第二章被动微波辐射计

微波辐射计的设计原理与应用微波辐射计是一种用于测量微波辐射强度的仪器，其设计原理基于微波辐射的电磁波特性。

微波辐射计广泛应用于气象、通信、雷达、卫星通信等领域，用于测量和监测微波辐射强度，为相关领域的研究和应用提供关键数据。

微波辐射计的设计原理主要基于微波辐射的特性和电磁波的测量原理。

微波辐射是一种电磁波，具有特定的频率范围和波长。

微波辐射计通过接收微波辐射，将其转化为电信号进行测量和分析。

微波辐射计通常由天线、接收机、信号处理器和显示器等组件组成。

天线用于接收微波辐射，并将其转化为电信号。

接收机接收天线传输的电信号，并对信号进行放大和处理。

信号处理器用于进一步处理和分析信号，提取出所需的微波辐射强度数据。

显示器用于显示测量结果。

微波辐射计的应用非常广泛。

在气象领域，微波辐射计用于测量大气中的微波辐射强度，以了解大气中的水汽含量、云层特性等，对天气预报和气候研究具有重要意义。

在通信领域，微波辐射计用于测量和监测无线电通信中的微波辐射强度，以保证通信质量和安全性。

在雷达领域，微波辐射计用于测量和监测雷达系统中的微波辐射强度，提供数据支持和性能评估。

在卫星通信领域，微波辐射计用于测量和监测卫星通信中的微波辐射强度，以保证卫星通信质量和稳定性。

值得注意的是，微波辐射计的设计和应用需要考虑多种因素。

首先，天线的选择和设计对于微波辐射的接收至关重要，不同频率和波长的微波辐射可能需要不同类型的天线。

其次，接收机和信号处理器的性能和精度直接影响测量结果的准确性和可靠性。

此外，环境因素如温度、湿度、干扰等也会对测量结果产生影响，因此需要进行相应的校准和补偿。

微波辐射计是一种用于测量微波辐射强度的仪器，其设计原理基于微波辐射的电磁波特性。

微波辐射计广泛应用于气象、通信、雷达、卫星通信等领域，用于测量和监测微波辐射强度，为相关领域的研究和应用提供关键数据。

微波辐射计的设计和应用需要考虑多种因素，包括天线选择、接收机性能、环境校准等。

微波辐射计工作原理介绍微波辐射计微波辐射计是一种测量微波辐射的设备。

它的工作原理是基于微波辐射与物质相互作用的规律。

微波辐射计广泛应用于气象、海洋、环境等领域，以及工业应用中的电磁辐射检测、安防等场合。

本文将从工作原理的分类入手，为您详细解释微波辐射计的工作原理。

根据微波辐射计的测量类型，可以把其工作原理分为：微波辐射亮度温度计、微波辐射探测器和微波辐射 GPM(DPR)。

一、微波辐射亮度温度计的工作原理微波辐射亮度温度计是一种用于测量地表和大气中的微波辐射温度的设备。

其工作原理是通过接收地表或大气中的微波辐射，然后将微波辐射转换成电信号进行测量。

微波辐射亮度温度计通常包括一个天线、一个前置放大器、一个减少剪切带影响的滤波器、一个线性功率放大器和一个检波器。

在工作流程中，微波辐射亮度温度计首先通过一组天线接收微波辐射，并转化为电信号，然后通过一个前置放大器增强信号的强度，进一步将信号经过滤波器进行去除杂音处理。

接下来，经过线性功率放大器处理后，信号将被检测器检测并解析成相应的辐射亮度温度。

最后，温度信息将根据用户需要，被传输到记录设备或显示屏上进行分析或打印。

二、微波辐射探测器的工作原理微波辐射探测器是一种用于检测微波辐射的设备。

它的工作原理是通过微波辐射发射器的发送信号，经过反射后被接收到探测器上，并转换为电信号进行分析，进而计算出与微波辐射相关的信息。

微波辐射探测器的工作流程是通过微波辐射发射器向目标发出一定频率的微波辐射。

