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

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，因此需要在通道中增加高精度滤波器。L波段采用了7阶契比雪夫带通介质滤波器，工作频带为1400MHz～1427MHz，过渡带宽15MHz,带损耗为1dB，过渡带损耗大于60dB；S波段采用了5阶契比雪夫腔体滤波器，工作频带为2.65GHz～2.85GHz，过渡带宽20 MHz,带损耗为2dB，过渡带损耗大于60dB。系统原理框图如图2所示。

图2 双极化微波辐射计接收通道原理框图

为了提高L 波段双极化微波辐射计的抗干扰性，采用了电源与接收机分离的技术方案，即二者为两个独立结构的箱体单元。

单极化微波辐射计采用了标准矩形喇叭天线接收目标的辐射，双极化微波辐射计采用前馈式抛面天线型式，馈源为高性能的波纹喇叭，在近场的情况下，可以进行独立测量。矩形喇叭天线的3dB 波束角为15，增益18dB ；抛物面天线

的3dB 波束角为15（L 波段）、7.5（S 波段），增益为25dB 。天线表面结构

如图3所示。

平方律

检波器

平方律 检波器

视频放大器

视频放大器

A/D 转换

A/D 转换

数字控制单元

图3 天线表面结构示意图

系统的主要技术指标如表1所示。

表1 微波辐射计主要技术指标

工作频率

1.413

2.6 6.6 10.0 1

3.9 18.7 36.5 (GHz)

中频带宽

400 200 400 (MHz) 20 200 400 400

灵敏度(K，

0.10 0.10 0.10 0.1 0.1 0.15 0.15 积分时间

100毫秒)

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05 0.05 灵敏度（K，

积分时间

1秒）

数据采集

100点/秒

率

线性相关

0.9999

系数

亮温测量

150 500

围(K)

天线型式对角低副瓣喇叭天线

接收机定

0.2 1.0

标精度(K)

200mm

200mm 350mm

－20

C ～＋55 C

2.接收机的原理与设计

根据Planck 辐射定律，处于绝对零度以上的任何物体在所有的频率上均辐射电磁能。一般认为，物体在微波波段向外辐射能量是由分子旋转和反转以及电子自转与磁场之间的相互作用产生的。物体的微波辐射能量强弱首先与其本身性质有关，还与物体的温度和表面状态、频率、极化、传播方向等因素有关。接收机采用数字增益自动补偿技术方案，系统框图如图4所示。数字增益自动补偿微波辐射计是将一个基准参考源信号通过微波辐射计系统，在输出端检测出系统增益的变化量，用专门设计的数字单元控制系统，按此变化量去修正所接收目标的辐射量，达到系统增益不变的目的。数字增益自动补偿微波辐射计由天线、射频开关，微波基准源，接收组件（射频放大器、中频放大器、平方律检波器、视频放大器及积分器）,A/D 变换，数字控制单元及显示等电路组成。数字控制单元给出输入开关的控制信号，数字控制单元按此信号同步地分别采集基准源和天线接通时辐射计的输出信号进行处理。当系统增益稳定时，基准源T1及天线与接收机相连时所对应的微波辐射计输出电压分别为：

)

(11REC S T T G V += （1）

)

(REC A S A T T G V += （2）