辐射、散射近场测量及近场成像技术的研究进展

3、目标的近场成像

目标成像的研究已有几十年的历史了，其研究成果早已用于医学的X光诊断及雷达的目标识别。用近场研究目标的像是80年代末才开始的，它是在已知目标散射近场和入射场情况下，利用微波分集技术，逆推或反演表征目标几何特征的目标函数，由目标函数给出目标的几何形状，这一过程称为目标的近场成像。

3.1、目标近场成像的发展状态

从90年代末至今，近场微波成像已经引起了学者们的浓厚兴趣，但由于常规目标散射近场的复杂性，致使近场微波成像远远滞后于远场成像。近场微波成像中，着眼于潜在的应用，目标函数既可以是理想导体目标的轮廓函数，也可以是目标介电常数的分布函数。从照射天线与成像目标的相对运动方式来看，近场微波成像有两种模式：即直线扫描模式和转台模式，研究方法可分为电磁逆散射法和球背向投影法（Spherical Back Projection，简写为SBP）。其中电磁逆散射法散射机理清晰，但数学公式复杂且有很大的局限性，因而，实际中使用较少；而球背向投影法在实际中使用较多。利用球背向投影法在直线扫描模式和转台模式情况下的目标函数解析公式已经给出。

3.2、目标的近场成像研究的进展程度

近几年来，目标近场成像研究在以下几方面取得了可喜的进展：

（1）目标近场成像的理论建模

球背向投影法在直线扫描模式和转台模式情况下，金属导体像的目标函数解析表达式已经给出^［19］，非金属导体像的目标介电常数的分布函数^［19］也有显式解。

（2）目标近场成像的实验研究

近场成像实验与常规的近场散射实验相比，其显著差别就在于成像实验要进行扫频测量，这是理论所要求的。这样，测量系统就必须具备宽频带特性。发射、接收系统仪器的系统误差可以通过仪器自行校准进行消除，宽带发射、接收探头（天线）由于口径尺寸较大以及与目标之间的电磁耦合，所以对其发射、接收的电磁场必须进行修正，修正的方法是在它们发射、接收的电磁场中乘以复系数，系数的量值由理论值与测量值的比值来定。

在此修正理论下，对金属长方体、圆柱体以及四尾翼导弹模型进行了实验测量，其成像结果是令人满意的。

3.3、目标的近场成像研究需要探讨的问题

（1）成像的分辨率

从成像实验的结果来看，与实物相比较，目标像的局部地方还有明显的失真，造成这种现象的原因之一就是成像的分辨率不够，因此，高分辨率数据处理方法仍须进一步探讨。

（2）广义成像理论的研究。

（3）误差分析。

4、结束语

该文从整体的观点出发阐述了辐射、散射、成像近场测量技术的发展动态和研究成果，对于各个研究方向的局部问题并未涉及到，目的是愿同行们从宏观上了解该技术的发展水平，为同行们的进一步研究提供一个必要的信息。

作者：张福顺，焦永昌，马金平，刘其中，张进民，毛乃宏