文 献 综 述
1 毫米波研究的意义
毫米波一般是指波长为1～10mm(即频率为30～300GHz)的电磁波，其波长介于微波与红外之间，科学家很早就意识到毫米波是一个极具开发潜力的频段，但由于支撑其发展的基础理论还不够完善，该领域的研究进展也比较缓慢。但随着技术的发展，以及在一些重要的应用场合下，红外与可见光技术无法提供最佳的解决方案，而毫米波波长短于微波，在相同的天线尺寸下可以获得较窄的波束宽度，提供较高的角分辨率，其波长又长于红外，尤其在几个大气窗口处云、雾、烟尘等对毫米波的衰减远小于对红外的衰减，故毫米波探测器比光电探测器更为有效，同时它又具有全天候工作能力，因此其潜在的研究与应用价值日益突出，逐渐成为毫米波目标探测领域的研究热点。[1]
毫米波成像技术作为一种新型的安检手段，具有多方面的优点。首先由于毫米波具有穿透性，毫米波安检成像技术可以检测出藏在衣物下的金属物体、塑料手枪、液体炸药等危险品。特别是基于全息成像理论的主动毫米波成像技术通过对检测目标的三维成像能够获得更加详细、准确的信息，从而能够显著地降低虚警率。[2-3]同时，毫米波是非电离的，在适度的辐射功率下，对人体健康不会造成影响。由于毫米波成像系统具有快速、安全、保护隐私等诸多优势，目前已经成为安检成像的主流技术。[4]
主动式毫米波安检成像系统是通过对被检人发射毫米波，探测被人体反射回来的毫米波，并通过全息三维成像技术，反演出被检人体图像。与被动成像方式相比，主动成像方式得到的信息量更丰富，不仅能够实现二维成像还能够实现三维成像，而且成像是实时的，所以可以获得更好的图片质量。[5-7]
2 毫米波成像原理
毫米波成像是依赖电磁波与目标的相互作用，从散射回波中挖掘、提取目标信息，从而重构目标的特征。为了获得目标x-y平面图像，可以通过天线单元在x-y平面上进行逐点扫描，然后利用傅里叶变换将回波数据从x-y域变换到kx-ky域，经频域滤波后再利用傅里叶逆变换从kx-ky域变换到x-y域，从而得到目标二维平面像。但是如果要实现对目标x-z平面成像，那么就需要在x方向上进行逐点扫描，同时在z方向上进行宽带测量(即在不同频率上的测量)，这时将会得到x-f域的回波数据。为了获得目标的像就需要x-f域变换到kx-f域，再从kx-f变换到kx-kz域。最后利用傅里叶逆变换得到x-z平面上的像。[8]
3 国内外研究现状
在二战结束前后，由于提高雷达精度的需要，毫米波雷达技术的研究已经开始，20世纪50 年代毫米波传播特性的研究取得了相当的成就，研制的机场交通管制毫米波雷达开始应用。之后，由于激光和红外技术的发展，以及人们对其寄予的厚望，使毫米波技术进入了相对的寂静时期。上世纪80年代后，由于人们对激光和红外局限性的认识以及微波频谱愈发拥挤的现实，并随着毫米波关键技术的突破，出现了毫米波技术研究强烈复苏的趋势，世界主要发达国家把毫米波技术作为军事电子技术重点进行研究。90年代后随着毫米波单片集成电路（MIMIC）研制取得重大突破，毫米波技术进入第二个发展阶段，新型高效的大功率毫米波行波管、微带平面的介质天线和集成天线、低噪声接收机芯片等相继问世，为毫米波雷达技术发展奠定了坚实的基础。毫米波技术的持续稳定发展，推动了毫米波雷达在遍及近程防空、靶场测量、战地监视和导弹制导、火控和跟踪、机载防撞和高分辨率成像、空间目标探测以及战场敌我识别等诸多领域的广泛应用。[9-13]
我国早在八十年代就开始了毫米波主被动复合探测器的研究，经过近30年的探索和研究，取得了重大的突破。目前南京理工大学在这一领域处于国内领先水平。[14]“八五'计划以前，由于毫米波器件的不成熟，一直采用8mm波段，使得毫米波探测地面装甲目标的敏感定位距离较近。“九五”期间所研制的8mm波段末敏子弹通过了实弹实验。“十五'期间开展了毫米波主被动精确探测系统的研制，工作波段为3mm，已研制出原型样机，正向着工程化的方向努力。现阶段的研究热点是将毫米波主被动复合探测系统由单通道扩展为多通道或阵列探测，把毫米波主动成像系统与毫米波被动成像相结合，对目标及周围场景进行全方位的探测及成像，使得毫米波主被动复合探测系统不仅仅应用于末敏弹敏感器等军事领域，还可以在汽车防撞、飞机盲降着陆设备、机场安全检查、医学临床诊断、商业服务等民用领域得到应用，替代和弥补其它成像系统不能完成的任务。但是毫米波主被动成像系统的复合还存在着电磁兼容和隔离、信息融合、信号处理算法等众多难题，还需大量的研究工作。[15-19]
