CN113126173B - 被动式安检设备及其接收天线单元 - Google Patents

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Abstract

公开了一种被动式安检设备及其接收天线单元，所述接收天线单元包括至少一个喇叭天线，所述喇叭天线包括喇叭本体以及与所述喇叭本体连接的波导，所述喇叭本体的喇叭开口的长边与短边的比例大于1.2。该被动式安检设备及其接收天线单元可以很好地解决普通喇叭天线所面临的采样间隔与耦合效率矛盾的问题。

Description

被动式安检设备及其接收天线单元
技术领域
本发明涉及被动式安检设备技术领域，特别是涉及一种用于被动式 安检设备的接收天线单元，以及包括该接收天线单元的被动式安检设备。
背景技术
基于被动式毫米波或太赫兹波的人体安检技术具有独特的优点：利 用毫米波或太赫兹波较好的穿透能力，通过检测目标本身的毫米波或太赫 兹波实现成像，进而实现可疑物品的判别，而无需主动辐射，对人体绝对 安全。
目前，被动式安检设备通常采用基于常温直接检波探测器。探测器 前端的天线采用的都是常规的喇叭天线，这种常规的喇叭天线的特点可以 获得对称波束，即其方向图在E面和H面的主波束张角基本相等。然而，由 于喇叭天线的3dB波束角与其口径成反比，耦合效率要求越高，则要求天 线口径越大，但天线口径越大则每焦斑内所能排布的喇叭天线越少，这就 是准光路***中的耦合效率与采样间隔的矛盾。此外，这使得常规喇叭天 线作为辐射计的馈源具有如下特点：天线对透镜的耦合效率低，通常低于 50％。
发明内容
本公开的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至 少一个方面。
根据本公开的实施例，提供了一种用于被动式安检设备的接收天线 单元，其中，所述接收天线单元包括至少一个喇叭天线，所述喇叭天线包 括喇叭本体以及与所述喇叭本体连接的波导，所述喇叭本体的喇叭开口的 长边与短边的比例大于1.2。
在一些实施例中，多个所述喇叭天线沿所述喇叭本体的喇叭开口的 短边的方向一维排布或弧线排布。
在一些实施例中，所述波导为矩形波导。
在一些实施例中，所述喇叭本体的喇叭开口的长边对应所述波导的 长边时，所述喇叭本体的喇叭开口的长边与短边的比例大于等于1.5。
在一些实施例中，所述喇叭本体的喇叭开口的长边与短边的比例小 于等于5。
在一些实施例中，所述喇叭本体的高度为H，其中，H≥所述喇叭本 体的喇叭开口的长边的长度。
在一些实施例中，所述喇叭本体的喇叭开口的长边对应所述波导的 长边。
在一些实施例中，所述喇叭本体的喇叭开口的短边对应所述波导的 长边。
根据本公开的另一方面，还提供了一种被动式安检设备，其中，所 述被动式安检设备包括：
光学装置，所述光学装置适于将被检对象自发辐射的毫米波/太赫兹 波以及反射背景环境的毫米波/太赫兹波反射并汇聚；以及
探测器阵列，所述探测器阵列适于接收经汇聚的毫米波/太赫兹波， 并将所接收的毫米波/太赫兹波转换成电信号，所述探测器阵列包括如上 所述的接收天线单元。
在一些实施例中，所述喇叭天线的极化方向采用水平极化。
在一些实施例中，所述探测器阵列中的探测器为常温直接检波探测 器，所述常温直接检波探测器包括共面线和用于输入毫米波/太赫兹波的 过渡波导，所述喇叭天线的波导的极化方向被配置为水平极化，所述喇叭 天线的波导的波导口面的极化方向与所述过渡波导的波导口面的极化方 向相匹配；和/或
所述过渡波导到共面线的极化方向与所述喇叭天线的波导的极化方 向相匹配。
在一些实施例中，所述探测器阵列中的探测器为常温外差混频检波探 测器，所述常温外差混频检波探测器包括本振输入波导和射频输入波导， 所述喇叭天线的波导的极化方向被配置为水平极化，所述喇叭天线的波导 的波导口面的极化方向与所述射频输入波导的波导口面的极化方向相匹 配；和/或
