Способ формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн (варианты), система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн (варианты), диффузорный осветитель (варианты) и приемо-передатчик (варианты)

Способ формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн (варианты), система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн (варианты), диффузорный осветитель (варианты) и приемо-передатчик (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн, содержащая по крайней мере один источник излучения в миллиметровом или субмиллиметровом диапазоне волн, выполненный в виде набора отдельных независимых элементов излучения, все или часть физических параметров излучения каждого из которых выполнены отличными от физических параметров излучения других элементов излучения, элемент для фокусирования излучения, рассеянного объектом наблюдения, на приемное устройство, которое выполнено с функцией независимого приема излучения, рассеянного различными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения, расположенных в поле зрения указанного фокусирующего элемента, и преобразования его в соответствующий матричный набор соответствующих электрических сигналов, выходы которого связаны с процессором для преобразования указанного матричного набора электрических сигналов в соответствующее матричное изображение объекта наблюдения и/или зоны нахождения и отображения этого изображения на дисплее, причем каждый элемент изображения сформирован из соответствующего электрического сигнала, который был получен в результате преобразования приемным устройством того излучения, которое рассеяно соответствующей пространственно определенной частью объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и соответственно сфокусировано на приемном устройстве указанным фокусирующим элементом, отличающаяся тем, что она снабжена диффузором, расположенным на расстоянии от источника излучения и предназначенным для освещения его излучением указанного источника излучения и последующего рассеяния этого излучения в направлении объекта наблюдения и/или зоны нахождения, независимые элементы излучения выполнены с фиксированными или изменяемыми во времени по величине указанными отличительными физическими параметрами, диффузор выполнен с возможностью реализации функции диффузного рассеяния падающего излучения пространственно различными частями диффузора с дополнительным различным кодированием рассеиваемого излучения посредством различной модуляции рассеивающих свойств указанных частей диффузора и с реализацией функции уменьшения пространственной когерентности рассеиваемого им излучения, приемное устройство выполнено с возможностью независимого приема каждой кодированной составляющей излучения во всех диапазонах изменений физических параметров излучения, падающего от объекта наблюдения и/или из зоны нахождения, и преобразования каждого электрического сигнала из указанного матричного набора электрических сигналов посредством декодирования в дополнительный набор электрических сигналов, каждый из которых соответствует различной кодированной составляющей излучения, каждая из которых сфокусирована на приемном устройстве из соответствующей пространственной части объекта или зоны нахождения и каждая из которых отдельно принята и декодирована в один или в различные моменты времени за время приема приемным устройством излучений, отраженных всеми указанными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения и за время изменения указанных физических параметров элементов излучения во всех указанных их достаточно отличных значений, процессорный блок выполнен с функциями независимого приема отдельных электрических сигналов, преобразования каждого матричного набора принятых электрических сигналов, полученных из электрических сигналов с одинаковым кодированием и для одинаковых значений физических параметров излучений источника излучений в соответствующее ему отдельное парциальное матричное изображение, и формирования результатного изображения объекта наблюдения и/или зоны нахождения путем объединения отдельных парциальных матричных изображений или их фрагментов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что процессор выполнен с функциями управления кодирующими частями диффузора и изменением распределения значений кодирующего параметра по указанным частям диффузора по задаваемому алгоритму.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что минимальное разрешение приемного устройства по указанному кодирующему параметру больше минимальной разницы между значениями кодирующих параметров ближайших кодированных составляющих излучения.

