所述第四電信號(hào)的數(shù)值與一個(gè)具有已知特性的天線的第四電信號(hào)的對(duì)應(yīng)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述方法是一種用于形成目標(biāo)的微波圖像的方法，而且還包括利用所述第一部分照射目標(biāo)物體的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括將所述第四信號(hào)與一個(gè)表示預(yù)定微波輻射的信號(hào)相接合的步驟，目的是為每個(gè)所述的位置形成一個(gè)全息圖像數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法，其特征在于，還包括將相位和幅度的預(yù)定變化作用于所述第四電信號(hào)上的步驟，以形成一個(gè)第五電信號(hào)，其中所述第五電信號(hào)表示目標(biāo)物體的微波圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述第四電信號(hào)進(jìn)行處理的步驟，以生成一個(gè)表示目標(biāo)物體在所述多個(gè)位置以外的多個(gè)位置上的圖像的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于所述方法是一種對(duì)地下物體進(jìn)行檢測(cè)的方法。
10.一種微波全息照相檢測(cè)方法，基本如圖2和3所示。
11.種微波的全息攝影檢測(cè)裝置，該裝置包括信號(hào)發(fā)生器部件，其用于生成一個(gè)具有至少一個(gè)微波頻率的第一電信號(hào)；耦合器部件，其用于將所述第一信號(hào)的第一部分導(dǎo)向一個(gè)天線并形成所述第一信號(hào)的第二部分，其中所述第二部分與所述第一部分相互干涉；相位/幅度調(diào)節(jié)部件，該部件用于將相位和幅度的預(yù)定變化量施加到所述第二部分上，從而生成一個(gè)第二電信號(hào)；至少一個(gè)第一天線，該天線用于在多個(gè)位置上檢測(cè)微波輻射，以在每個(gè)所述的位置上分別生成一個(gè)第三電信號(hào)；接合部件，該部件用于將所述第二和第三信號(hào)接合起來(lái)，從而形成一個(gè)第四電信號(hào)。
12.據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，還包括至少一個(gè)第二天線，該第二天線用于接收所述第一信號(hào)的第一部分并照射目標(biāo)物體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的裝置，其特征在于，還包括用于檢測(cè)所述第四信號(hào)的檢測(cè)器部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一的裝置，其特征在于，還包括用于調(diào)整每個(gè)所述第二天線的位置的位置調(diào)整部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14之一的裝置，其特征在于，還包括用于控制所述相位/幅度調(diào)整部件的控制器部件。
16.一種微波全息檢測(cè)裝置，基本如圖2和3所示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波全息檢測(cè)方法。首先，提供具有微波頻率的電信號(hào)S。將第一信號(hào)S的第一部分S1導(dǎo)向第一天線(101)。將相位和幅度的預(yù)定變化施加到第一信號(hào)S的第二部分S2上，以生成一個(gè)第二電信號(hào)S4，該第二電信號(hào)與第一信號(hào)S的第一部分S1可相互干涉。第二天線(107)在多個(gè)位置上對(duì)微波輻射進(jìn)行檢測(cè)，以在每個(gè)位置上生成一個(gè)第三電信號(hào)S5。第二電信號(hào)S4和第三電信號(hào)S5被接合到一起，從而形成一個(gè)第四電信號(hào)。
文檔編號(hào)G03H5/00GK1455870SQ0181554
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2001年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者戴維·史密斯 申請(qǐng)人:紐卡斯?fàn)栔Z森伯蘭大學(xué)