所述本振输入波导的极化方向与所述喇叭天线的波导极化方向相匹 配。
在一些实施例中，所述被动式安检设备还包括：
数据采集及处理装置，所述数据采集及处理装置与所述探测器阵列 连接以接收来自所述探测器阵列的电信号并生成毫米波/太赫兹波图像； 以及
显示装置，所述显示装置与所述数据采集及处理装置相连接，用于 接收和显示来自所述数据采集及处理装置所生成的毫米波/太赫兹波图 像。
在一些实施例中，所述被动式安检设备为人体被动式安检仪。
根据本公开上述实施例所述的被动式安检设备及其接收天线单元一 方面可以提高喇叭天线对透镜的功率耦合效率；另一方面，可以保证探测 器的瑞利采样间隔。该被动式安检设备及其接收天线单元可以很好地解决 普通喇叭天线所面临的采样间隔与耦合效率矛盾的问题。
附图说明
图1示出根据本公开的一种示例性实施例的被动式安检设备的结构 示意图。
图2示出根据本公开的一种示例性实施例的被动式安检设备的工作 示意图。
图3示出根据本公开的一种示例性实施例的被动式安检设备的工作 流程图。
图4示出根据本公开的一种示例性实施例的接收天线单元的结构示 意图。
图5示出根据本公开的另一种示例性实施例的接收天线单元的结构 示意图。
图6示出喇叭天线对透镜的耦合过程的示意图。
图7示出喇叭天线对透镜的耦合效率的示意图。
图8示出W-波段水平极化的长条形喇叭天线6x18x30mm的方向图。
图9示出根据本公开的喇叭天线经过透镜后在焦平面上的光斑分布。
图10示出3dB波束形状与采样示意图。
图11示出常温直接检波探测器的原理示意图。
图12示出常温直接检波探测器结构的模块示意图。
图13示出常温外差混频检波探测器的原理示意图。
图14示出常温外差混频检波探测器结构的模块示意图。
图15示出弧形安装的探测器阵列。
图16示出折线段组成的弧形安装的探测器阵列。
图17示出根据本公开的栅条型反射板的栅条的分布示意图。
图18(a)和(b)示出在a＝lam/4，b＝a/5，lam＝100GHz的情况下，垂 直极化与水平极化反射率与入射角度、频率之间的关系。
图19示出根据本公开的一种示例性实施例的栅条型反射板的结构示 意图。
图20示出根据本公开的另一种示例性实施例的栅条型反射板的结构 示意图。
图21示出根据本公开的又一种示例性实施例的栅条型反射板的结构 示意图。
图22示出根据本公开的再一种示例性实施例的栅条型反射板的结构 示意图。
图23根据本公开的另一种示例性实施例的被动式安检设备的结构示 意图。
具体实施方式
虽然将参照含有本公开的较佳实施例的附图充分描述本公开，但在此 描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时 获得本公开的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人 员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本公开所描述的示例性实施 例。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以 提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有 这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置 以图示的方式体现以简化附图。
根据本公开的总体上的发明构思，提供了一种用于被动式安检设备的 接收天线单元，其中，所述接收天线单元包括至少一个喇叭天线，所述喇 叭天线包括喇叭本体以及与所述喇叭本体连接的波导，所述喇叭本体的喇 叭开口的长边与短边的比例大于1.2。
