机载微波辐射计测云中液态水含量_反演方法

国家自然科学奖推荐书-上海科学技术奖

一、项目名称：海气界面多平台探测关键技术及装备 二、项目简介 海气界面层内海洋、气象要素变化极为复杂，海气界面的温度、盐度影响着海洋牧场渔业活动，恶劣海况、低能见度等危险天气严重影响着战略通道航行安全，海洋表面大气波导制约着岛礁安全预警平台的效能发挥，海气界面环境的探测直接关系到国家海洋经济发展、海洋战略利益拓展和国防安全。项目针对海气界面环境立体观测体系建设中面临的天基全域探测、船基走航探测、岸基定点探测技术难题，突破多项关键技术，研制系列装备，技术创新为： 1、星载直接相关型全极化微波辐射海面全域探测技术。针对国内星载海面盐度探测装备空白，L波段盐度探测天线尺寸大，难以星载工程化应用，发明了L波段综合孔径辐射测量技术。发明了星载高精度直接全极化微波辐射接收方法。实现了海面风场全极化弱亮温信息的高灵敏度接收，亮温接收灵敏度优于0.25K；发明了相关型全极化微波辐射定标技术，全极化微波辐射计相位定标精度优于0.5°，幅度定标精度优于0.5dB。 2、船基双极化全固态毫米波航线剖面探测技术。针对基于微波回波信号测波定标困难、波浪参数反演精度低的难题，发明了毫米波干涉模式下的浪高直接测量技术和浪向反演技术,发明了Ka频段双极化全固态毫米波云雾探测和能见度反演技术。实现了能见度单点静态探测向水平、垂直和斜视全方位动态监测的转变，信号检测能力提高10dB以上。 3、岸基连续波和亚毫米波定点廓线连续探测技术。针对常规探空气球获取海气界面温湿风廓线存在低空盲区大、时间不连续等问题，发明了调频连续波相控阵超低空风廓线探测技术，将低空风廓线最低有效探测高度由100m降低到10m；针对风廓线回波信号弱、不易提取、易受有源电磁干扰等问题，发明了风廓线弱回波信号提取和抗有源干扰方法，干扰抑制30dB以上，有用信号功率增加13dB以上，研制了岸基亚毫米波大气温湿廓线探测装备，海气界面温湿廓线连续探测时间分辨率达毫秒级。发明点居国内领先水平。 已授权国家（防）发明专利35项，公开或实审发明专利11项。近三年，新增销售额4.67亿元；为国庆阅兵、北京奥运、南海岛礁建设等重大活动提供了有力支撑，取得了重大社会经济效益。获2011 年上海市技术发明一等奖，2015 年上海市科技进步一等奖。

地基多通道微波辐射计功能规格需求书(试行)

地基多通道微波辐射计功能规格需求书 （试行） 中国气象局 2013年5月

目录 1. 概述 (1) 2. 系统原理和组成 (2) 2.1 系统原理 (2) 2.2 系统组成 (3) 2.3 管理应用软件 (6) 3. 总体要求 (6) 4. 功能要求 (7) 4.1 主体设备 (7) 4.2 外围设备 (10) 4.3 管理应用软件 (10) 5. 技术性能指标及要求 (12) 5.1 基本探测性能 (12) 5.2 天线组件 (13) 5.3 微波辐射接收单元 (13) 5.4 定标 (13) 5.5 数据采集与系统控制单元 (13) 5.6 辅助单元 (14) 5.7 电源 (14) 5.8 数据线缆 (14) 5.9 计算机 (14) 5.10 连续工作时间 (15) 5.11 平均功耗 (15) 5.12 可靠性 (15) 5.13 环境适应性 (15) 5.14 安全性 (16)

5.15 结构和外观要求 (16) 5.16 基本探测产品 (17) 5.17 探测数据文件要求 (17) 5.18 运行状态监控 (18) 5.19 数据文件及格式说明 (18) 6. 性能检测 (19) 6.1 考核与评估 (19) 6.2 探测误差评估方法 (19) 6.3 强制评估内容 (19) 附件产品数据文件格式 (20)

