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CN102844673A - 相控阵列毫米波成像技术 - Google Patents

相控阵列毫米波成像技术 Download PDF

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CN102844673A CN2011800197832A CN201180019783A CN102844673A CN 102844673 A CN102844673 A CN 102844673A CN 2011800197832 A CN2011800197832 A CN 2011800197832A CN 201180019783 A CN201180019783 A CN 201180019783A CN 102844673 A CN102844673 A CN 102844673A
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Abstract

本发明提供一种利用相控阵列技术来检测射频影像的设备、成像器部件、以及方法。示例设备包含被制作在一个或多个封装集成电路之上的射频天线阵列。该设备还包含控制器，其会被配置成用以选择性地相位偏移来自天线的射频信号，以使得该射频影像的至少一部分会被聚焦。

Description

相控阵列毫米波成像技术
本申请案在35U.S.C.§120的规范下主张2010年4月20日提交的美国临时专利申请案第61/325,894号的优先权，本文以引用的方式将其完整内容并入。
背景技术
本发明关于将相控阵列技术应用至毫米波成像。明确地说，本发明关于利用可重新配置的相控天线阵列的焦点平面以及光瞳平面阵列成像技术。
毫米波成像涉及被动检测毫米波(30至300GHz)频带中自然发生的辐射。另外还有主动式毫米波成像系统，其会利用毫米波辐射来照射目标物。此处所述的技术也可应用至主动式成像器的接收器部分。然而，被动式成像器具有没有毫米波发射的优点，使其使用难以检测并且消除毫米波无线电发射的被关注的健康议题。
毫米波辐射的大气传播窗(其中，该辐射会有最小的大气吸收)出现在35、94、140、220GHz，因此，许多毫米波成像器都被设计成操作在这些频率处。不过，成像器也可被设计成操作在其它频率处，尤其是仅需要在相对短的距离(举例来说，10m)上进行辐射检测的情况。毫米波成像器能够在低可视性条件中成像(不同于视觉/红外成像器)，而且毫米波成像器特别适合穿透烟雾或粉尘来成像物体。它们也可使用在安全应用中，因为它们能够穿透衣服来检测物体。
毫米波成像器最典型地利用由多个毫米波透镜的系统将毫米波辐射聚焦在一个或多个检测器上而建构。检测器通常由多个毫米波无线电接收器以及多个天线组件组成。通过在单检测器组件上依序从画面中不同的部分以机械方式扫描辐射便会创造出多个像素的图像。或者，多个检测器可能会被排列成线性阵列或是焦点平面阵列。使用多个检测器会提高特定检测器在该画面中单个像素上的停留时间。该增加的积分时间会降低检测器的有效噪声底并改善成像器的热分辨率。
发明内容
本发明的示例具体实施例包括一种检测射频图像的设备，该设备包括：由一个或多个封装集成电路承载的射频天线阵列；以及控制器，其被配置成选择性地相位偏移来自所述天线的射频信号，以使得所述射频图像的至少一部分被聚焦。
本发明的另一示例包括一种成像器部件，位于成像器阵列中，检测来自射频透镜的已聚焦的射频信号，所述成像器部件包括射频天线，其被配置成接收已聚焦的射频信号。所述成像器部件还包括相位偏移器，其被配置成相位偏移所述射频信号，以使得当所述射频信号与所述成像器阵列中其它成像器部件检测到的其它射频信号组合时，所述成像器阵列的至少一部分被电子转向。所述成像器部件进一步包括第一像素检测器电路，其被配置成将所述射频信号传送至成像器，而不将所述射频信号与其它射频信号组合。所述成像器部件进一步包括射频切换器，所述射频切换器可配置成将射频信号转向至相位偏移器和像素检测器中的一个。
