雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)在太赫茲成像中的應(yīng)用

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1、雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)在太赫茲成像中的應(yīng)用強(qiáng)?，?第卷第期激光與粒子束年月999???文章編號(hào)：雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)在太赫茲成像中的應(yīng)用江舸，楊陳，張周曉青，陶榮輝，成彬彬'，蔡英武'，健?中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所，四川綿陽(yáng)；?中國(guó)工程物理研究院太赫茲研究中心，四川綿陽(yáng)要：摘太赫茲成像采用的成像算法多來(lái)自于其他頻段已經(jīng)成熟的成像算法，而針對(duì)太赫茲波特性的成像算法還不多見.因此在太赫茲頻段形成了成像機(jī)理及算法研究的空白。按照經(jīng)典電磁理論、光學(xué)原理對(duì)太赫茲成像進(jìn)行分類.指出了雷達(dá)成像與太赫茲成像之間的關(guān)系。并通過(guò)研究

2、太赫茲雷達(dá)目標(biāo)散射特征，分析了不同太赫茲源的衍射極限成像分辨力。最后，從信號(hào)處理的角度介紹了太赫茲雷達(dá)信號(hào)處理及成像算法的研究現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞：太赫茲成像；雷達(dá)成像；雷達(dá)信號(hào)處理；目標(biāo)散射特征中圖分類號(hào)：；文獻(xiàn)標(biāo)志碼：:,/?太赫茲通常指頻率在廣范圍內(nèi)的電磁波，和其他輻射源如可見光、射線、紅外、激光、超聲波等一樣,可以作為成像系統(tǒng)的輻射源。太赫茲波具有類似微波的穿透能力,同時(shí)又具有類似光波的方向性，在某些特定環(huán)境下太赫茲成像有其不可替代的優(yōu)勢(shì)。自從等人在年首次建立起第一套太赫茲成像裝置以來(lái)，國(guó)際上多個(gè)科研小組相續(xù)開

3、展了太赫茲成像方面的研究，出現(xiàn)了多種成像技術(shù)，例如:太赫茲飛行時(shí)間成像、太赫茲近場(chǎng)掃描成像一、太赫茲暗場(chǎng)成像、太赫茲計(jì)算機(jī)層析成像、太赫茲衍射層析成像、太赫茲維全息成像口、太赫茲合成孔徑成像、基于基爾霍夫遷移的太赫茲反射式成像、單脈沖太赫茲成像等。國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出多個(gè)太赫茲成像系統(tǒng)，但成像處理方式各不相同。例如:太赫茲合成孔徑成像的成像方式源自微波合成孑徑成像，太赫茲反射式層析成像源自成像，太赫茲準(zhǔn)光高斯波束三維成像??源自地震波成像等。針對(duì)太赫茲波波長(zhǎng)特點(diǎn)的成像機(jī)理及算法研究的報(bào)道目前還不多見，該領(lǐng)域的研究尚處

4、于起步階段，可以說(shuō)在成像機(jī)理研究方面形成了“太赫茲空白”。近年來(lái)隨著具有頻率、相位、幅度線性可調(diào)的太赫茲信號(hào)源和太赫茲超外差相干接收機(jī)的出現(xiàn)，采用雷達(dá)信號(hào)處理進(jìn)行太赫茲成像成為可能。太赫茲雷達(dá)成像系統(tǒng)有：的太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)口，系統(tǒng)采用線性調(diào)頻信號(hào)帶寬達(dá)，采用逐點(diǎn)掃描方式進(jìn)行成像;基于量子級(jí)聯(lián)激光器的.；反射式成像系統(tǒng)的逆合成孑徑雷達(dá)成像雷達(dá)系統(tǒng)。也;載頻、帶寬的成像雷達(dá)“，系統(tǒng)分辨力達(dá)。太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)方案有:基于太赫茲電子學(xué)的系統(tǒng)方案;基于反射式?系統(tǒng)的系統(tǒng)方案“。太赫茲雷達(dá)成像已成為太赫茲成像研究的熱點(diǎn)，有必耍

