[实用新型]一维综合孔径微波辐射计

说明书

技术领域

本实用新型属于微波遥感技术领域，具体地说，本实用新型涉及用于极化测量的微波辐射计。

背景技术

自20世纪80年代后期，以ESTAR的试飞成功为标志，一直用于射电天文领域的被动微波孔径综合技术成功应用于对地观测领域。特别是对于较低频率的对地微波遥感系统来说，实孔径微波辐射计对天线的设计、加工、运载和在轨扫描都提出苛刻的要求。与之相反，综合孔径微波辐射计采用稀疏阵列和相关处理，同时获得视场内所有像素的辐射亮温，不需要天线的机械扫描。由于采用一定数目的小天线单元代替了大的天线单元，而小天线单元阵列在发射过程中可以折叠，从而也避免了大天线研制和运载的技术难题。

ESTAR是一种一维综合孔径微波辐射计，采用波导缝隙天线作为单元天线，交轨方向为宽波束，通过孔径综合技术提高空间分辨率；顺轨方向为窄波束，通过平台本身的运动实现推扫成像。但是ESTAR是一种单一极化微波辐射计，这是由于波导缝隙天线本身的局限性所造成(可参考C.S.Ruf，C.T.Swift，A.B.Tanner，and D.M.Le Vine，“Interferometric syntheticaperture microwave radiometry for the remote sensing of the Earth，”IEEE Trans.Geosci.Remote Sensing，vol.26，pp.597 611，Sept.1988.和D.M.LeVine，C.T.Swift，and M.Haken，“Development of thesynthetic aperture microwave radiometer，ESTAR，”IEEE Trans.Geosci.Remote Sensing，vol.39，pp.199202，Jan.2001.)。

自1994年起，欧洲空间局开始进行二维综合孔径的研究。采用孔径综合技术的成像微波辐射计(MIRAS)作为土壤湿度与海洋盐度使命的唯一载荷，成为欧空局地球探测计划中第二个被批准的项目。MIRAS采用了Y形阵列布局来保证以最少的天线单元获得最大的空间分辨率。在MIRAS中革命性地引入了极化测量模式，从而具备了更强大的能力，对海洋和陆地的微波辐射特征进行研究。MIRAS中由于采用了圆形微带天线，因此极化信息的分离并不是很大的困难。但是由于二维综合孔径微波辐射计单元数众多，给系统的设计，调试，定标和图像的反演都带来极大的困难(可参考M.Martin-Neira andJ.M.Goutoule，“MIRAS-A two-dimensional aperture-synthesisradiometer for soil moisture and ocean salinity observations”，ESABulletin，No.92，pp.95-104，Nov.1997.)。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，将极化单元天线和波束赋形技术与传统一维综合孔径辐射计相结合，采用定标波束及工作波束的双波束设计，从而提供一种具有电扫描极化测量能力、图像反演模型简单且系统复杂度低的一维综合孔径微波辐射计。

为实现上述发明目的，本实用新型提供的一维综合孔径微波辐射计包括依次连接的天线阵列、接收机阵列、相关器单元、控制和数据处理单元，所述控制和数据处理单元与计算机或数据接口连接；其特征在于，所述天线阵列是一维天线阵列，该天线阵列由平行排列的双极化天线单元组成。双极化天线的两个极化方向分别对应E_V和E_H输出，其中E_V是垂直极化输出，E_H是水平极化输出。

上述技术方案中，所述一维极化天线单元的天线面与地球球心共面；所述一维极化天线单元的工作波束呈圆锥面，该圆锥面的轴线经过地球球心。

上述技术方案中，所述一维极化天线具有接收宇宙背景辐射的定标波束，所述定标波束为扇形波束或圆锥面波束。

上述技术方案中，所述一维综合孔径微波辐射计可以工作于单一极化模式，双极化模式或全极化模式。

上述技术方案中，所述接收机为双通道接收机。当每个单元天线都采用双通道接收机时，本实用新型的微波辐射计为全极化输出，能够同时测量4个Stokes参数。

上述技术方案中，所述接收机为单通道接收机，并通过极化切换序列，实现单极化、双极化或全极化测量。

上述技术方案中，天线单元采用波导缝隙天线或者微带天线。

本实用新型具有如下技术效果：