Микроволновый визуализатор

 

Использование: радиотехника, системы неинвазивной диагностики. Сущность изобретения: устройство содержит микроволновый генератор, слабонаправленную передающую антенну, расположенную перед радиопрозрачным препятствием, фотоуправляемую полупроводниковую плоскую панель, собирающую радиолинзу, в фокусе которой расположена приемная рупорная антенна, подключенная к входу детекторной секции с усилителем, а также оптическую изображающую систему с библиотекой транспорантов и процессор-реконструктор. Число M и прозрачность транспорантов выбраны пропорционально M первым функциям с двойной ортогональностью в пределах всей плоскости, содержащей фотоуправляемую полупроводниковую пластину, и самой пластины. Процессор-реконструктор реализует оптимальный алгоритм реконструкции. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах неинвазивной диагностики.

Цель изобретения - повышение точности визуализации скрытых объектов путем более эффективного использования рассеиваемой ими микроволновой энергии.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого микроволнового визуализатора.

Микроволновой визуализатор содержит микроволновой генератор 1, подключенный к слабонаправленной передающей антенне 2, установленной перед радиопрозрачным препятствием 3 (бетон, грунт и т.д.). Последнее содержит визуализируемый объект 4. Заподлицо с передающей антенной 2 на радиопрозрачном препятствии 3 установлена фотоуправляемая полупроводниковая плоская панель 5 с поперечными размерами ΔXΔY (представляющая собой одиночный слой кремния, германия, арсенида галия или других полупроводников на диэлектрической подложке). За панелью 5 установлена собирающая радиолинза 6, в фокусе которой размещена приемная рупорная антенна 7 с детекторной секцией 8, подключенной к усилителю 9, который подключен к процессору-реконструктору 10. Сзади панели 5 также установлена оптическая изображающая система (диапроектор) 11, состоящая из фокусирующей оптической линзы 12 и источника света 13 (мощной лампы накаливания, лазера и т.п.). Во входной плоскости изображающей системы 11 установлена библиотека (фотопленка) из М транспарантов 14 с прозрачностью, пропорциональной М первым функциям с двойной ортогональностью Ψ_m(X,Y). Смена транспарантов 14 осуществляется с помощью лентопротяженного механизма 15. Выходная плоскость изображающей системы 11 совмещена с фотоуправляемой полупроводниковой панелью 5.

Предлагаемый микроволновый визуализатор работает следующим образом.

Микроволновое излучение, возбуждаемое генератором 1 с помощью передающей антенны 2, проникает сквозь радиопрозрачное препятствие 3 и рассеивается на визуализируемом объекте 4. Часть рассеянного поля Е(X,Y) падает на полупроводниковую панель 5, проходит сквозь него и претерпевает пространственно зависимое ослабление, пропорциональное оптическому сигналу ≈Ψ_m (X, Y), формируемому на панели 5 изображающей системой 11 (линзой 12 и источником света 13) в результате просвечивания транспаранта 14 с прозрачностью Ψ_m(X,Y). Поэтому микроволновое излучение, прошедшее сквозь панель 5, пространственно промодулировано и пропорционально функции E(X,Y)Ψ_m(X,Y). Благодаря интегрирующим свойствам радиолинзы в ее фокусе формируется микроволновой сигнал, пропорциональный ~ ∫ EΨ_mdXdY. Этот сигнал принимается рупором 7, детектируется в детекторной секции 8, усиливается усилителем 9 и в виде напряжений U_m = a E(X,Y)Ψ_m(X,Y)dXdY (1) (a - размерный коэффициент, учитывающий преобразования в элементах 5...9 устройства) подается в процессор-реконструктор 10, осуществляющий преобразование по предложенному алгоритму. Напряжения (1) вводятся в процессор-реконструктор 10 синхронно со сменой транспарантов Ψ_m14, осуществляемой лентопротяжным механизмом 15. Благодаря экстремальным свойствам функций с двойной ортогональностью мощность сигналов (1) U = U²_m (2) наиболее приближена к мощности рассеиваемого поля Е, перехватываемого панелью 5: E = E(X,Y)dXdY (3) что обеспечивает предложенному алгоритму наивысшую в среднеквадратическом смысле точность реконструкции.

Таким образом, предлагаемый микроволновый визуализатор обеспечивает более высокую точность визуализации скрытых объектов путем более эффективного использования рассеиваемой ими микроволновой энергии.

Формула изобретения

МИКРОВОЛНОВЫЙ ВИЗУАЛИЗАТОР, содержащий микроволновый генератор, выход которого подключен к входу слабонаправленной передающей антенны, выход которой расположен перед радиопрозрачным препятствием, содержащим визуализируемый объект, а также фотоуправляемую полупроводниковую плоскую панель, имеющую поперечные размеры X и Y и установленную в одной плоскости (X, Y) с выходом слабонаправленной передающей антенны параллельно плоской поверхности собирающей радиолинзы, в фокусе которой расположена приемная рупорная антенна, выход которой подключен к входу усилителя, и кроме того оптическую изображающую систему, включающую библиотеку транспарантов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности визуализации скрытых объектов путем более эффективного использования рассеиваемой ими микроволновой энергии, введен процессор-реконструктор, библиотека транспарантов содержит M = entier (ΔX ΔY / (0,5 λ )² + 1 ) транспарантов, где λ - длина волны в радиопрозрачном препятствии, а прозрачность транспарантов выбрана пропорциональной M первым функциям с двойной ортогональностью Ψ_m(X ,Y ) в пределах всей плоскости (X, Y) и фотоуправляемой полупроводниковой пластины, при этом выход усилителя присоединен к входу процессора-реконструктора с алгоритмом визуализации вида U (xʹ,yʹ)G^*(x-xʹ,y-yʹ,z)dxʹdyʹ, где U_m - сигнал на выходе усилителя, соответствующий транспаранту с номером m; G(x,y,z)=e; Z - ось, перпендикулярная плоскости (X, Y).

РИСУНКИ

Рисунок 1