CN104765019A - 一种改善被动毫米波成像***景深的小f数介质透镜 - Google Patents

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邱景辉
宗华
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    • G01V8/005—Prospecting or detecting by optical means operating with millimetre waves, e.g. measuring the black losey radiation
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Abstract

一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜，它涉及一种小F数介质透镜，具体涉及一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜。本发明为了解决现有被动毫米波成像***的景深较小的问题。本发明由左旋转双曲面、右旋转双曲面依次连接制成一体，左旋转双曲面的顶点曲率半径为14.5mm，右旋转双曲面的顶点曲率半径为58mm，左旋转双曲面和右旋转双曲面均是由聚四氟乙烯制作的，左旋转双曲面和右旋转双曲面的介电常数均为2.2。本发明用于毫米波成像领域。

Description

一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜
技术领域
本发明涉及一种小F数介质透镜，具体涉及一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜，属于毫米波成像领域。
背景技术
毫米波段位于微波和红外之间，除了具有微波和红外的共同特性外，还有着自己独特的性质。与微波相比，毫米波的指向性好、抗干扰能力强、探测性能好、能穿透等离子体；与红外相比，毫米波受气流影响小、区别金属目标和周围环境的能力强。与光电探测器相比，毫米波探测器可以在恶劣天气条件下工作，具有全天候工作能力，可提供红外及可见光探测器不能提供的特殊信息，而且结构简单、易于集成。
毫米波成像可以分为主动毫米波成像和被动毫米波成像。被动毫米波成像***以被动的工作方式探测目标，不发射电磁波，具有很高的隐蔽性和很好的抗干扰特性；与光学成像原理一致，所成像十分有利于物体的辨认。在探测金属的时候，由于金属目标的发射率很低，所以金属目标的毫米波特征稳定，外界环境变化不会对成像品质造成太大影响。
被动毫米波成像技术在遥感、盲降、导航、安检等民用领域的实用价值非常之大。由于毫米波具有较好的穿透性和较高的空间辨率，因此可以采用毫米波辐射计对隐藏在衣下的违禁物品进行成像，从而达到探测识别的目的。
对于传统被动毫米波成像***而言，由于人体发出的毫米波能量十分微弱，所以需要利用大口径旋转椭球面天线进行聚焦，并要求大口径旋转椭球面天线具有很强的聚焦能力。在接收机位置(大口径旋转椭球面天线近焦点)固定的情况下，上述要求就使椭球远焦点(人所在位置)对大口径椭球天线张角过大，从而限制了被动毫米波成像***的景深。小F数介质透镜可以明显改善被动毫米波成像***的景深。
发明内容
本发明为解决现有被动毫米波成像***的景深较小的问题，进而提出一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明由左旋转双曲面、右旋转双曲面依次连接制成一体，左旋转双曲面的顶点曲率半径为14.5mm，右旋转双曲面的顶点曲率半径为58mm，左旋转双曲面和右旋转双曲面均是由聚四氟乙烯制作的，左旋转双曲面和右旋转双曲面的介电常数均为2.2。
本发明的有益效果是：本发明对于被动毫米波成像***而言，具有改善景深的作用，景深扩大约2.6-2.7倍。在被动毫米波成像***中，与原***旋转椭球面天线远焦点相比，被探测物体可以在透镜右旋转双曲面焦点处有更大的左右可移动范围。
附图说明
图1是本发明的主视图，图2是本发明实施例的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜由左旋转双曲面1、右旋转双曲面2依次连接制成一体，左旋转双曲面1的顶点曲率半径为14.5mm，右旋转双曲面2的顶点曲率半径为58mm，左旋转双曲面1和右旋转双曲面2均是由聚四氟乙烯制作的，左旋转双曲面1和右旋转双曲面2的介电常数均为2.2。
以左旋转双曲面1表面的几何中心为零点在竖直方向建立x1oy1直角坐标系，以右旋转双曲面2表面的几何中心为零点在竖直方向建立x2oy2直角坐标系，本实施方式中左旋转双曲面1的计算公式为：
y 1 = ( ϵ r - 1 ) x 1 2 + 2 ( ϵ r - 1 ) f 1 x 1 f 1 = 30 mm ①，
公式①中εr表示所用介质(聚四氟乙烯)介电常数，f1表示左旋转双曲面焦距，右旋转双曲面2的计算公式为：
y 2 = ( ϵ r - 1 ) x 2 2 + 2 ( ϵ r - 1 ) f 2 x 2 f 2 = 120 mm ②
公式②中εr表示所用介质(聚四氟乙烯)介电常数，f2表示右旋转双曲面焦距。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜的左旋转双曲面1与右旋转双曲面2组成的透镜的高度H为96mm，左旋转双曲面1与右旋转双曲面2组成的透镜的长度L为50mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜的左旋转双曲面1与右旋转双曲面2组成的透镜的边缘设有金属反射板。
本实施方式的技术效果是：如此设置，可防止透镜边缘衍射影响接收机的接收性能。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
工作原理
结合图2说明本发明的工作原理：根据费马原理，相位中心位于该透镜左旋转双曲面焦点处的球面波通过该透镜可后汇聚于右旋转双曲面焦点处。毫米波具有准光学特性，可利用光线追迹法设计介质透镜来改善被动毫米波成像***的景深。
实施例
本发明主要与大口径旋转椭球面天线配合使用，如图2所示，旋转椭球面天线3与椭球面远焦点4之间的距离L1为400mm，旋转椭球面天线3与椭球面近焦点5之间的距离L2为200mm，椭球面远焦点4与左旋转双曲面1之间的距离L3为30mm，右旋转双曲面2与透镜聚焦位置即被探测物所在位置6之间的距离L4为120mm。

Claims (3)

1.一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜，其特征在于：所述一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜由左旋转双曲面(1)、右旋转双曲面(2)依次连接制成一体，左旋转双曲面(1)的顶点曲率半径为14.5mm，右旋转双曲面(2)的顶点曲率半径为58mm，左旋转双曲面(1)和右旋转双曲面(2)均是由聚四氟乙烯制作的，左旋转双曲面(1)和右旋转双曲面(2)的介电常数均为2.2。
2.根据权利要求1所述一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜，其特征在于：左旋转双曲面(1)与右旋转双曲面(2)组成的透镜的高度(H)为96mm，左旋转双曲面(1)与右旋转双曲面(2)组成的透镜的长度(L)为50mm。
3.根据权利要求1或2所述一种改善被动毫米波成像***景深的小F数介质透镜，其特征在于：左旋转双曲面(1)与右旋转双曲面(2)组成的透镜的边缘设有金属反射板。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7385549B2 (en) * 2003-08-12 2008-06-10 Trex Enterprises Corp Millimeter wave portal imaging system
CN201282193Y (zh) * 2008-08-28 2009-07-29 阮树成 毫米波准光集成介质透镜天线及其阵列
CN202103168U (zh) * 2011-06-24 2012-01-04 北京理工大学 一种77GHz毫米波汽车防碰撞雷达天线
CN204067583U (zh) * 2014-09-25 2014-12-31 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 一种介质透镜天线

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