JPH0543260B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0543260B2 JPH0543260B2 JP61271182A JP27118286A JPH0543260B2 JP H0543260 B2 JPH0543260 B2 JP H0543260B2 JP 61271182 A JP61271182 A JP 61271182A JP 27118286 A JP27118286 A JP 27118286A JP H0543260 B2 JPH0543260 B2 JP H0543260B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- noise
- array antenna
- receiver
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は地球表面及びその近傍の物理現象を観
測するために、それらの輝度温度を計測し、その
データを処理して地上局へ伝送する宇宙機等へ搭
載するマイクロ波放射計に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention measures the brightness temperature of the earth's surface and its vicinity, processes the data, and transmits it to a ground station in order to observe physical phenomena on and near the earth's surface. This relates to microwave radiometers mounted on spacecraft, etc.
従来、この種のマイクロ波放射計は空間分離能
を向上させるため、アンテナ部の構成はその放射
ビームの半値幅を狭くすることを可能とするもの
である必要があり、パラボラ型等の機械的反射鏡
を採用している。このような従来のマイクロ波放
射計は、機械的反射鏡を走査して地球面の特定の
幅(走査幅又は観測幅:Swafh)のマイクロ波
(場合によりミリ波)帯雑音を受信し、このアン
テナを給電部に接続された一系統の受信機でその
電力値を計測している。その構成例を第2図に示
す。
Conventionally, in order to improve the spatial separation ability of this type of microwave radiometer, the configuration of the antenna section must be such that the half-width of the radiation beam can be narrowed. It uses a reflective mirror. Such conventional microwave radiometers scan a mechanical reflector to receive microwave (sometimes millimeter wave) band noise of a specific width (scanning width or observation width: Swafh) on the Earth's surface, and then detect this noise. The power value is measured by a single receiver system that connects the antenna to the power feeding section. An example of its configuration is shown in FIG.
この従来型マイクロ波放射計は以下に示す欠点
がある。 This conventional microwave radiometer has the following drawbacks.
(1) 機械的反射鏡を上下左右に走査するので、こ
の放射計と機械的にインターフエースしている
宇宙機に対して外乱トルクが発生し、宇宙機の
姿勢制御制度を劣化させる。(1) Since the mechanical reflector scans vertically and horizontally, a disturbance torque is generated on the spacecraft that mechanically interfaces with this radiometer, which deteriorates the attitude control system of the spacecraft.
(2) これにより他の観測機器、特に光学系センサ
ーの観測精度、空間分解能を低下させてしま
う。(2) This reduces the observation accuracy and spatial resolution of other observation instruments, especially optical sensors.
(3) 又、同様の理由により走査を拘束にすること
が出来ないので、アンテナビームの地球表面で
の瞬時視野を狭くできない。(3) Also, for the same reason, scanning cannot be constrained, so the instantaneous field of view of the antenna beam on the earth's surface cannot be narrowed.
(4) 更に、同様の理由により、走査を段階的(ス
テツプ的)にすることができないため、定めら
れた雑音検出時の積分時間の間だけ瞬時視野が
移動するので、空間分解能がビーム半値角に比
べ相当に低下してしまう。(4) Furthermore, for the same reason, scanning cannot be done in stages, so the instantaneous field of view moves only during the predetermined integration time when noise is detected, so the spatial resolution is limited to the beam half-value angle. It is considerably lower than .
これらの欠点を軽減する方法として、アンテナ
の構成を機械走査式のものから電子走査式のもの
に変更する方法が有る。即ち、アレーアンテナの
各素子に給電された信号の振幅及び位相を制御し
て、アンテナ放射ビームの走査を電子回路により
行う方法である。しかしこの方法は、アレーアン
テナの効率が機械式アンテナに比べて劣る場合が
多く、マイクロ波放射計の温度分解能(感度)を
向上させる上での障害となる。 One way to alleviate these drawbacks is to change the configuration of the antenna from a mechanical scanning type to an electronic scanning type. That is, this is a method in which the amplitude and phase of the signals fed to each element of the array antenna are controlled and the antenna radiation beam is scanned by an electronic circuit. However, with this method, the efficiency of the array antenna is often inferior to that of a mechanical antenna, which is an obstacle to improving the temperature resolution (sensitivity) of the microwave radiometer.
