近程微波全息成像关键技术研究

发布时间：2018-06-22 12:09

本文选题：光全息 + 近程成像　；参考：《桂林电子科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：作为光全息术一类延伸技术,微波全息术由于能够有效获得目标微波图像,因此,成为当前全息显示技术领域一个重要组成部分。目前,微波全息技术已经广泛应用于雷达成像、全息天线、安检门和介质无损检测等领域,并受到人们的普遍关注。随着科学技术的发展,现有的微波全息术已经不能满足人们的需求,因此,引入新的成像算法是微波全息术发展中需要考虑的首要问题。本文以近程微波全息成像关键技术为主要研究对象,结合电磁波散射原理,以电磁仿真软件为主要手段,探讨了近程微波全息成像算法的实现方案。在此基础上研究了二维近程微波全息成像技术的成像分辨率、成像质量和实际应用中的主要影响因素,以及三维近程微波全息成像方法。本文还研究了去除不规则扫描等引起的混叠效应的方法,以提高目标成像质量。最后研究了近程微波全息成像实验系统方案。本文的主要研究成果概括如下:针对近程微波全息成像算法,本文提出了一个详细的实现方案,实现了成像算法的模拟,进而获取了目标散射波、入射场和格林函数数据,再经过算法流程重构目标图像,仿真结果验证了方案的正确性,得出二维近程微波全息成像方位分辨率低于3mm,图像信噪比相比单频毫米波全息成像提高了7.34dB。为了保证后续成像系统的成功研制,本文研究了实际应用中可能存在的影响因素,如发射频率、采样间隔、孔径大小、天线位置等影响因素,并给出了相应仿真结论,供实际应用作参考。通过不同实验模型仿真验证了三维近程微波全息成像方法的正确性。近程微波全息成像采用的扫描方式是连续光栅扫描,扫描过程中,对目标散射波信号进行采样。但在实际应用中,由于受天线系统噪声、外界干扰源、扫描平台自身故障等影响,导致采样无法满足采样定理,当直接使用这些数据进行成像时,图像将出现畸变,即混叠效应。因此,本文提出了基于卷积核网格化图像质量提高方法,先将卷积核函数与采样数据进行卷积运算,然后使用Shah函数对卷积结果进行重采样即网格化。经过卷积核网格化后,数据能够整齐的排列在一个矩形网格上,使其满足空间采样定理,同时对旁瓣进行了压制,最终消除了混叠。仿真结果分析得出球谐函数是一种最优的卷积核函数,旁瓣压制能力最强,抗混叠性能达60.05dB。根据近程微波全息成像原理,确立了近程微波全息成像实验系统的设计指标和主要参数,提出了一个近程微波全息成像实验系统方案。介绍了成像实验系统总体设计方案,主要组成包括扫描平台、2个喇叭天线、扫描控制硬件系统、数据采集控制软件和矢量网络分析仪。结合近程微波全息成像结构,设计并实现了一个扫描平台,具备x和y方向扫描功能,最高扫描精度为0.01mm,扫描速度范围为1~10mm/s。为了控制扫描平台和完成数据采集,设计了一款数据采集控制软件。最后,介绍了二维和三维近程微波全息成像实验方法,供用户反复实验作参考。
[Abstract]:In order to improve the imaging quality of the target , this paper presents a detailed realization scheme for the imaging resolution , imaging quality and real application of the microwave holography . In order to ensure the success of the imaging system , the paper studies the imaging resolution , the imaging quality and the real application of the microwave holography . The results show that the two - dimensional short - range microwave holography is a main method in the development of microwave holography . This paper introduces the design index and main parameters of the experimental system of short - range microwave holography , which is composed of scanning platform , two horn antennas , scanning control hardware system , data acquisition control software and vector network analyzer .
【学位授予单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN26

【参考文献】