微波全息照相技术简介

微波在微波全息照相中类似于激光在光全息照相中，微波全息图可定义为照相记录了感兴趣的微波与由其向一源产生的相干参考波之间的一组相干（相同频率与相位）干涉图形。这种方法至今仍被有效地应用。

制作微波全息图的设备如图4.4-27所示。干涉图形通过照相扫查成为可见的。制作图形要求有两组波。第一组是来自通过波导透镜方式的馈入喇叭的入射波，第二组为参考波。上述两波的设置，使在入射波和参考波组合的扫查平面上形成干涉图形。用配有小氖灯的小偶极子天线扫查干涉板。被小偶极子拾取的信号是峰值检测，进而将该峰值检测信号放大加于氖灯上，使其亮度随之变化。照相机设置时间曝光记录作为偶极子检测器的位置函数的氖灯亮度。形成的照片为微波干涉图形（微波全息图）。

图4.4-26 盖伯全息照相示意图

图4.4-27 盖伯全息照相示意图

需要实施规程考查，首先是，照相底板对微波的灵敏度，已研究多年未能成功。第二，微波图形可以用两种方法制作。第一种方法是将记录的干涉图形照相转为微波液晶显示。第二种方法是通过热图的应用。这两种方法都将在本节“检测仪器”中讨论。

第三种考查也必须实施。在图4.4-27中，全息图是通过逐点将干涉图形由微波强度变换成光强度，然后逐点照相光强，用照相的方法制作的。在图4.4-27中，加在被目标反射或折射电磁波上的也为电磁波。有另外一个途径可达到同样结果。在感兴趣的全部完整频率的微波频率（300MHz～300GHz），不产生辐射参考电磁平面波或参考球面波，而产生干涉图形是可能的。这可以通过在检测以前，加一本机产生的参考信号到来自目标的检测信号上来实施，如图4.4-28所示。

图4.4-28 用本机产生非辐射参考波的微波全息照相

为模拟平面波，用一参考波R加到目标信号S上，本机产生的信号相位必须随图4.4-28中探头在其行进方向的位移线性变化。这种相位上的线性变化用连接探头运动到相移器的旋转很容易实现。球形波的模拟较为复杂。在Fresnel近似范围以内，相位应随位置正交地变化（同相和90°相移），而这足以满足要求。这种方法采用能相位编程的本机参考信号R将导致更大的可能。例如，它能模拟介电常数大于真空中的慢波，从而，使其行进速度慢于在真空中。因为相位的转动是与探头运动同步的，相移器可以在任何要求的速率下转动以模拟任意的大波矢量。这样能够移动目标的频谱（即使当它是占有一宽带时），足以避免与图像频谱重叠。在重建时分离了实像和虚像。

另一可能是类噪声参考波的模拟，在该参考波中，相位被制成以任意的方式，譬如F（x，y）是作为位置的函数变化的。在这一情况下，函数F（x，y）必须储存以备重建过程之用。进而，相位可以变化，从而得到所采用的扩散参考波的模拟。重建时必须采用同样扩散参考波。应用可编程参考波的优点是：

1）较易仪器化，即使在平面波参考的情况也是一样。(www.xing528.com)

2）更具灵活性。

3）容易模拟复杂调制配置的可能。

进一步的可能示于图4.4-29a，在这里采用了乘法检测器以代替强度测量装置或平方律检测器。乘法检测器是由乘法和低通滤波器组成。该检测器也称为校正器，广泛地用于干涉仪和射电天文学。

图4.4-29 全息图的记录

如果R（参考）和S（信号）是输入到乘法检测器两输入端，而假定S是来自目标，R来自本机产生的参考，则乘法检测输出为ReR^∗S（星号意为复数共轭，Re意为R^∗与S乘积的实数部分）。作为探头位置函数（图4.4-29a），f（x，y）的输出记录被称为乘法全息。它可以被记录到照相底板上，而且在重建中恰好用做强度全息图。不同的仅仅是乘法全息图不包含不需要的｜R｜²和｜S｜²，因为它们已经被滤掉。在强度全息照相中的某些全息照相，｜S｜²频谱可能重叠于R^∗S和RS^∗，结果被歪曲。因为乘法全息图不总是为正，所以记录必须带符号。

在微波频率，记录场的相位和幅度两者，较之仅只是强度，相对地说要容易。这可以采用两乘法检测器来实施。一个乘法器相关R和S；而另一相关jR和S，这里jR为R偏移90°。该两输出为R^∗S的实数部分和虚数部分，记录如两函数，H₁（x，y）和H₂（x，y）它们形成复数全息图。

对复数全息图，参考的相移没有也行。相移的函数只是使它在只记录一个强度图形以后，能够重新恢复相位。这一相位的恢复可以用与一复数全息图的比较而获得，如果参考波R的相位与信号波S相比变化要快得多，也就是，倘若当R通过整个一圈相位的旋转，而S的变化并不明显，则取R相位相差90°的两点两个强度的测量将等于R^∗S的测量。复数全总图由作为记录平面内的位置函数的两个映像，H₁（x，y）=ReR^∗S和H₂（x，y）=ImR^∗S，组成，如果要求在某些点再现S，那么，信号R乘以H₁和jR乘以H₂，其结果相加，将能达到这一要求。如果k｜R｜²。取为一，则输出恰好是S。这正是感兴趣的，与强度全息图比较，它产生的只有一个图像——虚像。

微波和毫米波全息照相与光全息照相相比有下述优点：

1）更有利于穿过空气，所以目标反射的图像能使其透过烟、雾和其他光学不透明的介电障碍物。

2）具有好的重建性和更为灵活的检测性，以及电子处理方法，从而可以获得图像的分离和增强。

3）信息容量远较光全息图少，允许实时操作。