发射器发出的微波辐射将被反射回来，然后被接收器接收，转换为电信号，并经过数字信号处理后，将被解码并显示微波辐射的相关信息，如目标的距离、轮廓、速度和角度等。

三、微波辐射 GPM(DPR)的工作原理微波辐射 GPM(DPR)是一种测量降雨的设备，可以通过微波辐射的反射来分析降雨的强度、空间分布和降雨面积等。

其工作原理是通过发送微波辐射信号，利用目标的反射回波信息，观测微波辐射信号的反演过程，并通过计算反演回波的形成参数，进而分析大气中的水含量和降雨的强度。

遥感原理知识点梳理第一章绪论1.遥感于1960年由美国地理学家pruitt普鲁伊特提出2.广义遥感（梅安新教授提出）：一切无接触远距离探测（实际工作中，只有电磁波探测属于遥感范畴）（电磁波是遥感技术的基础）3.狭义遥感（电磁波遥感）：从不同高度平台，使用各种传感器接收来自地球表层的电磁波信息（数据采集）并进行加工处理（数据处理分析），从而对不同地物进行远距离探测与识别（处理结果应用）的技术。

4.遥感平台：地面，航空，航天5.传感器：接收、记录物体反射或发射的电磁波特征的仪器。

6.遥感技术系统：从地面到空中乃至空间，从信息采集、存储、处理到判读分析与运用的完整技术体系。

可以分为：（1）空间信息采集系统-采集遥感信息（2）地面接收与预处理系统-接收、处理（必要的辐射与几何校正）与分发遥感数据（针对星载传感器建立地面接收系统）（3）地面实况调查系统（遥感技术系统的基础）：获取遥感信息之前：通过测定地物反射光谱确定所需传感器类型与波段获取遥感信息的同时：采集地表，大气等有关参数（遥感信息处理运用的辅助）遥感数据处理结果的检验（4）信息分析与运用系统，主要包括：遥感信息的选择技术、遥感信息的处理技术、专题信息提取技术、参数量算与反演技术、制图技术7.遥感分类：按工作平台：地面，航空，航天、（航宇）按探测电磁波工作波段：紫外，可见光，近红外，热红外，微波，多波段等按应用目的（探测目标）：大气，极地，海洋，陆地，外层空间等按资料的记录方式：成像，非成像按传感器工作方式：主动（主动发射与接收电磁波），被动（被动接收电磁波（可见光，近红外，热红外））8.遥感的特点：（1）宏观性与同步性（2）时效性与动态性（3）多波段性（4）综合性与可比性（5）经济性（6）局限性（误差，用途等）9.传感器：扫描仪，摄影机，摄像仪，雷达，高度计，微波辐射计，扫描仪等10.1957年苏联成功发射第一颗人造卫星（斯普特尼克一号）1970年我国发射东方红一号第二章电磁辐射与地物波谱特征2.1电磁波与电磁波谱1.电磁波（横波）：由变化的电场和变化的磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间中传播。

A M S R被动微波数据介绍及主要应用研究领域分析毛克彪①，②，③，覃志豪①，③，李满春③，徐斌①（①农业部资源遥感与数字农业重点实验室，北京100081；②中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室，北京100101；③南京大学国际地球系统科学研究所，江苏南京210093）摘要：由于微波具有全天候、穿透性以及不受云的影响，使其在遥感研究全球变化中具有越来越大的优势。

本文主要是对当前星上主要的被动微波数据S MM R、S S M、A M S R做了介绍并做了对比。

其中主要是介绍对地观测卫星上的A M S R-E 数据，然后分析了被动微波主要的应用研究领域。

关键词：S MM R；S S M；A M S R中图分类号：T P72.文献标识码：A文章编号：1000-3177（2005）79-0063-03地表能量交换信息的获取是监测区域资源环境变化的一个重要环节。

