CN109521405B - 一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法，属于微波辐射计定标技术领域。所述的定标方法中，卫星搭载的微波辐射计的工作波段在微波波段1‑1000GHz；包括以下步骤：步骤一、天线后端接收机定标，具体包括从扫描旋转馈源观测冷空以及从扫描旋转馈源观测黑体；步骤二、整光路定标观测，得到观测恒星和行星的输出；步骤三、整光路定标观测冷空；步骤四、基于步骤一和步骤三的输出计算外置的天线系统以及副反系统的传递函数；步骤五、计算冷空实际亮温；步骤六、计算恒星和行星的实际亮温。本方法精度高，成本低，便于推广等优点，因此适合于作为星载采用大口径天线微波辐射计全口径定标方法。

Description

一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法

技术领域

本发明涉及一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法，属于微波辐射计定标技术领域。

背景技术

在微波和毫米波波段，卫星搭载的微波辐射计为了提高足够的空间分辨率观测地球，不得不采用大口径的天线来提高天线波束宽度，天线口径往往达到几米甚至几十米，卫星本体难以搭载足够大小的黑体对辐射计整机进行标定，只能依靠搭载小型的黑体，仅对天线后端的接收机进行两点标定，而暴露在外的大天线和副反不能进行精确标定。

发明内容

本发明的目的是为了解决以高度系统化的方式实现大口径天线微波辐射计全口径定标以及适用于卫星平台定标的技术问题，提出了一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法中，卫星搭载的微波辐射计的工作波段在微波波段1-1000GHz；

本标定方法，包括以下步骤：

步骤一、天线后端接收机定标，具体包括如下子步骤：

步骤1.1从扫描旋转馈源观测冷空，设输出为Yc1则有：

Yc1＝Inc+A2； (1)

其中，Inc是冷空辐射特性；A2代表天线后端接收机传递函数；接收机输出的Yc1单位为K，即开尔文；

其中，A2为天线后端接收机传递函数，能够描述接收机的工作性能；

步骤1.2从扫描旋转馈源观测黑体，设输出为Yh1则有：

Yh1＝Inh+A2； (2)

其中，Inh代表已知的黑体辐射特性；输出的Yh1单位为K，即开尔文；

步骤二、整光路定标观测，得到观测恒星和行星的输出：

设观测恒星和行星的输出为Ys，则有：

Ys＝Ins+A1+A2； (3)

其中，Ins代表射电星能量，即恒星和行星的辐射特性；A1为外置天线系统参数，具体表示外置的天线系统以及副反系统的传递函数；Ys的单位是K，即开尔文；恒星和行星在可观测情况下，能量最强的优先观测；

其中，A1用于描述外置天线系统以及副反系统的工作性能；

步骤三、整光路定标观测冷空，输出记为Yc2，表达为(4)：

Yc2＝Inc+A1+A2； (4)

其中，Yc2是观测出来的；A1是未知量；A2为接收机传递函数；

其中，接收机传递函数通过A2＝Yh1-Inh计算；

其中，Yh1为扫描旋转馈源观测黑体；Inh为已知的黑体辐射特性；

步骤四、基于步骤一和步骤三的输出计算A1，具体通过公式(5)计算:

A1＝Yc2-Yc1； (5)

步骤五、计算冷空实际亮温，具体根据公式(6)实现：

Inc＝Yc1-A2； (6)

步骤六、计算恒星和行星的实际亮温，具体根据公式(7)实现：

Ins＝Ys-A1-A2； (7)

至此，从步骤一到步骤六，为了在卫星入轨后实时提取微波辐射计外置的大口径天线和副反系统参数A1，采用借助射电星、行星和冷空观测方法，进行系统性标定，得到全口径两点定标所必须的高温源Ins，低温源Inc。

有益效果

本发明一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

为了订正外置天线和副反的影响，采用观测射电星、行星和冷空的观测组合，进行一定的数学过程，提取外置天线和副反的参数，该方法精度高，成本低，便于推广等优点，因此适合于作为星载采用大口径天线微波辐射计全口径定标方法。

附图说明

图1一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法的星载微波辐射计定标结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

