TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.1, Jan uary 20 14 , pp. 98 ~   1 05  DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i1.3012            98     Re cei v ed Ap ril 26, 2013; Revi sed Aug u st  22, 2013; Accepted Sept em ber 10, 20 13   Design of Receiver Used for Passive Millimet er Wave  Imaging System      Bao - Hu a Ya ng* a , Zhi-Ping Li b , Tong-Fei Yu c , Jin Z h ang d , Xian-Xun Yao e , An-Yong Hu f Chen g zhe n g g , Jun-Gan g  Miao h   Schoo l of Elect r onic a nd Infor m ation En gi ne erin g, Beih ang  Univers i t y , 100 191, Bei jin g, C h in a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : y a n g b a ohu a7 28@ 163.com * a , zhipin g_l i@b uaa.e du.cn b 152 10 809 12 0 @ 16 3.com c , zhang jin 85 022 4 @ 13 9.com d , y a ox ia nx un @1 26 .co m e , ha y8 0 090 6@1 26.co m f zhen gch eng @ s ina.com g , jmi a obrem en@ 12 6 . com h       A b st r a ct   As m i llimeter  wave (MMW) electronic tec h nologies  have  m a tur ed, the  MMW im aging using for  hu ma nsecur ity insp ectio n  is  emergi ng  as a n  effectiv ap p r oach to  i m a g i ng thro ug h o b scurin g   materi als ,   such as c l oth i ng for co nce a l ed w eap ons  d e tection  or  p l a s tic mi nes. T h i s  pap er i n trod uces te mp erat ure   sensitivity firstl y an d the n  t he fri nge-w a s h in g func ti ons  are  der ived   w h ich d e cid e   the structure  th e   anten na array  and t he rec e iv ers of the sys tem B HU-2 D .F inal ly, the fri n ge-w a shi ng fu nctions  an d th ei r   phas es are ca l c ulate d  from th e freque ncy re spons es of  24- receiv er, they all sh ow  good  consiste ncy of the   receiv ers which also can be proved from  the  test result s of receiv ers. From the final im aging of our system ,   the 1-2K te mp erature se nsitiv ity is reali z ed s u ccessfully.     Ke y w ords : rec e iver, ap erture  synthesis, rad i ometer, fringe- w a shing fu nction         Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Since the  ap erture synth e s is  wa s int r o ducedi nto mi cro w ave  ra di ometry of th e ea rth,  steady p r og resse s  h a ve  been  mad e  for mo re  than 50  years [1]. Many ape rt ure   synthe sisradi ometers in  e a rth remote  sen s in ap pli c ation have develop ed such as  ESTAR  (Electroni call yScanne d T h inne d Arra y Radio m et er)  and  MIRAS (Mi c ro wave Ima g i n g   Radi omete r wi th Apertu re  Synthesis) [2 -3]. All of  th eir a ppli c atio ns  we re ai m ed at  remot e   sen s in g.   The appli c ati ons ofmi crowave  system s for near-fiel d  zon e  non contact in spe c tion wa s   very appe ali ng re ce ntly, whi c h rang e d  from  civil and ind u st ria l  engine eri n g  to biomedi ca analysi s  [3-5] .  Since 1990 s, many com panie s  hav develop ed se veral types p a ssive millim eter    wave (PMM W) im aging  systems  who s e appli c ation s  were  aimed  at human in spe c tion at h a rb o r   and  airp ort f o example   Millivision.co, Sago  and   QinetiQ [7 -8].  Owi ng to  th eir p a ssive  MMW  receiver, the s system maybe h a ve  fewer ha rm f o r h u man  he althy than th e traditio n  X  ray  system.  Th e Electrom agn etics Lab orat ory  ofBeiha n g Unive r sity al so e nga ged i n  the research on   the ape rturesynthesi s  MM W radiom ete r . Ase r ies  of  8mm ba nd in strum ent with  disk ante n n a has bee ndev elope d for a pplication of  human  secu rity apparatus that is B HU-2D [9-12]. T he  imaging prin ci ple ofsynthe tic apertu re  interfer om e t ric ra diomet er (SAIR) a nd ba ckg ro u nd  can c ell a tionm ethod have b een state d  by our lab [13].   SAIR confro nts decorrela tion orso-call ed fri nge -wa s hin g  effects due to wide  field of  viewre qui rem ent. These effects h a ve be en co nsi dere d  detailedly in  this pape r.      2. Instrument Description  The dan ge ro us mate rial s can b e  ch ecked wi th the secu rity inspe c tion devi c based on   the bri ghtne ss temp erature di ffere nce  betwe en the m  and  hum a n  bodi es by  PMMW te chn o logy.  