周期性的，弯曲形状呈长方形锯齿和三角形锯齿，每个3D天线的最大辐射方向与长度方向垂3D天线阵列有个共地，由金属基板制成。
[0032]天线阵列中的每个3D天线的长度大体上相同，长度方向与柱形成像区域的轴向相同。天线数目通常情况下选为16个，这些天线按均匀间隔排放在柱形成像区域的边缘，柱形成像区域的横截面一般为圆形，但是也可以是方形或其它形状。
[0033]通常情况下，根据本实用新型的装置包括一个测量方法，测量3D天线之间的信号传输，包括幅度和相位的测量。测量电路与3D天线的连接通过微波连接口，也可以采用直接连接。每个3D天线能够辐射微波或者接收微波，测量两个3D天线之间的信号传输时，其中一个3D天线用于辐射微波、另一个3D天线用于接收微波。
[0034]考虑本实用新型的一个体现，采用16个平行的3D天线，代号1#至16#。一个合适的测量方式是测量第1#3D天线和第2#至第16#3D天线之间的信号传输，第2#3D天线和第3#至第16#3D天线之间的信号传输，第3#3D天线和第4#至第16#3D天线之间的信号传输，等等，直至第15#3D天线和第16#3D天线之间的信号传输，形成120个幅度数据和120个相位数据，用于二维图像重建。
[0035]本实用新型的装置采用二维图像重建方法，所述测量方法获得的3D天线间信号传输的数据，通二维图像重建方法进行层析成像，许多层析成像的反演计算方法已广为人知，本实用新型的装置所采用的二维图像重建方法是牛顿法。本实用新型装置和方法中成像所采用的成像参数是介电常数。
[0036]本实用新型的装置采用的显示方法，适应于显示介电常数的分布图像。测量信号一般为正弦波型的频域信号。
[0037]图1示出了本实用新型的第一个实施方案，其中天线基板I上均匀地排列一个3D天线阵列，天线阵列基板I为环形，天线阵列由16个3D天线2组成。天线阵列基板I由铝、铜、不锈钢等金属材料制成，3D天线的结构基本上呈η形状；η的左边部分为面状导体2ν，剩余的倒L部分为线状导体2f、2h ；3D天线有个共地；微波信号连接口在η形状的底部；3D天线面状导体的长度大于宽度，最大福射方向与长度方向垂直。每个3D天线2有个SMA连接器3作为微波连接口，SMA的外壳与天线基板I相连接，SMA的中心导线3a与3D天线2相连接，SMA的外壳与中心导线之间有个介质材料3b隔离。天线阵列在成像区域的边缘环绕成像区域。成像区域5包括一个非金属的管道4和装有物质的空间体积，其中非金属的管道4的长度远大于3D天线2的长度。
[0038]图2示出了本实用新型的第二个实施方案，第二个实施方案与第一个实施方案相似，但是其中环形天线阵列基板I的外边缘添加一个金属圆柱管形体la，作为电磁屏蔽以减少环境噪声的影响。金属圆柱管形体Ia有一个厚度，与3D天线2有一个距离lb。
[0039]图3示出了本实用新型的第四个实施方案，第四个实施方案延伸于第一个实施方案，其中天线阵列基板1、非金属的管道4和成像区域5均为方形体，3D天线排放在方形管道的边缘。
[0040]图4示出了本实用新型的测量示意图，图中16个3D天线与信号传输数据采集电路连接，通过测量方法，实现16个3D天线之间信号传输数据的采集，然后通过计算机，采用二维图像重建方法进行成像。
[0041]可以领会的是在没有偏离本实用新型的范围的情况下，以上描述的实施方案会有许多修改的方案。比如，天线个数可以是8个或者其它数目。
[0042]以上描述和图示的实施方案仅是解说性的，并非限制性的。可以理解到的是，只有优选的实施方案在这说明书中描述和示出，所有来自权利要求书中所定义的本实用新型的范围内的变化和修改都包括在本实用新型的保护之中。
【主权项】
1.一种基于3D天线的微波层析成像装置，包括一个柱形成像区域、一个多个3D天线构成的天线阵列，一个天线阵列基板，其特征在于，所述天线阵列中的每一个3D天线由一个倒L形的线状导体和一个面状导体构成；天线阵列环绕柱形成像区域；每一个3D天线在L形的线状导体的末端具有一个微波信号连接口 ；每一个3D天线能够辐射微波或者接收微波；3D天线之间通过柱形成像区域进行微波信号传输；3D天线的长度方向与所述柱形成像区域横截面垂直，与所述天线阵列基板垂直。
2.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，每个3D天线的结构基本上呈η形状；η的左边部分为面状导体，剩余的倒L部分为线状导体；微波信号连接口在η形状的底部；每个3D天线有个共地。
3.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，每个3D天线的最大辐射方向与线状导体的长度方向垂直。
4.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，每个3D天线的面状导体长度大于宽度。
5.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，每个3D天线由铜、或者黄铜金属线制成。
6.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，每个3D天线通过微波信号连接口与微波信号源或者微波检测器连接。
7.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，所述天线阵列基板由铝、铜、或者不锈钢材料制成，天线阵列基板为天线阵列的共地。
8.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，所述柱形成像区域包括一个柱形管道或容器以及内部区域；管道或容器的轴向方向与3D天线的长度方向平行。
9.根据权利要求1所述一种基于3D天线的微波层析成像装置，其特征在于，每个3D天线有个SMA连接器作为微波连接口，SMA的外壳与天线阵列基板相连接，SMA的中心导线与3D天线相连接，SMA的外壳与中心导线之间有个介质材料隔离。
【专利摘要】一种基于3D天线的微波层析成像装置，包括一个柱形成像区域、一个多个3D天线构成的天线阵列，一个天线阵列基板，其特征在于，所述天线阵列中的每一个3D天线由一个倒L形的线状导体和一个面状导体构成；天线阵列环绕柱形成像区域；每一个3D天线在L形的线状导体的末端具有一个微波信号连接口；每一个3D天线能够辐射微波或者接收微波；3D天线之间通过柱形成像区域进行微波信号传输；3D天线的长度方向与所述柱形成像区域横截面垂直，与所述天线阵列基板垂直。本实用新型一种基于3D天线的微波层析成像装置，用于生成介电常数的图像，利用低功率微波和所述的装置实现成像。
【IPC分类】G01N22-00
【公开号】CN204287071
【申请号】CN201420865909
【发明人】吴志鹏
【申请人】宜昌海鸥仪器设备有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月30日