本発明のマイクロ波放射計は、これらの欠点を
解決するため、アンテナをマルチビームを有する
アレーアンテナとし、ことアンテナの各々の給電
点へ独立した受信機を接続して感度の改善を計る
ものである。
In order to solve these drawbacks, the microwave radiometer of the present invention uses an array antenna with multiple beams, and connects an independent receiver to each feed point of the antenna to improve sensitivity. be.
温度分解能の性能を向上させるための一手段と
して、検波出力の積分器に於ける積分時間を長く
とる方法がある。アレーによる合成ビームをマル
チ化し、受信機と並列に複数台接続すると、1ス
イープのステツプ数が1/n2(n2:受信機系統数)
となり、既ね積分時間はn2倍となる。従つて、マ
ルチビーム方式を採用することによつて、温度分
解能の性能向上が可能である。
One way to improve the performance of temperature resolution is to lengthen the integration time in the integrator of the detection output. If the composite beams of the array are multiplied and multiple receivers are connected in parallel, the number of steps in one sweep will be reduced to 1/n 2 (n 2 : number of receiver systems).
Therefore, the integration time becomes n 2 times. Therefore, by adopting the multi-beam method, it is possible to improve the performance of temperature resolution.
次に、本発明について図面を参照して説明す
る。第1図は本発明の一実施例の総合機能系統図
である。
Next, the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 1 is a comprehensive functional system diagram of an embodiment of the present invention.
アレーアンテナ1はアレーアンテナ給電回路2
と1対1で接続され、給電回路2でマルチビーム
を形成させ、その出力の中からn2系統(第1図で
はn2=4)の受信マイクロ波雑音出力を出力す
る。これらの出力雑音はスイツチ3〜6を経由し
て受信機(RF/周波数変換部13〜16、IF/検波
部17〜20)へ供給される。尚、各受信機におい
て、局発回路は共用とすることが可能である。受
信機の検波出力はデータ処理系21へ接続され
る。スイツチ3〜6は給電回路2の出力雑音と軟
正用雑音罫とを切換える。軟正用雑音源としては
スカイホーン10、比較雑音源11及び標準雑音
源12で構成する。これらはハイブリツド9及び
スイツチ7,8、で分配/切換えを行う。 Array antenna 1 is array antenna feeding circuit 2
The feeder circuit 2 forms a multi-beam, and outputs n 2 systems (n 2 = 4 in FIG. 1) of received microwave noise outputs from among the outputs. These output noises are supplied to the receiver (RF/frequency conversion sections 13-16, IF/detection sections 17-20) via switches 3-6. Note that the local oscillator circuit can be shared in each receiver. The detection output of the receiver is connected to a data processing system 21. Switches 3 to 6 switch between the output noise of the power supply circuit 2 and the noise correction line. The noise source for soft correction is composed of a skyhorn 10, a comparison noise source 11, and a standard noise source 12. These are distributed/switched by the hybrid 9 and switches 7 and 8.
第1図のように構成した放射計はアンテナのマ
ルチビーム化により、アンネナ開口面の有効利用
が計れ、複数台の受信機を並列接続を可能とする
ので、マイクロ波放射計の観測温度分解能(感
度)を決定する受信マイクロ波雑音電力の検波後
の積分時間を1台のみの受信機で構成した場合よ
りn2倍(実施例では4倍)長くすることが出来
る。従つて、下記の感度の算出式から√2倍の感
度向上を達成できる。 The radiometer configured as shown in Figure 1 has a multi-beam antenna, which allows effective use of the antenna aperture, and allows multiple receivers to be connected in parallel, so the observation temperature resolution of the microwave radiometer ( The integration time after detection of the received microwave noise power, which determines the sensitivity (sensitivity), can be made n 2 times (4 times in the embodiment) longer than when configured with only one receiver. Therefore, using the sensitivity calculation formula below, it is possible to achieve a sensitivity improvement of √2 times.