Whe n  the  d ange rou s  m a terial are   made  of m e tal, plasti o r   cerami c, their bri ghtne ss  temperature  differen c e s  wi th human bo dies, nam ed  tempe r ature sensitivit y, are about 6-8 k  and   1-2 k  re sp ecti vely acco rdin g to their emi ssivitie s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA     TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  98 – 10 99   12 1 T TT SY S AR Te e T T pi BB TT T T WW AR AR s NN pL O V L O V BB FF ee           (1)     Whe r e the p a ram e ters  A T R T B  and   is the anten na temperature,  the noise   temperature,  the  system  ban dwi d th  and th e inte gration  time  respe c tively,  is the  ap ertu re   efficien cy of unit antenna,  W is the facto r  of  windo w fun c t i on, L O  is the L O  factor  F is the filter  fac t or, V N  is the sampling  number  of re ctangular vi sibility function,  e  is th equivalen t   integratio n time of 1bit/2l e vel digital correlation,  th e tempe r ature sen s itivity of the syste m  is  about 1.5 K from the a bov e formula [1 2 ]. As can be  see n , the item  B is the only  variant. Fro m   the formula  (2) it is the  same for the f r inge -wa s hin g  function  which m ean s the de co rrel a tion  effect of the interferometic  aper tu r synth e si s radi omet er due to wi d e  field of view requi reme nt.     sin ij rc B   (2)     So, the fringe -wa s hi ng fun c tion is  descri bed by  asi n c-function in th e ca se, which  is only  depe ndent o n  band width  of thereceiv e rs. Fo rcom pari s on, Figu res 1  sho w s this theoreti c al  fringe -washin g functio n  for MIRAS receiver s (ban d w idth  19 M H z), for HUT-2 re ceivers  (ban dwi d th 7 MHz) [13] an d for our  re ce ivers of BHU-2D (b and widt h 400M Hz).   The maxim u m delay form the ed ge  of the field  of view of B H U-2 D  is ±0 .4ns, a s   explained in  Section 3. Fo r com pari s o n , the ma ximum delay in the ca se of MIRAS and HUT-2 is ±1 2.5 n s  a nd ±6.1  ns  re spe c tively. From Fi gu re 2 i t  can be  se e n  that maximum attenuati o n   cau s e d  by the theoretical  fringe -washin g  function  at these d e la ys  are 0.0 90 for MIRAS, 0.005   for HUT-2D a nd 0.21 for B H U-2 D In pra c tice, the freq uen cy  respon se s o f  rece ive r are not re ctang ular, they ha ve ripple   on the passb and and finit e  attenuation  on the stopb and. They are also no n-sy mmetric  cau s ing  formula (2) t o  the compl e x. So they ar e not  simila r from one to  anothe r. The  fringe-wa shi ng  function   ij r  is defined a s  formula (3 ) [13-16].                                    Figure 1. Frin ge-wa shin g functio n s of M I RAS,  HUT-2 D and BHU-2 D  re ceive r s,  assume d hav ing  recta ngul ar freque ncy re sp onses, (b ) is  zoom ed from  (a)        0 *2 ,0 , 0 1 () jf ij n i n j f ij rH f f H f f e d f BB     (3)   (a)                                                                  (b)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          De sign of Re cei v er  Usedfo r  Passive Millim eter Wave Im aging Syste m  (Bao-Hu a Yang)  100 Whe r n H  is the normali ze d freque ncy re sp onses of re ce ivers  i  and  j The aperture synthesis millimeter  waver adiometer is a two-dim e nsional imaging  radio m eter h a ving 2 4  a n te nna/re ceive r   element s. It  consi s ts of a  d i sk ante nna array, re ceive r s, a  data a c qui sitionsub system , and a PC. F i gure  2 illu st rates the  ante nnaa rray and  the re ceive r s of  the instru men t       (a)     (b)     Figure 2. Illustrates the a n tenna array  an d the re ceivers of the instru ment      The com p let e   in strum ent con s i s ts of  2 4   a K -band  recei v ers  whi c h  a r e a r rang ed i n  Y- sha ped confi guratio n.  