本发明的又一示例具体实施例包括一种成像器阵列中的成像器部件，所述成像器部件包括射频天线，其被定位在光瞳平面处并且被配置成接收射频信号。所述成像器部件还包括相位偏移器，其被配置成相位偏移射频信号，以使得当所述射频信号与成像器阵列中其它成像器部件检测到的其它射频信号组合时，所述成像器阵列被电子转向，所述其它成像器部件与位于所述光瞳平面处的成像器部件物理隔离。所述成像器部件还包括共用的本地振荡器信号，用于使得成像器部件以及所述成像器阵列中的其它成像器部件保持相位一致性。
本发明的再一示例具体实施例包括一种成像射频信号的方法，其包括从射频天线接收已聚焦的射频信号，所述射频天线属于天线阵列。所述方法还包括将所述射频信号从像素检测器电路处切换至相位偏移器电路。所述像素检测器电路被配置成将所述射频信号传送至成像器，而不组合所述射频信号和其它射频信号。所述相位偏移器电路被配置成相位偏移所述射频信号，以使得所述天线阵列的至少一部分在所述射频信号与所述天线阵列中其它天线检测到的其它射频信号组合时被电子转向。
附图说明
本文会在说明书的结论处于申请专利范围中特别提出并明确主张本发明的主旨。配合附图便可从上面的详细说明中明白本发明的前述和其它目的、特征、以及优点，其中：
图1示出了本发明所设计的用于检测射频图像的示例设备。
图2A示出了未被分组成相控阵列的射频天线。
图2B示出了将天线分组成相控阵列的示例。
图3示出了封装集成电路的示例具体实施例的剖面侧视图。
图4示出了被配置成焦点平面阵列成像器的设备的示例具体实施例的侧视图。
图5示出了被配置成焦点平面阵列成像器的设备的示例具体实施例的更详细图式。
图6示出了成像器阵列中的成像器部件的示例具体实施例，用以检测来自射频透镜的聚焦射频信号。
图7示出了被配置成光瞳平面阵列成像器的设备的示例具体实施例。
图8详细显示了可作为光瞳平面阵列成像器的一部分的封装集成电路的示例具体实施例的电路图。
图9示出了可作为光瞳平面阵列成像器的一部分的成像器部件的示例具体实施例。
图10示出了可作为光瞳平面阵列成像器的一部分的组合器电路的示例具体实施例。
图11示出了设备的示例具体实施例，其中，光瞳平面配置可被实现为稀疏填充阵列。
图12示出了用于成像射频信号的方法的示例具体实施例。
具体实施方式
本文会参考本发明的具体实施例来说明本发明。在本发明的全部说明中会参考图1至图12。
如下文的详细讨论，本发明的具体实施例包含可动态重新配置的天线阵列组，其允许使用相位阵列技术来进行电子转向，用以检测无线电波影像。具体实施例可被配置成用以在透镜的焦点平面处或是在没有透镜的光瞳平面处检测射频。
图1示出了本发明所设计的用于检测射频图像的示例设备102。该设备包含：由多个射频天线106所组成的阵列104，天线被制作在一个或多个封装集成电路108之上；以及控制器110，其被配置成选择性地相位偏移来自天线的射频信号，以使得该RF图像的一部分被聚焦。
图2A与图2B示出了以不同的方式将该示例设备中的天线106分组以形成选定的天线阵列配置。图2A显示的阵列104中的所有天线106被排列成各个像素。因此，在该排列中来自天线106的已检测射频信号并不会作为组群被相位偏移或是与该阵列104中其它天线所检测到的其它射频信号组合。
图2B显示了被配置成相控阵列202组群的多个天线106的示例。于此具体实施例中，每一个相控阵列202都由一个或多个封装集成电路108上的多根天线106所组成。此外，每一个相控阵列202都对应于已检测图像中的单个像素。依此方式，如下面详述的，来自天线106的射频信号会被选择性地相位偏移，以使得该射频图像的至少一部分会汇聚。可以想到，天线106也可跨越多个封装集成电路108被分组及/或跨越单封装集成电路108中的天线106的子集被分组。
如上面所述的，天线106中的每一个可被配置成单个像素或是相控阵列202的一部分。当每一根天线106被配置成单个像素时，在画面中便会达到最大数量的同步像素(也就是，最大的空间分辨率)。当天线106被配置成相控阵列202时则会降低噪声并且因而改善热分辨率，因为该阵列增益会改善信噪比：SNR阵列增益=10log10(N)。画面中不同的部分可能有不同数量的像素、视频速率、以及热分辨率。此外，相控阵列202还可用于电子聚焦。本领域技术人员了解，有各式各样的方式可将天线分组成相控阵列。
