[發明專利]一種全極化微波輻射計變溫源裝置

有效

• 申請號: 201410578819.6
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104266768B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 王振占;王新彪;劉璟怡;陸浩;李彬;張升偉
• 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: G01J5/52
• 分類號: G01J5/52;G01J5/60
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司11472
• 代理人: 王宇楊,王敬波

技術領域

本發明涉及微波輻射計定標技術領域，尤其涉及一種全極化微波輻射計變溫源裝置。

背景技術

微波(包括毫米波和亞毫米波)輻射計是一種被動式的微波遙感器，用于全天時、全天候地觀測全球大氣溫度和濕度、水汽含量、降雨量等空間氣象資料，以及海洋表面溫度、海洋風場、土壤濕度等信息，其在大氣探測及海洋觀測中具有重要作用。

全極化微波輻射計是一種新型的被動式微波遙感器，它能夠一次測量目標的4個Stokes參量，是對目標特征提取的又一有力手段。傳統的微波輻射計外定標方法都是采用兩點定標，但是全極化微波輻射計中的T3、T4通道不同于傳統的兩點定標，因為其中包含了線極化和圓極化信息。傳統的兩點定標法不能產生已知的線極化信息和圓極化信息，所以不能滿足全極化微波輻射計的外定標要求。并且傳統的微波輻射計變溫源由定標體和溫控裝置組成，通過控制定標體物理溫度來達到變溫輸出的目的。這種方式的缺點是定標體從一個溫度到另外一個溫度調節時間長，一般需要30分鐘～60分鐘，溫度不好控制。尤其是在熱真空環境下，有時需要調節幾個小時才能夠使定標體溫度穩定和均勻。

在全極化輻射計定標研究領域，國外起步較早，已經出現的全極化微波輻射計定標源原理圖如圖1所示。其原理為：先通過處于環境溫度的黑體和液氮冷卻的黑體產生非極化信號,非極化信號通過極化分裂格網產生線極化信號,最后信號通過相位延遲板時,部分線極化信號轉化為圓極化信號,從而產生全極化微波輻射計充分定標所需的4個Stokes參數。這種全極化定標源在實際應用中主要存在以下缺點：①定標方程算法復雜，參數矩陣求解困難；②頻率兼容性差，相位延遲板在各個頻段表現差異較大；③由于相位延遲板的阻抗失配等問題，存在較明顯的反射問題，導致較大的定標系統誤差和隨機誤差。

發明內容

本發明的目的在于，為解決現有的全極化微波輻射計定標技術存在定標體溫度不易控制，或定標方程算法復雜及頻率兼容性差的問題，本發明提供了一種全極化微波輻射計變溫源裝置，通過采用本發明中的相位延遲器替代附圖1中的相位延遲板，簡化了定標方程；同時由于設有極化網格的相位延遲器擁有良好的寬帶性能，使得該相位延遲器具有很高的頻率兼容性，且由該相位延遲器引入的定標誤差將會大大減小。

本發明提供了一種全極化微波輻射計變溫源裝置，該裝置具有輸出亮度溫度連續可變，變溫時間短，測試方便的特點。

所述的變溫源裝置能夠提供給全極化微波輻射計從低溫到高溫連續可變的全極化噪聲溫度，從而實現全極化微波輻射計的星上整體定標，能同時對星載全極化微波輻射計觀測的四個Stokes參量進行定標。本發明的變溫源裝置同時也可應用與工作在對大氣透明的微波、毫米波波段的地基全極化微波輻射計系統。

本發明通過相位延遲器的獨立旋轉，與第一極化網格之間產生可調角度差。更利于星載應用。因為，相位延遲器相比于已有的如圖1所示的整體旋轉方式相比，有更小的旋轉慣量，同時，旋轉相位延遲器比旋轉第一極化網格對旋轉伺服的要求更低，旋轉第一極化網格需要比較大的旋轉滑環，而旋轉相位延遲器可以用常規的電機軸旋轉伺服，使得變溫源裝置的結構簡化，便于操作。

為實現上述目的，本發明的全極化微波輻射計變溫源裝置包括：定標熱源、定標冷源、第一極化網格和相位延遲器；所述定標熱源所在平面與定標冷源所在的平面相互垂直，所述第一極化網格位于所述定標冷源與定標熱源之間且其與水平面成45度角；所述定標熱源、定標冷源和第一極化網格之間的相對位置固定，所述相位延遲器以垂直于其所在平面的中心軸為中心旋轉設置。

作為上述技術方案的進一步改進，所述的相位延遲器包括第二極化網格和平面反射板，所述第二極化網格位于平面反射板之前，兩者的間距可調。

作為上述技術方案的進一步改進，所述相位延遲器所在平面與第一極化網格所在平面平行。

作為上述技術方案的進一步改進，所述的定標熱源為微波黑體，其物理溫度保持恒溫。

作為上述技術方案的進一步改進，所述定標冷源采用冷空背景輻射或制冷后的微波黑體。

作為上述技術方案的進一步改進，所述的變溫源裝置輸出的4個stokes亮度溫度T_V、T_H、T₃和T₄分別表示為：