微波毫米波安防遥感技术

译者序

原书前言

第1章绪论1

1.1安防遥感 1

1.1.1对安防遥感的需求 1

1.1.2微波毫米波遥感器的优势 2

1.2遥感技术概述 2

1.2.1辐射计 3

1.2.2雷达系统 3

1.2.3成像系统 4

1.2.4角速度的干涉测量法 4

1.2.5其他领域的微波毫米波遥感技术5

1.3微波毫米波频谱5

1.3.1频段的命名5

1.3.2微波毫米波辐射的传播7

1.4安防遥感器举例8

1.4.1探测违禁品的主动成像系统8

1.4.2探测违禁品的被动成像系统10

1.4.3人体的探测11

1.4.4人体的识别和人体行为的甄别13

1.4.5穿墙探测17

1.4.6生命特征探测17

参考文献19

第2章平面电磁波基础25

2.1麦克斯韦方程组26

2.1.1本构参数27

2.2时谐电磁场28

2.2.1波动方程28

2.2.2平面波29

2.2.2.1相速30

2.2.2.2E与H之间的关系31

2.2.3能量和功率32

2.3波的极化33

2.3.1线极化34

2.3.2椭圆极化35

参考文献37

第3章媒质中的电磁波38

3.1无界媒质中的平面波传播39

3.1.1良导体41

3.1.2良介质41

3.1.3媒质中的波阻抗42

3.1.4复介电常数与色散42

3.2平面波在有界媒质中的传播44

3.2.1垂直入射时波的反射与透射45

3.2.2任意入射时波的反射与透射46

3.2.2.1横电波（垂直极化波）入射46

3.2.2.2横磁波（平行极化波）入射49

3.2.3功率反射系数与透射系数50

3.2.4全透射与全反射51

3.2.5分层介质52

3.3特定媒质中的电磁传播54

3.3.1大气传播效应54

3.3.2波透过建筑材料的传播59

3.3.3波透过服装材料的传播60

3.3.4爆炸物、塑料和金属的介质特性62

3.3.5人体组织的介质特性64

参考文献72

第4章天线74

4.1电磁位75

4.1.1由电流密度J确定的电磁位75

4.1.2由磁流密度Jm确定的电磁位76

4.1.3无穷小偶极子的辐射77

4.1.4远场辐射78

4.1.5无穷小偶极子远场辐射81

4.2天线参数81

4.2.1辐射功率密度和总辐射功率81

4.2.2天线方向图82

4.2.3天线方向图的波束宽度83

4.2.4天线立体角85

4.2.5方向性系数85

4.2.6增益86

4.2.7口径面积和方向图立体角87

4.2.8天线温度和噪声功率88

4.2.9极化88

4.3线天线的性质89

4.3.1无穷小偶极子天线89

4.3.2长偶极子90

4.4口面天线91

4.4.1镜像原理92

4.4.2等效原理93

4.4.3矩形口面的辐射94

4.4.4圆口面的辐射97

4.5天线阵列100

4.5.1直线阵列理论100

4.5.2平面阵列102

4.5.3天线阵列的波束宽度104

4.5.4相控阵104

4.5.5阵列构架106

4.5.5.1馈电网络106

4.5.5.2波束控制108

4.6常用的微波和毫米波天线108

4.6.1喇叭天线108

4.6.2缝隙天线110

4.6.3微带天线110

4.6.4反射面天线系统113

4.6.5透镜天线系统115

参考文献116

第5章接收机118

5.1接收机的一般工作原理118

5.2接收机噪声121

5.2.1接收机噪声的来源122

5.2.1.1热噪声122

5.2.1.2散粒噪声123

5.2.1.3闪烁噪声123

5.2.2等效噪声带宽124

5.2.3毫米波频段的热噪声125

5.3噪声系数和噪声温度127

5.3.1噪声系数127

5.3.2噪声温度128

5.3.3衰减器的噪声系数129

5.3.4级联系统的噪声130

5.3.5ADC噪声133

5.4接收机的线性特性136

5.4.1增益压缩136

5.4.2交调产物139

5.4.3三阶截断点140

5.4.4级联系统的三阶截断点141

5.4.5动态范围142

5.4.6无杂散动态范围143

参考文献144

第6章辐射计145

6.1辐射测量学基础146

