МИКРОВОЛНОВЫЙ ВИЗУАЛИЗАТОР Российский патент 1994 года по МПК G02F1/03 

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 = U2m

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

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.

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(x′,y′)G^*(x-x′,y-y′,z)dx′dy′,
где U_m - сигнал на выходе усилителя, соответствующий транспаранту с номером m;
G(x,y,z)=e;
Z - ось, перпендикулярная плоскости (X, Y).