安全检查中的毫米波辐射建模与分析(4)
于对人体有害，也不能用于对人体直接成像来检查是否携带隐匿违禁物品，所以许多研
究机构开展了被动毫米波成像用于隐匿违禁物品探测技术的研究。
1.4 国内外研究现状
隐匿武器探测不管从军事应用还是民用都显得越来越重要，随着美国“9.11”事件的发
生，恐怖主义在全世界人民心中造成了巨大阴影，所以安全检查在许多公共场合显得异常重要。由于主动系统要向外辐射电磁波，因此在许多应用场合特别是对人体检查受到
诸多限制。在美国，如果没有得到当事人的许可，是不能随意用主动探测器对人体照射
检查，否则会触犯法律。所以，美国在上世纪九十年代就提出了要大力发展新型的隐匿
武器探测器。
红外成像系统能提供很好的成像质量，但是对衣物等的穿透力却非常有限，对隐藏
在较厚衣物下面的物体无能为力由于毫米波固有的穿透特性，被动毫米波成像系统不仅
具有穿透烟、尘、雾等的能力，还能穿透厚的衣物甚至一定厚度的胶合板或干燥墙壁。
从上世纪九十年代中期开始，英国和美国的几家研究机构和公司投入到新型被动毫米波
隐藏武器探测技术研究。
经过近二十年的研究开发，英美等国的被动毫米波隐藏武器探测技术已经进入到第
二代样机产品的研制，目前研究的重点是如何提高成像质量，并在此基础上尽量降低系
统成本。在美国，主要有 Millivision(原 Millimetrix)、Trex(原 Thermotrex)、Lockheed
Martin、TRW(Thompson Ramo Wooldrige Inc)，以及 JCSU(John C. Smith University)等公
司和研究机构在进行这项技术的研究和开发[8]。
2 物体毫米波辐射理论
2.1 物体的毫米波辐射特性[2]图2.2天线接收来自面辐射源的辐射功率
研究图 2.2 所示天线接收的总功率。接收天线被面辐射源包围，源的谱亮度为Bf
θ,φ ，天线的有效面积为Ar，辐射源表面与天线的距离大于远场规定的距离。
首先计算天线在 θ,φ 方向接收面辐射源上一个元面积ds发射的辐射功率。在 θ,φ 方
向天线孔径的有效接收面积为ArFn θ,φ ，元面积到接收天线的距离为 r，则有效接收面
积对元辐射面所张的立体角dΩr由下式给出dΩr = ArFn θ,φ
r2 元辐射面辐射到天线上的谱功率为
dPf = Bf
θ,φ dS dΩr = Bf
θ,φ dS
ArFn θ,φ
r2 （2.3）
元辐射面对接收天线所张的立体角为dΩ = dS
r2，则式（2.3）可改写成
dPf = Bf
θ,φ ArFn θ,φ dΩ （2.4）
此式表明天线在 θ,φ 方向的dΩ立体角内接收来自面辐射源的谱功率。在带宽∆f内天
线接收来自整个空间的总功率应为
θ,φ 是无极化的（如大气热辐射的谱亮度），即辐射
电磁波的极化方向是随机的，并在不同方向以等概率分布，而天线是有极化的，因而天
线仅能接收入射到天线口面总功率之半。因此，式（2.5）应该增加一个等于1 2 的因子，
为
现代物理学指出：自然界所有物质，只要处在绝对零度以上，在整个电磁波谱上都
会自发地向外辐射电磁能量（电磁波）。辐射电磁波的频谱与噪声类似，因而被称为热
辐射。物质大量分子无规则的热运动是热辐射现象的原因，物质内部粒子不同的运动产