地表温度是地表能量平衡的决定因素之一。

由于土壤水分含量对土壤比辐射率的变化影响很大，因此土壤水分含量变化是影响地表温度变化的一个最主要的因素之一。

获取区域地表温度空间差异，并进而分析其对区域资源环境变化的影响，是区域资源环境动态监测的重要内容。

传统的做法是通过地面有限观测点的观测数据来推论分析区域地表温度的空间差异。

这种地面观测方法不仅艰难而且非常昂贵。

近20年来，遥感技术的飞速发展为快速地获取区域地表温度空间差异信息提供了新的途径。

地表温度在区域资源环境研究中的重要性已经使热红外和被动微波遥感成为遥感研究的一个重要领域，目前已经开发了很多针对热红外数据的实用地表温度遥感反演方法，如热辐射传输方程法、劈窗算法、单窗算法和多通道算法。

但热红外遥感受大气和云的影响特别严重，因此被动微波在地表温度反演中具有独特的优势。

由于地球表面的复杂性，使得陆地表面温度的反演精度受到限制，特别是在土壤水分含量变化比较大的地区。

因此，为了更准确地分析区域热量空间差异，很有必要在用热红外反演地表温度的过程中考虑土壤水分含量的变化。

地基多频段微波辐射计使用手册（HSMR）目录1．产品简介 (1)2.接收机的原理与设计 (4)3. 操作步骤和软件使用 (6)3.1 软件功能 (6)3.2 单极化微波辐射计控制软件 (7)3.2 S波段双极化微波辐射计控制程序 (9)3.3 L波段双极化微波辐射计控制程序 (10)4．微波辐射计的定标 (12)5. 微波辐射计电缆连接标识 (13)6.微波辐射计安装与使用注意事项 (14)6.1 接收机安装与电缆连接 (14)6.2 数据采集器与电源的安装 (14)6.3 系统接地要求 (14)7. 探测环境条件要求 (15)7.1探测环境条件的要求 (15)7.2探测场地的要求 (15)7.3工作室要求及设备安置 (16)8. 常见故障分析 (16)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。

3. 微波遥感3.1 引言微波遥感包括主动式遥感和被动式遥感。

正如第2章所描述的，光谱的微波部分波长范围大约是1厘米至1米。

因为与可见光和红外线相比，微波的波长较长，这种特殊性对于遥感来说是非常重要的。

由于波长较长的光受大气散射的影响比波长较短的光要小，因此长波段的微波辐射可以穿透云层，薄雾，尘埃等（除了在暴雨情况下）。

这种特性使得几乎在所有的气候和环境条件下，都能进行微波能量的探测，从而可以在任何时间收集数据。

被动微波遥感在概念上与热红外遥感相似。

所有物体都能发射一部分数量的微波能量，但一般都不多。

被动微波传感器能探测在其视野范围内的自然辐射的微波能量。

这些辐射的能量与辐射体或辐射体表面的温度和湿度有关。

被动式微波传感器是典型的辐射计或扫描仪，除了它用天线来探测和记录微波能量外，其他大部分的工作方式与之前所讲的系统相同。

由被动传感器记录的微波能量的产生，可以来自于大气辐射（1），地面反射（2），地表辐射（3），或地下发射（4）。

因为微波波长很长，所以相比于光的波长它可获得的能量就相当少。

因此所需要的视野域必须大到能探测足够的能量以记录一个信号。

因此大部分的被动微波传感器的空间分辨率都比较低。

被动微波遥感可以应用于气象，水文和海洋学的研究。

通过观察大气本身，或"透过"大气观测（这依赖于波长），气象学家可以利用被动式微波测量大气剖面，并确定大气中水和臭氧的含量。

微波的发射受水分含量的影响，因此水文学家可使用被动式微波测量土壤湿度。

海洋学的应用包括绘制海冰图，海流图，海面风场图以及污染物的探测，如浮油。

主动微波传感器自己能提供微波辐射源来照射目标。

主动微波传感器通常分为两个截然不同的类型：成像和非成像传感器。

最常见的一种成像主动式微波传感器是雷达。

雷达（RADAR）是无线电探测和测距（RAdioDetection And Ranging）的简称，它的全名实际上也概括了雷达传感器的功能和操作方式。