基于波束形成的阵列微波辐射计校正方法

摘要

微波辐射计是一种高灵敏度接收机，广泛用于被动遥感和目标探测领域。针对微波辐射计作用距离有限，空间分辨率低的问题，传统实孔径天线辐射计需要增大天线尺寸，当天线尺寸大到一定程度时，制造和机械扫描都会遇到困难。本文对基于波束形成的阵列微波辐射计校正方法进行了研究。主要研究内容如下： ⑴对于一个数字波束形成系统，产生误差的原因主要有三个部分：采样量化引入的量化误差，天线阵列的误差和接收机系统的非线性误差。本文分别从采样量化引入的量化误差、天线阵列的天线误差和接收系统的非线性误差三个部分详细的分析了波束形成阵列辐射计存在的误差。 ⑵对于多波束辐射计系统，由于接收到的辐射信号相关值比较小，各方向的辐射对最后的相关结果都会产生影响。因此多波束辐射计系统的校正方法不能采用类似点频强信号校正的方法，而是需要考虑阵列方向图，通道幅度相位误差，基本接收天线单元位置误差等各方面的影响，综合进行校正。基于这些校正思想，通过对辐射原理的推导，提出了基于B矩阵的校正方法。这种方法的主要思想是，分别在N个方向位置上放置噪声源，进行多波束扫描，得到一个列数为N的矩阵，这个矩阵包含了幅度、相位和通道位置误差等的相关信息，然后将这个矩阵与测得的亮温矩阵进行相乘处理，可得到我们想要的真实的场景亮温图像。 ⑶针对此种算法，采用8mm波段16通道的单站接收系统分别进行了噪声源场景、高楼场景和烟囱场景的成像实验。实验结果证明：本文提出的校正方法有效地提高了成像图像的质量。