摘要：随着综合孔径辐射计对高分辨率的需求提高,信号采集通道规模迅速上升,达到数十路甚至数百路。由此提出一种分布式信号采样及处理系统,同时设计了基于分布式相关系统的高速数据采集传输网络,通道数24路,采样率60 Msps。硬件上基于分布式多级分发的思路设计了时钟链路以实现数字同步采样,经测试通道间相位延迟小于1.5°;以FPGA内置的Rocket I/O收发器为物理层,实现多数字采样阵面与后端相关单元间的高速光纤链路,结果显示误码率低于10-7。该系统稳定性高、可靠性强,能满足大规模综合孔径辐射计的需求。

摘要：稀疏天线阵列设计是干涉式综合孔径微波辐射计的一个重要研究内容。文中提出了一种综合孔径辐射计二维稀疏天线阵列的排列方法,该方法适于构造阵元数任意大的二维稀疏阵。从理论上证明了该方法构造的二维稀疏阵在(u,v)平面采样覆盖的完备性,导出了由该方法构造的二维稀疏阵的冗余度理论上限,并证明其优于U、T型阵。理论分析和仿真结果均表明,与相同阵元数的U、T型阵比较,该方法构造的二维稀疏阵可获得更多的空间频率采样点数、更大的(u,v)平面覆盖面积,从而实现更高的空间分辨率。该方法对综合孔径辐射计的二维天线阵列设计具有参考价值。

摘要：在二维Y型天线阵组成的综合孔径辐射计系统,阵元存在位置误差引起接收信号相位误差,从而导致反演图像的图像质量下降。为了校正位置误差带来的图像误差,本文在天线阵元存在位置误差的情况下,对反演图像质量的影响进行定量分析。6个辅助源中3个位于方位角为0°,估计阵元的x坐标;3个位于方位角为90°,估计阵元的y坐标。在得到较精确的阵元位置估计基础上,对存在误差的反演图像进行图像校正。

摘要：数字相关器是综合孔径辐射计重要的组成部分。针对数字相关器多通道、高速度、大规模的特点,通过实际调试,提出了一种基于FPGA的新型数字相关器设计方法,解决FPGA内部逻辑资源消耗、多片FPGA扩展、高速数据传输、多级流水分发和汇聚等工程应用上的难点。实验结果表明本文设计的数字相关器极大地提高了微波辐射计的运算速度和精度,性能更加稳定。

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Ka波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HUST-ASR,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0.64°,证明该系统具有良好的成像性能。

摘要：针对静止轨道干涉式毫米波大气探测仪地球圆盘观测视场内的亮温成像,提出了基于差分反演的测量数据预处理方法,以降低伪极逆傅里叶变换成像算法的误差。结合静止轨道干涉式毫米波大气探测仪的仿真系统和观测目标建模,对该数据预处理方法进行了验证,仿真结果表明,使用基于差分反演的数据预处理方法后,重建亮温的误差能降低约40%~70%,由此说明,基于差分反演的数据预处理方法能显著降低伪极逆傅里叶变换成像算法的误差,改善成像质量。

摘要：寻找大阵元数的低冗余度线阵(LRLA)排列,是一维综合孔径微波辐射计天线阵列设计的一个难点.本文在总结了低冗余度线阵排列的一般结构规律的基础上,提出了一种排列结构约束搜索的方法,能以较短的计算时间获得较优的大阵元数LRLA排列;作为该方法的应用实例,导出了多种LRLA排列的解析解,它们可以迅速地给出任意阵元数对应的多种LRLA排列.本文提出的方法及在此基础上得到的LRLA排列,对综合孔径辐射计的阵列设计具有参考价值.

摘要：在采用模拟复相关器的综合孔径辐射计中,模拟复相关器会受到很多因素(环境温度、信号串扰等)的影响而引入随时间变化的相关偏置。引入的相关偏置对高灵敏度室内综合孔径辐射计的影响很大,实时消除相关偏置是综合孔径辐射计设计中的关键点和难点。提出了一种采用矢量调制器实时消除模拟相关偏置的算法。通过算法推导和论证,在现有综合孔径辐射计中进行了验证,很好地解决了相关偏置问题,相关偏置的残余误差可以达到5%以内,校消的速度受限于积分时间,本文可以达到毫秒量级。本文算法简单易实现,也可广泛应用于其他需要实时消除此类干扰的系统中。

摘要：给出了Ka波段零中频双通道相关辐射计的设计,对双通道的数字相关性能进行了理论分析,并开展了双通道相关辐射计的数字相关实验、移相实验和干涉条纹测试实验。实验结果表明:当输入功率为500K的噪声信号时,可见度函数相角的标准差为1.60°;可见度函数随移相器相位变化的曲线以及干涉条纹曲线与理论仿真的结果都较为接近。

摘要：天线阵列排布与优化,是一维综合孔径辐射计的一项关键技术,其通过决定可见度函数采用分布来影响辐射计最终的成像质量。以往的学者们都将寻找理论上最优的大型阵元数低冗余度线阵(LRLA)作为研究的首要目标,以获得最优的空间分辨率。文章在此基础上,着重考虑工程实现过程中的系统可靠性要求,研究在任意一个阵元出现故障的情况下,通过冗余优化设计,确保系统性能不受影响。基于此,提出了一种基于粒子群优化的排列结构约束搜索算法,能够在较短时间内获得一系列满足条件的大阵元数LRLA排列。同时,文章还给出进一步冗余优化的方法,以确保生成的阵列在出现两个阵元故障时,辐射计系统基线缺失的概率高于设定的阈值,从而保证系统具有令人满意的可靠性。文章提出的方法以及得到的LRLA排列,虽然在一定程度上增加了辐射计系统的复杂度,但是,一些额外天线阵元的引入可以确保足够的阵列冗余度,从而减小阵元/接收机失效的影响,增加系统对阵列位置误差等的鲁棒性,改善系统的灵敏度指标。