1. 概述 为规范地基微波辐射计的研制和生产，制定本功能规格需求书。 地基微波辐射计（Microwave Radiometer）是基于大气微波遥感技术的气象观测设备，可实现对中尺度强天气系统大气层结的监测和预警、云物理特征的监测和人工影响天气科研及业务的应用、雾霾天气等边界层大气环境质量的监测，同时可作为常规高空观测的有益补充，为下一步实现无球探空技术打下基础。 地基微波辐射计在典型的微波V波段大气氧气窗口（51GHz-59GHz）和微波K波段大气水汽窗口（22GHz-31GHz）内选择合适的频率（在寒冷干旱的低水汽密度条件下也可选用微波183GHz的水汽窗口反演水汽），通过对大气微波辐射的遥感测量，反演获得对流层大气温度、湿度廓线、大气柱积分水汽量、大气柱积分云水含水量等信息。 氧气和水汽大气窗口中的不同微波通道，具有不同的谱宽和衰减特性，采用多通道进行同时或分时探测，可以更全面地得到大气微波背景的辐射特性，通过综合分析和反演，减小大气垂直温度和湿度测量的误差。因此，本功能规格需求书要求地基微波辐射计采用多通道测量的方案设计。 由于云水对于天气和人工影响天气作业具有重要意义，本功能规格需求书要求地基微波辐射计配置红外辐射仪，以获取云底温度等探测数据，为产品提供验证，提高探测数据的准确性。 本功能规格需求书规定了地基多通道微波辐射计的系统组成、功 —1 —

微波辐射计技术手册

地基多频段微波辐射计 技术手册 （HSMR） 长春市海思电子信息技术有限责任公司 2011年10月

目录 1 技术概况 (1) 2 接收机的原理与设计 (4) 3.1 技术要求和试验方法 (6) 3.2 接收机通道的测试 (7) 3.2.1噪声系数（A） (7) 3.2.2 接收机线性度测量（A） (7) 3.2.3 接收机灵敏度测量（A） (8) 3.2.4 接收机中频带宽测试（A） (9) 3.2.5 接收机工作频率测试 (9) 3.2.6系统抽样进行环境试验 (10) 3.3 设备检验 (10) 3.3.1 常规检验 (10) 3.3.2 交收检验 (10) 4 标志、保管和运输 (10) 5 软件技术条件 (11) 5.1 软件平台 (11) 5.2 软件功能 (11) 6 微波辐射计电缆连接标识 (12) 7 系统电磁兼容 (13) 8 系统的可靠性设计 (13)

9 系统接地要求 (14) 10 探测环境条件要求 (14) 10.1探测环境条件的要求 (14) 10.2探测场地的要求 (15) 10.3工作室要求及设备安置 (15)

1 技术概况 微波辐射计是宽频带、高增益、高灵敏度的被动微波遥感仪器，能够在很强的背景噪声中提取微弱的信号变化量。通过接收被测目标自身的微波辐射获取相应的物理特性，经过有效的数据反演进行定量分析。 本套产品的微波辐射计主要包括7个频率的仪器，在微波频率划分上分别是L、S、C、X、Ku、K和Ka，具体设计对应频率为1.4GHz，2.65GHz，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz。其中1.4GHz和2.65GHz为双极化天线，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz为喇叭天线，可以旋转机身转换极化测量，以求对岩石加载过程中微波多个频率点有深入细致的了解。 单极化接收各波段微波辐射计的原理框图如图1所示。 图1 微波辐射计接收通道原理框图 双极化微波辐射计利用双极化接收天线同时接收目标的微波辐射信息，由线性极化分离器分别获取水平极化和垂直极化信息，经两路接收通道进行处理。 数字控制单元完成射频开关的控制，并将测量得到的原始数据通过串行通讯送到主计算机。 L、S波段属于微波遥感应用频率的低端，极易受到其它电磁辐射源的影响，