根据本公开的另一总体上的发明构思，提供了一种被动式安检设备， 所述被动式安检设备包括：光学装置，所述光学装置适于将被检对象自发 辐射的毫米波/太赫兹波以及反射背景环境的毫米波/太赫兹波反射并汇 聚；以及探测器阵列，所述探测器阵列适于接收经汇聚的毫米波/太赫兹 波，并将所接收的毫米波/太赫兹波转换成电信号，所述探测器阵列包括 如上所述的接收天线单元。
图1示出根据本公开的一种示例性实施例的被动式安检设备的结构 示意图。
如图1所示，根据本公开的被动式安检设备包括反射板2及其伺服系 统、透镜3、探测器阵列4、数据采集及处理装置6、显示装置7和配电 箱5。被检目标自发辐射的太赫兹波(或毫米波)以及反射背景环境的太 赫兹波(或毫米波)经由壳体上的窗口1入射到反射板2上，并被反射板 2反射至透镜3上，经过透镜3的汇聚作用后由探测器阵列4接收，该探 测器阵列4将所接收的太赫兹波(或毫米波)转换成电信号。数据采集及 处理装置6与探测器阵列4连接以接收来自探测器阵列4的电信号并生成 毫米波/太赫兹波图像。显示装置7与数据采集及处理装置6相连接，用 于接收和显示来自数据采集及处理装置6所生成的太赫兹波图像(或毫米 波图像)。配电箱5被配置为为整个被动式安检设备提供电力。
图2示出根据本公开的一种示例性实施例的被动式安检设备的工作 原理图。图3示出根据本公开的一种示例性实施例的被动式安检设备的工 作流程图。
如图2和图3所示，反射板2的伺服***控制反射板2进行往复运动， 运动的周期T的倒数为成像帧率s。当反射板2从最大仰角摆动到最低幅角， 摆动的角度为θ，以完成对景深范围内，高度方向为2θ的视场角度进行 扫描，反射板2从最大仰角到最小仰角形成一幅图形。数据采集及处理装 置6在这个过程中一直采集数据。反射板2的控制***例如可以装有位置编 码器，以高精度地反馈反射板的扫描位置。数据采集及处理装置6在采集 数据时，首先根据位置编码器的信息对采集的数据进行标记，用于区分下 一幅图形的数据，然后数据采集及处理装置6对所采集的数据进行数字滤 波处理和图像重建以生成毫米波图像，然后数据采集及处理装置6可以对 图像进行图像去噪和增强处理后，将图像数据传输到显示装置7，以在显 示装置7上进行显示、可疑物标注和自动报警。
在一种示例性实施例中，如图4和图5所示，用于被动式安检设备的 接收天线单元包括多个喇叭天线410，该喇叭天线410包括喇叭本体411 以及与喇叭本体411连接的波导412，该喇叭本体411的喇叭开口的长边 与短边的比例大于1.2，所述多个喇叭天线410沿喇叭本体411的喇叭开 口的短边的方向一维排布或者弧线排布，即，多个喇叭开口的两条短边可 以排列成两条平行的直线，也可以排列成两条平行的曲线。
在一种示例性实施例中，如图4和图5所示，波导412为矩形波导， 需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例 中，波导412也可以为其它形状，例如圆形。
在一种示例性实施例中，如图4所示，喇叭天线410的喇叭开口的长 边a1对应矩形波导的长边a，在这种情况下，喇叭天线410的喇叭开口 的长边a1与短边b1的比例大于1.2，优选≥1.5，其中，长边a1的大小 是在保证喇叭天线辐射性能的情况，根据***要求的分辨率而确定的，短 边b1是根据满足瑞利采样的辐射计间隔确定的，通常a1＞a，b1＞b，其中a，b分别为矩形波导412的长边与短边。然而，喇叭天线410的长边a1 与短边b1的比例也不能太大，否则会牺牲分辨率，通常取a1/b1≤5。此 外，为了让喇叭天线具有高辐射效率、高增益、辐射为正方向、低旁瓣等 特性，喇叭天线400的喇叭本体的高度H通常满足H≥a1，优选为H在 1.2a1至1.5a1的范围内，或者在1.5a1至2a1的范围内，或者在2a1至3a1 的范围内，例如H为1.5a1、2a1等。
