微波應(yīng)用系統(tǒng)第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二第10章微波應(yīng)用系統(tǒng)

10.1雷達(dá)系統(tǒng)雷達(dá)（RADAR）是微波的最早應(yīng)用之一。RADAR一詞是英文無線電探測與測距（RadioDetectionAndRanging）的縮寫。雷達(dá)的工作機(jī)理是:電磁波在傳播過程中遇到物體會產(chǎn)生反射,當(dāng)電磁波垂直入射到接近理想的金屬表面時所產(chǎn)生的反射最強(qiáng)烈,于是可根據(jù)從物體上反射回來的回波獲得被測物體的有關(guān)信息。第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二因此，雷達(dá)必須具有產(chǎn)生和發(fā)射電磁波的裝置（即發(fā)射機(jī)和天線）,以及接收物體反射波（簡稱回波）并對其進(jìn)行檢測、顯示的裝置（即天線、接收機(jī)和顯示設(shè)備。由于無論發(fā)射與接收電磁波都需要天線,根據(jù)天線收發(fā)互易原理,一般收發(fā)共用一部天線,這樣就需要使用收發(fā)開關(guān)實(shí)現(xiàn)收發(fā)天線的共用。另外,天線系統(tǒng)一般需要旋轉(zhuǎn)掃描,故還需天線控制系統(tǒng)。雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成框圖如圖10-1所示。傳統(tǒng)的雷達(dá)主要用于探測目標(biāo)的距離、方位、速度等尺度信息,隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)還能識別目標(biāo)的類型、姿態(tài)，實(shí)時顯示航跡甚至實(shí)現(xiàn)實(shí)時圖像顯示。第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二圖10–1雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成框圖第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二所以，現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)一般由天饋?zhàn)酉到y(tǒng)、射頻收發(fā)子系統(tǒng)、信號處理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)及中央處理子系統(tǒng)等組成,其原理框圖如圖10-2所示。大多數(shù)雷達(dá)工作于超短波或微波波段,因此在不同的雷達(dá)系統(tǒng)中,既有各種微波傳輸系統(tǒng)(包括矩形波導(dǎo)、阻抗匹配器、功率分配器等),又有線天線、陣列天線及面天線等天線系統(tǒng)。在這里就不一一羅列,而把重點(diǎn)放在介紹幾種典型雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理,以使讀者對雷達(dá)系統(tǒng)有所了解。

1.雷達(dá)探測原理由于電磁波具有幅度信息、相位信息、頻率信息、時域信息及極化信息等多種信息,雷達(dá)就是利用從目標(biāo)反射或散射回來的電磁波中提取相關(guān)信息,從而實(shí)現(xiàn)測距、測向、測速及目標(biāo)識別與重建等。下面就基本探測原理加以介紹。第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二圖10–2現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的組成框圖第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二(1)測距電磁波在自由空間是以光速這一有限速度傳播的。設(shè)雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離為s,則由發(fā)射機(jī)經(jīng)天線發(fā)射的雷達(dá)脈沖經(jīng)目標(biāo)反射后回到雷達(dá),共走了2s的距離。若能測得發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間間隔Δt,則目標(biāo)距雷達(dá)的距離可由下式求得:傳統(tǒng)的雷達(dá)采用同步掃描顯示方式,使回波脈沖和發(fā)射脈沖同時顯示在屏上,并根據(jù)時間比例刻度讀出時差或距離,現(xiàn)代雷達(dá)則通過數(shù)字信號處理器將所測距離直接顯示或記錄下來。