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

文章编号:1005-6122(2010)02-0085-05 Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究* 陈柯朱耀庭郭伟李青侠桂良启靳荣 (华中科技大学电子与信息工程系,武汉430074) 摘要:华中科技大学电磁场与微波技术中心已经设计并研制出一套工作于K a波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HU S T-A SR,样机采用了最小冗余稀疏直线阵列以及先进的数字相关技术。阵列幅相误差对综合孔径辐射计成像会产生严重影响,文中提出一种不增加系统硬件复杂度、易于实现的单外部辅助源校正方法,给出在辐射计低信噪比条件下的校正算法,并进行了成像试验验证。试验结果表明,该校正方法能够有效校正毫米波综合孔径辐射计的幅相误差,经过校正后的成像系统对自然场景实现了非常清晰的毫米波综合孔径亮温图像,空间分辨率达到0.64b,证明该系统具有良好的成像性能。 关键词:毫米波辐射成像,综合孔径辐射计,校正 Ka-BandM illi m eterW ave Aperture Synt hesis Radio m eter I magi ng Research CHEN K e,ZHU Y ao-ting,GUO W ei,LI Q ing-x i a,GUI L iang-q i,JIN R ong (E lectronics an d Information Eng i neering D epart m ent,H uazhon g Universit y of Science and T echnology,W uhan430074,Ch i na) Abstract:A n1-D(one-di m ensi onal)16-e l em ent K a-band m illi m eter w ave aperture synthesis radi om eter(A SR)i m a- g i ng sy stem,HU ST-A SR,w as deve l oped by C enter f o r E lectro m agne ti c F i e l d and M icro w ave T echno l ogy,Huazhong U n i ve r- sity of Science and T echno l ogy,w hich used m i ni m u m-redundancy thi nned li near array and advanced d i g ita l co rre lati on tech-no l ogy.Phase and a m plit ude errors of t he array have great i nfl uence on the A SR i m ag i ng.In t h is pape r,a si m p l e and effec-ti ve ca libration approach t hat m akes use o f si ng l e ex ternal source i n a known locati on and a cali brati on algor it h m for the low SNR conditi on of rad i o m e ter are proposed to ca li b rate the e rrors,wh i ch i s ver ifi ed by i m ag i ng exper i m ents.T he exper i m ent resu lts,som e good m illi m e ter w ave ape rt ure syn t hesis bri ghtness te mperature i m ages,show that phase and a m plitude ca libra-ti on are suffi c ientl y accura te to satisf y for the m illi m e ter w av e A S R requ ire m ents,and t he HU S T-A S R w i th0.64b sp ita l reso-luti on has good i m ag i ng pe rf o r m ance. K ey word s:M illi m e ter w ave rad i om etr i c i m ag i ng,A pe rt ure synthes i s rad i ome ter,C ali brati on 引言 毫米波辐射成像具有全天时全天候的工作能力,可以提供红外、光学探测器不能提供的特殊信息,因而在遥感和军事上获得了广泛的应用[1]。但是传统的单孔径、机械扫描成像方式在灵敏度和分辨率等方面已经不能满足日益增长的应用需求,近年来随着毫米波器件和计算机技术的飞速发展,综合孔径阵列成像技术从射电天文领域引入到辐射成像领域[2],发展成为一种新型的毫米波辐射成像方式。 综合孔径辐射计的基本思想是用稀疏排列的小孔径天线阵列合成大的实孔径天线,不同于传统辐射计,它应用了干涉测量的原理,利用不同基线的双通道相关辐射计对视场内场景亮温的空间频率域进行采样测量)))天文学上称之为可见度函数V,然后对其进行逆傅立叶变换得到场景亮温图像。综合孔径技术可以解决天线口径对空间分辨率的限制问题,而且无需扫描即可对视场瞬时成像,具有实时成像潜力。但是综合孔径辐射计这些技术上的优点是 第26卷第2期2010年4月 微波学报 J OURNA L O F M I CROW AV ES V o.l26N o.2 A pr.2010 *收稿日期:2009-07-14 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40906089,60705018)

HY-2A卫星校正微波辐射计数据用户手册

HY-2A卫星校正微波辐射计数据 用户手册 国家卫星海洋应用中心 2011年5月

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目录 1 数据产品介绍 (1) 1.1 产品级别划分 (1) 1.2 产品文件命名 (1) 1.2.1 一级产品文件命名 (1) 1.2.2 二级产品文件命名 (1) 2 一级数据产品 (2) 2.1 数据处理流程 (2) 2.2 L 1A数据格式 (3) 2.2.1 产品数据结构 (3) 2.2.2 产品头文件 (4) 2.2.3 产品科学数据 (6) 2.2.4 科学数据各参数介绍 (9) 2.3 L 1B数据格式 (14) 2.3.1 产品数据结构 (14) 2.3.2 产品头文件 (14) 2.3.3 产品科学数据 (16) 2.3.4 科学数据各参数介绍 (19) 3 二级数据产品 (19) 3.1 数据产品制作流程 (19) 3.2 L 2A数据格式 (20) 3.2.1 产品数据结构 (20) 3.2.2 产品头文件 (20) 3.2.3 产品科学数据 (23) 3.2.4 科学数据各参数介绍 (25) 3.3 L 2B数据格式 (25) 3.3.1 产品数据结构 (25) 3.3.2 产品头文件 (26) 3.3.3 产品科学数据 (28) 3.3.4 科学数据各参数介绍 (31) 3.4 L 2C数据格式 (31) 3.4.1 产品数据结构 (31) 3.4.2 产品科学数据 (31)

