【摘 要】
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多频段地基微波辐射计作为海上平台的海洋遥感定标检验关键现场观测设备之一,主要目标是实时观测海洋动力环境,测量海面温度、海洋水汽含量、海面风场等参数,特别用于微波辐射遥感机理研究,建立海洋参数的反演模型.地基微波辐射计工作在6.8GHz、10.7GHz、18.7GHz、23.8GHz和37GHz五个频段,由天线单元、接收机单元、扫描机构单元、温度测量单元、数据采集与系统控制单元和电源单元组成,对海温
【机 构】
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中国科学院空间科学与应用研究中心微波遥感技术重点实验室,北京,100190;中国科学院大学,北京,100190
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多频段地基微波辐射计作为海上平台的海洋遥感定标检验关键现场观测设备之一,主要目标是实时观测海洋动力环境,测量海面温度、海洋水汽含量、海面风场等参数,特别用于微波辐射遥感机理研究,建立海洋参数的反演模型.地基微波辐射计工作在6.8GHz、10.7GHz、18.7GHz、23.8GHz和37GHz五个频段,由天线单元、接收机单元、扫描机构单元、温度测量单元、数据采集与系统控制单元和电源单元组成,对海温、水汽、液水、风场等参数进行探测,同时具有周期定标功能,修正仪器的漂移,并能够把观测数据和定标数据实时传送到室内工作站.天线单元由波纹喇叭天线组成,接收机采用全功率的工作体制,结构简单,可靠性高,同时五频段接收机采用超外差形式,进一步提高系统稳定性.该系统定标采用内定标和外定标结合的模式,在实验室环境内做整体的外定标,在实际的工作环境中采用噪声注入的方式进行周期性的两点定标.其中,高温参考源为安装在接收机内的噪声源在加电状态下与匹配负载耦合;低温参考源为安装在接收机内的噪声源在不加电状态下与匹配负载耦合,通过两个高低不同的亮温,来确定岸基微波辐射计的定标曲线.扫描方式采用垂直平面内的360°圆周扫描,使天线波束依次指向不同的观测角度和定标源,完成对测量数据和定标数据的获取.1.4GHz辐射计由于天线口面尺寸较大,外定标无法提供相应的冷源,采用大气多角度定标方法,提高定标精度和测量准确度.通过实验室的测试,各频段线性度测试均达到0.9999以上,灵敏度在积分时间400ms情况下达到0.15K以下.实际的实验环境下无法进行实时的外定标,并且实时内定标的两个已知点处于响应曲线的高端,所以在测量海面的时候,需要对于非线性引起的误差进行修正.实验室环境下,通过采用变温源从80K到330K之间的变温源试验,确定定标支路的传输特性,分析接收机的响应参数,我们很好地解决了这个问题,使得辐射计能够准确用于海面测量.
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