在一种示例性实施例中，如图5所示，喇叭天线410的喇叭开口的短 边b2对应矩形波导的长边a，在这种情况下，喇叭天线410的喇叭开口 的长边a2与短边b2的比例大于1.2，优选≥1.5，其中，长边a2的大小 是在保证喇叭天线410辐射性能的情况，根据***要求的分辨率而确定 的，短边b2的大小是根据满足瑞利采样的辐射计间隔确定的，通常a2＞b，b2＞a，其中a，b分别为矩形波导412的长边与短边。然而，喇叭天线410 的长边a2与短边b2的比例也不能太大，否则会牺牲分辨率，通常取a2/b2 ≤5。此外，为了让喇叭天线410具有高辐射效率、高增益、辐射为正方 向、低旁瓣等特性，喇叭天线410的喇叭本体的高度H通常满足H≥a2， 优选为H在1.2a2至1.5a2的范围内，或者在1.5a2至2a2的范围内，或 者在2a2至3a2的范围内，例如H为1.5a2、2a2等。
人体的自发辐射谱亮度Bf，在小于300GHz时，可以根据下列公式进 行计算：
Figure BDA0002345837390000071
其中，k为玻尔兹曼常数，其值为1.38×10-23J·K-1
T为物体的绝对温度，单位为K；
c为光速，其值为3×108m·s-1；
由于人体与可疑物的热辐射噪声信号是无极化的，而接收天线是 线极化的，因此，不考虑其他损耗的情况下，接收天线只能检测到入射到 天线面上热辐射信号总功率的一半，
Figure BDA0002345837390000072
其中，Ar为接收天线的等效面积，
Figure BDA0002345837390000073
为接收天线的方向图。
一方面，由于人体的绝对温度正常都是310K，所以自发辐射谱亮度 是一定的。接收天线的增益可以表示方
Figure BDA0002345837390000074
所以，如果要 提高探测器所接收的功率P，提高接收天线的增益是非常有效的。对应喇 叭天线，其增益提高伴随着其尺寸的增加。喇叭天线尺寸的增加，那么同 样长度的天线阵列，采样率就降低了。另一方面，喇叭天线对透镜的耦合 效率随着波束张角的增大而降低(图6示出喇叭天线对透镜的耦合过程的 示意图。图7示出喇叭天线对透镜的耦合效率的示意图)。所以对应喇叭 天线，其与光学***的功率耦合效率与采样间隔是相互矛盾的。为解决光 学装置的耦合效率与采样间隔的矛盾，提高成像的信噪比，需要提高喇叭 天线的增加，即提高其口径的同时在一定区域内尽可能多的排布天线，这 就涉及到天线尺寸设计和排布方式设计。
本公开所提供的接收天线单元通过采用长条形喇叭天线410，该长条 形喇叭天线410在其长边方向上能有效压缩波束宽度，其3dB波束角较小， 与透镜结合应用具有较高的耦合效率；其短边方向上可以利用其尺寸较短 的优势满足采样率要求，排布足够数量的天线。也就是说这种喇叭天线在 一维满足采样率要求条件下另一维尽量减小溢出能量，这样可以获得较好 的折中效果。而且，采用单排探测器排列形式，可以很好地降低***的硬 件成本。
在一种示例性实施例中，探测器阵列在短边方向上排列，用于实现 瑞利采样，即一个3dB波束宽度内只进行一次采样，以使得接收天线对透 镜的耦合效率在短边方向上达到近50％的耦合效率。而在长边方向上达到 90％以上的耦合效率，从而提高了整体的耦合效率，提高了***的信噪比， 提高了成像的质量。
图8示出W-波段水平极化的长条形喇叭天线6x18x30mm的方向图。图9 示出根据本公开的喇叭天线经过透镜后在焦平面上的光斑分布。从图9中 可以看出，光斑呈椭圆分布，在扫描方向光斑尺寸更大。
表1示出了同样通道间隔，普通喇叭天线与本公开的长条形喇叭天线 对同一透镜的耦合效率。