The   receiver di stance is 3.07 , double - si de  band width i s  400M Hz, the   cente r  frequ e n cy i s  34.1 G Hz an the l onge st ba seli ne len g th of t he  compl e te i s  0.3 7 m. At the  edge of field  of view (20º ),  these  cha r a c teristics  le d to maximum s  delay of±0.4  ns. After the I/Q   demod ulated,  the signal i s  digitize d in 1-bi t. All parameters a r e tab u lated in Tabl e 1.  The si gnal s collecte d  by the antenn as  a r e fed into a  grou p of dual -co n versio n receive r with I/Q dem odulato r s. F r om Figure 2,  each r e c eive r co nsi s ts of  a RF front  end an d an IF   module. Th e  down - conve r ters in the  RF fro n t end  and the IF  module i s  op erated i n  sin g le  side ban d mode and  doubl e side band mo de  resp ectivel y . Thenomi nal gain a nd  noisetempe r a t ure ofthe re ceivers a r e 8 7  dB and 370K  respe c tively.      Table 1. The  Main Para me ters of BHU-2 D   Parameter  Power  (k W )   Center Freq uency  34.1GHz   Band w i dth   LO F r equenc   Field of View  Temper ature Se nsitivity    Geomet r y   of Ant enna Arr a Number of  Receiver Elements  Antenna Element  Spacing  Number of B a selines  Number of  Cor r elators  Number of  Cross  Correlato rs  Calibr a tions    400MHz  32GHz (f or R F  fr ont end)   2GHz (fo r  I/ Q de modulator)   20°   ~1K(0.5s Integra t ion time)  ~3K(0.05s Integr ation time)  Y - shap ed   24  27mm(3.07 wavelengths)   427  924  852  Noise Injection(Extern al point sour ce)  Background Can c ellation       In orde r to equali z ethe  gain bet wee n  cha nnel s, the gain of  IF module can b e   adju s tedby a  variabl e attenuator. For  the pu r pose of re d u cin g  the d i mensi on of  the   instrument,the receiv ers are installed parallel to the  arra y. The RF front end andthe IF module  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA     TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  98 – 10 101 are i n stall edi n Figu re  2  (a ) an (b).  As  is  sho w n  in F i gure  3, the   structu r of th e sy stem  ca n  be  see n .           Figure 3. Block di agram of  the receiving  element.      3. Results of Cacula tion and Mea s ure m ent  3.1. Cacula tion of the F r inge-Wa s hin g  Function   The fring e -washi ng functi on of 24 re ceivers  of BHU-2 D  are  cal c ulate d  as follows.  Freq uen cy re spo n ses of 2 4  BHU-2D  re ceivers we re  measured usi ng a Vecror  Nerwo r k Anal yser  firstly. Forty  eight me asured fre que ncy  re spo n se s( on ly Q   c h an ne ls   a r e sh own  fo r co n v ie nc e )   are sho w n in  Figure 4.        Figure 4.  Fre quen cy re spo n se s of 24 B H U-2 D  re ceiv ers  (Q chan n e ls)      From  the  me asu r ed  results it i s   straight forwa r d  to  cal c ulate  the  frin ge-wa shin g f unctio n   ac cor d ing to   (3). F o rty  eig h t re ceiv er s f o rm  alto geth e r 5 64 b a seli nes,  who s e f r inge -wa s hin g   function are  sh own in  Fi gure  5 ( a) (m oduli) an d (b ) (pha se ). In  orde r to  ma ke their ab sol u te  value eq ual to 1and th eir pha se e qual s to 0  at  0 , these f r inge -wa s hin g  fun c tio n s a r e th one s normali zed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          De sign of Re cei v er  Usedfo r  Passive Millim eter Wave Im aging Syste m  (Bao-Hu a Yang)  102 From fig u re  5 ( a) we  can  se e that the  att enuatio n is a pproxim ately 0.1 aroun d 0. 4 n s . Its  not far away  from the estimation of (2 ),  the difference bet wee n  the minimum and maximum  attenuation i s  almo st 0.06.  From fig u re   5(b )  we  can  see th at the f r inge -wa s hin g  functio n  ph ase  gets value s  a pproxim ately ±0.5° betwe en  ±0.4 ns.       3.2. Measure ment Re sults of Re ceiv e rs  In ord e r to  g e t good  pe rf orma nce of t he  system, t he  con s iste n c y of 24  I or Q an d   betwe en I and Q chan nel s is very important. Fr o m  figure 4, the good  con s iste ncy of 24 Q   cha nnel wa s g e t. The  consi s ten c y b e twee n I a n d  Q  cha nnel can  be  get f r om the  figure  6.  