安全检查中的毫米波辐射建模与分析(3)
获取目标的直观形状特征或基本结构等丰富的目标信息。
被动毫米波成像是指依靠 35、94、140、220GHz 毫米波的大气传播窗口，接收(地面
或空中)物体及背景的热辐射能量来探测物体的特性并产生高分辨率图像，这种图像能够
产生反映出景物各部分温差和辐射能力的差异，以用来观察和分析景物的特性。成像系
统的工作波段不同，则系统的适用范围、性能参数等均有较大的差异，并且在各自适用
的领域具有相对的独立性。
毫米波技术的历史最早可以追述到 19 世纪九十年代，但是这一领域的最重要的突破
却是在 20 世纪三十年代，以后这项技术得到持续不断的发展，到 20 世纪 50 年代末英国
国防研究机构(the Defense Research Agency Malvern)发展了它的第一代毫米波辐射计，当
时这些系统体积大且有很低的空间分辨率和温度灵敏度当时很闻名的一个叫“Green
Minnow”的辐射计由 16 个 35G 的狄克开关辐射计组成，这个成像系统被安装在飞行器上
运用推扫的扫描方式实现，重量约 500 公斤。中频带宽为 10MHz，每一个通道的噪声温
度约为4500K，其中还包含输入波导损失。 近三十年来，世界上技术先进的国家都对毫米波辐射计成像技术给予了极大的关注。
1969 年美国研制的机载 33.6GHz 辐射成像系统首次试飞，在 1973 年到 1974 年之间，取
得了许多典型场景的毫米波辐射图像。特别有意义的是在云层上空也能得到较满意的场
景辐射图像，而在光学图像上仅呈现一片灰白云层。七十年代末期，西德研制了采用液
氮制冷的混频—中放高频前端的 90GHz被动毫米波成像系统。1986年 NASA喷气推进实
验室(L)研制成功的 98GHz 机载成像系统，利用无制冷的混频一一中放高频前端构成全
功率辐射计接收机，积分时间为 1秒时，实测温度分辨率己达到 0.02K以下；该系统是一
双极化双通道系统，通过控制平面反射器的摆动来实现天线波束的扫描成像。由于机载
或弹载也包括星载等应用场合的积分时间短而又要求辐射计系统具有较高的温度灵敏度，
因此进入九十年代后，随着毫米波集成电路尤其是 MIMIC的日趋成熟、高速 VISI器件以
及信号处理新方法的不断涌现，被动毫米波成像技术正令人瞩目地由过去的机械扫描成
像朝高性能的多波束成像方向发展，一些新技术和新系统己逐步走出实验室进入实用化
阶段，开始在军事、民用和科学研究中渐露头角。
1.3 被动毫米波成像技术应用[4]
被动毫米波成像技术应用非常广泛，除了在大气研究[5]
、地球环境遥感[6]
、军事应用
等领域有着重要的科学价值外，近年来开始被应用于全天候飞行着陆、无损安全检查
(Non-Distructive Testing technology, NDT)以及汽车防撞等新兴民用领域[7]
。以全天候飞行
着陆系统为例，低能见度的气象条件是影响飞机正常飞行及安全的主要原因，欧美发达
国家正投入大量的人力、物力来开发研制一种在低能见度甚至零能见度条件下仍然能让
飞机安全可靠起飞、着陆以及空中飞行避障的系统，被动毫米波成像技术正显示出它在
这一领域的优越性；而利用被动毫米波成像技术来检查藏匿于人们衣服内的违禁物品(如
枪支、匕首以及塑料爆炸物等)从上世纪九十年代开始，就得到了英美等国的政府和研究
机构的重视，尽管红外成像技术相对成熟，并且红外成像的空间分辨率相对较高，但是
红外对于衣物等的穿透能力有限，发现隐藏在衣物下违禁物品的概率很小，而 X-Ray 由