表1
Figure BDA0002345837390000081
Figure BDA0002345837390000091
由表1可知，对于本公开的长条形喇叭天线，由于其3dR波束宽度在E 面和H面不再对称，所以导致在物面的水平方向和垂直方向的束斑大小不 同，不再是圆形，而是椭圆形。这种椭圆形的束斑对于针对人体安检的扫 描式成像***是比圆形束斑更加有优势的。这是因为高度方向的视场是通 过机械扫描实现的，因此可以通过高速的ADC实现过采样，从而提高探测 器的温度灵敏度积分时间；而在探测器阵列方向，由于其探测器间隔的限 制，只能实现瑞利采样。这样导致了成像图像在水平方向与高度方向的采 样是不对称的，进而导致其空间分辨率是不一样的。这个时候，采用极化 增强的长条形喇叭天线经过透镜聚焦后形成椭圆形的束斑(如图9所示)， 即在高度方向束斑更大，在水平方向束斑更小，然后通过扫描对整个视场 进行采样(如图10所示)。这种形式的光斑，可以很好地用于补偿高度方向过采样而在阵列方向瑞利采样引入的空间分辨率不对称性。
此外，接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波极化形式相一致 时，才能有效地接收到信号，否则将使接收信号质量变坏，甚至完全收不到 信号，这种现象称为极化失配。当探测器采用矩形波导时，其极化方向由波 导口的方向确定。定义波导口短边与地平面平行为水平极化，长边与地平 面平行为垂直极化。
从人体或者可疑物的热辐射探测器过程可以分为两个步骤：第一步 为人体或可疑物到接收天线的过程；第二步为探测器内容信号的传递过 程。
第一步，人体或者可疑物的太赫兹波段的热辐射穿透衣物，到达反 射板并被其反射到透镜，然后穿透透镜的前后表面，最后被探测器前端的 接收天线接收。
在自由空间与介质的交界面上，平行极化波和垂直极化波的反射系 数R//和R⊥可表示为：
Figure BDA0002345837390000101
Figure BDA0002345837390000102
式中，θi为入射角度，n为接收的折射率。
通过求解上述公式，可以发现R⊥总是比R//更大，也就是说平行极化分 量的透过率更大。反射现象发生在四个位置：衣服、反射板、透镜的前表 面，透镜的后表面，这样就导致在接收天线处，水平极化分量的功率应该 大于垂直极化分量。这种情况下，将选择水平极化的天线作为探测器前端 的天线。
第二步，A)对于常温直接检波探测器，如图11和图12所示，在探测 器内部，接收天线接收到的信号经过过渡波导传输到波导至共面线探针过 渡结构，然后通过多级低噪声放(LNA)，最后被检波器检波。为了最大 化地接收水平极化分量，这里涉及到两个位置的极化匹配：位置一，喇叭 天线的矩形波导的极化方向需要匹配为水平极化，且喇叭天线410的矩形 波导412的波导口面412A和过渡波导段422的波导口面422A的极化方向 需要匹配；位置二，过渡波导段422至共面线421的极化方向也需要选择 匹配。如果两个位置中任何一个或者两个出线极化失配，那么将严重影响 功率的传输效率，从而导致低信噪比。
B)对于常温外差混频检波探测器，如图13和图14所示，在探测器内 部，接收天线接收到的信号经过射频输入波导423传输到混频器426，然后 依次通过中频放大器和滤波器427，最后被检波器检波。为了最大化地接 收水平极化分量，这里涉及到两个位置的极化匹配：位置一，喇叭天线410 的波导极化方向需要匹配为水平极化，且喇叭天线410的矩形波导412的波 导口面412A和射频输入波导423的波导口面423A的极化方向需要匹配；位 置二，本振输入波导424的极化方向也需要选择匹配。如果两个位置中任 何一个或者两个出线极化失配，那么将严重影响功率的传输效率，从而导 致低信噪比。