图3示出了本发明所设计的封装集成电路108的示例具体实施例的剖面侧视图。封装集成电路108可能包含多根天线106以及集成电路管芯302。在具体实施例中，天线106可被制作在封装层304里面；而在其它具体实施例中，天线106则可以是集成电路管芯302的一部分。在被设计成检测频率为60GHz的波的具体实施例中，封装集成电路108可利用低温共烧陶瓷技术被制作成具有天线腔306以及4x4天线阵列。十六个贴片天线106的增益范围可各为5-7dBi。天线腔306可提供一种相对介电常数彼此接近的天线环境，其可产生成像器应用所需的宽广的(约10%)频宽。该天线阵列的尺寸可扩大为6x6、8x8、或更大的阵列。在图3中，浅色线描绘封装里面的层叠，而暗色线则表示内部的封装连线。该封装集成电路108里面可包含的阵列的尺寸可能会受限于从天线106至集成电路管芯302的路径长度，并且还受限于集成电路管芯302上的输入和输出的数量。
图4示出了被配置成焦点平面阵列成像器402用以检测射频图像的设备的示例具体实施例的侧视图。该示例焦点平面阵列成像器包含具有至少一个固定透镜406的透镜组件404以及要被成像的物体412。在该具体实施例中，由多根天线106组成的阵列104可能会被定位在透镜组件404的焦点平面408处。该透镜组件404可以以机械方式调整透镜406，用以将无线电波聚焦至由多根天线106组成的特定阵列104。在其它具体实施例中，该透镜组件404可能会通过移动镜来聚焦无线电波。因此，熟悉本技术的人士便会理解，本发明的具体实施例可使用各种方法来调整与聚焦无线电波。
该透镜组件404可能要求取决于瑞雷准则(Raleigh Criterion)的透镜直径。任何成像器(在任何频率处)的空间分辨率都会受限于该瑞雷准则。瑞雷准则将成像器分辨率与被检测辐射的波长及孔径直径(也就是，图中透镜的直径)相关联。举例来说，为在94GHz处达到四毫弧的角分辨率约需要一米的孔径。光学透镜的限制条件也使其难以利用小于透镜直径的支座（standoff）来产生不失真的图像。因此，倘若利用现有光学组件来实现的话，具有四毫弧角分辨率的94GHz成像器在以透镜为基础的成像系统中会需要一立方米的近似最小体积。
使用相控阵列技术来创造可重新配置的焦点平面阵列能够允许在成像器的热灵敏度、视频速率、以及空间分辨率之间快速进行折衷，如同能够被电子转向的相控阵列一样快，并且比以机械方式来扫描或再聚焦的现有透镜系统快得多。该具体实施例虽然可能包含庞大的透镜系统；不过，本领域技术人员便会了解，其可能是特定应用中的优选具体实施例。这些应用包含尺寸、重量、以及体积并非重大缺点的具体实施例。其中一种此类具体实施例为固定式入口安保成像器。
图5示出了被配置成焦点平面阵列成像器402的设备102的示例具体实施例的更详细图式。该具体实施例包含功率组合器502，其会被配置成用以组合来自天线106的射频信号。该具体实施例还包含多个射频切换器504。每一个射频切换器504都会被耦合至射频天线106中的一个射频天线106。依此方式，来自每一根天线106的信号会各自被成像，或者，通过该功率组合器502与来自天线106的其它射频信号组合。该具体实施例进一步包含相位偏移器506，其被耦合至每一根天线106的功率组合器502。单个天线106、射频切换器504、以及相位偏移器506都可以是成像器部件508的一部分。
该功率组合器502可能包含四级二元RF功率组合树，如S.Reynolds等人在2010RFIC Symposium Digest of Papers中所发表的A 16-Element Phased-Array Receiver IC for 60-GHzCommunications in SiGe BiCMOS，本文以引用的方式将其完整并入。本领域技术人员便会了解，各种功率组合方法都可套用至本发明。在功率组合器502之后，信号可能会通过可变增益放大器510和随后的包络检测器512。该包络检测器的输出可通过积分器514并接着在进行数字信号处理之前先被模拟至数字转换器516数字化。这些四个组件以及类似的具体实施例可称为像素检测器电路518与519。在一个具体实施例中，该像素检测器电路518与519可具有由ADC以及数字域中其它功能(VGA、积分)所组成的混合式信号/数字实现方式。
