超材料設(shè)備及使用該超材料設(shè)備的方法
【專利說明】超材料設(shè)備及使用該超材料設(shè)備的方法 相關(guān)申請的交叉引用
[0001] 本申請要求享受于2013年1月17日提交的且名稱為METAMATERIAL DEVICES AND METHODS OF USING THE SAME的美國臨時專利申請?zhí)?1/753, 584、以及于2012年5月9日 提交的且名稱為 METAMATERIAL DEVICES AND METHODS OF USING THE SAME 的美國臨時專 利申請?zhí)?1/644, 736的權(quán)益；通過引用的方式將其公開的全部并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開的主題涉及超材料。更具體地，本公開的主題涉及超材料設(shè)備及使用超材 料設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 射頻和毫米波（RF/mmW)成像已經(jīng)被證明是對爆炸物、武器和違禁品的人類攜帶 者進(jìn)行非侵入式篩查的非常有效的組件。但是，第一代掃描儀的性能受到高資本和運(yùn)營成 本、對于簡單對策的脆弱性、由于遮蔽和對象姿勢所導(dǎo)致的偽影和有效分辨率、以及缺少目 標(biāo)專一性的限制。使用機(jī)械掃描的收發(fā)機(jī)陣列導(dǎo)致了有效的更新速率以及較大的尺寸和較 高的成本。與完全的電子解決方案相比，機(jī)械掃描的陣列是固有的更高維護(hù)性的傳感器。
[0004] 常規(guī)的成像策略可以被劃分成共焦和傅立葉設(shè)計。共焦系統(tǒng)逐點(diǎn)地掃描目標(biāo)。傅 立葉系統(tǒng)使用平面波照明來逐點(diǎn)地掃描頻率空間。在時間和設(shè)備的使用方面，這些方法都 是非常低效的?，F(xiàn)代成像策略將圖像信息看做編碼挑戰(zhàn)，在這種情況下，將照明和采樣幾何 條件編程為在時間和幾何限制內(nèi)最大化信息傳送。 鑒于前述內(nèi)容，存在對改進(jìn)的成像系統(tǒng)和技術(shù)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
以便以簡化的形式引入選擇的構(gòu)思，下文在【具體實(shí)施方式】中對所 選擇的構(gòu)思進(jìn)行進(jìn)一步描述。該
【發(fā)明內(nèi)容】
并不意在標(biāo)識請求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要 特征，也不意在用于限制請求保護(hù)的主題的保護(hù)范圍。
[0006] 通常，本申請中描述的本主題的一個目標(biāo)包括提供用于創(chuàng)建電磁場分布的孔徑。 該孔徑包括空間場分布、具有成組的標(biāo)準(zhǔn)特征的矩陣、所捕獲的數(shù)據(jù)、視場、所捕獲的數(shù)據(jù) 的信號與噪聲比、所捕獲的數(shù)據(jù)的分辨率、對所捕獲的數(shù)據(jù)的對比、數(shù)據(jù)捕獲的速率、以及 所捕獲的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
[0007] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中所述空 間場分布在頻率上任意編碼。
[0008] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中空間場 分布包括隨機(jī)場。
[0009] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中空間 場分布包括偽隨機(jī)場。
[0010] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中空間 場包括小波圖像。
[0011] 本主題的又一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中所述 空間場分布包括傅立葉圖案。
[0012] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，該孔徑具有 面板。
[0013] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該面板 包括平面結(jié)構(gòu)。
[0014] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該面 板包括彈性的或保形的結(jié)構(gòu)。
[0015] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該面 板包括足夠支持在其表面上的業(yè)務(wù)的、在機(jī)械上健壯的結(jié)構(gòu)。
[0016] 本主題的又一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該面 板包括足夠地低密度以支持安裝在或掛在建筑元件上或作為建筑元件的材料。
[0017] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中電磁場 分布可重配置。
[0018] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該可重 配置性調(diào)整視場。
[0019] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該可 重配置性調(diào)整分辨率。
[0020] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該可 重配置性調(diào)整屬性，該屬性在增加或降低數(shù)據(jù)捕獲的數(shù)據(jù)的同時，降低或增加所捕獲數(shù)據(jù) 的質(zhì)量。
[0021] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該屬性 包括信噪比。
[0022] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該屬 性包括在所捕獲的數(shù)據(jù)的任意基礎(chǔ)上的所述分辨率。
[0023] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該屬 性包括對所捕獲數(shù)據(jù)的對比。
[0024] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中所述 屬性包括將分析模型匹配到所捕獲的數(shù)據(jù)的真實(shí)物理模型。
[0025] 本主題的又一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該屬 性包括孔徑的矩陣特征。
[0026] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中矩陣特 征包括在奇異值譜下方的區(qū)域。