在一种示例性实施例中，如图15所示，探测器阵列4包括探测器支座 430以及安装在该探测器支座430上的呈弧形排列的多个探测器420，弧形 的曲率半径选择为0.8至1.2倍的像距。该探测器阵列4放置在透镜3的焦平 面上。在本公开的其它一些实施例中，如图16所示，为了安装方便，弧形 排列可以分段为折线段。
根据本公开的另一方面，还提供了一种被动式安检设备，其包括光学 装置，所述光学装置适于将被检对象自发辐射的毫米波/太赫兹波以及反 射背景环境的毫米波/太赫兹波反射并汇聚；以及探测器阵列4，所述探 测器阵列4适于接收经汇聚的毫米波/太赫兹波，并将所接收的毫米波/ 太赫兹波转换成电信号，所述探测器阵列4包括如上所述的接收天线单 元。
在一种示例性实施例中，如图19至图22所示，该被动式安检设备的 光学装置包括栅条型反射板2，该栅条型反射板2适于将被检对象自发辐射 的太赫兹波(或毫米波)以及反射背景环境的太赫兹波(或毫米波)进行 反射，其中栅条型反射板2上的栅条202的分布与探测器阵列4中的探测器 的接收天线的极化方向相匹配。
对于基于常温探测器的被动式安检设备，其探测器的接收天线通常 为线极化的。而人体与可疑物的自发辐射为无极化的，采用线极化的接收 天线，只能探测到与其极化方向匹配的自发辐射分量，而与其正交的自反 辐射分量是无法探测的，而被接收天线所反射。这一部分被反射的波，成 为了***的噪声，并降低了***的温度灵敏度，影响了最后的图像质量与 可疑物识别。因此本公开的被动式安检设备通过采用栅条型反射板2，且 栅条型反射板2上的栅条202的分布与探测器阵列4的接收天线的极化方向 相匹配，从而对反射板2进行极化选择，这样可以提升***的信噪比，从 而提升***的温度灵敏度，并提高图像质量与可疑物识别。此外，通过采 用栅条型反射板2可以减轻反射板2的重量，并降低反射板2的摆动的风阻， 尤其是在成像速度＞10Hz的情况下。
在一种示例性实施例中，如图19至图22所示，栅条型反射板2包括基 板201以及设置在所述基板201上的多个金属栅条202，其中，所述多个金 属栅条202按照一维周期性排布，例如水平排布或竖直排布。图17示出了 栅条202的排布，其中a为金属栅条202的间距，b为金属栅条202的宽度， 具体地，a，b的大小取决于期望的反射率与风阻、重量之前的平衡。图18 (a)和(b)分别示出了在a＝lam/4，b＝a/5，lam＝100GHz的情况下，垂直极 化与水平极化的反射率与入射角度、频率之间的关系。
在一种示例性实施例中，如果接收天线的极化方向为探测器阵列的 排布方向，那么金属栅条202的排布方向也必须为探测器阵列的排布方向。 也就是说，天线的极化方向和所述金属栅条202的排布方向均为所述探测 器阵列的排布方向。
在一种示例性实施例中，如果接收天线的极化方向为探测器阵列排 布的正交方向，那么金属栅条202的排布方向也必须为探测器阵列排布的 正交方向。也就是说，所述接收天线的极化方向和所述金属栅条202的排 布方向均为所述探测器阵列排布的正交方向。
表2总结了在不同的a，b参数下，垂直极化与水平极化的反射率。
表2
栅距a 栅条宽度b R垂直极化 R平行极化
示例1 Lam/10 a/5 ＞0.97 ＜0.023
示例2 Lam/4 a/5 ＞0.84 ＜0.0085
示例3 Lam/5 a/5 ＞0.89 ＜0.007
示例4 Lam/5 a/3 ＞0.95 ＜0.002
示例5 Lam/5 a/2 ＞0.987 ＜0.1
示例6 Lam/3 a/2 ＞0.962 ＜0.19