图5的示例具体实施例可被配置成让射频天线106阵列选择性地被配置成由该控制器110来电子转向。电子转向可包括经由相位偏移并将天线分组成相控阵列来聚焦已检测无线电波的方向以提高图像中多个部分的热分辨率，但是，本发明并不受限于此。图5的示例具体实施例也可利用被配置成用以检测毫米波频带(约30至300GHz)中的电磁波的天线106。这些天线106可以和上面相同或类似的方式被制作在硅之上。如下面的进一步说明，图5的示例具体实施例可能还包含低噪声放大器520、可变增益放大器510、以及数字射束查找表522。
图6示出了成像器阵列104(参见图1)中的成像器部件508的示例具体实施例，用以检测来自射频透镜406的已聚焦射频信号。成像器部件508可能包含射频天线106，其被配置成用以接收该已聚焦射频信号。具体实施例可能包含相位偏移器506，其被配置成用以相位偏移该射频信号。相位可能被偏移，以使得该成像器阵列104的至少一部分在该射频信号与成像器阵列104中其它成像器部件508检测到的其它射频信号组合时被电子转向。
图6的具体实施例进一步包含第一像素检测器电路519，其被配置成用以让该射频信号通往成像器而不让该无线电信号与其它无线电信号组合。具体实施例可能还包含射频切换器504，其可被配置成用以将该射频信号转向至该相位偏移器506或该第一像素检测器电路519。在不同的具体实施例中，该切换器实现方式可能为被动式或主动式，并且举例来说，可能包含具有多个可切换级联负载的放大器。此处虽然并未显示，不过，本领域技术人员便会了解，本技术中已知的Dicke切换或类似的方法都可并入该成像器部件的具体实施例中，用以降低检测器增益变化的影响。
在成像器部件508的具体实施例中，被天线106检测到的信号可能会通过低噪声放大器520并且接着通过射频切换器(或功率分割器)504，该射频切换器会让该信号通往该相位偏移器506或第一像素检测器电路519。于另一具体实施例中，功率分割器504可能会让该信号的一部分通往每一条路径。倘若通往相位偏移器506的话，该信号便会通过该相位偏移器506。在一个具体实施例中，该相位偏移器506可能包含反射类型相位偏移器或是主动式相位偏移器，如M.D.Tsai以及A.Natarajan(IBM)在RFIC 2009，第223至226页中所发表的60-GHz Passive and Active RF Phase Shifters in Silicon，本文以引用的方式将其并入。在通过相位偏移器506后，该信号接着可能会通往可变增益放大器510。从多根RF天线检测到的信号会在该可变增益放大器510后面根据上述的方法进行功率组合。
成像器部件508的具体实施例可能还进一步包含数字射束查找表522，其被配置成用以决定该相位偏移器506必要的偏移度，以使得该成像器阵列104被电子转向至所希望的角度。一旦已组合的射频信号从该功率组合器502处被输出，其便会通往第二像素检测器518。该第二像素检测器电路518被耦合至该功率组合器并且被配置成用以让该已功率组合的射频信号通往该成像器。
图7示出了用以检测射频图像的设备的示例具体实施例，其中，天线106被定位在要被检测的图像的光瞳平面410处。该设备可能包含：由多个射频天线106所组成的阵列104，天线被制作在一个或多个封装集成电路108之上；以及控制器110，其被配置成选择性地相位偏移来自天线106的射频信号，以使得该RF图像的一部分被汇聚。该示例具体实施例可能还包含用于每一根天线106的相位偏移器以及用于组合已相位偏移的射频的一个或多个功率组合器，稍后会在图8中说明与显示。
该设备可能还包含一个或多个封装集成电路108以及功能如下面的至少一个组合器电路704。在一个具体实施例中，每一个封装集成电路阵列都会连同对应的组合器电路704被制作。在具体实施例中，该设备可能还包含本地振荡器706，用以让被射频天线106所检测到的射频信号之间保持相位一致性。此本地振荡器706可产生本地振荡器信号708，其会从该组合器电路704散布至每一个封装集成电路108。在多个组合器电路的情况中，单个本地振荡器信号可能被散布至所有封装集成电路108。图7中虽然仅显示指向四个封装集成电路108以及从四个封装集成电路108处指出的箭头；不过，应该注意的，每一个封装集成电路108中都可能存在箭头以及它们代表的对应电路。
