基于稀疏线阵MIMO-SAR的0.14THz安检成像系统
发布时间：2020-07-12 09:48
【摘要】：日益增多暴力与恐怖的事件严重危害到人民群众的生命安全,公共场所的人员安全检查变得越来越重要。基于稀疏线阵的多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)合成孔径雷达(synthetic apertureradar,SAR)体制兼顾了图像高分辨力和系统低复杂度,是人体安检成像新的技术途径之一。在对主动式毫米波/太赫兹波成像技术的国内外研究现状及发展进行了调研和分析后,本文设计了一种基于稀疏MIMO-SAR的0.14THz安检成像系统,开展了近场稀疏线阵优化设计、D波段放大电路研究及芯片实现以及D波段低损耗互连结构研究及芯片封装等关键技术研究,构建了成像系统原理样机,获得相应的成像结果。具体研究内容如下:第一,开展了太赫兹MIMO-SAR的理论研究,测试和分析了 0.14THz典型衣物的透射特性,提出了0.14THz安检成像系统设计方案及关键组件的指标要求。第二,针对人体安检的近场应用情况,开展了稀疏线阵近场特性的研究,构建了镜面型散射模型,分析了近场条件下栅瓣的空变特性;基于镜面型散射实验数据设计初始线阵构型,并采用遗传算法针对镜面型散射的栅瓣进行了优化。测试和分析了优化后的稀疏线阵指标。优化后稀疏线阵提出了对芯片和模块的指标要求。第三,基于0.13um SiGe工艺的异质结双极晶体管(heterojunction bipolar transistor,HBT)特性开展了 Cascode放大电路研究。改进了共射输入级与共集输出级之间的匹配电路,使两级晶体管的电压摆幅和电流摆幅同时达到最大,最后基于改进设计的电路和0.13μm SiGe工艺实现了 0.14THz放大器和低噪声放大器芯片。第四,分析比较了在高频条件下金丝键合线引入的寄生感抗对信号传输的影响和半波长传输线的阻抗特性,基于此,设计抑制寄生感抗的低损耗互连结构,并成功应用在0.14THz功率放大和低噪声放大器模块中。第五,集成了 0.14THz成像系统原理样机,实现2mm高分辨率的三维成像,并对成像实验结果进行了分析。
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.52
【图文】：
于０．５８ＴＨＺ频段，发射宽带调频连续波（ＦＭＣＷ）信号以获得距离维的高分辨力，需要逡逑两个维度的机械扫描实现对人体的扫描，５分钟才能获得的三维图像成像，分辨力约为逡逑２厘米（４米处）图像像素为５０ｘ５０，如图１．１所示。逡逑４０邋ｃｍ邋ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ邋ｌｅｎｓ逡逑／邋ｓｅｃｏｎｄａｒｙ邋ｍｉｒｒｏｒ逡逑ｍ逡逑ＴＨｚ邋ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ逡逑图１．１邋０．５８ＴＨＺ邋ＪＰＬ第一代安检成像雷达逡逑２０１１年ＪＰＬ开发的第二代系统［７］使用了极化复用技术，且频率提升到０．６７ＴＨＺ，主逡逑反射镜直径增至１米，增加可旋转扫描的小平面镜代替原主反射旋转，将成像时间缩短逡逑到１秒（５０ｘ５０像素），２５米处的分辨力约为１厘米，但全身扫描其成像速度仍显不足，逡逑如图１．２所示。逡逑ａ，酬一＼逡逑＾ｊｇｌ邋ｔｅｉＢ．邋ｉ邋＾逡逑}牐簦欤咤义贤迹保插澹埃叮罚裕龋阱澹剩校痰诙布斐上窭状镥义希稿义
本文编号：2751771
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN957.52
【图文】：
于０．５８ＴＨＺ频段，发射宽带调频连续波（ＦＭＣＷ）信号以获得距离维的高分辨力，需要逡逑两个维度的机械扫描实现对人体的扫描，５分钟才能获得的三维图像成像，分辨力约为逡逑２厘米（４米处）图像像素为５０ｘ５０，如图１．１所示。逡逑４０邋ｃｍ邋ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ邋ｌｅｎｓ逡逑／邋ｓｅｃｏｎｄａｒｙ邋ｍｉｒｒｏｒ逡逑ｍ逡逑ＴＨｚ邋ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ逡逑图１．１邋０．５８ＴＨＺ邋ＪＰＬ第一代安检成像雷达逡逑２０１１年ＪＰＬ开发的第二代系统［７］使用了极化复用技术，且频率提升到０．６７ＴＨＺ，主逡逑反射镜直径增至１米，增加可旋转扫描的小平面镜代替原主反射旋转，将成像时间缩短逡逑到１秒（５０ｘ５０像素），２５米处的分辨力约为１厘米，但全身扫描其成像速度仍显不足，逡逑如图１．２所示。逡逑ａ，酬一＼逡逑＾ｊｇｌ邋ｔｅｉＢ．邋ｉ邋＾逡逑}牐簦欤咤义贤迹保插澹埃叮罚裕龋阱澹剩校痰诙布斐上窭状镥义希稿义
本文编号：2751771
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2751771.html