From figu re 5  (a) a nd (b ) show the a m pl itude er ro r of 24-re ceiver I/ cha nnel s a nd its averag value, the results vary from  -0.54 to +0 .6 9 dB, its most average valu e is 0.5 dB.  The interm e d iate re ceive r  stru cture is  dou ble-sid eban d, so the ortho gon al pha se   differen c e of  I/Q chan ne l output si g nals i n  ban dwidth  ha two pa rts, it s ba nd width  is   400M Hzf r om  -200  to 20 MHz. F r om  figure  7  sho w s that the orth ogon al ph ase  differen c of I/Q   cha nnel outp u sig nal is betwe en-4.5º -9º and  th eir  averag e valu e vary from 0 . 34 º to  3.75  º, it  sho w s the go od ortho gon al  phase of the I/Q chann els.       (a)  (b)     Figure 5.  Fringe-wa shi ng  function s of BHU-2 D  24 -re ceiver. (a) Mo duli of 1128 fringe-wa shi n g   function s; (b ) Phase s  of 24  fringe -washin g  function     (a)  (b)     Figure 6. The  amplitude co nsi s ten c y of 24-receiver , (a ) the amplitud e error of the  24-re ceiver  I/Q chann els;  (b) the ave r a ge value of I/Q cha nnel s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA     TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  98 – 10 103 (a)     (b)     Figure7. The  orthog onal e r ror of 24 -rece i ver I/Q  chan nels, (a ) the o r thogo nal e r ror of I/Q  cha nnel s; (b ) its averag e va lue of ortho g onal erro r.      3.2. Measure ment Re sults of Sy stem  To ch eck the  instru ment p e r forma n ce, we ta ke  seve ra l scene s that  peopl e take  d i fferent  material s such as a ba g of oatmeal with  a size of 20*1 7 .5cm   From Fig u re  8 it shows that the concea weapo n and  some dan ge rou s  materi al s ca n be  detecte d by t he  system  su ch  as glu e  a n d  po wd er.  T h eir  right fig u res  of figure 8  (a ) ,  (b) an (c)  can  be  obtai ned from the  su btra ct of  the left tw o.  We  se e that  the b r ightn e ss tempe r atu r differen c e of 1-2 k  can   be d e tected   successfully  and  the requi rem e nt of tempe r a t ure  sen s itivity is   reali z ed.       4. Conclusio n   The aperture synthesi s  mi llimet er waveradiometer  used for  human security inspection   wa s de sign e d  by the Ele c trom agn etics La boratory  of Beihang  Univ ersity. Fro m  the re sults of  freque ncy re spo n ses,  the fringe -washin g   functi o n , and final pe rfo r man c e, o u r requireme nts  for  the sy stem  h a ve be en  re a lized  which h a goo p e rf orma nce of  the a m plitude  and  o r thog o nal  pha se con s istency and 1 - 2 K temperat ure  sen s itiv ity. The next generation  of our system  is  U- sha ped SAIR with 48 re cei v ers.                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          De sign of Re cei v er  Usedfo r  Passive Millim eter Wave Im aging Syste m  (Bao-Hu a Yang)  104 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5   (a) Peo p le ta king a  knife   -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5   (b) Peo p le ta king a b ag of oatmeal   -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 05 0. 1 0. 15 -0 . 1 5 -0 . 1 -0 . 0 5 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5   (c) People ta king a b ag of glue     Figure 8. The  image of peo ple with different ma terial s,  (a) pe ople ta king a  knife; (b) peo ple  taking a b ag  of oatmeal; (c) peopl e takin g  a bag of glu e     Referen ces   [1]    R T hompson,  JM Moran,  and  GW  S w e n so Jr.  Interferometryand Sy nthes i s  in R a d i o Astr ono my . 2nd  ed. John W i l e y &Sons. Ne w  Y o rk. 2001: 1 2 -4 0.  [2]    T anner, WJ Wilson, and B H  Lam br igsten et al..Initial resultsof  the geostationar y  s y nt hetic thinned  arra y ra di omet er (GeoST A R)demo n strator i n strument.  