[发明专利]一种综合孔径辐射计系统相位残差标定方法

说明书

本发明一种综合孔径辐射计系统相位残差标定方法，根据每个单元天线以及辐射源发射天线的相位方向图、定标网络的S参数和接收通道的S参数、天线阵列中每个单元天线几何中心位置与辐射源发射天线几何中心位置的距离与位置关系以及第一相关矩阵、第二相关矩阵和第三相关矩阵，得到每个接收链路的相位残差，通过系统外部辐射源发射天线在综合孔径辐射计系统观测视场中发射射频信号，系统接收信号，结合测量的天线方向图信息及定标网络周期性的定标结果，计算出系统相位残差，提升了综合孔径辐射计系统的相位标定精度，为高精度的亮温获取提供了方法。

技术领域

本发明涉及一种综合孔径辐射计系统相位残差标定方法，属于空间微波遥感技术领域。

背景技术

综合孔径辐射计系统的相位信息是综合孔径辐射计系统能否获取观测场景的高精度亮温信息的关键。传统的综合孔径辐射计系统对接收链路的相位误差采用分步标定，即首先通过天线方向图测量手段获取天线阵列中每个单元天线的相位信息，再通过定标网络对接收通道输入高温源和常温源实现对接收通道的相位信息进行标定。然而，系统每个接收链路间由于天线方向图测量精度的问题以及单元天线与接收通道间连接电缆、接插器件等的不理想性，导致分步定标方法对接收链路间相位信息进行标定后仍然存在残留误差，使得综合孔径辐射计系统在地球遥感等星载应用中精度受限，不能满足应用需求。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种综合孔径辐射计系统相位残差标定方法，通过系统外部辐射源发射天线在综合孔径辐射计系统观测视场中发射射频信号，系统接收信号，结合测量的天线方向图信息及定标网络周期性的定标结果，计算出系统相位残差，提升了综合孔径辐射计系统的相位标定精度，为高精度的亮温获取提供了方法。

本发明解决的技术方案为：一种综合孔径辐射计系统相位残差标定方法，步骤如下：

(1)在球面近场对综合孔径辐射计系统的天线阵列中每个单元天线以及辐射源发射天线进行测试，得到所有天线的相位方向图；

(2)通过矢量网络分析仪对综合孔径辐射计系统中的定标网络以及所有接收通道的输入端口进行S参数的标定，得到定标网络的S参数和接收通道的S参数；

(3)将辐射源发射天线和综合孔径辐射计系统置于微波暗室中，将辐射源发射天线放置于综合孔径辐射计系统的观测视场中，通过经纬仪测量发射天线几何中心位置相对于辐射计系统天线阵列中每个单元天线几何中心位置的距离与位置关系；

(4)接收通道开关切换到天线端口，综合孔径辐射计系统的天线阵列接收辐射源发射天线发射的射频信号，送至接收通道，进行下变频输出中频信号，送至数字相关器，数字相关器完成所有接收通道输出信号的自相关和互相关运算，输出第一相关矩阵；

(5)接收通道开关切换到定标端口，并通过定标网络的开关切换热源，热源通过功分器功分成多路射频信号后，分别送至各接收通道，进行下变频输出中频信号，送至数字相关器，数字相关器完成所有接收通道输出信号的自相关和互相关运算，输出第二相关矩阵；再通过定标网络的开关切换常温源，常温源通过功分器功分成多路射频信号后，分别送至各接收通道，进行下变频输出中频信号，送至数字相关器，数字相关器完成所有接收通道输出信号的自相关和互相关运算，输出第三相关矩阵；

根据步骤(1)得到的每个单元天线以及辐射源发射天线的相位方向图、步骤(2)得到的定标网络的S参数和接收通道的S参数、步骤(3)得到的天线阵列中每个单元天线几何中心位置与辐射源发射天线几何中心位置的距离与位置关系以及第一相关矩阵、第二相关矩阵和第三相关矩阵，得到每个接收链路的相位残差。

优选的，(6)通过转台在俯仰和方位向的旋转来改变辐射源发射天线发射信号在综合孔径辐射计系统观测视场中的位置，重复步骤(3)-(5)，获得各位置下接收链路相位残差，对其进行平均，得到最终的相位残差。