从表2可以看出，对应要选择的极化方向，如果需要达到95％的反射 率，那么相邻的任两个金属栅条202之间的栅距a应满足a≤lam/2，金属栅 条202的宽度优选满足b≤a/2。需要说明的是，本领域的技术人员应当理 解，在本公开的其它一些实施例中，也可以采用其它的数值。
如图19至图22所示，在些种示例性实施例中，栅条型反射板2的形状 包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形、多边形。
此外，需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其 它一些实施例中，该光学装置的透镜3也可以为聚焦反射板，如椭球面镜、 卡塞格伦反射面等，该聚焦反射板也可以为栅条型反射板。
图23根据本公开的另一种示例性实施例的被动式安检设备的结构示 意图。如图23所示，光学装置也可以采用多面体转镜2′来代替反射板2， 所述多面体转镜2′包括适于将被检对象自发辐射的太赫兹波(或毫米波) 以及反射背景环境的太赫兹波(或毫米波)进行反射的多个反射板，所述 多个反射板中的至少一个反射板为栅条型反射板。
根据本公开的另一方面，还提供了一种被动式安检设备，其包括光学 装置，所述光学装置适于将被检对象自发辐射的太赫兹波(或毫米波)以 及反射背景环境的太赫兹波(或毫米波)反射并汇聚；以及探测器阵列4， 所述探测器阵列4适于接收经汇聚的太赫兹波(或毫米波)，并将所接收 的太赫兹波(或毫米波)转换成电信号，所述探测器阵列4包括如上所述 的接收天线单元。
如图1所示，在一种示例性实施例中，该被动式安检设备还可以包括 数据采集及处理装置6。数据采集及处理装置6与探测器阵列4无线连接 或有线地电连接，以接收来自探测器阵列对待检目标进行扫描而获得的扫 描数据，并通过图像重建算法生成高分辨率的太赫兹波(或毫米波)全息 图像，并采用自动识别算法对太赫兹波(或毫米波)图像进行可疑物的自 动识别。例如，数据采集及处理装置6可以包括个人计算机(PC)、服务器、 工作站等。根据一些实施例，数据采集及处理装置6可以包括处理器和存 储器。处理器可以电连接至探测器阵列，以接收扫描数据，并对其进行处 理。存储器可电连接至处理器，并且存储有指令，所述指令在由处理器执 行时使处理器执行图像重建，或控制安检设备对待检目标进行扫描成像。
该被动式安检设备还可以包括显示装置7。该显示装置7与数据采集 及处理装置6相连接，用于接收和显示来自数据采集及处理装置6的太赫 兹波(或毫米波)全息图像。需要说明的是，在一种示例性实施例中，控 制装置7可以与数据采集及处理装置6集成在一起。
在一种示例性实施例中，该被动式安检设备为人体被动式安检仪。然 而，需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实 施例中，本公开也可用于例如包裹等的其他被检测对象的检测。
根据本公开上述实施例所述的被动式安检设备及其接收天线单元一 方面可以提高喇叭天线对透镜的功率耦合效率；另一方面，可以保证探测 器的瑞利采样间隔。该被动式安检设备及其接收天线单元可以很好地解决 普通喇叭天线所面临的采样间隔与耦合效率矛盾的问题。即通过控制探测 器接收天线的极化方向，并且增加接收天线的增益，从而提高***的信噪 比。此外，由于整个安检***有各种噪声，如探测器本身、环境噪声、背 景噪声、衣服导致的噪声。可以很好抑制掉对应与接收天线极化方向正交 的噪声，进而提高***的信噪比。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并 且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不 发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
