毫米波大气臭氧探测辐射计系统设计

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.

末敏弹毫米波辐射计信号仿真研究

针对高动态、复杂目标背景条件下,末敏弹毫米波辐射计信号难以精确建模和仿真问题,提出了一种末敏弹毫米波辐射计信号仿真模型,并基于积分求解思想提出了划分法计算毫米波辐射计视场与目标的交汇面积,最后针对不同条件,包括多目标、水平风和伞的摆动对毫米波辐射计输出信号进行了仿真。仿真结果表明:所提方法可有效应对高动态、复杂目标背景条件下的毫米波辐射计信号的建模与仿真。研究成果可为末敏弹目标识别算法和敏感器性能提升提供参考。

做出有国际显示度的科研工作是最重要的——访紫金山天文台毫米波和亚毫米波实验室主任、紫金山天文台研究员、江苏省劳动模范史生才

记者:祝贺你,近日在江苏省人民政府授予的江苏省劳动模范中,你榜上有名,能谈谈你的想法吗?史生才:其实大家的工作都差不多,台里有些同志可能做得比我更好。我认为这一荣誉不仅属于我个人,而是各方面对我们研究团队工作的认可。记者:能谈谈你这些年研究工作的情况吗?史生才:1989-1992年期间,我主要参与了中国科学院紫金山天文台13.7米射电天文望远镜的研制工作。1992年至1998年在日本国立天文台期间,主要从事超导SIS接收机的高性能化研究,包括超导SIS结混频性能的数值分析研究、超导SIS结集成调谐电路研究、无调谐宽带波导混频电路研究和亚毫米波SIS混频器的研制。

基于毫米波辐射计的烟幕干扰测试方法研究

基于末敏弹用毫米波辐射计的工作原理,分析研究了毫米波辐射计的烟幕干扰机理、干扰材料发射率测试原理及方法。在缩比的小铁板上方动态施放筛选的高发射率干扰材料,小铁板的辐射信号急剧减弱。测试结果表明,采用由高发射率干扰材料布设形成的烟幕干扰毫米波辐射计是可行的。

毫米波亚毫米波成像在人体检测中的研究综述

毫米波亚毫米波主动成像技术具有穿透服装屏障的能力和对人体无害的特性,因此被广泛应用于公共场所的人体安检领域。本文首先概述了毫米波亚毫米波成像的理论基础,然后综述了毫米波亚毫米波主动成像技术在人体检测中的研究进展,从准光技术和数字聚焦技术两个方面概述了成像的研究和发展成果,还讨论了未来面向应用的AMMW技术,介绍了毫米波亚毫米波人体图像自动评价方法,对未来实际的安检工作具有较强的适用性和指导性。

基于分辨率增强的亚毫米波RCS成像分析

亚毫米波三维全息成像提供了一种新的RCS(Radar Cross Section)测量分析方法,然而基于传统三维成像算法的RCS测量分析方法在实际应用中总是受到系统带宽的限制,低带宽会导致较低的距离分辨率,使得最终图像的距离分布不连续。为了克服这一限制,本文提出了一种基于距离分辨率增强(Range Resolution Enhancement,RRE)的亚毫米波三维全息成像算法,该算法利用基于相位展开的方法来检索与距离相关的相位,该相位可以直接转换为精细的距离分布,在距离域上重建具有高分辨率的三维毫米波图像,从而更清晰地显示目标的几何形状和细节特征,得到更为精细的RCS测量数据。缩比实验结果表明,相较于基于传统三维算法,该方法使得RCS的测量性能有所提高。

空中无人机目标的毫米波辐射探测研究

毫米波辐射计具有全天时全天候的工作能力,且具有一定的穿透性,在遥感和军事等领域具有广泛应用。此前,对于毫米波辐射计的应用主要集中在对地面目标的探测,对于空中目标探测的研究相对较少。因此,本文从空中目标的毫米波辐射特性入手,针对无人机的毫米波辐射探测这一新的应用场景,分析空中目标的辐射亮温,并进行不同材料、不同背景无人机的探测仿真分析。仿真结果表明毫米波辐射计能较好地探测到空中目标,从而为空中目标毫米波探测提供了一定的理论支撑。

亚毫米波被动探测目标辐射方程与特性研究

目前亚毫米波系统正处于开拓和发展时期,在军事与民用中均具有重要应用。文中主要研究了目标物质的亚毫米波辐射传递方式,并给出目标物质的亚毫米波辐射传递方程新的求解方法。分析了天气现象影响亚毫米波辐射计的探测距离,以云(雾)衰减为例,对探测距离和温度,以及含水量的关系进行了分析。

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

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。

毫米波辐射计定标系统

研制了的小口径天线毫米波辐射计自然变温智能定标系统 ,该系统实现了所有数据的自动采集与分析 .利用该系统对 8mm狄克式辐射计进行了定标实验 ,得到了该辐射计的主要性能和定标方程 .对其进行的精度分析表明该定标系统的天线温度不确定度为 1.0 5 82K .