被配置在光瞳平面410处的具体实施例可能会使用相控阵列技术来产生光瞳平面阵列，而不需要光学透镜。该封装集成电路108的阵列被放置在该成像器的光瞳平面410处而非光学透镜的焦点平面处，该阵列的整个外部尺寸会构成该成像器的孔径(而不是由光学透镜尺寸来决定该孔径)。信号处理会从在光瞳平面410处收集到的信息来重建图像。
所有天线106可一起被使用作为相控阵列104或是由例如多列组织而成的多个相控阵列104。虽然天线106被实现在不同的封装集成电路108之上，不过，在任一情况中都必须保持各个组件之间的相位一致性。在一个具体实施例中，来自多根天线106的信号会经过相位偏移、功率组合、以及降频转换成中频(Intermediate Frequency，IF)信号，以便在印刷电路板层级进行散布。降频转换会用到本地振荡器信号708，其对所有封装集成电路108共享并且会在电路板层级散布。每一个封装集成电路108都可以逐列处理来自天线106的信号，每一列都由一个或多个天线106列所组成。接着，每一列可能有IF输出信号。组合器电路704会在每一条IF信号路径中让IF信号逐列组合相位偏移器506，用以补偿每一条IF信号路径的线路中不同的相位偏移。
图7的光瞳平面阵列104可能由封装集成电路108的KxL阵列104所组成，在x方向中有K个封装集成电路108而在y方向中有L个封装集成电路108(K≥1且L≥1)。接着，每一个封装集成电路108可能由天线106的NxM阵列104所组成。该封装集成电路108含有总共NxM根射频天线106(N≥1且M≥1)。倘若逐列处理信号的话，那么，该封装集成电路108便可能会有M个IF输出。该封装集成电路108含有被连接至该封装集成电路108的RF输入的NxM根天线106。组合器电路704会组合封装集成电路108的IF输出。在该示例具体实施例中，组合器电路704有KxLxM个IF输入。倘若输入的数量变得太大的话，组合器电路704可能被实现在多个封装IC上。组合器电路704可能还会产生本地振荡器信号708，其被散布至每一个封装集成电路108。
图8详细显示封装集成电路108的示例具体实施例的电路图。被配置成在光瞳平面410处使用的封装集成电路108的示例具体实施例可以包含用于每一根天线106的相位偏移器506以及用于组合多个经相位偏移射频的一个或多个功率组合器502。天线106可以类似于上述，被制作在封装集成电路108里面。在一个具体实施例中，天线106可以被制作在封装层304里面；但是在其它具体实施例中，天线106可以是集成电路管芯302的一部分。天线106也可以被配置成用以检测30至300GHz射频频带中的电磁波。
被配置成在光瞳平面处使用的封装集成电路108的示例具体实施例可以包含N根射频天线106以及一个输出；但是，不同的具体实施例则可以有NxM根RF天线106以及M个IF输出。每一根天线106都会耦合相位偏移器506。通过调整被天线106检测到的每一个信号的相位与增益便会达成射束成形的目的。单个天线106与相位偏移器506可被描述为成像器部件508的一部分，并且还可以包含低噪声放大器520、数字射束查找表522、以及可变增益放大器510。
在成像器部件508后面可以是功率组合器(也称为功率组合树)502，其中，N条信号路径被组合。在该功率组合器502后面，该信号可以经由频率混合器802被频率转换(混频)成IF频率，接着，其可以通过可变衰减器804以及放大器806以调整该IF信号的振幅。在具体实施例中，本地振荡器信号708可以在电路板层级散布并且可以是封装集成电路108的输入，其中，其可以进行频率倍增(在图8中会乘以九倍)并且用作混频器的振荡器输入。该本地振荡器信号708可以较低的频率散布，以防止因在该电路板上传输的全速率本地振荡器信号708所发生的相关问题(例如，衰减和耦合)；但是，在其它具体实施例中，这可能没有好处。
图9示出了成像器阵列104中的成像器部件508的具体实施例。具体实施例可以包含射频天线106，其被定位在光瞳平面处并且被配置成接收射频信号。该具体实施例还可以包含相位偏移器506，其被配置成相位偏移该射频信号。相位可以被偏移以使得该成像器阵列104在该射频信号与成像器阵列104中其它成像器部件所检测到的其它射频信号组合时被电子转向。其它的成像器部件508可以与该光瞳平面处的成像器部件508物理地隔离。具体实施例可以进一步包含共用的本地振荡器信号，让该成像器部件508和该成像器阵列104中的其它成像器部件508保持相位一致性。
