摘要：平流层臭氧浓度对于地球气候变化和生态环境有着重要影响.具有谱分析能力的高光谱毫米波辐射计是一种用来探测大气痕量气体的被动式微波遥感器,能够有效探测大气臭氧垂直廓线,在空间地球科学领域中具有十分重要的应用价值.本文研制了一种探测平流层大气臭氧吸收谱线的新型高光谱毫米波臭氧辐射计系统,该系统结构包括射频接收机和数字后端谱分析仪.射频接收机部分采用超外差结构获取142.175 GHz±100 MHz带宽信号,数字后端谱分析部分采用高性能模数转换器对输入模拟信号进行5×108 sample·s^(–1)采样,14 bit量化,输入信号3 dB带宽200 MHz,通过高性能现场可编程门阵列(FPGA)获取信号功率谱,实现了探测通道数16384,谱分辨率12.2 kHz.根据辐射计系统关键模块的设计方案、器件选型和测试方法,开展大气探测实验,并将实验结果与大气辐射传输模拟软件(ARTS)仿真结果进行对比,得出系统灵敏度及各项指标可以满足大气臭氧反演需求,验证了系统设计的正确性,满足平流层臭氧浓度监测、预警及其导致的气候变化研究的应用需求.

摘要：雷达信号的电磁(EM)仿真对新体制雷达技术的研究具有重要价值。文中针对新体制同时极化雷达(SPR)回波信号开展EM仿真,提出了快速仿真方法,并在此基础上进行了高分辨雷达成像。首先,利用FEKO构建了雷达目标在4π空间里所有入射角度下的宽带全极化EM散射数据库;接着,在推导SPR目标回波信号模型的基础上,基于优化最小化方法以最小化互补积分旁瓣电平为准则设计了H、V发射通道的正交互补序列波形。最后,根据实际雷达对目标的视角和频率范围以调用数据库的方式“装配”得到相应的雷达回波信号。为了进一步验证所提方法,该文以F22模型为例开展了SPR成像仿真实验,并通过Pauli分解分析了幅相误差对目标极化散射特性测量的影响。

摘要：基于立方星辐射计直接检波系统,设计并实现了中心频率分别为89 GHz和150 GHz的两款毫米波零偏置肖特基检波器。检波器设计基于ACST的零偏置肖特基二极管。为了获得稳定、优越的性能以及较好的宽带特性,并易于与前级系统集成,更适于立方星辐射计小型化,在直流接地电路与输出电路处采用扇形线结构,并通过一段可调传输线对其端口阻抗进行优化。本文对肖特基二极管及检波器电路结构进行了分析、建模和优化。测试结果表明,W波段检波器在85~95 GHz范围内具有2500 V/W的典型灵敏度,在89 GHz测试的线性度为0.9994。D波段检波器在145~155 GHz范围内的典型灵敏度约为1600 V/W,在150 GHz测试的线性度为0.9992。这些结果验证了改进电路结构在检波器设计上的优越性和在直接检波系统中应用的可行性。

摘要：高光谱微波辐射计是一种用于探测大气痕量气体的新型被动微波遥感器,数字谱仪是高光谱微波辐射计的核心部件.本文提出了一种新型宽带、实时数字谱仪的设计和实现方案,通过改进、结合快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的并行处理和复数处理,形成了核心的基16实时复数FFT算法,最终得到信号的功率谱结果.数字谱仪采样率4.8 GHz,采用8 bit量化,输入3 dB带宽2 GHz,实现了1 024(1k)个频谱通道的结果.本文利用大气辐射传输模拟器(Atmospheric Radiative Transfer Simulator,ARTS)模拟了真实大气亮温谱并进行了仿真分析,随后通过输入的点频信号进行了测试,结果表明,核心算法子带亮温偏差最大值为0.02 K左右,核心算法子带灵敏度与理想子带灵敏度相比恶化程度低于20%,数字谱仪的有效位数(Effective Number Of Bits,ENOB)优于3 bit,信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)优于20 dB,谱分辨率恒定为2.3 MHz,可以有效满足辐射计中高层大气谱线探测的需求.

