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地基多频段微波辐射计技术手册（HSMR）长春市海思电子信息技术有限责任公司2011年10月目录1 技术概况 (1)2 接收机的原理与设计 (4)3.1 技术要求和试验方法 (6)3.2 接收机通道的测试 (7)3.2.1噪声系数（A） (7)3.2.2 接收机线性度测量（A） (7)3.2.3 接收机灵敏度测量（A） (8)3.2.4 接收机中频带宽测试（A） (9)3.2.5 接收机工作频率测试 (9)3.2.6系统抽样进行环境试验 (10)3.3 设备检验 (10)3.3.1 常规检验 (10)3.3.2 交收检验 (10)4 标志、保管和运输 (10)5 软件技术条件 (11)5.1 软件平台 (11)5.2 软件功能 (11)6 微波辐射计电缆连接标识 (12)7 系统电磁兼容 (13)8 系统的可靠性设计 (13)9 系统接地要求 (14)10 探测环境条件要求 (14)10.1探测环境条件的要求 (14)10.2探测场地的要求 (15)10.3工作室要求及设备安置 (15)1 技术概况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。
第七章辐射计§7.1辐射计(radiometer)辐射计是被动遥感（passively remote sensing）传感器。
辐射计只接收海面或大气的辐射，从中提取物理信息，而不发射探测电磁波。
辐射计包括可见光和红外波段辐射计以及微波辐射(Microwave Radiometer)。
可见光和近红外波段辐射计（Visible and Near-infrared Radiometer）在水色卫星上用来遥感海水叶绿素浓度、悬浮泥沙浓度以及海水光学衰减系数等。
热红外波段辐射计（Thermal Infrared Radiometer)在气象卫星和海洋卫星上用来遥感海面温度。
微波辐射计在海洋卫星上用来遥感海面温度、海面风速和风向、海面上空水汽浓度、降水率等，在航空遥感飞机上用来遥感海面盐度。
目前正在运行的可见光和红外波段宽带辐射计包括我国风云1号装载的多通道可见光和红外扫描辐射计MVISR（Multi-function Visible and Infrared Scanning Radiometer），美国NOAA卫星装载的改进型甚高分辨率辐射计A VHRR（Advanced Very High resolution Radiometer）。
目前正在运行的可见光和红外波段窄带辐射计包括我国海洋1号装载的中国水色和温度传感器COCTS（Chinese Ocean Color & Temperature Scanner）、美国SeaStar装载的宽视场海洋观测传感器SeaWiFS（Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor）和美国卫星EOS-AM（Terra）和EOS-PM（Aqua）装载的中等分辨率成像光谱仪MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectro-Radiometer)。
其中，A VHRR、COCTS和MODIS包括热红外波段；此外，欧空局卫星的ERS装载的沿轨迹扫描辐射计ATSR（Along-Track Scanning Radiometer）也属于热红外波段辐射计。
微波辐射计在一次稳定性强降水天气监测中的应用摘要：本文利用微波辐射计探测资料，分析了2020年3月9日浦东机场一次稳定性强降水天气过程，结果表明在降水发生之前十二小时以上高空底层的水汽密度就已经开始逐渐增加，整层大气的相对湿度也出现显著的增加。
而液态水含量的出现和增加主要发生在降水发生时段，尤其是强降水期间。
微波辐射计对稳定性强降水的发生可以在数小时甚至十几个小时之前提供预报参考，对提高此类天气预报准确性具有积极意义。
关键词：稳定性强降水；浦东机场；微波辐射计引言不论是对流性降水还是稳定性降水，一旦瞬时降水达到中雨及以上强度，就会对机场航班运行会造成严重影响，尤其是在发生强降水时，对起降航班的操纵性能和水平及垂直能见度都会造成严重影响，从而危及航班的安全和正常。
强降水的预报具有一定的不确定性，现有的数值预报产品经常出现时间和空间上的偏移，造成预报失败。
微波辐射计是一款被动式地基微波遥感设备，是利用被动地接收各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、湿度变化曲线，能全天候、全天时工作。
微波辐射计可以提供设置点上空0-10km高度层的温度、相对湿度、水汽密度、液态水等要素的时空剖面，高时空分辨率的数据可全天候监测天气过程的演变，对提高预报水平尤其是短临预报具有独特优势和较高的应用价值。
2020年3月9日浦东机场一次强降水天气过程，此次降水发生在初春的后半夜，由底层西南倒槽和高空暖湿切变共同导致，无明显对流发展，属于典型的稳定性降水。
较长时间的强降水对当日航班造成了一定影响，也增加了预报员工作难度。
现利用浦东机场微波辐射计资料对本次过程进行回顾分析，以期获得微波辐射计在稳定性强降水天气过程中的应用经验和技术。
1 天气过程简介3月9日浦东机场一次强降水天气过程，本次降水过程是从凌晨00时开始出现小雨，到02:12分开始出现中到大雨，04:30转为小雨，直到中午12:30阈值转阴天，蒸锅降水过程持续大12个小时以上，且出现两个多小时的中到大雨，全天降水量达到了27.2mm。
目录1微波辐射计应用场合与任务 (2)2微波辐射计组成与关键技术 (3)3微波辐射计研究热点与趋势（星载微波辐射计） (7)4关于微波辐射计发展的思考建议 (9)参考文献 (10)微波辐射计（英语：microwave radiometer，缩写为“MWR”）也称为“微波辐射仪”，是一种用于测量亚毫米级到厘米级波长（频率约为1-1000GHz）的电磁波（微波）的辐射计。