第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二由天線理論可知,在工作頻率一定時,波束越窄，要求天線的口徑越大,反之,天線口徑一定,則要求的頻率越高,因此雷達(dá)一般在微波波段工作。為了實(shí)現(xiàn)窄波束全方位搜索,傳統(tǒng)的雷達(dá)系統(tǒng)必須使天線波束按一定規(guī)律在要搜索的空間進(jìn)行掃描以捕獲目標(biāo)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時,停止掃描,微微轉(zhuǎn)動天線,使接收信號最強(qiáng)時,天線所指的方向就是目標(biāo)所在方向。從原理上講，利用天線波束尖端的最強(qiáng)方向指向目標(biāo)從而測定目標(biāo)的方位是準(zhǔn)確的,但由天線方向圖可知,波束最強(qiáng)的方向附近,對方向性是很不敏感的,這給測向帶來了較大的誤差,因此這種方法適合搜索雷達(dá)而不適合跟蹤雷達(dá)。單脈沖技術(shù)是解決測向精度的有效方法,這部分內(nèi)容在后面敘述。第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二(3)測速由振蕩源發(fā)射的電磁波以不變的光速c傳播時,如果接收者相對振蕩源是不動的,那么它在單位時間內(nèi)所收到的振蕩數(shù)目與振蕩源產(chǎn)生的相同;如果振蕩源與接收者之間有相對接近運(yùn)動,則接收者在單位時間內(nèi)接收的振蕩數(shù)目比它不動時要多一點(diǎn),也就是接收到的頻率升高,當(dāng)兩者相反方向運(yùn)動時接收到的頻率會下降。這就是多卜勒效應(yīng)?？梢宰C明,當(dāng)飛行目標(biāo)向雷達(dá)靠近運(yùn)動時,接收到的頻率f與雷達(dá)振蕩源發(fā)出的頻率f0的頻差為第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二式中,fd稱為多卜勒頻率,vr為飛行目標(biāo)相對雷達(dá)的運(yùn)動速度?？梢?只要測得飛行目標(biāo)的多卜勒頻率，就可利用上式求得飛行目標(biāo)的速度。這就是雷達(dá)測速原理。(4)目標(biāo)識別原理所謂目標(biāo)識別就是利用雷達(dá)接收到的飛行目標(biāo)的散射信號,從中提取特征信息并進(jìn)行分析處理,從而分辨出飛行目標(biāo)的類別和姿態(tài)。目標(biāo)識別的關(guān)鍵是目標(biāo)特征信息的提取,這涉及到對目標(biāo)的編碼、特征選擇與提取、自動匹配算法的研制等過程。由于目標(biāo)識別涉及到電磁散射理論、模式識別理論、數(shù)字信號處理及合成孔徑技術(shù)等多學(xué)科知識,而且特征信息提取的原理、方法也很多,因此在這里不一一介紹,僅對頻域極點(diǎn)特征提取法加以簡單介紹。第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二如前所述,從目標(biāo)反射或散射回來的電磁波包含了幅度、相位、極化等有用信息,其中回波中有限頻率的幅度響應(yīng)數(shù)據(jù)與目標(biāo)的特征極點(diǎn)有一一對應(yīng)關(guān)系,因此基于頻域極點(diǎn)特征提取的目標(biāo)識別方法是根據(jù)回波中有限頻率的幅度響應(yīng)數(shù)據(jù)提取目標(biāo)極點(diǎn),然后將提取的目標(biāo)極點(diǎn)與各類目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)模板庫進(jìn)行匹配識別,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的識別?，F(xiàn)代許多雷達(dá)系統(tǒng)正是根據(jù)上述原理不僅能探測飛行目標(biāo)的距離、方位及速度,而且能分辨目標(biāo)的類別和姿態(tài),以便采取恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)攻或防御策略。第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二2.