15680.近程微波全息成像關(guān)鍵技術(shù)研究

1、密級桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目題目近程微波全息成像關(guān)鍵技術(shù)研究（英文）（英文）ResearchontheKeyTechnologiesofShtrangeMicrowaveHolographicImaging研究生學(xué)號:122021807研究生姓名:勞保強指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):仇洪冰教授、王俊義副教授申請學(xué)位門類:工學(xué)碩士學(xué)科、專學(xué)科、專業(yè)名稱:通信與信息系統(tǒng)提交論文日期:2015年4月論文答辯日期:2015年6月

2、摘要I摘要作為光全息術(shù)一類延伸技術(shù)，微波全息術(shù)由于能夠有效獲得目標(biāo)微波圖像，因此，成為當(dāng)前全息顯示技術(shù)領(lǐng)域一個重要組成部分。目前，微波全息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)成像、全息天線、安檢門和介質(zhì)無損檢測等領(lǐng)域，并受到人們的普遍關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的微波全息術(shù)已經(jīng)不能滿足人們的需求，因此，引入新的成像算法是微波全息術(shù)發(fā)展中需要考慮的首要問題。本文以近程微波全息成像關(guān)鍵技術(shù)為主要研究對象，結(jié)合電磁波散射原理，以電磁仿真軟件為主要手段，探

3、討了近程微波全息成像算法的實現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上研究了二維近程微波全息成像技術(shù)的成像分辨率、成像質(zhì)量和實際應(yīng)用中的主要影響因素，以及三維近程微波全息成像方法。本文還研究了去除不規(guī)則掃描等引起的混疊效應(yīng)的方法，以提高目標(biāo)成像質(zhì)量。最后研究了近程微波全息成像實驗系統(tǒng)方案。本文的主要研究成果概括如下：針對近程微波全息成像算法，本文提出了一個詳細(xì)的實現(xiàn)方案，實現(xiàn)了成像算法的模擬，進(jìn)而獲取了目標(biāo)散射波、入射場和格林函數(shù)數(shù)據(jù)，再經(jīng)過算法流程重構(gòu)目標(biāo)圖

4、像，仿真結(jié)果驗證了方案的正確性，得出二維近程微波全息成像方位分辨率低于3mm，圖像信噪比相比單頻毫米波全息成像提高了7.34dB。為了保證后續(xù)成像系統(tǒng)的成功研制，本文研究了實際應(yīng)用中可能存在的影響因素，如發(fā)射頻率、采樣間隔、孔徑大小、天線位置等影響因素，并給出了相應(yīng)仿真結(jié)論，供實際應(yīng)用作參考。通過不同實驗?zāi)Ｐ头抡骝炞C了三維近程微波全息成像方法的正確性。近程微波全息成像采用的掃描方式是連續(xù)光柵掃描，掃描過程中，對目標(biāo)散射波信號進(jìn)行采樣。但

5、在實際應(yīng)用中，由于受天線系統(tǒng)噪聲、外界干擾源、掃描平臺自身故障等影響，導(dǎo)致采樣無法滿足采樣定理，當(dāng)直接使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行成像時，圖像將出現(xiàn)畸變，即混疊效應(yīng)。因此，本文提出了基于卷積核網(wǎng)格化圖像質(zhì)量提高方法，先將卷積核函數(shù)與采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積運算，然后使用Shah函數(shù)對卷積結(jié)果進(jìn)行重采樣即網(wǎng)格化。經(jīng)過卷積核網(wǎng)格化后，數(shù)據(jù)能夠整齊的排列在一個矩形網(wǎng)格上，使其滿足空間采樣定理，同時對旁瓣進(jìn)行了壓制，最終消除了混疊。仿真結(jié)果分析得出球諧函數(shù)是一種最

6、優(yōu)的卷積核函數(shù)，旁瓣壓制能力最強，抗混疊性能達(dá)60.05dB。根據(jù)近程微波全息成像原理，確立了近程微波全息成像實驗系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)和主要參數(shù)，提出了一個近程微波全息成像實驗系統(tǒng)方案。介紹了成像實驗系統(tǒng)總體設(shè)計方案，主要組成包括掃描平臺、2個喇叭天線、掃描控制硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制軟件和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。結(jié)合近程微波全息成像結(jié)構(gòu)，設(shè)計并實現(xiàn)了一個掃描平臺，具備x和y方向掃描功能，最高掃描精度為0.01mm，掃描速度范圍為1~10mms。為了控