4. Система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн, содержащая по крайней мере один источник излучения в миллиметровом или субмиллиметровом диапазоне волн, выполненный в виде набора отдельных независимых элементов излучения, все или часть физических параметров излучения каждого из которых выполнены отличными от физических параметров излучения других элементов излучения, элемент для фокусирования излучения, рассеянного объектом наблюдения, на приемное устройство, выполненное с функцией независимого приема излучения, рассеянного различными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения, расположенных в поле зрения указанного фокусирующего элемента, и преобразования его в соответствующий матричный набор соответствующих электрических сигналов, выходы которого связаны с процессором для преобразования указанного матричного набора электрических сигналов в соответствующее матричное изображение объекта наблюдения и/или зоны нахождения и отображения этого изображения на дисплее, причем каждый элемент изображения сформирован из соответствующего электрического сигнала, который был получен в результате преобразования приемным устройством того излучения, которое рассеяно соответствующей пространственно определенной частью объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и соответственно сфокусировано на приемном устройстве указанным фокусирующим элементом, отличающаяся тем, что она снабжена диффузором, расположенным на расстоянии от источника излучения и предназначенным для освещения его излучением указанного источника излучения и последующего рассеяния этого излучения в направлении объекта наблюдения и/или зоны нахождения, независимые элементы излучения выполнены с фиксированными или изменяемыми во времени по величине указанными отличительными физическими параметрами, каждый отдельный независимый элемент излучения источника излучения выполнен с возможностью кодирования собственного излучения, включая и его модуляцию, отличным от кодирования излучения других отдельных независимых элементов излучения, диффузор выполнен с возможностью реализации функции диффузного рассеяния падающего излучения или с возможностью реализации функции диффузного рассеяния падающего излучения пространственно различными частями диффузора дополнительным различным кодированием рассеиваемого излучения посредством различной модуляции рассеивающих свойств указанных частей диффузора и/или с реализацией функции уменьшения пространственной когерентности рассеиваемого им излучения, приемное устройство выполнено с возможностью независимого приема каждой кодированной составляющей излучения во всех диапазонах изменений физических параметров излучения, падающего от объекта наблюдения и/или из зоны нахождения, и преобразования каждого электрического сигнала из указанного матричного набора электрических сигналов посредством декодирования в дополнительный набор электрических сигналов, причем каждый электрический сигнал из дополнительного набора электрических сигналов соответствует различной кодированной составляющей излучения, каждая из которых сфокусирована на приемном устройстве из соответствующей пространственной части объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и каждая из которых отдельно принята и декодирована в один или в различные моменты времени за время приема приемным устройством излучений, отраженных всеми указанными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения и за время изменения указанных физических параметров элементов излучения во всех указанных их значений, достаточно отличных для получения статистически различных изображений, процессорный блок выполнен с функциями независимого приема отдельных электрических сигналов, преобразования каждого матричного набора электрических сигналов, полученных из электрических сигналов с одинаковым кодированием и с одинаковыми или близко одинаковыми физических параметров излучений указанных независимых элементов излучений в соответствующее ему отдельное парциальное матричное изображение, и формирования результатного изображения объекта наблюдения и/или зоны нахождения путем объединения отдельных парциальных матричных изображений или их фрагментов.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что отличными и/или сканируемыми физическими параметрами излучений указанных независимых элементов излучений являются пространственные направления распространения пучков этих излучений из условия, что различным направлениям распространения соответствующих излучений отвечают пространственно различные освещаемые этими излучениями части указанного диффузора.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что диффузор дополнительно снабжен поляризационными средствами, выделяющими из излучения, отраженного диффузором, излучение преимущественно линейно-поляризованное в первом пространственном направлении, а приемное устройство снабжено поляризационными средствами для выделения принимаемого им излучения линейно-поляризованного во втором пространственном направлении.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что первое указанное направление совпадает со вторым указанным направлением.

8. Система по п.6, отличающаяся тем, что первое указанное направление ортогонально второму указанному направлению.

9. Система по п.4, отличающаяся тем, что каждый независимый элемент снабжен регулируемым аттенюатором, управляемым указанным процессором, для допустимого уменьшения среднего уровня мощности электрических сигналов соответствующего парциального изображения.

10. Система по п.4, отличающаяся тем, что отличными и/или сканируемыми физическими параметрами излучений указанных независимых элементов излучений является частота излучения.