幾種典型的雷達(dá)系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,使雷達(dá)系統(tǒng)不斷推陳出新,雷達(dá)的用途也越來越廣,品種繁多,在此不可能全面、系統(tǒng)地介紹所有的雷達(dá)系統(tǒng),下面僅對單脈沖跟蹤雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)及合成孔徑雷達(dá)的工作原理加以簡單介紹。(1)單脈沖雷達(dá)前面在探測原理中講到,用尖銳的方向圖的最大值來測向的誤差是較大的,對跟蹤雷達(dá)來說是不合適的。單脈沖技術(shù)是提高測向誤差的有效手段。由此技術(shù)構(gòu)成的雷達(dá)稱為單脈沖雷達(dá)。下面簡單分析其中一種單脈沖雷達(dá)的工作原理。第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二圖10-3饋源口面不對稱照射激起TE10、TE20模單脈沖雷達(dá)采用的天線一般為卡塞格倫天線,其饋源為矩形多模喇叭。當(dāng)天線完全對準(zhǔn)目標(biāo)方向時,接收的電磁波在喇叭饋源中激發(fā)的電磁場只有主模TE10模,當(dāng)天線偏離目標(biāo)方向時,除主模外還會產(chǎn)生高次模,其中TE20模會隨著天線角度的變化而變化。對如圖10-3所示的矩形喇叭饋源,當(dāng)目標(biāo)在喇叭中心線右面時,使喇叭右側(cè)的能量較大而左側(cè)較小,這時等效為主模TE10和高次模TE20按圖中相位關(guān)系疊加,即右側(cè)是兩個模式分量的相加,而左側(cè)是兩個模式分量的相減;當(dāng)目標(biāo)在喇叭中心線左面時,激起的TE20模極性與上述情形相反。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二

圖10–3饋源口面不對稱照射激起TE10、TE20模第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二于是只要設(shè)法從喇叭饋源中取出TE20模,它的幅度隨目標(biāo)偏離天線軸而增加,相位取決于偏離方向而相差180°,從而為單脈沖接收機(jī)提供了方向性。檢測到的角度誤差信號去控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)使天線轉(zhuǎn)動,改變其方位和俯仰,當(dāng)誤差為零時天線瞄準(zhǔn)目標(biāo),從而實(shí)現(xiàn)自動跟蹤的目的。這就是單脈沖雷達(dá)的工作原理。(2)相控陣?yán)走_(dá)一般雷達(dá)對目標(biāo)的搜索是用機(jī)械掃描來實(shí)現(xiàn)的,但這種搜索的速度有限,而且一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)入跟蹤狀態(tài),就不能顧及來自不同方向的其他目標(biāo)。相控陣?yán)走_(dá)就能實(shí)現(xiàn)多個目標(biāo)的同時跟蹤,而且采用自動波束掃描方式實(shí)現(xiàn)快速搜索。第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二相控陣?yán)走_(dá)實(shí)際上是陣列天線的一種應(yīng)用,它由為數(shù)眾多的天線單元組成的陣列,在計算機(jī)的控制下對各天線單元的射頻功率和相位進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)波束的掃描。由前面陣列天線的原理可知：當(dāng)饋送給陣列天線單元的微波載波幅度與相位不同時,就得到不同的天線陣列輻射方向圖,當(dāng)隨著時間的變化連續(xù)不停地改變單元之間的相位時,便能使形成的波束在一定的空間范圍內(nèi)掃描。這就是稱其為“相控陣?yán)走_(dá)”的原因。相控陣?yán)走_(dá)的組成原理與其他雷達(dá)一樣,但相對要復(fù)雜一些,實(shí)質(zhì)上它是由多部“子雷達(dá)”組成的“母雷達(dá)”,天線波束的掃描、組合和賦形以及雷達(dá)工作狀態(tài)的選擇、轉(zhuǎn)換、目標(biāo)的識別等均由計算機(jī)來完成。它能在幾微秒之內(nèi),使波束從一個方向變換到另一個方向,其掃描速度之快是機(jī)械掃描雷達(dá)望塵莫及的。第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二(3)合成孔徑雷達(dá)要提高雷達(dá)的角分辨率,必須增大天線的口徑或采用更短的工作波長。這兩方面的努力都受到實(shí)際條件的限制,而用于衛(wèi)星和飛機(jī)上的雷達(dá)對天線的限制就更嚴(yán)了。合成孔徑雷達(dá)是一種相干多卜勒雷達(dá),它分為不聚焦型和聚焦型兩種。