图1是基于本定标方法搭建的星载微波辐射计定标系统。图1中，第一幅反射面、第二副反射面以及主反射面组成A1副反系统；

射电星能量INs或者冷空能量INc信号首先由主反射面接收到，然后由主反射面反射给第一副反射面，信号再反射给第二副反射面，再反射给旋转扫描镜，旋转扫描镜通过选择信号，(选择A1接收的信号或者热源及冷空定标镜接收的信号)传递给准光系统，此过程组成了外置的天线系统A1；

外置的天线系统和副反系统共同构成了外置的天线系统和副反系统，其传输函数为A1；

其中，两处Inc是全口径两点定标所必须的低温源；DN是接收机输出生产模块、LNA是低噪声放大器模块、LO是本振功率模块；

系统中各模块的连接关系如下：

射电星能量INs或者冷空能量INc信号首先由主反射面接收到，然后由主反射面反射给第一副反射面，信号再反射给第二副反射面，再反射给旋转扫描镜，旋转扫描镜通过选择信号(选择A1接收的信号或者热源及冷空定标镜接收的信号)传递给准光系统，此过程组成了外置的天线系统A1；低噪声放大器模块与本振功率模块相连，本振功率模块与中频模块相连，中频模块与A/D模块相连，A/D模块与接收机输出生产模块相连；

其中，由低噪声放大器模块、本振功率模块、中频模块、A/D模块以及接收机输出生产模块组成了天线后端接收机，其传递函数为A2，A2能够描述接收机的工作性能；

A1为外置的天线系统以及副反系统的传递函数，用于描述外置天线系统以及副反系统的工作性能；

LNA(低噪声放大器)放大并输出54GHz信号20dbm，LO本振信号53.7GHz，混频(衰减1dbm)后得到0.3GHz的中频信号进入中频模块(衰减1dbm)，通过A/D采样(衰减1dbm)变成数字信号，该数字信号经过DN模块输出信号17dbm)。

虽然本文结合附图实例描述了本专利的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，还可以做出若干改进，这些也视为属于本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种适用于星载大口径天线微波辐射计的全口径定标方法，其特征在于：卫星搭载的微波辐射计的工作波段在微波波段1-1000GHz；本定标方法，包括以下步骤：

步骤一、天线后端接收机定标，具体包括如下子步骤：

步骤1.1从扫描旋转馈源观测冷空，设输出为Yc1则有：

Yc1＝Inc+A2； (1)

其中，Inc是冷空辐射特性；A2代表天线后端接收机传递函数；接收机输出的Yc1单位为K，即开尔文；

其中，A2为天线后端接收机传递函数，能够描述接收机的工作性能；

步骤1.2从扫描旋转馈源观测黑体，设输出为Yh1则有：

Yh1＝Inh+A2； (2)

其中，Inh代表已知的黑体辐射特性；输出的Yh1单位为K，即开尔文；

步骤二、整光路定标观测，得到观测恒星和行星的输出：

设观测恒星和行星的输出为Ys，则有：

Ys＝Ins+A1+A2； (3)

其中，Ins代表恒星和行星的辐射特性；A1为外置天线系统参数，具体表示外置的天线系统以及副反系统的传递函数；Ys的单位是K，即开尔文；恒星和行星在可观测情况下，能量最强的优先观测；

其中，A1用于描述外置天线系统以及副反系统的工作性能；

步骤三、整光路定标观测冷空，输出记为Yc2，表达为(4)：

Yc2＝Inc+A1+A2； (4)

其中，Yc2是观测出来的；A1是未知量；A2为接收机传递函数；

其中，接收机传递函数通过A2＝Yh1-Inh计算；

其中，Yh1为扫描旋转馈源观测黑体；Inh为已知的黑体辐射特性；

步骤四、基于步骤一和步骤三的输出计算A1，具体通过公式(5)计算:

A1＝Yc2-Yc1； (5)

步骤五、计算冷空实际亮温，具体根据公式(6)实现：

Inc＝Yc1-A2； (6)

步骤六、计算恒星和行星的实际亮温，具体根据公式(7)实现：

Ins＝Ys-A1-A2； (7)

至此，从步骤一到步骤六，为了在卫星入轨后实时提取微波辐射计外置的大口径天线和副反系统参数A1，进行系统性标定，得到全口径两点定标所必须的高温源Ins，低温源Inc。

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