11. Система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн, содержащая один источник излучения в миллиметровом или субмиллиметровом диапазоне волн, элемент для фокусирования излучения, рассеянного объектом наблюдения, на приемное устройство, которое выполнено с функцией независимого приема излучения, рассеянного различными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения, расположенных в поле зрения указанного фокусирующего элемента, и преобразования его в соответствующий матричный набор соответствующих электрических сигналов, выходы которого связаны с процессором для преобразования указанного матричного набора электрических сигналов в соответствующее матричное изображение объекта наблюдения и/или зоны нахождения и отображения этого изображения на дисплее, причем каждый элемент изображения сформирован из соответствующего электрического сигнала, который был получен в результате преобразования приемным устройством того излучения, которое рассеяно соответствующей пространственно определенной частью объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и соответственно сфокусировано на приемном устройстве указанным фокусирующим элементом, отличающаяся тем, что она снабжена диффузором, расположенным на расстоянии от источника излучения и предназначенным для освещения его излучением указанного источника излучения и последующего рассеяния этого излучения в направлении объекта наблюдения и/или зоны нахождения, источник излучения выполнен с фиксированными или изменяемыми во времени по величине физическими параметрами его излучения, диффузор выполнен с возможностью реализации функции диффузного рассеяния падающего излучения пространственно различными частями диффузора с дополнительным различным кодированием рассеиваемого излучения посредством различной модуляции рассеивающих свойств указанных различных частей диффузора и с реализацией функции уменьшения пространственной когерентности рассеиваемого им излучения, приемное устройство выполнено с возможностью независимого приема каждой кодированной составляющей излучения во всех диапазонах изменений физических параметров излучения, падающего от объекта наблюдения и/или из зоны нахождения, и преобразования каждого электрического сигнала из указанного матричного набора электрических сигналов посредством декодирования в дополнительный набор электрических сигналов, каждый из которых соответствует различной кодированной составляющей излучения, каждая из которых сфокусирована на приемном устройстве из соответствующей пространственной части объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и каждая из которых принята и декодирована в один или в различные моменты времени за время приема приемным устройством излучений, отраженных всеми указанными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения и за время изменения указанных физических параметров элементов излучения во всех указанных их значений, достаточно отличных для получения статистически различных изображений, процессорный блок выполнен с функциями независимого приема отдельных электрических сигналов, преобразования каждого матричного набора принятых электрических сигналов, полученных из электрических сигналов с одинаковым кодированием и для одинаковых значений физических параметров излучений источника излучений в соответствующее ему отдельное парциальное матричное изображение, и формирования результатного изображения объекта наблюдения и/или зоны его нахождения путем объединения отдельных парциальных матричных изображений или их фрагментов.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что процессор выполнен с функциями управления элементами кодирующего диффузора и изменением распределения значений кодирующего параметра по указанным частям диффузора по задаваемому указанным процессором алгоритму.

13. Система по п.11, отличающаяся тем, что минимальное разрешение приемного устройства по указанному кодирующему параметру больше минимальной разницы между значениями кодирующих параметров ближайших кодированных составляющих излучения.

14. Система по п.11, отличающаяся тем, что изменяемым физическим параметром излучения источника является частота излучения.

15. Система формирования изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн, содержащая по крайней мере один источник излучения в миллиметровом или субмиллиметровом диапазоне волн, элемент для фокусирования излучения, рассеянного объектом наблюдения, на приемное устройство, которое выполнено с функцией независимого приема излучения, рассеянного различными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения, расположенных в поле зрения указанного фокусирующего элемента, и преобразования его в соответствующий матричный набор соответствующих электрических сигналов, выходы которого связаны с процессором для преобразования указанного матричного набора электрических сигналов в соответствующее матричное изображение объекта наблюдения и/или зоны нахождения и отображения этого изображения на дисплее, причем каждый элемент изображения сформирован из соответствующего электрического сигнала, который был получен в результате преобразования приемным устройством того излучения, которое рассеяно соответствующей пространственно определенной частью объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и соответственно сфокусировано на приемном устройстве указанным фокусирующим элементом, отличающаяся тем, что она снабжена диффузором, расположенным на расстоянии от источника излучения и предназначенным для освещения его излучением указанного источника излучения и последующего рассеяния этого излучения в направлении объекта наблюдения и/или зоны нахождения, источник излучения выполнен с изменяемыми во времени по величине по крайней мере одним физическим параметром его излучения, диффузор выполнен с возможностью реализации функции уменьшения пространственной когерентности рассеиваемого им излучения, приемное устройство выполнено с возможностью независимого приема каждой составляющей излучения во всех диапазонах изменений физических параметров излучения, падающего от объекта наблюдения и/или из зоны нахождения, и преобразования каждого электрического сигнала из указанного матричного набора электрических сигналов в дополнительный набор электрических сигналов, каждый из которых соответствует одинаковым или почти одинаковым физическим параметрам излучения источника излучения, каждая из которых сфокусирована на приемном устройстве из соответствующей пространственной части объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и каждая из которых принята в один или в различные моменты времени за время приема приемным устройством излучений, отраженных всеми указанными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения и за время изменения указанных физических параметров элементов излучения во всех указанных их значений, достаточно отличных для получения статистически различных изображений, процессорный блок выполнен с функциями независимого приема отдельных электрических сигналов, преобразования каждого матричного набора принятых электрических сигналов, полученных из электрических сигналов с одинаковым или почти одинаковыми значениями физических параметров излучений источника излучений в соответствующее ему отдельное парциальное матричное изображение, и формирования результатного изображения объекта наблюдения и/или зоны нахождения путем объединения отдельных парциальных матричных изображений или их фрагментов.