不聚焦型合成孔徑雷達(dá)是利用雷達(dá)天線隨運(yùn)載工具的有規(guī)律運(yùn)動而依次移動到若干位置上,在每個位置上發(fā)射一個相干脈沖信號,并依次對一連串回波信號進(jìn)行接收存儲,存儲時保持接收信號的幅度和相位。當(dāng)雷達(dá)天線移動一段相當(dāng)長的距離L后,合成接收信號就相當(dāng)于一個天線尺寸為L的大天線收到的信號,從而提高了分辨率。所謂聚焦型合成孔徑雷達(dá)是在數(shù)據(jù)存儲后,扣除接收到的回波信號中由雷達(dá)天線移動帶來的附加相移,使其同相合成,分辨率更高,當(dāng)然處理也就變得更復(fù)雜了。第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二10.2微波通信系統(tǒng)利用微波的寬頻帶特性可以實(shí)現(xiàn)多路信號共用同一信道,具有較大的通信容量,但微波具有視距傳播的局限性,因此如何克服地球曲率和地面上各種障礙物的影響是建立微波遠(yuǎn)距離通信的首要條件,其中微波中繼通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和對流層散射通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)微波遠(yuǎn)距離通信的典型。下面就對微波中繼通信系統(tǒng)做以簡單介紹。微波中繼通信也稱為微波接力通信。由第7章可知,微波在空間是直線傳播的,設(shè)地球上A,B兩點(diǎn)天線的架設(shè)高度分別為h1,h2,則由式（7-2-2）可得兩者間的最大傳輸距離為第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二天線架設(shè)高度一般在100m以下,所以一般視距為50km左右。因此要利用微波進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸,必須在遠(yuǎn)距離的兩個微波站之間設(shè)置許多中間站（即中繼站）,以接力的方式將信號一站一站地傳遞下去,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,這種通信方式就稱為微波中繼通信。下面就微波中繼的轉(zhuǎn)接方式及SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)組成做一介紹。

1.微波中繼轉(zhuǎn)接方式按傳輸信號的形式，微波中繼通信可分為模擬微波中繼通信和數(shù)字微波中繼通信。按中繼方式可分為基帶轉(zhuǎn)接、中頻轉(zhuǎn)接和微波轉(zhuǎn)接三種。第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二所謂基帶轉(zhuǎn)接，是在中繼站首先將接收到載頻為fI的微波信號經(jīng)混頻變成中頻信號,然后經(jīng)中放送到解調(diào)器,解調(diào)還原出基帶信號,然后又對發(fā)射機(jī)的載波進(jìn)行調(diào)制,并經(jīng)微波功率放大后,以載頻fI′發(fā)射出去。所謂中頻轉(zhuǎn)接，是指在中繼站將接收到的載頻為fI的微波信號經(jīng)混頻變成中頻信號,然后經(jīng)中放后直接上變頻得到載頻為fI′微波信號,最后經(jīng)微波功率放大后發(fā)射出去。顯然它沒有上下話路分離與信碼再生的功能,只起到了增加通信距離的作用，這樣設(shè)備就相對簡單了。所謂微波轉(zhuǎn)接,是在中繼站直接對接收到的微波信號放大、變頻后再經(jīng)微波功率放大后直接發(fā)射出去,這種轉(zhuǎn)接的設(shè)備更為簡單?；鶐мD(zhuǎn)接方式的框圖如圖10-4所示。第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二圖10-4基帶轉(zhuǎn)接的原理框圖第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二無論數(shù)字信號還是模擬信號,經(jīng)過長距離的傳輸,經(jīng)一站一站轉(zhuǎn)接后,原始信號將疊加上各種干擾與噪聲,使信號質(zhì)量下降。對數(shù)字系統(tǒng)一般采用基帶轉(zhuǎn)接方式,它可利用數(shù)字差錯控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)基帶信號再生,從而避免了噪聲的沿站積累,這也是數(shù)字微波中繼系統(tǒng)主要采用基帶轉(zhuǎn)接方式的主要原因,將帶再生技術(shù)的中繼站稱為再生中繼站，有時為了簡化設(shè)備，降低功耗,也可采用混合中繼方式,即在兩個再生中繼站之間的一些中繼站采用中頻轉(zhuǎn)接或微波轉(zhuǎn)接。對模擬系統(tǒng)，由于基帶電平變化積累、基帶頻響偏移等原因,一般不宜用基帶轉(zhuǎn)接方式,而采用中頻轉(zhuǎn)接或微波轉(zhuǎn)接。

