CN109725368B - 一种便携式微波线极化源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种便携式微波线极化源，用于对室外的微波辐射计进行检测和定标，所述微波线极化源包括：可旋转的极化光栅和可调支撑机构；所述可旋转的极化光栅包括圆环和固定在圆环内若干个平行的金属丝；所述可调支撑机构为圆柱体，所述可旋转的极化光栅嵌套在可调支撑机构的内壁上，待测的微波辐射计设置在可旋转的极化光栅下方，所述微波辐射计天线口面与可旋转的极化光栅的圆环面平行；所述可旋转的极化光栅通过旋转改变其与微波辐射计天线的极化方向的夹角，从而为微波辐射计发送不同的极化量。本发明的装置极大的简化全极化微波辐射计定标的线极化源的复杂度，对于全极化微波辐射计接收机的交叉极化量的调整和验收具有重要的价值。
Description
技术领域
本发明涉及微波辐射领域，具体涉及一种便携式微波线极化源。
背景技术
微波辐射计是一种被动微波遥感仪器，可通过接收来目标特性的电磁辐射或者反射电磁波对地物目标进行探测。微波遥感仪器可全天时、全天候地探测全球大气温湿度、水汽含量、海洋表面温度、海洋风场、土壤湿度等资料，在大气和海洋及陆地观测中具有重要的地位。全极化微波辐射计可获得目标特性的极化信息，可用于探测海洋风向等重要信息，而被Windsat、Aquarius等卫星作为主要载荷。微波波段的线极化源在全极化微波辐射计的研制、检测和定标等方面有重要应用。
目前已有的线极化源结构复杂，而且一般需要液氮等制冷装置组成的两个不同温度的辐射源，所以全极化微波辐射计相位调整等工作只能在特定的实验场地进行，且花费较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的全极化微波辐射计接收机的定标仪器过于复杂的问题，提出了一种的解决方案，通过可旋转的极化光栅实现连续可调的便携式线极化源。
为了实现上述目的，本发明提出了一种便携式微波线极化源，用于对室外的微波辐射计进行检测和定标，所述微波线极化源包括：可旋转的极化光栅和可调支撑机构；所述可旋转的极化光栅包括圆环和固定在圆环内若干个平行的金属丝；所述可调支撑机构为圆柱体，所述可旋转的极化光栅嵌套在可调支撑机构的内壁上，待测的微波辐射计设置在可旋转的极化光栅下方，所述微波辐射计天线口面与可旋转的极化光栅的圆环面平行；所述可旋转的极化光栅通过旋转改变其与微波辐射计天线的极化方向的夹角，从而为微波辐射计发送不同的极化量。
作为上述装置的一种改进，所述金属丝为钼丝。
作为上述装置的一种改进，所述可调支撑机构的内壁中间位置设置凸台；并在凸台上方内壁上对称设置两个窗口，用于手动旋转圆环。
作为上述装置的一种改进，所述圆环的材料为钢。
本发明提供了一种便携式微波线极化源，用于对室内的微波辐射计进行检测和定标；其特征在于，所述微波线极化源包括：可旋转的极化光栅、可调支撑机构和冷源/热源；所述可旋转的极化光栅包括圆环和固定在圆环内若干个平行的金属丝；所述可调支撑机构为圆柱体，所述可旋转的极化光栅嵌套在可调支撑机构的内壁上，待测的微波辐射计设置在可旋转的极化光栅下方，所述微波辐射计天线口面与可旋转的极化光栅的圆环面平行；并正对冷源冷源/热源；所述可旋转的极化光栅通过旋转改变其与微波辐射计天线的极化方向的夹角，从而为微波辐射计发送不同的极化量。
作为上述装置的一种改进，所述冷源为液氮，热源为加热的人造黑体。
作为上述装置的一种改进，所述金属丝为钼丝。
作为上述装置的一种改进，所述可调支撑机构的内壁中间位置设置凸台，并在凸台上方内壁上对称设置两个窗口，用于手动旋转圆环。
作为上述装置的一种改进，所述圆环的材料为钢。
本发明的优势在于：
本发明的装置在室外使用时，不需要额外提供独立的辐射源，在室内使用时仅需额外提供一个独立的辐射源；极大的简化了全极化微波辐射计定标的线极化源的复杂度，对于全极化微波辐射计接收机的交叉极化量的调整和验收方面的应用具有重要的价值。
附图说明
图1为本发明的便携式微波线极化源的结构示意图；
图2为使用本发明的微波线极化源在室外测量微波辐射计参数实验的结构示意图；
图3为使用本发明的微波线极化源在室内测量微波辐射计参数实验的结构示意图；
图4为实验测量的V极化、H极化和交叉极化T3输出量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明提出一种便携式微波线极化源，包括：可旋转的极化光栅和可调支撑机构。
本装置核心部件为可旋转的极化光栅，所述可旋转的极化光栅包括钢的圆环和固定在圆环内若干个平行的金属丝；综合考虑到材料的电导率和力学性能，选择钼丝作为金属丝。可调支撑机构为圆柱形金属桶，所述可旋转的极化光栅嵌套在可调支撑机构的内壁上；其内壁的中间位置设置凸台或若干个凸起，用于支撑可旋转的极化光栅。并在凸台上方的适当位置开两个小窗口，用于手动旋转极化光栅。