光瞳平面阵列的成像器部件508的具体实施例还可以包含放大器520以及可变增益放大器510。该成像器部件508的具体实施例还可以包含数字射束查找表522，其被配置成决定该相位偏移器506必要的偏移度，以使得该成像器阵列被电子转向至所希望的角度。该成像器部件508还可以被制作成封装集成电路108的一部分，其被配置成将该射频信号以及其它射频信号功率组合成经功率组合的射频信号。于另一具体实施例中，该成像器部件508可以与该封装集成电路108被分开制作。图中虽然并未显示；不过，本领域技术人员便会了解，可以将Dicke切换或类似的方法并入成像器部件508的具体实施例中，降低检测器增益变化的影响。
图10示出了组合器电路704的示例具体实施例。举例来说，该组合器电路704可逐列组合来自封装集成电路108的IF信号和每一条IF信号路径中的相位偏移器506，以补偿每一条IF信号路径的线路中不同的相位偏移。组合器电路704（多个）的输入总数量等于封装集成电路108的数量的M倍。组合器电路704可以有多个输出，至少等于要被处理的列数。
在该组合器电路704的示例具体实施例中，IF输入信号中的每一个都可通过可变增益放大器510以及具有伴随数字射束查找表522的相位偏移器506的组合。接着，多个信号便可经由功率组合器502进行功率组合。本领域技术人员便会了解，取决于信号的频率，此处使用的功率组合器502以及相位偏移器506可以不同于封装集成电路108中所使用的。经过功率组合后，信号在进行包络检测之前通过另一可变增益放大器510。如上面所述，包络检测器的输出可以在进行数字信号处理之前先经由像素检测器电路518进行积分与数字化。
封装集成电路108和组合器电路704被示出为在电路板或封装层级相连的单独装置；但是在特定的应用中，它们的功能可以被组合在单IC上。此外，RF、IF、以及本地振荡器信号708的给定频率以典型的94GHz成像系统为基础；不过，频率可以取决于应用而不同。该光瞳平面阵列成像器虽然仍受限于瑞雷准则；不过，没有光学透镜系统便不需要有等于透镜直径的支座。
图11示出了设备的示例具体实施例，其中，光瞳平面配置可被实现为稀疏填充阵列1102。稀疏填充阵列1102是其全部成员没有都被填充的阵列。在一个具体实施例中，该射频天线106的阵列可以包含被放置在均匀格栅上的二个或多个点处的多根天线106，以使得该阵列104被实现为稀疏填充阵列。在具体实施例中，该射频天线106的阵列104可以包含第一天线阵列104以及第二天线阵列104。该第一天线阵列以及该第二天线阵列可以实质上被分隔放置在该光瞳平面的相反端处。在另一具体实施例中，可通过将具有天线106的封装集成电路108排列在该稀疏填充阵列1102的相反边缘处的两列中并将数列放置在该稀疏填充阵列1102的内部，来实现该稀疏填充阵列1102。因此，1米乘1米的稀疏填充阵列1102可以由数列封装集成电路108所组成，每个都为1米高及数厘米宽，最外面的两列分隔1米，但是该阵列的内部多数未被占用。利用上述光瞳平面具体实施例的架构便可保持天线106之间的相位一致性。
图12示出了用于成像射频信号的方法的示例具体实施例。该方法可以包含接收操作1202，其从属于天线106的阵列104的射频天线106接收已聚焦射频信号。该方法还可以包含切换操作1204，将该射频信号从像素检测器电路518处切换至相位偏移器506。像素检测器电路518可以被配置成让该射频信号通往成像器，而不会将该射频信号与其它无线电信号组合。相位偏移器506可以被配置成相位偏移该射频信号，以使得该天线106的阵列104的至少一部分被电子转向。该电子转向可以发生在该射频信号与天线106的阵列104中其它天线106所检测到的其它射频信号相组合时。该方法可以进一步包含改变操作1206，调整该图像中至少一部分的热分辨率与空间分辨率。
本文虽然已经说明本发明优选的具体实施例；不过，要了解的，本领域技术人员目前或是未来便可以进行落在后面申请专利范围的范畴里面的各种改善与增强。申请专利范围应该被视为对本文率先说明的发明提供适当的保护。