[0027] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中矩陣 特征包括基礎(chǔ)相干。
[0028] 本主題的又一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中矩陣 特征包括子空間匹配。
[0029] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，該孔徑還包 括所設(shè)計的數(shù)學(xué)陣列因子。
[0030] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中陣列因 子包括用于頻率分集的模塊。
[0031] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中頻率分 集模塊包括在所述陣列元件中的分散。
[0032] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中頻率 分集模塊在所述超材料收發(fā)機(jī)的所述信號源中的分散。
[0033] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中陣列因 子包括用于相對于調(diào)諧參數(shù)基于非卷積的前向模型的模塊。
[0034] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成， 其中模型模塊包括波束圖案分集，該波束圖案分集包括所捕獲數(shù)據(jù)的成組的過定 (over-determined)模式。
[0035] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中該模型 模塊包括波束圖案分集，該波束圖案分集包括最大化旁瓣。
[0036] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中陣列因 子包括用于跨頻率分布能量的模塊。
[0037] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中能量分 布模塊包括跨視場的均勻分布。
[0038] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中能量 分布模塊包括任意編碼方案。
[0039] 本主題的一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中任意編 碼方案包括隨機(jī)分布的場。
[0040] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中任意 的編碼方案包括偽隨機(jī)分布的場。
[0041] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中任意 的編碼方案包括小波圖案。
[0042] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中任意 的編碼方案包括傅立葉圖案。
[0043] 本主題的又一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中任意 的編碼方案包括正弦函數(shù)的和。
[0044] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中能量 分布模塊包括用于優(yōu)先地聚焦在視場內(nèi)所研宄的區(qū)域的模塊。
[0045] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中能量 分布模塊包括視場內(nèi)的適應(yīng)性。
[0046] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中適應(yīng) 性包括選擇頻率子集。
[0047] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中適應(yīng) 性包括外部調(diào)諧激勵。
[0048] 本主題的又一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中適應(yīng) 性包括過完整信號集。
[0049] 本主題的另一實(shí)施方式包括孔徑、由孔徑組成、或本質(zhì)上是由孔徑組成，其中能量 分布模塊利用線性頻率調(diào)制（LFM)測距工作良好。
[0050] 本申請中描述的本主題的另一目標(biāo)包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組 成，該天線包括能夠發(fā)送和接收信號的超材料元件陣列。
[0051] 本主題的一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，該天線還包 括如上文所述的孔徑，由此通過超材料元件陣列產(chǎn)生電場分布。
[0052] 本主題的另一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中超材 料元件能電氣重配置。
[0053] 本主題的一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中電氣重 配置發(fā)生在單位晶格級別上、在塊或部分中、或在所展開的連續(xù)分布中。
[0054] 本主題的一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中超材料 元件陣列包括用于頻率編碼的模塊。
[0055] 本主題的一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中頻率編 碼模塊包括頻率分散模式。
[0056] 本主題的另一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，頻率編碼 模塊包括單個頻率分集。
[0057] 本主題的又一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中頻率 編碼模塊包括當(dāng)被白化時具有良好屬性的矩陣。
[0058] 本主題的另一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中超材 料元件包括通過硅調(diào)諧肖特基二極管可調(diào)諧的元件，由此能夠?qū)崿F(xiàn)所述電氣重配置。
[0059] 本主題的又一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中超材 料元件包括通過硅調(diào)諧PN結(jié)可調(diào)諧的元件，由此能夠?qū)崿F(xiàn)所述電氣重配置。
[0060] 本主題的另一實(shí)施方式包括天線、由天線組成、或本質(zhì)上是由天線組成，其中超材 料陣列包括對于極化選擇有利的元件設(shè)計。
[0061] 本主題的另一實(shí)施方