弹载双通道毫米波辐射计研究

介绍了用于复杂气候条件下采用末敏探测技术识别目标中心的双通道毫米波辐射计的原理和实验分析。在对辐射计归一化天线温度分析的基础上,给出了计算目标回波信号脉宽以及双通道天线扫描目标同一处的时延的方法。高塔实验实测结果表明:双通道辐射计能减小气候等因素对探测精度的影响;在径向,较之单通道辐射计目标中心识别概率有明显提高。

高速扫描全功率毫米波辐射计研究

提出一种高速扫描全功率８ｍｍ波段辐射计，在论述该系统原理及信号特征的基础上，计算了系统及部件的主要指标，并介绍了试验样机的性能．研究及实验表明，这种辐射计的设计有一定特色，而且电路和结构均较简化．

毫米波辐射计对金属目标的探测

针对金属目标的探测问题,依据金属的毫米波辐射特性,提出一种基于毫米波辐射计成像的金属目标探测方法。该方法首先利用毫米波辐射计扫描目标并成像,再用区域标记算法标记成像图像,通过分析标记区域的面积排除干扰信息,最后检测出金属目标。实验表明,该方法能够从各种背景中有效检测出金属目标,为下一步目标的识别、跟踪与定位提供了依据。

毫米波云雷达与地基微波辐射计联合反演云微物理参数

使用地基微波辐射计与毫米波云雷达进行主被动遥感联合探测,从理论上能够更准确地反演云微物理参数。分别以2010年7月于广东阳江和2015年3月于江苏南京进行的联合观测试验所获取的数据为例,对其中的层状云、层积云个例进行联合反演微物理参数的试验和分析,获取云演变过程中微物理参数和其他环境场物理量的变化特征。结果表明:1云雷达-微波辐射计联合反演法反演的云微物理参数与基于雷达反射率因子的经验法有较好的一致性,与实测经验值相比,结果比较可靠;2在层状云发展初始阶段,凝结增长作用在云体中上部位置起主要作用,碰并作用主要导致云滴粒子的显著增长和云层垂直方向的延展;在垂直上升速度较大的层积云中,云滴粒子通过碰并作用增长;3低层湿区高度与大范围层状云系出现的高度较为一致,抬升作用和水汽通量的辐合为云的产生提供了动力和水汽条件。

目标亚毫米波辐射研究（一）

目标的亚毫米波辐射，实质上是物体的辐射、发射率涉及到物体表面的形状、温度、波长以及二次发射等复杂因素。本文对目标的亚毫米波辐射特性进行了基本分析，给出了经验公式，对金属和非金属材料辐射特性进行了研究，给出了一些计算结果和实验分析。

毫米波辐射计的波形模拟与目标识别

在毫米波辐射计工作原理的基础上，建立了辐射计探测金属目标输出信号的模型．根据波形特点提出一种目标识别方案，给出仿真结果，并讨论了识别方案的计算量问题．

星载W波段毫米波辐射计研究

在 8 6 3 - 2项目支持下 ,开展了 W波段毫米波辐射计的研究。其工作中心频率为 90 .5 GHz,带宽为 2 GHz,积分时间为 2 0 0 ms时其系统灵敏度达到 0 .6 K,线性度优于 0 .999。这些技术指标基本达到了星载应用的要求。为配合扫描成像研制了两套天线系统 ,一套为 Cassegrain天线 ,另外一套为二元光学天线 ,它是利用光学衍射原理制成的位相型 Fresnel波带片。二元天线具有设计灵活、加工方便、体积小、重量轻、旁瓣电平低和安装方便等优点。W波段微波辐射计系统在实验室内进行了扫描成像试验 ,取得了 W波段微波辐射计扫描图像。

毫米波辐射计反空中涂层隐身飞机的分析

利用毫米波辐射计反空中涂层隐身飞机的基本机理和美国标准大气模型（１９７６）及Ｌｉｅｂｅ毫米波传输模型（１９８５），模拟计算了大气和地面等背景引入的天线噪声温度和辐射计天线温度的信杂比．

利用毫米波辐射计探测坦克顶甲的研究

根据反坦克导弹弹道的特点,提出了应从合理设计辐射计技术参数及采用有效可行的信号处理方法两方面出发,结合对目标尺寸的判别,实现近程反坦克导弹对坦克顶甲的精确探测。理论分析表明:采用的探测方案能够保证对坦克顶甲的识别与定位,并能准确进行起爆控制。

毫米波辐射计在探测空中涂层隐身目标中的应用研究

介绍了毫米波辐射计探测空中涂层隐身目标的机理,对涂层隐身目标和光洁金属目标的天线温度对比度进行了对比计算,并利用毫米波辐射计对空中涂层隐身目标和光洁金属目标进行了探测实验。计算和实验表明,隐身目标引起的天线温度对比度比同等大小的光洁金属目标引起的天线温度对比度大;对毫米波辐射计探测空中目标而言,目标的隐身涂层起不到隐身功能。