Claims (20)

1.一种检测射频图像的设备，该设备包括：
由一个或多个封装集成电路承载的射频天线阵列；以及
控制器，其被配置成选择性地相位偏移来自所述天线的射频信号，以使得所述射频图像的至少一部分被聚焦。
2.如权利要求1的设备，其进一步包括：
透镜组件，包含至少一个固定透镜；
其中所述天线阵列被定位在所述透镜组件的焦点平面处。
3.如权利要求2的设备，其进一步包括：
功率组合器，其被配置成组合来自所述天线的射频信号；
多个射频切换器，每一个射频切换器耦合至所述射频天线中相应的一个，以使得来自每一根天线的信号能够各自被成像或通过所述功率组合器与来自所述天线的其它射频信号组合；以及
用于每一根天线的相位偏移器。
4.如权利要求2的设备，其中所述射频天线阵列中的至少一部分被选择性配置成通过所述控制器电子转向。
5.如权利要求2的设备，其中所述天线被配置成检测毫米波频带中的电磁波。
6.如权利要求1的设备，其中所述天线被定位在要被检测的图像的光瞳平面处。
7.如权利要求6的设备，其中所述天线由硅基板承载。
8.如权利要求6的设备，其进一步包括：
用于每一根天线的相位偏移器；以及
一个或多个功率组合器，用于组合经相位偏移的射频信号。
9.如权利要求6的设备，其进一步包括本地振荡器，用来保持所述射频天线检测到的射频信号之间的相位一致性。
10.如权利要求6的设备，其中所述射频天线阵列包含布置在均匀格栅的两个或更多个点处的多根天线，以使得所述阵列被实现为稀疏填充阵列。
11.如权利要求1的设备，其中所述天线被配置成检测30至300GHz频带范围中的电磁波。
12.一种成像器部件，位于成像器阵列中，检测来自射频透镜的已聚焦的射频信号，所述成像器部件包括：
射频天线，其被配置成接收已聚焦的射频信号；
相位偏移器，其被配置成相位偏移所述射频信号，以使得当所述射频信号与所述成像器阵列中其它成像器部件检测到的其它射频信号组合时，所述成像器阵列的至少一部分被电子转向；
第一像素检测器电路，其被配置成将所述射频信号传送至成像器，而不将所述射频信号与其它射频信号组合；以及
射频切换器，所述射频切换器可配置成将射频信号转向至相位偏移器和像素检测器中的一个。
13.如权利要求12的成像器部件，其进一步包括数字射束查找表，被配置成确定所述相位偏移器需要的偏移度，以使得所述成像器阵列被电子转向至所希望的角度。
14.如权利要求12的成像器部件，进一步包括被耦合至相位偏移器的功率组合器，所述功率组合器被配置成将所述射频信号与其它射频信号功率组合成经功率组合的射频信号。
15.如权利要求14的成像器部件，进一步包括被耦合至所述功率组合器的第二像素检测器电路，所述第二像素检测器电路被配置成将经功率组合的射频信号传送至成像器。
16.一种成像器阵列中的成像器部件，所述成像器部件包括：
射频天线，其被定位在光瞳平面处并且被配置成接收射频信号；
相位偏移器，其被配置成相位偏移射频信号，以使得当所述射频信号与成像器阵列中其它成像器部件检测到的其它射频信号组合时，所述成像器阵列被电子转向，所述其它成像器部件与位于所述光瞳平面处的成像器部件物理隔离；以及
共用的本地振荡器信号，用于使得成像器部件以及所述成像器阵列中的其它成像器部件保持相位一致性。
17.如权利要求16的成像器部件，其进一步包括数字射束查找表，用于确定相位偏移器需要的偏移度，以使得所述成像器阵列被电子转向至所希望的角度。
18.如权利要求16的成像器部件，其中所述成像器部件被制造成封装集成电路的一部分，其被配置成将射频信号与其它射频信号功率组合成经功率组合的射频信号
19.一种成像射频信号的方法，其包括：
从射频天线接收已聚焦的射频信号，所述射频天线属于天线阵列；以及
将所述射频信号从像素检测器电路处切换至相位偏移器电路，所述像素检测器电路被配置成将所述射频信号传送至成像器，而不组合所述射频信号和其它射频信号，所述相位偏移器电路被配置成相位偏移所述射频信号，以使得所述天线阵列的至少一部分在所述射频信号与所述天线阵列中其它天线检测到的其它射频信号组合时被电子转向。
20.如权利要求19的方法，其进一步包括改变所述图像至少一部分的热分辨率与空间分辨率。
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