1数据产品介绍 国家卫星海洋应用中心将载荷的HY-2卫星校正辐射计0级数据经过预处理、重采样和数据反演分别生成1级、2级产品。 1.1 产品级别划分 一级产品 1A：经过时间标识和地理定位后的数据。包括扫描时间，每扫描点地理定位；存储观测、定标计数的数据；天线温度校正系数，轨道运行状态、平台姿态等辅助信息；记录质量信息等。 1B：经过分pass，亮温计算，以及带有定位信息及描述信息的数据。 二级产品 2A：经过亮温重采样的数据，将1B中观测亮温平均成每秒一次。 2B：经过反演计算，将2A数据反演成海洋大气物理产品，并且包含2A的亮温产品。 2C：经过格式转换，将hdf格式转换为二进制格式的产品。 1.2 产品文件命名 1.2.1 一级产品文件命名 L 1A级：H2A_RC1ALnnnnn.yyyydddhhmm.h5 L 1B级：H2A_RC1Byyyymmdd_ccc_pppp.h5 其中： H2A：HY-2卫星 RC1：校正辐射计 L：拼站（含延时和实时数据拼接）数据 nnnnn：轨道号 yyyy：观测开始时间的年 mm：观测开始时间的月 dd：观测开始时间的日 ccc：CYCLE 号 pppp：PASS 号 1.2.2二级产品文件命名 L 2A级：H2A_RC1_000_2Av_ccc_pppp.h5 L 2B级：H2A_RC1_000_2Bv_ccc_pppp.h5 其中： H2A：HY-2卫星

微波辐射计应用场合与任务

目录 1微波辐射计应用场合与任务 (2) 2微波辐射计组成与关键技术 (3) 3微波辐射计研究热点与趋势（星载微波辐射计） (7) 4关于微波辐射计发展的思考建议 (9) 参考文献 (10)

微波辐射计（英语：microwave radiometer，缩写为“MWR”）也称为“微波辐射仪”，是一种用于测量亚毫米级到厘米级波长（频率约为1-1000GHz）的电磁波（微波）的辐射计。微波辐射仪能接收大气中的某些成分在一定频率上强烈辐射的微波，经过一定的转换方法，得到大气在垂直和水平方向上的气象要素分布，并且还可以探测到云状、云高以及目力无法观测到的晴空湍流。此仪器携带方便，可增加探空网在时间和空间上的密度，能观测到大气的连续变化，不致漏掉范围较小但变化剧烈的天气系统。微波辐射计是一款被动式微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。但相对于可见光和红外遥感器而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。 微波辐射计主要用于中小尺度天气现象，如暴风雨、闪电、强降雨、雾、冰冻及边界层紊流。对于短时间内生成或消散的中小尺度天气灾害，虽然只是地区性的，但部分事件危害性较大。在目前中尺度天气现象监测过程中，探空气球和天气雷达是常用的手段。探空气球会受到使用时间和空间的限制；天气雷达资料基本局限于降雨过程无降水时的欠缺；在离地面5公里范围内卫星遥感数据存在较大的误差。被动式地基微波辐射计的出现，填补上述研究方法监测方面的空白，是其有效的补充手段。微波辐射具有独立工作能力，能在几乎各种环境条件工作，非常适合于自动天气站。用于反演完整的大气廓线，反演数据和原始数据全部保存。提供完备的顾客定制或全球标准算法。主要应用如下：对流层剖面的温度、湿度和液态水，天气和气候模型研究，卫星追踪（GPS，伽利略）湿/干延迟和湿度廓线，临近预报大气稳定性（灾害性天气检测），温度反演检测、雾、空气污染，绝对校准云雷达，湿/干延迟改正VLBI技术。 微波辐射计是用微波进行遥感，从而对地物进行探测的微波接收机，在探测大气、海洋、植被和土壤等方面有广泛应用，而数据处理与控制单元作为微波辐射计的重要组成部分，承担了所有的驱动及控制功能，对时序及精度要求十分严格。由于系统对可靠性要求较高，故采用单片机作为220 GHz微波辐射计数控单元的核心，通过精确的时序控制，实现了数据采集、天线控制、状态提取、串口通信等功能。同时，该数控单元具有功耗低，采样精度高，接口简便等特点。微波辐射计，是利用被动的接收，各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、温度曲线，是一款被动式地基微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。但相对于可见光和红外遥感而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。微波辐射计是一种用于测量物体微波热辐射的高灵敏度接收机。通过测量天线接收到的辐射功率反演被观测目标的亮度温度;测量的物理量为亮度温度(K)。工作原理：辐射计天线接收的辐射能量来自地面物体的发射辐射和反射辐射，根据瑞利-金斯公式，物体发射的功率与温度成正比。物体的发射特性用辐射测量亮度温度表征。表征微波辐射计性能的主要参数是温度分辨率(灵敏度)和空间分辨率(角分辨率)。

