[發明專利]一種微波輻射計冷空反射鏡的賦形設計方法

有效

• 申請號: 201310489611.2
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103487859A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 蘇晟;錢巧元;謝振超;史耀強
• 申請（專利權）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號: G02B5/10
• 分類號: G02B5/10;G01S7/40
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及偏置拋物面反射鏡的賦形設計領域，特別涉及一種應用于衛星微波輻射計定標系統的具有低漏射率的微波輻射計冷空反射鏡的賦形設計方法。

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背景技術

微波輻射計的輻射定標是定量化衛星遙感技術的重要環節，直接關系到遙感探測精度。輻射定標的基本原理是以輻射標準源或參考信號為基準，通過對比實驗，建立遙感儀器輸出信號和觀測目標絕對物理量之間的換算關系。因為絕大多數星載遙感儀器輻射響應具有線性特性，在軌星上輻射定標一般需要高、低輻射兩個參考標準來確定定標關系。微波輻射計一般以宇宙冷空背景作為低輻射標準源。收集冷空輻射信號再將其進行處理、定標比對的過程即為冷定標，冷定標方式有天線口面定標和饋源口面定標。

輻射計主天線和饋源繞軸轉動，在轉動一周內，各通道饋源喇叭依次對準冷空反射鏡焦點實現一次冷空定標觀測。在冷空定標觀測狀態時，為了保證定標精度，需要確保所收集的輻射信號絕大部來自冷空，但冷空反射鏡對饋源不會全覆蓋，存在漏射，因此在接收冷空輻射時，還會引入其他背景的輻射信號，影響定標精度。冷空反射鏡漏射的能量有一部分漏射至主面，另一部分漏射至自由空間，在軌進行冷定標時，漏射至主面的能量進入饋源對冷定標的影響較大。冷空反射鏡尺寸變大可以降低漏射率，但是會增加冷空反射鏡對主天線遙感觀測時的干涉影響。因此需對冷空反射鏡進行賦形，使其在有限的尺寸大小約束內，降低它到主天線的漏射率（冷空反射鏡到主鏡口面的漏射率控制在0.15%內），從而提高定標精度。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于饋源口面定標方式輻射計的冷空反射鏡的賦形設計方法，通過對冷空反射鏡進行特殊賦形，使冷空反射鏡在對主天線遙感觀測不產生物理干涉影響的前提下，降低到主天線的漏射率，提高定標精度。

本發明為一種微波輻射計冷空反射鏡的賦形設計方法,?對應用于饋源口面定標方式輻射計的冷空反射鏡進行賦形，其特征在于，包括以下步驟：

S1：確定冷空反射鏡的拋物線方程，并根據所述拋物線方程獲得冷空反射鏡的拋物面母體；

S2：確定冷空反射鏡的偏置角；

S3：計算饋源的能量分布；

S4：計算冷空反射鏡的輪廓線，具體的根據所述饋源的能量分布，計算出饋源中心線上距離饋源口面不同高度處的能量值；在經過饋源中心線的一平面上距離饋源口面不同高度處，計算出低于中心線能量同一個能量值的位置點的坐標值，將這些位置點的坐標值擬合成一條直線，該直線為冷空反射鏡的截線；所述截線繞饋源中心線旋轉一周，成為一個錐體；所述錐體與所述拋物面母體相交部分形成冷空反射鏡的輪廓線。

一些實施例中，結合冷空反射鏡的實際空間位置約束條件，根據冷空反射鏡拋物線焦距對其相對于饋源口面仰角的影響，并結合冷空反射鏡的實際空間位置約束條件，來選擇冷空反射鏡的拋物線方程的焦距。

一些實施例中，根據冷空反射鏡的波束指向要求來確定冷空反射鏡的偏置角；冷空反射鏡的波束指向與冷空反射鏡的拋物線的軸線平行，又因為波束指向與饋源中心線的角度由冷空反射鏡的具體的安裝位置決定，因此由波束指向與饋源中心線的角度來得到冷空反射鏡的偏置角。

一些實施例中，當饋源的能量分布的圓對稱性較差時，則計算多個平面上的截線方程，最后將多條截線方程擬合成一個體，再用擬合成的體與拋物面母體相交，形成冷空反射鏡的輪廓線，其中多個平面上的截線方程的計算方法與S4中的計算方法相同。

一些實施例中，當冷空反射鏡運用于多饋源系統中時，選擇波束最寬的饋源照射作為輸入條件進行冷空反射鏡的賦形。

一些實施例中，步驟S3中，在經過饋源中心線的一平面上距離饋源口面不同高度處，計算出低于中心線能量28.5-30dB的位置點的坐標值，將其擬合成一條直線，該直線為冷空反射鏡的截線。

本發明由于采用以上技術方案，使之與現有技術相比，具有的優點和積極效果為：

本發明提供了一種微波輻射計冷空反射鏡的賦形設計方法，使得冷空反射鏡對饋源的能量覆蓋效果均勻，在一定的空間尺寸約束下，具有低漏射率的特點，且本發明適用于冷空反射鏡應用于各種饋源口面定標方式的微波輻射計中。

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附圖說明

結合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本發明的上述及其他特征和優點，其中：

圖1為冷空反射鏡的三維立體圖；

圖2為冷空反射鏡的截線圖；

圖3為采用本發明提供的方法獲得的冷空反射鏡和一般偏置拋物面的比較圖。