微波辐射仪能接收大气中的某些成分在一定频率上强烈辐射的微波，经过一定的转换方法，得到大气在垂直和水平方向上的气象要素分布，并且还可以探测到云状、云高以及目力无法观测到的晴空湍流。
此仪器携带方便，可增加探空网在时间和空间上的密度，能观测到大气的连续变化，不致漏掉范围较小但变化剧烈的天气系统。
微波辐射计是一款被动式微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。
但相对于可见光和红外遥感器而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。
可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。
微波辐射计主要用于中小尺度天气现象，如暴风雨、闪电、强降雨、雾、冰冻及边界层紊流。
对于短时间内生成或消散的中小尺度天气灾害，虽然只是地区性的，但部分事件危害性较大。
在目前中尺度天气现象监测过程中，探空气球和天气雷达是常用的手段。
探空气球会受到使用时间和空间的限制；天气雷达资料基本局限于降雨过程无降水时的欠缺；在离地面5公里范围内卫星遥感数据存在较大的误差。
被动式地基微波辐射计的出现，填补上述研究方法监测方面的空白，是其有效的补充手段。
微波辐射具有独立工作能力，能在几乎各种环境条件工作，非常适合于自动天气站。
用于反演完整的大气廓线，反演数据和原始数据全部保存。
提供完备的顾客定制或全球标准算法。
主要应用如下：对流层剖面的温度、湿度和液态水，天气和气候模型研究，卫星追踪（GPS，伽利略）湿/干延迟和湿度廓线，临近预报大气稳定性（灾害性天气检测），温度反演检测、雾、空气污染，绝对校准云雷达，湿/干延迟改正VLBI技术。
微波辐射计在一次强对流天气过程中的运用摘要：本文利用地基多通道微波辐射计反演计算的大气对流参数对温州机场2021年6月18日下午的强对流伴飑天气过程的大气状态进行了分析。
结果表明：强对流发生前，副高外围下沉增温作用，中层以上干侵入为此次强对流提供了较好的抬升条件。
通过微波辐射计的观测数据计算分析了对流有效位能(CAPE)和综合水汽含量（IWV）参数，对比各参数在强对流天气过程发生前后的变化特征，其中对流有效位能的累积已经达到了强雷暴发生的标准，综合水汽含量的增长在强降水发生前30分钟左右有较好的指示作用。
关键词：微波辐射计强对流天气飑对流有效位能综合水汽含量1 引言在强对流天气区中飞行，除了云中飞行的一般困难外，还会遇到强烈的颠簸、积冰、雷击、阵雨、风切变和龙卷。
而依据《民用航空气象地面观测规范》中对飑的定义：“突然发生的持续时间短促的强风。
常伴随雷雨出现。
出现时常伴有风向突变、气温剧降、气压急升等现象”。
因此可见，强对流天气和飑都十分剧烈，可能会对飞行造成无法估量的重大后果，尽管现代民用航空器的安全性能已有了很高的保障，但作为航空器起飞、降落的航站范围内的预报准确与否仍然直接影响到航空安全生产。
强对流天气发生发展过程中常常通过一些强对流参数进行分析，目前获取对流参数常用的手段是通过无线电探空获取大气温湿度等垂直分布参数进行计算得到的，但是现有探空每天仅有两次探空无法提供实时连续的大气状态垂直分布数据用来分析大气层结，难以对强对流天气过程进行监测和预报。
实践证明，只有通过大气遥感探测才是最经济、最快捷、实现连续监测大气状态变化的最佳途径[1]。
微波辐射计是一款被动式地基微波遥感设备，能够实时探测反演大气温度、湿度廓线，能全天候、全天时工作[2-3]。
2 资料和方法本文采用我国自主研制的MWP967KV型地基多通道微波辐射计进行大气状态参数遥感探测。
微波辐射计是用于地表上空大气状态连续监测的精密探测仪器，系统通过被动接收大气在K频段（22-30GHz）和V频段（51-59GHz）的大气微波辐射亮温。
微波辐射测量基础知识（为方便查询，以词条的形式展现）一、引论1、微波：频率为300MHz-300GHz的电磁波，即波长在1m(不含1m)到1mm之间的电磁波。
2、微波辐射测量学：又称为被动微波遥感，是关于微波频段内非相干辐射电磁能量的一门科学和技术。
3、遥感应用微波的三个理由：（1）微波具有穿透云层和在某种程度上穿透雨区的能力，不依赖于太阳作为辐射源；（2）比光波能更深入地穿入植被；（3）用微波可得到与用可见光、红外波段可得到的信息不同。
三者结合运用，能更好更全面地分析研究对象。
二、被动微波遥感的电磁学基础1、电导率：是电阻率的导数σ=1/ρ。
其物理意义表示物质导电的性能，电导率越大，导电性能越强。
2、介电常数：又称电容率，符号ε。
介电常数是被动微波遥感的一个重要物理参数。
特此做详尽说明。
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。
则介质介电常数ε=εrε0，其中，ε0是真空绝对介电常数。
对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。
在一些工具书或学术文献上的解释：指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。
介电常数愈小绝缘性愈好。
空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 83.83。
3、波阵面：空间相位相同的点构成的曲面，即等相位面。
4、平面波：等相位面为无限大平面的电磁波。
5、均匀平面波：等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不变的平面波。
其电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向（TEM 波）。
6、电磁波的三种重要模式：7、时谐电磁场：如果场源以一定的角频率随时间呈时谐（正弦或余弦）变化，则所产生电磁场也以同样的角频率随时间呈时谐变化。
这种以一定角频率作时谐变化的电磁场，称为时谐电磁场或正弦电磁场。
