[發明專利]一種用于干涉式成像微波輻射計的掃描裝置

有效

• 申請號: 200710063609.3
• 申請日: 2007-02-06
• 公開（公告）號: CN101241154A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 吳季;張成;劉浩
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 高存秀

技術領域

本發明涉及干涉式成像微波輻射計，特別涉及用于干涉式成像微波輻射計的掃描裝置，此裝置既可用于陸基成像系統，又可用于機載和星載成像系統。

背景技術

微波輻射計是被動微波遙感領域中最基本的傳感器，是用來測量物體本身輻射電磁波的高靈敏度接收機。由于微波具有很強的穿透性，因此微波輻射計具有全天時、全天候的工作特點，這是可見光和紅外傳感器所無法比擬的，同時由于輻射計本身不發射電磁信號，沒有電磁污染，適合于隱匿工作，而且目標本身的熱輻射與電磁散射是一個相反過程，因此成為雷達探測器的有效補充。然而由于受到天線口徑以及掃描機械控制的限制，微波輻射計的分辨率較低，這是其實際應用的主要障礙，而干涉測量技術為突破這一屏障提供了有效手段，同時也是目前實現高分辨率觀測應用的有效途徑。

微波輻射的干涉測量技術是六十年代在射電天文領域發展起來的一種稀疏陣列天線的信號處理技術，綜合孔徑射電望遠鏡便是此項技術應用的典型代表，如參考文獻[1]A.R.Thompson，J.M.Moran?and?G.W.Swenson，“Interferometry?andSynthesis?in?Radio?Astronomy”，New?York：John?Wiley，1986，中公開的技術。隨著微波遙感技術的發展以及對地觀測需求的增長，八十年代末，人們開始嘗試采用干涉測量技術來進行被動星載對地觀測，如參考文獻[2]C.S.Ruf，C.T.Swift，A.B.Tanner，and?D.M.Le?Vine，“Interferometric?synthetic?aperturemicrowave?radiometry?for?the?remote?sensing?of?the?earth”，IEEE?Trans.Geosci.Remote?Sensing，vol.26，No.9，pp.597-611，1988。

最早在對地觀測領域內成功應用的干涉式成像微波輻射計是在美國航空宇航局(NASA)支持下研制的一維成像系統ESTAR(Electronically?Scanned?Thinned?ArrayRadiometer)，如參考文獻[3]D.M.Levine，A.J.Griffis，C.T.Swift，andT.J.Jackson，“ESTAR：A?synthetic?aperture?microwave?radiometer?for?remotesensing?applications”，Proceedings?of?the?IEEE，Vol.82，No.12，pp.1787-1801，1994。此系統有力的驗證了干涉測量技術在被動微波遙感領域中應用的可行性，并通過大量的實地測量實驗，在土壤濕度和海水鹽度的遙感方面取得了大量成果。但是一維干涉成像系統仍然存在很多缺點，比如：它只是在交軌方向采用干涉測量方式，而在順軌方向仍然是采用傳統的實孔徑觀測方式，需要采用例如桿狀波導縫隙天線，這給整個系統的體積和重量方面帶來了負擔。

二維成像方式是干涉式輻射計系統的發展趨勢，它是利用二維平面分布的稀疏天線陣列來直接對二維視場進行干涉成像，因此在兩個方向上都稀疏了天線陣結構，這樣就很大程度上簡化了天線陣的體積和重量。目前實現二維干涉成像的天線陣結構有“U”形、“T”形、“Y”形和“△”形等多種排列方案，如參考文獻[4]M.Martin-Neira?and?J.M.Goutoule，“A?two-dimensional?aperture?synthesisradiometer?for?soil?moisture?and?ocean?salinity?observations”，ESA?Bulletin，No.92，November，pp.95-104，1997。其中“Y”形天線陣性能較好，在相同的視場和分辨率情況下，其系統復雜度最低，而且便于展開，因此被MIRAS(MicrowaveImaging?Radiometer?using?Aperture?Synthesis，MIRAS)系統所采用，如參考文獻[5]M.Martin?Neira，Y.Menard，J.M.Goutoule，and?U.Kraft，“MIRAS，atwo-dimensional?aperture?synthesis?radiometer”，in?Proc.IGARSS，Vol.3，pp.1323-1325，1994。MIRAS系統是二維干涉式成像輻射計的典型代表。