突發(fā)性氣象災害的巨大破壞性使得世界各國都對極端氣候的準確預報提出了非常迫切的需求。該需求重點涉及在地球靜止軌道實現(xiàn)對大氣溫度和濕度的高空間分辨遙感問題。而受限于實孔徑微波輻射計和綜合孔徑微波輻射計各自的技術(shù)瓶頸,目前在地球靜止軌道還沒有能夠有效解決空間分辨率的測量方法。針對地球靜止軌道氣象衛(wèi)星對大氣溫度和濕度被動微波遙感的高分辨需求,鏡像綜合孔徑微波輻射測量被提出,其核心思想是利用小型陣列和二維鏡像綜合孔徑原理形成大孔徑虛擬天線陣列,通過孔徑綜合以低的系統(tǒng)復雜度獲得高的空間分辨率。該方法經(jīng)過南昌大學與華中科技大學的聯(lián)合研究,其基本理論已通過仿真與實驗驗證,但在研究過程中發(fā)現(xiàn)對鏡像綜合孔徑測量中的極化影響尚未進行比較充分的理論分析與實驗驗證。本文圍繞極化問題,分析了電磁波極化對鏡像綜合孔徑相關(guān)輸出測量的影響,推導了不同極化波在理想介質(zhì)-理想導體分界面上的反射信號模型以及雙天線相關(guān)輸出的理論公式。針對鏡像綜合孔徑輻射測量中的極化影響,本文采用了南昌大學Ka波段天饋系統(tǒng)搭建35GHz8通道一維/二維陣列鏡像綜合孔徑樣機系統(tǒng),并開展仿真及干涉條紋驗證實驗。實驗結(jié)果與理論推導以及仿真結(jié)果基本一致... 

【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?—維鏡像綜合孔徑示意圖??由圖２．１可知，任意一個天線《，，，均接收到來自目標場景的直射信號和經(jīng)過??反射面反射的信號

?第２章極化對一維鏡像綜合孔徑微波輻射測量的影響???Ｘ??７?Ｊｆｒ?．?〇■，—〇〇??＇Ｖ：??氣彳??媒質(zhì)１?媒質(zhì)２??圖２．２垂直極化的平面波斜入射到理想導體的平面邊界上??所謂垂直極化，即入射波的電場客垂直于如圖２．２所示的入射面，此處波??的傳播方向：??ｅ，?＝?ｅｖ?ｓｉｎ?＾，?＋?ｅ．?ｃｏｓ?６，?（２．１４）??其中，入射線與邊界面法線之間的夾角，稱為入射角。ｇ為入射波的位矢??量，分別為沿；ｃ、ｚ方向的單位位矢量。由此可得：??Ｅｔ｛ｘ，ｚ）?＝?－ｆｙＥｉ〇ｅ￣Ｊ＾＾－－＾）?（２．１５）??式（２．１５）中，￥為沿少方向的單位位矢量，￡，？為入射波的電場強度。??對于反射波：??ｅｒ?－?ｅｘ?ｓｉｎ?９ｒ?－?ｅｚ?ｃｏｓ?６ｒ?（２．１６）??其中，ｉ；為反射波的位矢量，見是反射角，且有：??％｛ｘ，ｚ）?＝?ｒｖＥｒｕｅ－ｍｘｓｉａｅｒ＋：ｍｓ０ｒ）?（２．１７）??式（２．１７）中，瓦為反射波的電場，＾為反射波的電場強度。??根據(jù)電磁波的邊界條件，電場強度的切向分量連續(xù)，再結(jié)合理想導體內(nèi)部??不存在電場與磁場，從而得到：??Ｅｒ（Ｘ，Ｚ）?＝?Ｘ（ｍ?＋?Ｅｒ（Ｘ，０）??＝?ｅｙ（Ｅｌ０ｅ－ｊ／１＇ｘｓｍｅ＇?＋Ｅｒｏｅ－Ｍｘｓｉｎ＾）??為了使這一關(guān)系式適用于所有的ｘ值，必須有。和Ａ?＝０，即其反射波的??１２??

?第２章極化對一維鏡像綜合孔徑微波輻射測量的影響???電場信號模與入射波相等，但發(fā)生了?１８０度反相。因此，對于垂直極化波，結(jié)??合式（２．２）中入射信號的表達式，天線接收的反射信號可表示為：??７１??ｂ＼ｔ）?＝?－Ｊ〇２?／３｛９－，ｔ）ｃｏｓ［２ｎｆｃｔ?－ｋｒ＼６）］ｄｅ?（２．１９）??２．２．２平行極化波在理想介質(zhì)－理想導體分界面上的反射??現(xiàn)在考慮瓦；在入射面內(nèi)，即平行極化時，均勻平面波傾斜入射到一個理想??導體平面邊界上的情況。如下圖２．３所示，位矢量＾和ｆ分別表示入射波和反??射波傳播方向。眾和瓦都具有ｘ和ｚ方向的分量，而瓦和瓦僅有ｙ方向的分??量。??Ｘ??ｒ?％?４〇〇??ｆ：：：：：：??Ｈ，??媒質(zhì)１?媒質(zhì)２??圖２．３平行極化的平面波斜入射到理想導體的平面邊界上??對于入射波瓦，可有：??％（ｘ，?ｙ）?－?Ｅｌ０ｃｏｓ?６＞，．?－?ｉＴｓｉｎ?６ｉ?（ｊｒｓｉｎ＾?＋ｒｃｏｓ＾｝?（２．２０）??對于反射波瓦？，則有下述表達式：??％（ｘ，ｙ）?＝?Ｅｒｏ｛－７Ｘ?ｃｏｓＧ，?－?ｅＴｓｉｎ６，）?（２．２１）??根據(jù)電磁波的邊界條件，電場強度的切向分量連續(xù)，再結(jié)合理想導體內(nèi)部??不存在電場與磁場，因此在理想導體板表面〇?＝?０）上，對于任何ｘ值，總電場的??切向分量（；＊：分量）必須為零，即￡；（：１：，０）?＋?￡；７（；（：，０）?＝?０，因此有：??（Ｅｉ０?ｃｏｓ?０，?）ｅ￣＾ｘｓｍｅ＇?－?（Ｅｒｏ?ｃｏｓ?Ｂｒ?＝?〇?（２．２２）??１３??


本文編號：3441125