IEEE Trans. Geosci. Rem o t e  Sens.  20 07; 4 5 (   7): 1947- 19 57.   [3]    Simora ngkir  R o y  BV B, Muni r Achmad. N u meri cal  des ign  of ultra- w i de ban d pri n ted  anten na fo r   surface p e n e trating r a d a r ap plicati on.  T e lk o m n i kaIn don esi an Jo urn a l of  Electrical  Eng i neer ing . 2 0 11;  9(2): 341- 35 0.  [4]    T anner, BH Lambri g s t en,  T M  Gai e r, F   T o rres.  Near field  characteri z a t i on of t h e   GeoST A Rde m onstrator . Proc  IEEE IGARSS, Denver, Co, USA. 2006; 2 5 29– 25 32,.  [5]    Ding  H. Ap pl ic ation  of W i rel e ss Sens or N e tw o r k i n  T a rget Detecti on  and  Loc aliz ation.  TEKOMNIKA   Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri n g . T o be pulish e d  in  2013; 1 1 (1 0).  [6]   WANG  Nan-nan QIU Jing- hui DENG W e i-b o .Deve l o p m ent Status  of Mill imeter  W a ve Imag in g   S y stems for C once a le d Dete ction.  Infrared T e chno logy . 2 009; 31( 3): 129 -135.   [7]    Gordon  N Si ncl a ir, Ru pert N A nderto n, an d R oger A ppl eb y. Outdoor P a ssi ve Mill i m eter  W a ve Secur i ty   Screen ing . Sec u rit y  T e chno lo g y   200 1 IEEE 35th Intern atio nal C a rna h a n . 200 1: 172- 179.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA     TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  98 – 10 105 [8]    John  A L o vbe r g, Chris  Marti n , an d Vl adim i r Koli nko. Vi de o-Rate P a ssiv e  Mil l i m eter-w ave I m a g in g   Using P hase d   Arrays . Micro w ave S y m pos iu m 2007,IEEE/MTT-S  Internation a l. 20 07: 16 89-1 692.   [9]    Yong  Xue, Ju n gan g Mia o , Gu olo ng W an, A n yo ng  Hu, F e n g  Z hao.  Prototy pe d e vel o p m e n t of an  8mm  ban d 2-D i men s ion a l a pertur e  synthesis r adi o m eter. 2 0 0 8  Internati ona l  GeoScie n ce  and R e mot e   Sensi ng s y mp osium.  Boston . 2008: 41 3-41 6.  [10]    Any o ng and Miao Ju ngang. Protot y pe dev elopment of an 8mm-band t w o  di mensional interferometer   s y nt hetic ap erture radi ometer.  Mechan ic Automa tio n  and C ontrol En gin eer ing (MACE), 2 011 Sec o n d   Internatio na l C onfere n ce. Bao t ou. 201 1: 148 7-14 90.   [11]    Yong  Xue, J u n gan g Mi ao,Gu olo ng W a n.  De velo p m ent  of the d i sk a n ten n a  array  ap ertur e  synth esis   mi lli meter w a ve radio m eter. In ternatio nal C o n f erence o n  Micro w av e and Mil limeter W a ve T e chn o lo g y .   ICMMT  2008.  200 8; 2: 806 –  809.   [12]    Bao-H ua Ya ng , Ghulam Meh d i, An yon g  Hu T he Roun d- Ende d Des i gn  and Me asure m ent of Al l   S y mmetric Ed ge-C oup le d Ba ndp assfilter.  Progress In Elect r omag netics R e searc h  C . 20 13; 38: 191- 203.   [13]   Che ng Zhe ng,  Xi an xun Ya o, An yon g  Hu, a n d   Jun gan g Mia o . A Passive M illim eter-W ave  Imager Use d   F o rconce a le d W eapo n Detec t ion.  Progress I n  Electrom agnetics Research B . 2013; 46: 3 79-3 97.   [14]    T o rres F,  T anner AB, Bro w n  ST , et al. An al ysis  of Arra y Distortion i n   a Micro w a v e Interferometri c   Radi ometer. Application to t h e GeoSTAR Pr ojec t. IEEE Tr ans. Geosci.  Rem o te Sens.  20 07;  45( 7):   195 8-19 66.   [15]    Juha  Kai n u l ai nen, K i mmo   Rauti a in en, M a rtti Ha llik ain e n Exper i m ent al V e rificati on  of F r in ge- w a shing C al ibr a tion  T e ch niq u e s i n  L a rg e Ap erture Sy nthes i s  Ra dio m eters . IEEE MicroRad. SanJ uan.   200 6: 13-1 7 [16]    Xi an xun Ya o,  Z h ipi ng L i , Ch eng Z h en g, Ba ohu Ya ng. An al ysis a nd  Cor r ection  of the Inter-cha nn el   Mismatch i n   S y nt hetic A p e r ture Ra di ometer.  T EKOMNIKA Indo nes ian J our nal  of Electrica l   Engi neer in g . T o  be pu lis hed i n  Dec. 201 3.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.