16. Система по п.15, отличающаяся тем, что изменяемым физическим параметром излучения источника является направленность его распространения, изменение которого во времени приводит к последовательному во времени освещению различных пространственных участков указанного диффузора.

17. Система по п.15, отличающаяся тем, что изменяемым физическим параметром излучения источника является частота излучения.

18. Система формирования объемных изображений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн, содержащая по крайней мере один источник излучения в миллиметровом или субмиллиметровом диапазоне волн, выполненный в виде набора отдельных независимых элементов излучения, все или часть физических параметров излучения каждого из которых выполнены отличными от физических параметров излучения других элементов излучения, элемент для фокусирования излучения, рассеянного объектом наблюдения, на приемное устройство, выполненное с функцией независимого приема излучения, рассеянного различными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения, расположенных в поле зрения указанного фокусирующего элемента, и преобразования его в соответствующий матричный набор соответствующих электрических сигналов, выходы которого связаны с процессором для преобразования указанного матричного набора электрических сигналов в соответствующее матричное изображение объекта наблюдения и/или зоны нахождения и отображения этого изображения на дисплее, причем каждый элемент изображения сформирован из соответствующего электрического сигнала, который был получен в результате преобразования приемным устройством того излучения, которое рассеяно соответствующей пространственно определенной частью объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и соответственно сфокусировано на приемном устройстве указанным фокусирующим элементом, отличающаяся тем, что она снабжена диффузором, расположенным на расстоянии от источника излучения и предназначенным для освещения его излучением указанного источника излучения и последующего рассеяния этого излучения в направлении объекта наблюдения и/или зоны нахождения, указанный элемент для фокусирования излучения выполнен частотно-зависимым, для которого фокусное расстояние этой линзы зависит от частоты фокусируемого излучения, указанный набор состоит из независимых элементов излучения, выполненных с фиксированными, с частотным шагом N=(3-15) ГГц и более, отличными центральными частотами излучения и/или по крайней мере из одного источника излучения с изменяемой центральной частотой в широком диапазоне частот, каждый отдельный независимый элемент излучения источника излучения выполнен с возможностью кодирования собственного излучения, включая и его модуляцию, отличным от кодирования излучения других отдельных независимых элементов излучения, диффузор выполнен с возможностью реализации функции диффузного рассеяния падающего излучения пространственно различными частями диффузора дополнительным различным кодированием рассеиваемого излучения посредством различной модуляции рассеивающих свойств указанных частей диффузора и/или с реализацией функции уменьшения пространственной когерентности рассеиваемого им излучения, приемное устройство выполнено с возможностью независимого приема каждой кодированной составляющей излучения во всех диапазонах изменений физических параметров излучения, падающего от объекта наблюдения и/или из зоны нахождения, и преобразования каждого электрического сигнала из указанного матричного набора электрических сигналов посредством декодирования в дополнительный набор электрических сигналов, причем каждый электрический сигнал из дополнительного набора электрических сигналов соответствует различной кодированной составляющей излучения, каждая из которых сфокусирована на приемном устройстве из соответствующей пространственной части объекта наблюдения и/или зоны нахождения, и каждая из которых принята и декодирована в один или в различные моменты времени за время приема приемным устройством излучений, отраженных всеми указанными пространственными частями объекта наблюдения и/или зоны нахождения и за время изменения указанных физических параметров элементов излучения во всех указанных их значений, достаточно отличных для получения статистически различных изображений, процессорный блок выполнен с функциями независимого приема отдельных электрических сигналов, преобразования каждого матричного набора электрических сигналов, полученных из электрических сигналов с одинаковым кодированием и с одинаковыми или близко одинаковыми физических параметров излучений указанных независимых элементов излучений в соответствующее ему отдельное парциальное матричное изображение, и формирования набора результатных изображений объекта наблюдения и/или зоны нахождения путем объединения отдельных парциальных матричных изображений с одинаковыми или близко одинаковыми значениями частоты указанного источника излучения или их фрагментов и формирования объемного изображения из указанного набора указанных результатных изображений.