如图2所示，本发明的便携式微波线极化源在室外测量辐射计参数。
首先，根据不同频率选择不同间距的极化光栅，并将可旋转的极化光栅固定到支撑机构上面。然后，将该装置移至室外，使极化光栅面对无遮挡的冷空。最后，将待测的微波辐射计固定到极化光栅下面，使微波辐射计天线口面与极化光栅平行且尽量使两者间距较小。冷空可通过极化光栅透射进入天线口面，同时微波辐射计辐射的亮温经过极化光栅反射进入天线口面。定义极化线栅与天线的一个极化方向的夹角为θ，微波辐射计接收到的极化量随着极化光栅的旋转角度θ变化随之发生改变。
如图3所示，本发明的便携式微波线极化源在室内测量辐射计参数。
首先，根据不同频率选择不同间距的极化光栅，并将可旋转的极化光栅固定到支撑机构上面。然后，使极化光栅面对冷源或热源。优选的，冷源为液氮，热源为加热的人造黑体。最后，将待测的微波辐射计固定到极化光栅下面，使微波辐射计天线口面与极化光栅平行且尽量使两者间距较小。微波辐射计接收到的极化量随着极化光栅的旋转角度θ变化随之发生改变。
冷空/冷源经过极化光栅透射的亮温与微波辐射计逆向辐射亮温共同提供的线极化源。接收机接收到的总的亮温可以表示为：
其中，Γ||和Γ⊥分别为极化光栅平行和垂直方向的透射率，R||和R⊥分别为极化光栅平行和垂直方向的反射率，L||和L⊥分别为极化光栅平行和垂直方向的发射率。
极化光栅具有较好的极化波透射和反射特性，R||≈1、Γ⊥≈1而R⊥≈0、Γ||≈0，极化光栅自身辐射也非常小，若忽略小量，接收机接收到的亮温公式可以简化为：
可以看出若冷空/冷源与接收机和天线的逆向辐射亮温差异较大时，可以得到较大的交叉极化量T3，构成了一个线极化源。由于冷空/冷源与接收机和天线的逆向辐射亮温差异较大，通过旋转极化光栅可以实现连续可调的线极化源。另外，若冷空/冷源与接收机和天线的逆向辐射亮温相等时，交叉极化量T3为零。
将X波段天线与光栅平行放置并对着冷空/冷源，使冷空/冷源的辐射亮温能够通过极化光栅透射进入X波段天线被接收机接收。图4为实验接收机的V极化、H极化和交叉极化T3输出量。由于大气对X波段的影响较小，而冷空/冷源与接收机和天线的逆向辐射亮温差异较大，所以可观测到非常明显的交叉极化量T3。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种便携式微波线极化源，用于对室外的微波辐射计进行检测和定标，其特征在于，所述微波线极化源包括：可旋转的极化光栅和可调支撑机构；所述可旋转的极化光栅包括圆环和固定在圆环内若干个平行的金属丝；所述可调支撑机构为圆柱体，所述可旋转的极化光栅嵌套在可调支撑机构的内壁上，待测的微波辐射计设置在可旋转的极化光栅下方，所述微波辐射计天线口面与可旋转的极化光栅的圆环面平行；所述可旋转的极化光栅通过旋转改变其与微波辐射计天线的极化方向的夹角，从而为微波辐射计发送不同的极化量。
2.根据权利要求1所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述金属丝为钼丝。
3.根据权利要求1或2所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述可调支撑机构的内壁中间位置设置凸台；所述凸台上方内壁上对称设置两个窗口，用于手动旋转圆环。
4.根据权利要求1所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述圆环的材料为钢。
5.一种便携式微波线极化源，用于对室内的微波辐射计进行检测和定标；其特征在于，所述微波线极化源包括：可旋转的极化光栅、可调支撑机构和冷源/热源；所述可旋转的极化光栅包括圆环和固定在圆环内若干个平行的金属丝；所述可调支撑机构为圆柱体，所述可旋转的极化光栅嵌套在可调支撑机构的内壁上，待测的微波辐射计设置在可旋转的极化光栅下方，所述微波辐射计天线口面与可旋转的极化光栅的圆环面平行；所述可旋转的极化光栅正对冷源/热源；所述可旋转的极化光栅通过旋转改变其与微波辐射计天线的极化方向的夹角，从而为微波辐射计发送不同的极化量。
6.根据权利要求5所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述冷源为液氮，热源为加热的人造黑体。
7.根据权利要求5所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述金属丝为钼丝。
8.根据权利要求5所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述可调支撑机构的内壁中间位置设置凸台，所述凸台上方内壁上对称设置两个窗口，用于手动旋转圆环。
9.根据权利要求5所述的便携式微波线极化源，其特征在于，所述圆环的材料为钢。
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