[发明专利]一种微波辐射计冷空反射镜的赋形设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及偏置抛物面反射镜的赋形设计领域，特别涉及一种应用于卫星微波辐射计定标系统的具有低漏射率的微波辐射计冷空反射镜的赋形设计方法。

 

背景技术

微波辐射计的辐射定标是定量化卫星遥感技术的重要环节，直接关系到遥感探测精度。辐射定标的基本原理是以辐射标准源或参考信号为基准，通过对比实验，建立遥感仪器输出信号和观测目标绝对物理量之间的换算关系。因为绝大多数星载遥感仪器辐射响应具有线性特性，在轨星上辐射定标一般需要高、低辐射两个参考标准来确定定标关系。微波辐射计一般以宇宙冷空背景作为低辐射标准源。收集冷空辐射信号再将其进行处理、定标比对的过程即为冷定标，冷定标方式有天线口面定标和馈源口面定标。

辐射计主天线和馈源绕轴转动，在转动一周内，各通道馈源喇叭依次对准冷空反射镜焦点实现一次冷空定标观测。在冷空定标观测状态时，为了保证定标精度，需要确保所收集的辐射信号绝大部来自冷空，但冷空反射镜对馈源不会全覆盖，存在漏射，因此在接收冷空辐射时，还会引入其他背景的辐射信号，影响定标精度。冷空反射镜漏射的能量有一部分漏射至主面，另一部分漏射至自由空间，在轨进行冷定标时，漏射至主面的能量进入馈源对冷定标的影响较大。冷空反射镜尺寸变大可以降低漏射率，但是会增加冷空反射镜对主天线遥感观测时的干涉影响。因此需对冷空反射镜进行赋形，使其在有限的尺寸大小约束内，降低它到主天线的漏射率（冷空反射镜到主镜口面的漏射率控制在0.15%内），从而提高定标精度。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于馈源口面定标方式辐射计的冷空反射镜的赋形设计方法，通过对冷空反射镜进行特殊赋形，使冷空反射镜在对主天线遥感观测不产生物理干涉影响的前提下，降低到主天线的漏射率，提高定标精度。

本发明为一种微波辐射计冷空反射镜的赋形设计方法, 对应用于馈源口面定标方式辐射计的冷空反射镜进行赋形，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定冷空反射镜的抛物线方程，并根据所述抛物线方程获得冷空反射镜的抛物面母体；

S2：确定冷空反射镜的偏置角；

S3：计算馈源的能量分布；

S4：计算冷空反射镜的轮廓线，具体的根据所述馈源的能量分布，计算出馈源中心线上距离馈源口面不同高度处的能量值；在经过馈源中心线的一平面上距离馈源口面不同高度处，计算出低于中心线能量同一个能量值的位置点的坐标值，将这些位置点的坐标值拟合成一条直线，该直线为冷空反射镜的截线；所述截线绕馈源中心线旋转一周，成为一个锥体；所述锥体与所述抛物面母体相交部分形成冷空反射镜的轮廓线。

一些实施例中，结合冷空反射镜的实际空间位置约束条件，根据冷空反射镜抛物线焦距对其相对于馈源口面仰角的影响，并结合冷空反射镜的实际空间位置约束条件，来选择冷空反射镜的抛物线方程的焦距。

一些实施例中，根据冷空反射镜的波束指向要求来确定冷空反射镜的偏置角；冷空反射镜的波束指向与冷空反射镜的抛物线的轴线平行，又因为波束指向与馈源中心线的角度由冷空反射镜的具体的安装位置决定，因此由波束指向与馈源中心线的角度来得到冷空反射镜的偏置角。

一些实施例中，当馈源的能量分布的圆对称性较差时，则计算多个平面上的截线方程，最后将多条截线方程拟合成一个体，再用拟合成的体与抛物面母体相交，形成冷空反射镜的轮廓线，其中多个平面上的截线方程的计算方法与S4中的计算方法相同。

一些实施例中，当冷空反射镜运用于多馈源系统中时，选择波束最宽的馈源照射作为输入条件进行冷空反射镜的赋形。

一些实施例中，步骤S3中，在经过馈源中心线的一平面上距离馈源口面不同高度处，计算出低于中心线能量28.5-30dB的位置点的坐标值，将其拟合成一条直线，该直线为冷空反射镜的截线。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有的优点和积极效果为：

本发明提供了一种微波辐射计冷空反射镜的赋形设计方法，使得冷空反射镜对馈源的能量覆盖效果均匀，在一定的空间尺寸约束下，具有低漏射率的特点，且本发明适用于冷空反射镜应用于各种馈源口面定标方式的微波辐射计中。

 

附图说明

结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为冷空反射镜的三维立体图；

图2为冷空反射镜的截线图；

图3为采用本发明提供的方法获得的冷空反射镜和一般偏置抛物面的比较图。