摘要：重跟踪是提取高度计回波信号精确参数估计的重要步骤,现有的合成孔径雷达(SAR)高度计重跟踪估计器主要基于最小二乘法。该方法未考虑高度计各距离单元的统计特性不同对参数估计精度的影响,同时现有的加权最小二乘重跟踪估计器使用半解析模型,计算效率低,不利于应用于业务化。对此,该文利用合成孔径高度计解析化的合成孔径高度计研究与应用(SAMOSA)回波模型设计了新的加权方法,通过加权处理使高度计各距离单元的统计特性达到一致,进而提高了重跟踪估计器的测距和有效波高估计精度。该文利用Sentinel-3A卫星数据进行了验证,验证结果也表明了测距和有效波高这两个参数的估计精度均有提高:在2 m有效波高下,测距精度提高9%,有效波高精度提高了11%;在4 m有效波高下,测距精度提高13%,有效波高精度提高了20%。

摘要：基于混合集成的方式,采用对称锥形渐变线匹配结构设计了335 GHz非平衡式三倍频器。在保证单模传输的条件下,该匹配结构不仅能够固定二极管位置,而且可以增大匹配效果,解决了高频段倍频器3 dB带宽较窄的问题。实测结果表明,该倍频器在330~356 GHz频率范围内输出功率均大于5 mW。驱动功率为220 mW时,有最高输出功率11.2 mW,由它作为核心器件组成的固态太赫兹本振源,能够驱动超外差接收机中670 GHz二次谐波混频器。

摘要：基于风云三号(FY-3)三个批次极轨气象卫星微波湿度计的研制历程,取得的技术突破与研制进展,涵盖关键技术实现以及关键技术指标的设计与测试评估,微波湿度计在数值天气预报、台风暴雨等灾害性天气预报与监测等方面的科学应用,阐述了星载被动微波大气探测技术的提升。分析微波大气探测的研究现状与发展趋势,重点展望了极轨气象卫星微波大气探测在气象参数探测能力、探测精度、时空分辨率、应用效能等方面的潜力。对标世界气象组织(WMO)2040年愿景规划,针对中国风云五号新一代极轨气象卫星,提出了具有跨代表征的高性能新体制微波大气综合探测系统——高光谱微波大气探测仪,简要陈述了在轨定量化提升的技术途径与应用前景,为风云五号气象卫星微波大气探测载荷研制奠定基础。

摘要：机载全极化微波辐射计(Airborne full Polarization Microwave Radiometer,APMR)是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一,用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息,从而反演地球表面和大气的物理参数.APMR是一个5频点的被动微波遥感器,中心频点分别为10.7 GHz,18.7 GHz,23.8 GHz,37.0 GHz和90 GHz.其中,23.8 GHz和90 GHz采用水平和垂直极化接收方式;10.7 GHz,18.7 GHz和37.0 GHz采用全极化接收方式,同时接收观测场景辐射的4个Stokes参数亮温.该文在介绍我国第一台机载全极化微波辐射计APMR系统主要技术特点和基本性能指标的基础上,提出了由辐射计输出参数进行全极化定标、再进行海面亮温提取的二级数据处理方法,从而得到海面亮温的4个Stokes参数信息,其可用于海面风向、风速等参数的反演.APMR于2020年6月在东营进行了海上的搭载飞行试验,从实验结果中提取到的海面亮温与预期情况一致,这使仪器的工作性能以及海面亮温的提取方法得到验证,为未来机载平台获得海洋表面参数提供了新的技术手段.

摘要：固定指向型微波辐射计通常采用多支路法进行定标,传输路径上的各微波组件存在一定的插入损耗,且组件间还存在阻抗失配,因此需要首先建立信号源经馈源口面至接收机输入端口处的辐射传输模型,然后结合两点定标法确定固定指向型微波辐射计的定标模型。首先对同类型微波辐射计的辐射传输模型进行叙述,然后采用正交试验设计法定量地分析了辐射传输模型中各组件对接收机等效输入噪声温度误差影响的大小以及主次关系,为同类型微波辐射计的辐射传输模型建立和定标模型初始参数的选取提供参考。

摘要：目前应用最广泛的高速铁路桥梁检定方法为位移计、加速度计等接触式传感器,但其难以大量铺设,且工作效率低,每类传感器只能完成单一测量任务。而地基干涉雷达系统发射功率小、信噪比高、安装灵活,测量精度可达亚毫米级,一次测量即可完成多项桥梁参数检定的任务。利用矢量网络分析仪构建发射步进频率连续波信号的地基干涉雷达系统,对盐通高速铁路沿线的32 m简支箱梁桥进行实验。高速铁路检测车由310 km/h逐级提速至385 km/h,雷达系统可准确测量桥梁跨中的动挠度,进而分析其动力系数、挠跨比、强振频率、自振频率及阻尼比等参数。将仿真结果和拉线式位移计的实测结果与地基干涉雷达的实测结果进行综合对比分析,证明地基干涉雷达在高铁桥梁运营性能检定应用中的准确性和有效性。