在详细说明本公开的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚 的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改 变，且本公开亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。

Claims (6)

1.一种被动式安检设备，其中，所述被动式安检设备包括：
光学装置，所述光学装置适于将被检对象自发辐射的毫米波/太赫兹波以及反射背景环境的毫米波/太赫兹波反射并汇聚；以及
探测器阵列，所述探测器阵列适于接收经汇聚的毫米波/太赫兹波，并将所接收的毫米波/太赫兹波转换成电信号，
其中，所述探测器阵列包括用于被动式安检设备的接收天线单元，其中所述接收天线单元包括至少一个喇叭天线，所述喇叭天线包括喇叭本体以及与所述喇叭本体连接的波导，所述喇叭本体的喇叭开口的长边与短边的比例大于1.2；
所述喇叭天线的极化方向采用水平极化；
其中，所述光学装置包括栅条型反射板，所述栅条型反射板上的栅条的分布与所述探测器阵列中的探测器的所述喇叭天线的极化方向相匹配，
其中，所述探测器阵列中的探测器为常温直接检波探测器，所述常温直接检波探测器包括共面线和用于输入毫米波/太赫兹波的过渡波导，所述喇叭天线的波导的极化方向被配置为水平极化，所述喇叭天线的波导的波导口面的极化方向与所述过渡波导的波导口面的极化方向相匹配；和/或
所述过渡波导到共面线的极化方向与所述喇叭天线的波导的极化方向相匹配。
2.根据权利要求1所述的被动式安检设备，其中，还包括：
数据采集及处理装置，所述数据采集及处理装置与所述探测器阵列连接以接收来自所述探测器阵列的电信号并生成毫米波/太赫兹波图像；以及
显示装置，所述显示装置与所述数据采集及处理装置相连接，用于接收和显示来自所述数据采集及处理装置所生成的毫米波/太赫兹波图像。
3.根据权利要求1或2所述的被动式安检设备，其中，所述被动式安检设备为人体被动式安检仪。
4.一种被动式安检设备，其中，所述被动式安检设备包括：
光学装置，所述光学装置适于将被检对象自发辐射的毫米波/太赫兹波以及反射背景环境的毫米波/太赫兹波反射并汇聚；以及
探测器阵列，所述探测器阵列适于接收经汇聚的毫米波/太赫兹波，并将所接收的毫米波/太赫兹波转换成电信号，
其中，所述探测器阵列包括用于被动式安检设备的接收天线单元，其中所述接收天线单元包括至少一个喇叭天线，所述喇叭天线包括喇叭本体以及与所述喇叭本体连接的波导，所述喇叭本体的喇叭开口的长边与短边的比例大于1.2；
所述喇叭天线的极化方向采用水平极化；
其中，所述光学装置包括栅条型反射板，所述栅条型反射板上的栅条的分布与所述探测器阵列中的探测器的所述喇叭天线的极化方向相匹配，
其中，所述探测器阵列中的探测器为常温外差混频检波探测器，所述常温外差混频检波探测器包括本振输入波导和射频输入波导，所述喇叭天线的波导的极化方向被配置为水平极化，所述喇叭天线的波导的波导口面的极化方向与所述射频输入波导的波导口面的极化方向相匹配；和/或
所述本振输入波导的极化方向与所述喇叭天线的波导极化方向相匹配。
5.根据权利要求4所述的被动式安检设备，其中，还包括：
数据采集及处理装置，所述数据采集及处理装置与所述探测器阵列连接以接收来自所述探测器阵列的电信号并生成毫米波/太赫兹波图像；以及
显示装置，所述显示装置与所述数据采集及处理装置相连接，用于接收和显示来自所述数据采集及处理装置所生成的毫米波/太赫兹波图像。
6.根据权利要求4或5所述的被动式安检设备，其中，所述被动式安检设备为人体被动式安检仪。
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