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辐射、散射近场测量及近场成像技术的研究进展

时间:01-13 来源:mwrf 点击:

当平面波以α角斜入射时,只要将式(2)~(4)中的k用k cos α代换,sin θ用sin θ-sin α代换,估算公式仍然成立。在这种情况下,可信域的上限空间要变小,α>0,可信域向θ方向移动,α<0,可信域向-θ方向移动。

2.4、平面散射近场测量尚未解决的问题

(1)平面散射近场的误差分析与模拟

平面散射近场的误差分析与模拟只进行了很少一部分工作,并未见到各项误差对测量数据影响上界的报道。

(2)单发单收测量方法的严格理论证明

单发单收测量方法在实验中证明是可信的,但该方法的理论机理还须进一步研究。

(3)其他扫描方式(柱面、球面)的理论探讨。

-arcsin[(B/(d2+B2)1/2-(2 g″(A)/k)1/3]≤θ≤
arcsin[(B/(d2+B2)1/2-(2 g″(A)/k)1/3],(2)式中B=A+a,k=2π/λ,g(x)=x sin θ-[d2+(x+a)2]1/2-π/(4k),且A为一维扫描面的边界点;a为被测目标长度的边界点;g″(A)为g(x)的二阶导数在扫描面边界点的值;k为传播常数;λ为波长;d为取样面与目标的距离;θ为远区散射场观察点位置矢量与扫描面法线的夹角。

(2)圆柱
对于底半径为a,高度为L的圆柱体,当平面波垂直入射时,其可信域θ可用下式来估计
sin θ1≤A/C1/2+2 A a d′/C5/2-3×(2/k)1/2│ g″(A)│ ,(3)sin θ2≤A/D1/2-3×(2/k)1/2[A2/D3/2-1/D3/2] 。(4)取θ=min{θ1,θ2},则可信域的角域为(-θ,θ)。式中C=A2+d′2;d′=d+a;D=A2+d2+L2。

前述两种可信域的估算公式都是在平面波垂直入射条件下得出的。由估算公式可以看出,扫描面A越大,则可信域θ也随之增大,与截断电平关系不大。

当平面波以α角斜入射时,只要将式(2)~(4)中的k用k cos α代换,sin θ用sin θ-sin α代换,估算公式仍然成立。在这种情况下,可信域的上限空间要变小,α>0,可信域向θ方向移动,α<0,可信域向-θ方向移动。

2.4、平面散射近场测量尚未解决的问题

(1)平面散射近场的误差分析与模拟

平面散射近场的误差分析与模拟只进行了很少一部分工作,并未见到各项误差对测量数据影响上界的报道。

(2)单发单收测量方法的严格理论证明

单发单收测量方法在实验中证明是可信的,但该方法的理论机理还须进一步研究。

(3)其他扫描方式(柱面、球面)的理论探讨。

3、目标的近场成像

目标成像的研究已有几十年的历史了,其研究成果早已用于医学的X光诊断及雷达的目标识别。用近场研究目标的像是80年代末才开始的,它是在已知目标散射近场和入射场情况下,利用微波分集技术,逆推或反演表征目标几何特征的目标函数,由目标函数给出目标的几何形状,这一过程称为目标的近场成像。

3.1、目标近场成像的发展状态

从90年代末至今,近场微波成像已经引起了学者们的浓厚兴趣,但由于常规目标散射近场的复杂性,致使近场微波成像远远滞后于远场成像。近场微波成像中,着眼于潜在的应用,目标函数既可以是理想导体目标的轮廓函数,也可以是目标介电常数的分布函数。从照射天线与成像目标的相对运动方式来看,近场微波成像有两种模式:即直线扫描模式和转台模式,研究方法可分为电磁逆散射法和球背向投影法(Spherical Back Projection,简写为SBP)。其中电磁逆散射法散射机理清晰,但数学公式复杂且有很大的局限性,因而,实际中使用较少;而球背向投影法在实际中使用较多。利用球背向投影法在直线扫描模式和转台模式情况下的目标函数解析公式已经给出。

3.2、目标的近场成像研究的进展程度

近几年来,目标近场成像研究在以下几方面取得了可喜的进展:

(1)目标近场成像的理论建模

球背向投影法在直线扫描模式和转台模式情况下,金属导体像的目标函数解析表达式已经给出[19],非金属导体像的目标介电常数的分布函数[19]也有显式解。

(2)目标近场成像的实验研究

近场成像实验与常规的近场散射实验相比,其显著差别就在于成像实验要进行扫频测量,这是理论所要求的。这样,测量系统就必须具备宽频带特性。发射、接收系统仪器的系统误差可以通过仪器自行校准进行消除,宽带发射、接收探头(天线)由于口径尺寸较大以及与目标之间的电磁耦合,所以对其发射、接收的电磁场必须进行修正,修正的方法是在它们发射、接收的电磁场中乘以复系数,系数的

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