6.1.1亮度146

6.1.2亮度与距离147

6.1.3通量密度和源分布148

6.1.4天线的影响149

6.2黑体辐射150

6.2.1普朗克黑体辐射定律150

6.2.2普朗克定律的近似153

6.2.3普朗克定律的带限积分154

6.3应用辐射测量学155

6.3.1辐射源的分辨156

6.3.1.1可分辨的源157

6.3.1.2不可分辨的源157

6.3.2接收功率的卷积形式158

6.3.3发射率和辐射温度158

6.3.3.1人体皮肤和常见材料的发射率159

6.3.3.2环境的辐射温度161

6.4辐射计接收机163

6.4.1灵敏度163

6.4.2全功率辐射计165

6.4.2.1全功率响应166

6.4.2.2灵敏度167

6.4.3干涉式相关辐射计170

6.4.3.1空间点源的响应171

6.4.3.2灵敏度174

6.5实际应用中的问题177

6.5.1接收机不稳定性177

6.5.2狄克辐射计178

6.5.3辐射计定标179

6.6扫描型辐射计系统181

6.6.1空间分辨率181

6.6.2驻留时间183

6.6.3测量的不确定性185

6.6.3.1一维扫描185

6.6.3.2二维扫描186

参考文献187

第7章雷达189

7.1雷达基础190

7.1.1雷达系统配置与测量190

7.1.2雷达距离方程192

7.2发射机系统194

7.2.1发射机功能194

7.2.2发射机噪声196

7.2.3毫米波振荡器199

7.3雷达测量灵敏度200

7.3.1测量误差200

7.3.1.1距离测量误差201

7.3.1.2频率测量误差201

7.3.1.3角度测量误差201

7.3.1.4举例201

7.3.2时间带宽积对测量误差的影响206

7.4微多普勒208

7.4.1安防应用中雷达的微多普勒208

7.4.2微多普勒理论209

7.4.3人体微多普勒特征213

7.5连续波雷达218

7.5.1连续波多普勒219

7.5.2调频连续波223

7.5.3多频连续波225

7.5.4动目标指示雷达226

7.6高距离分辨率雷达231

7.6.1脉冲雷达231

7.6.2线性频率调制233

7.6.3步进频率调制235

参考文献236

第8章成像系统239

8.1扫描式成像系统240

8.1.1扫描式成像仪分类240

8.1.2扫描式系统的性能243

8.1.2.1视场范围和空间分辨率243

8.1.2.2帧速243

8.2干涉式成像系统244

8.2.1简介244

8.2.2成像原理245

8.2.2.1可视度函数245

8.2.2.2可视度与辐射温度之间的傅里叶变换关系247

8.2.2.3相关式干涉仪的空间滤波效应248

8.2.3可视度的采样250

8.2.4二维可视度254

8.2.5成像灵敏度255

8.2.6成像分辨率和视场范围257

8.2.7干涉式成像阵列261

8.2.7.1米尔斯十字阵262

8.2.7.2T形阵263

8.2.7.3Y形阵264

8.2.7.4圆环形阵列264

参考文献266

第9章角速度的干涉测量269

9.1角向运动点源的干涉响应270

9.1.1干涉系统的方向图270

9.1.2角向运动物体的频率偏移272

9.1.3与多普勒频移的比较272

9.1.4大场角下的频率不确定性274

9.1.5小角度近似274

9.2干涉仪的谱响应275

9.2.1广义谱响应275

9.2.2方向图为sinc函数的干涉系统的响应275

9.2.3干涉仪的时频响应279

9.3运动人体的干涉测量281

9.3.1窄波束系统对运动人体的响应282

9.3.2宽波束系统对运动人体的响应284

参考文献286

符号表287

缩略语表293

适读人群 ：本书可供从事微波毫米波安防遥感技术研究的工程技术人员参考，也可作为物理类和电子工

　　本书的许多章节实际上也与通用微波遥感技术密切相关，因此从事其他微波遥感领域的研究人员也会发现此书是一本有用的参考书。阅读本书的读者应具备微积分和傅里叶分析的基本知识。尽管本书的内容都是从基本原理讨论起，但读者若事先学习一些电磁波理论的知识会是非常有益的。