△T(K)=k(TR+TA)/√τ・B
ここで△T:感度
k:受信方式で決まる値
TR:受信機雑音温度
TA:アンテナ雑音温度
τ:積分時間
B:受信機雑音帯域幅
アレーをマルチビーム化し、複数台の受信機に
よつて並列に検波及び積分を行うには、給電回路
2の一部にBFN(Beam Forming Netwoyk)回
路を用いる方法があり、次の4通りの実施例が有
る。△T(K)=k(T R +T A )/√τ・B where △T: Sensitivity k: Value determined by reception method T R : Receiver noise temperature T A : Antenna noise temperature τ: Integration time B: Receiver Noise Bandwidth To convert the array into a multi-beam array and perform detection and integration in parallel using multiple receivers, there is a method of using a BFN (Beam Forming Network) circuit as part of the feeder circuit 2. There are four examples.
1 第3図に示す様に、レンズ或いはバトラーマ
トリクスを用いて、走査ステツプ数に等しい数
の合成ビームを形成し、これをスイツチマトリ
クスによつて各受信機へ切り替える方式。1. As shown in Fig. 3, a system in which a lens or Butler matrix is used to form a number of composite beams equal to the number of scanning steps, and these are switched to each receiver using a switch matrix.
2 第4図に示す様に、受信機系統数に等しい数
の合成ビームをレンズ或いはバトラーマトリク
スを用いて形成し、これを各受信機へ接続す
る。また、各合成ビームは移相器により走査範
囲をステツプ状に走査する。2. As shown in FIG. 4, a number of composite beams equal to the number of receiver systems are formed using lenses or a Butler matrix, and these are connected to each receiver. Further, each combined beam scans the scanning range in a stepwise manner by a phase shifter.
3 第5図及び第5図のBFNの詳細を第6図に
示す様に、各アンテナ素子の出力をn2分配し、
1つの受信器系毎に個別に移相器を設けて走査
する方式。3 As shown in Fig. 5 and the details of the BFN in Fig. 5 in Fig. 6, the output of each antenna element is divided into n 2 ,
A scanning method in which a phase shifter is provided individually for each receiver system.
4 第5図及び第5図のBFNの詳細を第7図に
示す様に、アンテナ素子を受信機系統数の数に
分割し、各々ネツトワーク回路にて合成マルチ
ビームを形成し各受信機へ接続する方式。4 As shown in Fig. 5 and the details of the BFN in Fig. 5, the antenna element is divided into the number of receiver systems, and each network circuit forms a composite multi-beam to each receiver. Connection method.
以上説明したように本発明によれば、アンテナ
の開口面の有効利用が計れ、かつ観測温度分解能
(感度)の向上したマイクロ波放射計が得られる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a microwave radiometer that can effectively utilize the aperture of the antenna and has improved observation temperature resolution (sensitivity).
第1図は本発明の総合機能系統図、第2図は従
来のマイクロ波放射計の総合機能系統図、第3
図、第4図及び第5図は本発明のアレーアンテナ
給電回路のブロツク図、第6図及び第7図は第5
図に於けるBFN回路の内部詳細を示すブロツク
図である。
1……アレーアンテナ素子、2……アレーアン
テナ給電回路、3〜8……切換えスイツチ、9…
…混成器、10……スカイホーンアンテナ、11
……比較雑音源、12……標準雑音源、13〜1
6……RF/周波数変換部、17〜20……IF/
検波部、21……データ処理系、22……パラボ
ラアンテナ、23……アンテナ駆動機構部、24
……低雑音増幅器、25……固定移相器、26…
…BFN回路、27……スイツチマトリクス、2
8……可変移相器、29……分配器、30……ネ
ツトワーク回路。
Fig. 1 is a comprehensive functional system diagram of the present invention, Fig. 2 is a comprehensive functional system diagram of a conventional microwave radiometer, and Fig. 3 is a comprehensive functional system diagram of the conventional microwave radiometer.
