大规模阵列光子辅助毫米波成像仪的相位偏差补偿方法研究

本文提出了一种基于干涉信息检测的相位偏差补偿方法，通过阵列几何构型预测干涉条纹特征，结合多项式灰度拟合实现亚像素级相位提取，有效解决了光子辅助毫米波成像仪（PAMMI）中因射频模块延迟、光纤长度差异和近场波前畸变导致的相位不一致问题。实验证明该方法在百级阵列规模下相位补偿精度达2.5°，近远场转换衍射效率（DE）提升至28.1%，为毫米波成像系统提供了高效的自聚焦解决方案。

　　

Highlight

光子辅助毫米波成像仪通过高保真上转换将微波孔径转为光学孔径，利用空间光学实现并行波束处理，显著降低数据量和功耗。然而随着通道数量增加，大规模阵列的精确相位控制面临挑战。

Phase deviation compensation method

我们提出通过参考通道与补偿通道形成干涉图案，利用阵列构型作为先验信息预测条纹密度和方向。沿条纹法线方向进行多项式灰度拟合，实现亚像素级相位偏差提取与实时补偿。构建检测距离索引的相位补偿数据集，实现近场到远场的无缝聚焦成像。

Compensation imaging based on interference information detection

针对百级阵列元件系统，提出"先验信息-多项式拟合"关联模型：首先根据通道相对位置预测条纹特征，随后通过条纹灰度拟合提取补偿相位值，最终由射频相位补偿模块分配0-2π补偿相位。实验显示该方法使通道间相位补偿精度突破2.5°，近远场成像衍射效率达23%，经振幅校正后可优化至28.1%。

Conclusion

该基于干涉信息分析的相位补偿方案，通过阵列构型先验引导和亚像素条纹定位，实现了高效通道补偿。建立的检测距离-补偿相位映射关系，支持成像系统在0.5-100米范围内自适应聚焦，为毫米波成像质量提升提供了关键技术支撑。