微波辐射计定标

Comparison of Calibration Techniques for Ground-Based C-Band Radiometers Kai-Jen C.Tien,Student Member,IEEE,Roger D.De Roo,Member,IEEE,Jasmeet Judge,Senior Member,IEEE, and Hanh Pham,Student Member,IEEE Abstract—We quantify the performance of three commonly used techniques to calibrate ground-based microwave radiometers for soil moisture studies,external(EC),tipping-curve(TC),and internal(IC).We describe two ground-based C-band radiometer systems with similar design and the calibration experiments con-ducted in Florida and Alaska using these two systems.We compare the consistency of the calibration curves during the experiments among the three techniques and evaluate our calibration by com-paring the measured brightness temperatures(T B’s)to those estimated from a lake emission model(LEM).The mean absolute difference among the T B’s calibrated using the three techniques over the observed range of output voltages during the experiments was1.14K.Even though IC produced the most consistent calibra-tion curves,the differences among the three calibration techniques were not signi?cant.The mean absolute errors(MAE)between the observed and LEM T B’s were about2–4K.As expected,the utility of TC at C-band was signi?cantly reduced due to transparency of the atmosphere at these frequencies.Because IC was found to have a MAE of about2K that is suitable for soil moisture applications and was consistent during our experiments under different environmental conditions,it could augment less frequent calibrations obtained using the EC or TC techniques. Index Terms—Calibration,microwave radiometry,soil moisture. I.I NTRODUCTION G ROUND-BASED microwave radiometers have been used extensively to measure upwelling terrain emission in ?eld experiments for hydrology,agriculture,and meteorology [1]–[7].The total-power radiometer is of the simplest design compared to other designs such as Dicke and noise injection[8] and[9].The stability and consistency of the relation between the output voltage and the antenna temperature,i.e.,system gain and offset,are critical for radiometer operations.The system gain is highly sensitive to?uctuations in the physical tempera- Manuscript received June5,2006;revised September29,2006.This work was supported in part by the National Aeronautics and Space Administration’s ESS Graduate Student Fellowship(ESSF03-0000-0044)and in part by the University of Florida,Institute of Food and Agricultural Sciences. K.-J.C.Tien and J.Judge are with the Center for Remote Sensing,De-partment of Agricultural and Biological Engineering,University of Florida, Gainesville FL32611USA(e-mail:ktien@u?.edu;jasmeet@u?.edu). R. D.De Roo is with the Department of Atmospheric,Oceanic,and Space Sciences,University of Michigan,Ann Arbor,MI48109USA(e-mail: deroo@https://www.360docs.net/doc/3a10603363.html,). H.Pham is with the Department of Electrical Engineering and Com-puter Science,University of Michigan,Ann Arbor,MI48109USA(e-mail: hpham@https://www.360docs.net/doc/3a10603363.html,). Color versions of one or more of the?gures in this paper are available online at https://www.360docs.net/doc/3a10603363.html,. Digital Object Identi?er10.1109/LGRS.2006.886420ture inside the radiometer requiring frequent calibration during radiometer operation for reliable and accurate observations. Many calibration techniques have been developed for mi-crowave radiometers for spaceborne and airborne[10]–[16] and ground-based radiometers[17]–[21].In general,calibration techniques include observations of radiometer output voltages for cold and hot targets with known brightness temperatures [8],[9].For radiometers operating at low frequencies away from the water vapor and oxygen absorption bands,such as C-band(6.7GHz),commonly used cold targets are liquid nitrogen or the sky.Hot targets include microwave absorbers or matched loads inside the radiometers.For a C-band ground-based microwave radiometer,the conceptually simplest cal-ibration technique using a microwave absorber at ambient temperature as a hot target is called“external calibration”(EC). Another widely used calibration technique that utilizes the sky measurements at different angles to calculate the optical depth of the atmosphere and the brightness temperatures of the sky is called“tipping curve calibration”(TC)[18],[19],[21].Either EC or TC can be used exclusively,or TC could be used to provide a better estimate of the sky measurement for EC.Both techniques are inconvenient to perform frequently for long-term soil moisture studies using ground-based C-band radiometers. Moreover,the utility of TC at C-band might be hampered by the high atmospheric transparency at low microwave frequencies [8].Another technique,“internal calibration”(IC),uses an internal matched load as the hot target.This technique has been used for spaceborne microwave radiometers,e.g.,SMMR [10],TMR[13],[14],and JMR[15],airborne radiometers [16],and ground-based radiometers[17].Unlike EC and TC, IC can be performed faster than gain?uctuation.Also,IC is neither sensitive to operator technique,to weathering of the delicate microwave absorber,nor does it require any additional hardware exclusively for the purpose of calibration.However, IC does not account for the losses in the antenna and trans-mission lines before the internal switch used to observe the matched load. In this letter,we quantify the performance of IC and validate it using EC and TC for long-term observations of soil moisture using two ground-based C-band radiometers.Our analysis is re-stricted to horizontal polarization(H-pol)because of its higher sensitivity to soil moisture than vertical polarization(V-pol)[8]. We describe two ground-based total-power radiometers with similar design:the University of Florida C-band Microwave Radiometer(UFCMR)and the C-band unit on the Truck Mounted Radiometer System3(TMRS-3C),as well as the calibration experiments conducted under signi?cantly different 1545-598X/$25.00?2007IEEE