4 and 5 are block diagrams of the array antenna feeding circuit of the present invention, and FIGS.
FIG. 2 is a block diagram showing internal details of the BFN circuit shown in the figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Array antenna element, 2...Array antenna feeding circuit, 3-8...Switching switch, 9...
...Mixer, 10...Skyhorn antenna, 11
... Comparison noise source, 12 ... Standard noise source, 13-1
6...RF/frequency conversion section, 17-20...IF/
Detection section, 21... Data processing system, 22... Parabolic antenna, 23... Antenna drive mechanism section, 24
...Low noise amplifier, 25...Fixed phase shifter, 26...
...BFN circuit, 27...Switch matrix, 2
8... variable phase shifter, 29... distributor, 30... network circuit.
Claims (1)
と、前記アレーアンテナのアンテナビームをマル
チビームとするビーム形成回路と、前記ビーム形
成回路を介して前記アレーアンテナに選択的に結
合され入力される信号の雑音温度を検出する複数
の雑音温度検出用受信機と、、前記受信機の出力
を処理するとともに前記アレーアンテナを走査制
御する信号処理回路とを含む高精度マイクロ波放
射計。1. An electronic scanning array antenna with directivity, a beam forming circuit that converts the antenna beam of the array antenna into a multi-beam, and noise in a signal that is selectively coupled and input to the array antenna via the beam forming circuit. A high-precision microwave radiometer including a plurality of noise temperature detection receivers that detect temperatures, and a signal processing circuit that processes the outputs of the receivers and scans and controls the array antenna.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61271182A JPS63124926A (en) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | High-accuracy microwave radiometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61271182A JPS63124926A (en) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | High-accuracy microwave radiometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63124926A JPS63124926A (en) | 1988-05-28 |
JPH0543260B2 true JPH0543260B2 (en) | 1993-07-01 |
Family
ID=17496489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61271182A Granted JPS63124926A (en) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | High-accuracy microwave radiometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63124926A (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07111448B2 (en) * | 1988-05-31 | 1995-11-29 | 宇宙開発事業団 | Microwave radiometer |
GB0005926D0 (en) * | 2000-03-10 | 2000-05-03 | Univ Glasgow | Microwave radiometry |
JP5271580B2 (en) * | 2008-03-25 | 2013-08-21 | 日本電信電話株式会社 | High frequency band noise generator |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP61271182A patent/JPS63124926A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63124926A (en) | 1988-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2513405B2 (en) | Dual frequency array antenna | |
CA2630379C (en) | Frequency scanning antenna | |
US3836970A (en) | Antenna array for aircraft navigation system | |
US4178100A (en) | Distributed-switch Dicke radiometers | |
JPH07209359A (en) | Electron scanning microwave radiometer | |
USH1383H (en) | Space-based tethered phased-array antenna | |
US4647933A (en) | Phased antenna array for wind profiling applications | |
JP3216713B2 (en) | Phased array radar | |
US4978962A (en) | Electrically scanning microwave radiometer | |
EP1932212B1 (en) | Frequency scanning antenna | |
JP3068481B2 (en) | DBF antenna device | |
JPH0543260B2 (en) | ||
JP3181415B2 (en) | Radar equipment | |
JP2580822B2 (en) | Electronic scanning antenna | |
WO2010053608A2 (en) | Ir conformal imaging using phased scanning array | |
JPH07209360A (en) | Microwave radiometer | |
US20220229172A1 (en) | Active antenna radar with extended angular coverage | |
JPH02111109A (en) | Array antenna system | |
JPH0213860A (en) | Microwave radiometer mounted of satellite | |
JPH0793534B2 (en) | Antenna device | |
JPS59128465A (en) | Microwave radio meter | |
JP2959220B2 (en) | Electronic scanning antenna | |
JP2000059141A (en) | Antenna device | |
JP3447946B2 (en) | Radar equipment | |
JPH07111448B2 (en) | Microwave radiometer |