微波輻射計(jì)空間分辨率及穩(wěn)定度的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微波輻射計(jì)是能測(cè)量低電平微波輻射的高靈敏度接收機(jī)，是微波無(wú)源探測(cè)的重要工具，在微波遙感、制導(dǎo)、隱匿危險(xiǎn)品的安檢、精密測(cè)量、醫(yī)療診斷以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著應(yīng)用技術(shù)的日益成熟和發(fā)展，人們對(duì)微波輻射計(jì)的性能也提出了越來(lái)越高的要求。提高微波輻射計(jì)的空間分辨率需要構(gòu)建大尺寸的實(shí)孔徑天線，這不僅不適合于機(jī)載和星載微波輻射計(jì)，而且隨著天線波束在被測(cè)場(chǎng)景駐留時(shí)間的減少降低了微波輻射計(jì)的靈敏度，因此微波輻射計(jì)空間分辨率和實(shí)孔徑天線尺

2、寸之間的矛盾是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題之一。此外，受微波輻射計(jì)系統(tǒng)增益和本機(jī)噪聲波動(dòng)的影響，研制出具有長(zhǎng)期穩(wěn)定度的微波輻射計(jì)是比較困難的，所以提高微波輻射計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定度也是目前有待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文針對(duì)以上問(wèn)題，首先研究了采用干涉測(cè)量成像技術(shù)提高微波輻射計(jì)空間分辨率的方法。分析了各種干涉測(cè)量微波輻射計(jì)的基本工作原理、空間分辨率與靈敏度，進(jìn)行了一維噪聲點(diǎn)源成像實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，本文研究了采用周期定標(biāo)技術(shù)提高微波輻射計(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定度的方法。研制了8mm周

3、期定標(biāo)輻射計(jì)的樣機(jī)，對(duì)其靈敏度、穩(wěn)定度和精度進(jìn)行了理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
　　 本論文的研究工作主要包括如下幾個(gè)方面：
　　 (1)對(duì)綜合孔徑微波輻射計(jì)的工作原理、空間分辨率與靈敏度進(jìn)行了分析；比較了綜合孔徑微波輻射計(jì)輻射測(cè)量靈敏度和圖像靈敏度的計(jì)算公式；研究了通道相位不平衡和幅度不平衡對(duì)綜合孔徑輻射計(jì)靈敏度的影響；相關(guān)輻射計(jì)是綜合孔徑微波輻射計(jì)的基本單元，我們先后研制了8mm零中頻雙通道相關(guān)輻射計(jì)以及8mm二次變頻雙通道

4、相關(guān)輻射計(jì)，隨后進(jìn)行了一系列的數(shù)字相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并利用移動(dòng)基線的方法完成一維噪聲點(diǎn)源成像實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了利用小天線陣列獲取高空間分辨率的方法；分析了機(jī)載T型綜合孔徑輻射計(jì)用于金屬目標(biāo)探測(cè)的性能，給出探測(cè)目標(biāo)最大距離的計(jì)算公式。
　　 (2)超綜合孔徑輻射計(jì)通常采用匹配濾波技術(shù)獲取微波輻射計(jì)圖像，本文研究了超綜合孔徑輻射計(jì)采用傅氏反演方法進(jìn)行成像的基本理論，給出了空間分辨率與靈敏度的計(jì)算公式，并利用8mm零中頻雙通道相關(guān)輻射計(jì)分別采用傅氏

5、反演方法和匹配濾波方法反演出噪聲點(diǎn)源的一維圖像。
　　 (3)推導(dǎo)了綜合孔徑微波輻射計(jì)、超綜合孔徑輻射計(jì)、多普勒微波輻射計(jì)、相控陣微波輻射計(jì)以及焦平面微波輻射計(jì)的測(cè)不準(zhǔn)方程，比較了以上所有類(lèi)型陣列天線微波輻射計(jì)的測(cè)不準(zhǔn)方程。
　　 (4)分析了周期定標(biāo)輻射計(jì)靈敏度、精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定度，并研制了一種8mm周期定標(biāo)微波輻射計(jì)。該輻射計(jì)采用直放式接收機(jī)體制，與傳統(tǒng)的超外差式接收機(jī)相比具有更寬的系統(tǒng)帶寬；利用有源噪聲源的開(kāi)和關(guān)作為