19. Система по п.18, отличающаяся тем, что частотно-зависимым элементом фокусирования является зонная линза Френеля.

20. Система по п.18, отличающаяся тем, что набор независимых элементов излучения включает по крайней мере два изменяемых по частоте источника излучения в достаточно широких пределах, каждый из которых предназначен для освещения пространственно-различные участки указанных диффузоров.

21. Приемо-передатчик системы формирования изображений для получения полной информации о рассеянном объектом излучении в условиях низкого уровня мощности освещения объекта, содержащий гетеродинный приемник миллиметрового и субмиллиметрового излучения, предназначенный для приема миллиметрового и субмиллиметрового излучения изображений указанной системы формирования изображений, источник миллиметрового и субмиллиметрового излучения, предназначенный для освещения объекта или диффузора, который рассеивает излучение источника в направлении объекта, при этом гетеродинный приемник включает в себя приемную антенну, соединенную с субгармоническим первым смесителем для приема его на опорном входе сигнала, первый генератор излучения, выполняющий функцию гетеродина для указанного смесителя, первый полосовой фильтр, соединенный с первым смесителем для выделения сигнала промежуточной частоты, субгармонический второй смеситель, сигнальный вход которого электрически связан с выходом первого полосового фильтра, а опорный вход предназначен для приема умноженного по частоте первым умножителем частоты сигнала генератора опорного сигнала, второй полосовой фильтр, вход которого связан с выходом второго смесителя, высокочастотный или низкочастотный анализатор сигнала, вход которого соединен с выходом второго смесителя, средства отображения и обработки сигнала, связанные с выходом анализатора сигнала, источник излучения представляет собой второй генератор излучения, выход которого соединен со входом второго умножителя частоты, выход которого соединен с излучательной антенной, и включает в себя контролирующий блок для контроля частоты излучения второго генератора излучения частотой первого генератора излучения посредством формирования сигнала разностной частоты указанных генераторов и обеспечения фазовой синхронизации указанного разностного сигнала сигналом генератора опорного сигнала путем регулирования частоты второго генератора, генератор опорного сигнала предназначен для активирования контролирующего блока и генерации опорного сигнала для указанного анализатора сигнала, а первый и второй умножители частоты источника сигнала и первый субгармонический смеситель выполнены с возможностью функционирования на гармонике одного и того же порядка.

22. Приемо-передатчик по п.21, отличающийся тем, что анализатор сигнала представляет собой два аналогово-цифровых преобразователя, осуществляющих синхронное оцифровывание сигнала с выхода второго полосового фильтра и умноженного сигнала генератора опорного сигнала с выхода первого умножителя частоты; и процессор, имеющий память для загрузки цифровых массивов оцифрованных указанных сигналов, и выполненный с возможностью вычисления амплитудной и фазовой информации принимаемых приемников сигналов.

23. Приемо-передатчик по п.21, отличающийся тем, что контролирующий блок представляет собой первый направленный ответвитель, соединенный с выходом первого генератора и осуществляющий деление сигнала первого генератора по мощности на меньшую и большую части, второй направленный ответвитель, соединенный с выходом второго генератора и осуществляющий деление сигнала первого генератора по мощности на меньшую и большую части, смеситель, входы которого предназначены для приема меньших частей сигналов указанных первого и второго генераторов, и который осуществляет выделение сигнала разностной частоты из указанных сигналов для подачи этого разностного сигнала через полосовой фильтр на один вход фазового детектора, другой вход которого предназначен для приема сигнала указанного генератора опорного сигнала, а сигнал ошибки фазового детектора, являющийся сигналом фазового рассогласования между сигналом разностной частоты сигналов указанных первого и второго генераторов и сигналом генератора опорной частоты, подается на управляющий электрод второго генератора для изменения частоты сигнала второго генератора и уменьшения указанного фазового рассогласования.

24. Приемо-передатчик по п.21, отличающийся тем, что гетеродинный приемник установлен на сканирующем устройстве с возможностью приема излучения полного изображения, сформированног