微波辐射计使用手册范本

地基多频段微波辐射计 使用手册 （HSMR）

市海思电子信息技术有限责任公司 2011年10月

目录 1．产品简介 (1) 2.接收机的原理与设计 (5) 3. 操作步骤和软件使用 (7) 3.1 软件功能 (8) 3.2 单极化微波辐射计控制软件 (8) 3.2 S波段双极化微波辐射计控制程序 (11) 3.3 L波段双极化微波辐射计控制程序 (12) 4．微波辐射计的定标 (15) 5. 微波辐射计电缆连接标识 (15) 6.微波辐射计安装与使用注意事项 (16) 6.1 接收机安装与电缆连接 (17) 6.2 数据采集器与电源的安装 (17) 6.3 系统接地要求 (17) 7. 探测环境条件要求 (18) 7.1探测环境条件的要求 (18) 7.2探测场地的要求 (18) 7.3工作室要求及设备安置 (19) 8. 常见故障分析 (19)

1．产品简介 微波辐射计是宽频带、高增益、高灵敏度的被动微波遥感仪器，能够在很强的背景噪声中提取微弱的信号变化量。通过接收被测目标自身的微波辐射获取相应的物理特性，经过有效的数据反演进行定量分析。 本套产品的微波辐射计主要包括7个频率的仪器，在微波频率划分上分别是L、S、C、X、Ku、K和Ka，具体设计对应频率为1.4GHz，2.65GHz，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz。其中1.4GHz和2.65GHz为双极化天线，6.6GHz，10.65GHz，13.9GHz，18.7GHz，37GHz为喇叭天线，可以旋转机身转换极化测量，以求对岩石加载过程中微波多个频率点有深入细致的了解。 单极化接收各波段微波辐射计的原理框图如图1所示。 图1 微波辐射计接收通道原理框图

微波辐射测量基础知识

微波辐射测量基础知识 （为方便查询，以词条的形式展现） 一、引论 1、微波：频率为300MHz-300GHz的电磁波，即波长在1m(不含1m)到1mm之间的电磁波。 2、微波辐射测量学：又称为被动微波遥感，是关于微波频段内非相干辐射电磁能量的一门科学和技术。 3、遥感应用微波的三个理由： （1）微波具有穿透云层和在某种程度上穿透雨区的能力，不依赖于太阳作为辐射源； （2）比光波能更深入地穿入植被； （3）用微波可得到与用可见光、红外波段可得到的信息不同。三者结合运用，能更好更全面地分析研究对象。 二、被动微波遥感的电磁学基础 1、电导率：是电阻率的导数σ=1/ρ。其物理意义表示物质导电的性能，电导率 越大，导电性能越强。 2、介电常数：又称电容率，符号ε。介电常数是被动微波遥感的一个重要物理参数。特此做详尽说明。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。则介质介电常数ε=εrε0，其中，ε0是真空绝对介电常数。对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。 在一些工具书或学术文献上的解释： 指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电