2.SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波中繼通信與光纖通信、衛(wèi)星通信一起被稱為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾饕侄?。第二十二頁，共三十七頁，編輯?023年，星期二它具有傳輸容量大、長途傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、投資少、建設(shè)周期短、維護(hù)方便等特點(diǎn),因此受到各國普遍重視。同步數(shù)字系列（SDH）是新一代數(shù)字傳輸網(wǎng)體制,它是通信容量迅速增長、光纖通信持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)物。SDH的應(yīng)用很廣泛,它不僅可用于光纖通信系統(tǒng),而且在微波傳輸中也被大量采用,從而成為數(shù)字微波中繼通信的主要方式。SDH數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)廣泛采用一些新技術(shù)，諸如:全新的基帶數(shù)字信號處理方式、高效率的數(shù)字載波調(diào)制技術(shù)、自適應(yīng)的發(fā)信功率控制技術(shù)等。SDH數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)一般由終端站、樞紐站、分路站及若干中繼站組成,如圖10-5所示。第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二圖10-5SDH數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)組成框圖第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二處于線路兩端或分支線路終點(diǎn)的站稱為終端站,它可上、下全部支路信號,配備SDH數(shù)字微波傳輸設(shè)備和復(fù)用設(shè)備;處于線路中間,除了可以在本站上、下某收、發(fā)信波道的部分支路外,還可以溝通干線上兩個方向之間通信的站稱為分路站,有時還完成部分波道的信號再生后繼續(xù)傳輸,一般配備SDH數(shù)字微波傳輸設(shè)備和SDH分插復(fù)用設(shè)備,有時還需再生型傳輸設(shè)備;樞紐站一般處于干線上,需完成數(shù)個方向上的通信任務(wù),它要完成某些波道的轉(zhuǎn)接、復(fù)接與分接,還有某些波道的信號可能需要再生后繼續(xù)傳輸,故這一類站的設(shè)備最多;中繼站是處于線路中間不上、下話路的站,可分為信碼再生中繼和非再生中繼,在SDH系統(tǒng)中一般采用再生中繼方式,它可以去掉傳輸中引入的噪聲、干擾和失真,這也體現(xiàn)了數(shù)字通信的優(yōu)越性。第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二10.3微波遙感系統(tǒng)遙感技術(shù)是一門新興的多學(xué)科交叉的綜合性科學(xué)技術(shù),是空間技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它是在一定距離以外感受、探測和識別所需要研究的對象。微波遙感是遙感技術(shù)的重要分支之一,它是以地球?yàn)檠芯繉ο?通過電磁波傳感器,收集地面目標(biāo)輻射或反射的電磁波,獲得其特征信息,經(jīng)過接收記錄、數(shù)據(jù)傳輸和加工處理,變成人們可以直接識別的信號或圖像,從而揭示被測目標(biāo)的性質(zhì)和變化規(guī)律。微波遙感系統(tǒng)的遙感器，可分為被動遙感和主動遙感，它工作在微波波段。所謂被動遙感，是指遙感器直接接收目標(biāo)的反射或散射信號;而主動遙感是指利用人工輻射源向目標(biāo)發(fā)射電磁波,再接收由目標(biāo)反射或散射的電磁波。第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二由于微波波段的特殊性,微波遙感器具有全天候工作、對地表有穿透能力及能提供有別于紅外線、可見光以外的特征信息等特點(diǎn),從而使微波遙感在軍事上、民用方面得到了廣泛的應(yīng)用。