5、對(duì)太赫茲雷達(dá)成像的基本性質(zhì)、信號(hào)處理、圖像處理等方面進(jìn)行深入研究。木文討論了太赫茲雷達(dá)成像與太赫茲成像Z間的關(guān)系，分析了太赫茲雷達(dá)口標(biāo)特征，從信號(hào)處理的角度介紹了太赫茲雷達(dá)信號(hào)處理及成像算法的研究現(xiàn)狀,探討了雷達(dá)信號(hào)處理在太赫茲成像中可能的應(yīng)用方向。雷達(dá)成像在太赫茲成像中的定位太赫茲所處頻段特殊，位于電子學(xué)和光子學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域之間，分別從電子學(xué)和光子學(xué)理解太赫茲成像的工作方式及描述其與物質(zhì)相互作用的物理表述有很大的不同。因此，可從不同的角度對(duì)太赫茲成像進(jìn)行分類。按照經(jīng)典電磁理論、光學(xué)原理將太赫茲成像分為:太赫茲幾

6、何光學(xué)成像、太赫茲衍射成像、太赫茲近場(chǎng)成像，如圖所示。太赫茲幾何光學(xué)成像是忽略太赫茲波波長(zhǎng)大小的近似,這時(shí)太赫茲波的傳播可以用兒何光學(xué)的語(yǔ)言來(lái)表述。典型成像技術(shù)包括:太赫茲吋域光譜?掃描成像、太赫茲雷達(dá)掃描成像、太赫茲飛行時(shí)間成像、太赫茲二維焦平面成像、太赫茲成像和太赫茲計(jì)算機(jī)層析等。太赫茲衍射成像是成像技術(shù)的一個(gè)新階段，與太赫茲幾何光學(xué)成像的本質(zhì)差別是:直接成像沒有考慮太赫茲波在傳播時(shí)的衍射作用，而衍射成像是在太赫茲波波長(zhǎng)與目標(biāo)尺寸相近的情況下，利用衍射現(xiàn)象顯著的特性收稿日期：？；修訂日期:一一作者簡(jiǎn)介:江舸

7、一，男，博士研究生，從事太赫茲成像研究;?。萬(wàn)方數(shù)據(jù)強(qiáng)粒子第卷激光與束進(jìn)行成像。太赫茲衍射成像記錄了電磁波的振幅和相位信息，其特點(diǎn)是可對(duì)物體進(jìn)行重構(gòu)。典型成像技術(shù)包括:太赫茲合成孔徑成像、太赫茲菲涅耳透鏡成像、太赫茲全息成像和太赫茲衍射層析等。太赫茲近場(chǎng)成像的原理是：以極小的針孔、在極近的距離，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行極小步距的逐點(diǎn)掃描，以獲取目標(biāo)的強(qiáng)度分布,從而突破衍射限制，從近場(chǎng)區(qū)的漸逝場(chǎng)中獲得超高分辨力的圖像。從成像分類上看，太赫茲雷達(dá)掃描成像屬于兒何光學(xué)成像，太赫茲合成孔徑雷達(dá)成像屬于衍?射成像；同時(shí)，層析成像中的投

8、影數(shù)據(jù)與合成孔■徑成像的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)相類似引，雷達(dá)成像信號(hào)圖基于電磁理論、光學(xué)原理的太赫茲成像分類的某些處理技術(shù)可應(yīng)用于反射式層析成像。從信號(hào)處理的角度看,太赫茲測(cè)量技術(shù)可分為:標(biāo)量振幅測(cè)量技術(shù)和矢量振幅和相位測(cè)量技術(shù)，太赫茲雷達(dá)成像采用的是矢量測(cè)量技術(shù)?？梢?雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)可廣泛應(yīng)用于采用矢量測(cè)量的反射式太赫茲成像。從狹義概念上看，太赫茲雷達(dá)成像是對(duì)微波雷達(dá)成像在頻段上的擴(kuò)展，是基于