场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分 别为1.0006和2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 83.83。 3、波阵面：空间相位相同的点构成的曲面，即等相位面。 4、平面波：等相位面为无限大平面的电磁波。 5、均匀平面波：等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不变的平面波。其 电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向（TEM 波）。 6、电磁波的三种重要模式： 7、时谐电磁场：如果场源以一定的角频率随时间呈时谐（正弦或余弦）变化， 则所产生电磁场也以同样的角频率随时间呈时谐变化。这种以一定角频率作时谐 变化的电磁场，称为时谐电磁场或正弦电磁场。 8、本征阻抗：电场与磁场的复振幅之比，记为η，单位为Ω。在理想介质中， 本征阻抗为实数，电场和磁场同相位。在非理想介质中，本征阻抗为复数，电场 和磁场有相位差。 9、电磁波的几个传播参数： 角频率ω ：表示单位时间内的相位变化，单位为rad /s ； 周期T ：时间相位变化 2π的时间间隔，即T=2π/ω； 频率f:周期的倒数f=1/T ； 波长λ ：空间相位差为2π 的两个波阵面的间距； 相位常数 k ：表示波传播单位距离的相位变化，k=2π/λ,k 的大小等于空间距 离2π内所包含的波长数目，因此又称为波数。‘ 相速（波速）：电磁波的等相位面在空间中的移动速度。 10、波的极化：在电磁波传播空间给定点处，电场强度矢量的端点随时间变化的 轨迹。波的极化表征在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性, 是 电磁理论中的一个重要概念。极化分类如下： TE 波，电矢量与波的传播方向垂直 TM 波，磁矢量与波的传播方向垂直 TEM 波，电矢量和磁矢量都波的与传播方向垂直 线极化，电场强度矢量的端点轨迹为一直线段 圆极化，电场强度矢量的端点轨迹为一个圆 椭圆极化，电场强度矢量的端点轨迹为一个椭圆

微波辐射计埃玛图绘制方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/3a10603363.html, 微波辐射计埃玛图绘制方法 作者：刘毅杨丽丽王艳侠 来源：《电子技术与软件工程》2017年第05期 摘要本文阐述了一种埃玛图的绘制方法，用绘图展示大气状态的温湿特征量、不稳定能量以及特征高度等，为辐射计在气象领域的应用提供更多的产品展示。本文给出了该方法在VC++6.0下的实现方式。实验结果证明，该埃玛图的绘制方法具有可操作性和实用性。 【关键词】埃玛图微波辐射计 VC++6.0 1 引言 埃玛图是一种由温度和对数气压组成的具有正交或外交坐标的热力学图解。我国普遍采用正变坐标系，横坐标为温度，纵坐标为对数气压，图的面积标示能量。 随着微波辐射计在气象领域的推广，辐射计软件对埃玛图的展示需求越来越高。本文介绍一种基于微波辐射计温度廓线、相对湿度廓线和当前压强的埃玛图绘制方法，能够直观地显示大气状态，为用户对未来天气的变化预测提供直观的依据。 2 绘图步骤 本文介绍的绘图输入是压强、温度廓线、相对湿度廓线等辐射计基础和反演数据，而显示的主要数据元素为状态曲线、露点温度曲线、温度廓线等，所以中间要经过一系列运算。 首先，根据压高公式，计算压强坐标。 第二步，根据温度和相对湿度的关系，计算露点温度曲线； 第三步，根据地面压强、温度曲线、露点温度曲线，计算状态曲线。 第四步，计算温度廓线和状态曲线的交点数据。 第五步，根据压强、温度跟绘图坐标的映射关系，进行绘图。 2.1 压强计算方法 本方法利用压高公式计算压强。 压高公式是描述气压随高度变化规律的公式。假设大气相对于地面处于静止状态，则某一点的气压值等于该点单位面积上所承受铅直气柱的重量。在大气柱中截取面积为1平方厘米，