1.微波遙感系統(tǒng)的工作原理現(xiàn)代遙感系統(tǒng)由遙感工作平臺、遙感器、無線電通信系統(tǒng)及信號處理系統(tǒng)組成,其中遙感工作平臺是安裝遙感儀器的運(yùn)載工具;遙感器是用來接收、記錄被測目標(biāo)電磁輻射的傳感器，如掃描儀、雷達(dá)等;無線電通信系統(tǒng)用于控制、跟蹤遙感儀器設(shè)備和傳輸遙感器所獲得的目標(biāo)信息;信號處理系統(tǒng)用以分析、處理、解譯各種遙感信息。第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二微波遙感的一般過程是:地面目標(biāo)的電磁輻射通過周圍環(huán)境(如大氣)進(jìn)入遙感器后，遙感器將目標(biāo)的特征信息加以接收、記錄和處理后,再以無線電方式送給信息處理系統(tǒng);信息處理系統(tǒng)將遙感信息進(jìn)行加工處理,變成人們能夠識別和分析的信號或圖像。微波遙感之所以能夠根據(jù)收集到的電磁輻射信息識別地面目標(biāo)和現(xiàn)象,是基于電磁波與物質(zhì)的相互作用——一切物質(zhì)由于其種類(性質(zhì)、形狀、結(jié)構(gòu)等)和環(huán)境條件的不同,它就具有完全不同的電磁輻射特性。當(dāng)電磁波與物體(不論是固體、液體、氣體還是等離子體)相遇時,會發(fā)生各種相互作用,并滿足動量和能量守恒定律。在物質(zhì)表面發(fā)生的相互作用稱為面效應(yīng),電磁波透入物體表面以下一定距離發(fā)生的相互作用稱為體效應(yīng),相互作用的結(jié)果會使入射波的振幅、方向、頻率、相位和極化等發(fā)生變化,從而產(chǎn)生各種有用的特征信息,以此便能識別不同的物體。第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二電磁波與物質(zhì)的相互作用主要包括入射電磁波的反射、散射及透射、熱效應(yīng)及熱輻射等。不同的遙感器的作用機(jī)制不同。2.微波遙感器微波遙感器是微波遙感系統(tǒng)的關(guān)鍵,它的種類較多,這里主要介紹微波輻射計和微波成像雷達(dá)。(1)微波輻射計我們知道,任何溫度高于絕對零度的物體,都會有熱輻射,熱輻射的波長范圍從1μm到1m左右,而熱輻射的頻率主要取決于物體的溫度和比輻射率。比輻射率表示物質(zhì)通過輻射釋放熱量的難易程度,兩個在同樣環(huán)境中溫度相同的物體,具有較高比輻射率的物體將更強(qiáng)烈地輻射出熱射線。第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn),在微波波段,各種物質(zhì)的比輻射率相差很大,這種差別為識別物體提供了有用的信息。如油脂的比輻射率比海水高得多,在同樣的溫度下,油脂對微波輻射計的輻射能量比海水大很多,因此在海面上有油脂污染時,若將微波輻射計測得的信號轉(zhuǎn)換成圖片,就會看到淺色的油污漂浮在深色的海面上。這就是微波輻射計的遙感原理。圖10-6所示就是微波輻射計的一種——微波比較輻射計,下面討論其工作原理。從天線接收到的微波輻射能量和參考負(fù)載在開關(guān)的控制下交替輸入到接收機(jī),開關(guān)周期τs一般為10-3~10-1s。于是檢波前部分的輸入功率分別來自天線的信號和參考負(fù)載的噪聲功率,忽略輸入開關(guān)的上升、衰落時間對接收機(jī)波形的影響,則平方律檢波后的直流電壓為第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二圖10–6微波比較輻射計工作原理圖第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二CdGkB(TA′+T′REC0≤t≤τs/2CdGkB(TREF+T′RECτs/2≤t≤τsud=式中,Cd為平方律檢波靈敏度(V/W),k為玻爾茲曼常數(shù),τs為開關(guān)周期,G,B分別為濾波放大部分的增益和帶寬。則積分器輸出的平均電壓為式中,Gp為檢波輸出到積分器輸出間的電壓增益。將式(10-3-1)代入式(10-3-2),并令Gs=2GpCdGkB,則有第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期二可見微波比較輻射計的輸出與遙感溫度TA′和參考負(fù)載溫度TREF之差成正比,從而檢測到了遙感物體的熱輻射功率,這就是微波比較輻射計的工作原理。它與接收機(jī)的等效噪聲溫度無關(guān),從而保證了測量的穩(wěn)定性。以上介紹了微波比較輻射