[发明专利]一种干涉微波辐射计时钟扫描成像装置

说明书

本发明涉及一种干涉微波辐射计时钟扫描成像装置，该成像装置包括：单元天线、射频接收机、天线支臂、导电滑环、射频旋转关节、数字板与时钟模块、三轴转台、转台支架和数控处理机柜，其特征在于，所述单元天线安装在三轴转台的第一级和第二级安装面上，可以实现在同一平面内围绕同一中心转轴进行双速旋转扫描，同时各路射频接收机、数字板与时钟模块以及数控处理机柜之间通过滑环和射频旋转关节进行信号传输。本发明具有如下效益：实现了单元天线的双速旋转扫描的工作方式，并解决了各路信号的传输问题，同时采用两级叠加式独立控制的转台机构，并将所述数字板与时钟模块至于第二级方位旋转面。

技术领域

本发明属于微波遥感技术领域，具体涉及一种被动微波辐射计成像装置，尤其涉及一种利用干涉式综合孔径成像技术来实现高空间分辨率的微波辐射计扫描成像装置。

背景技术

微波辐射计是微波遥感领域的一种重要探测仪器，它通过接收被测目标的自然辐射来得到目标的辐射亮温，进而反演被测目标的一些特定物理参数。微波辐射计在大气、海洋、植被、土壤等遥感领域应用广泛，同时还在环境侦查、隐藏目标探测、无损安检等新兴领域推广应用。

由于受天线口径的限制，微波辐射计的一个主要缺点是空间分辨率较低。自上世纪80年代引入综合孔径干涉成像技术后，空间分辨率得到一定程度的提升，但仍然不能满足日益增长的高空间分辨率需求。目前提出的时钟扫描天线阵的概念，为进一步提升空间分辨率提供了一种有效途径，采用这种体制可以以较低的代价实现更大的天线阵口面(可参考J.Wu,C.Zhang,H.Liu,W.Sun,and J.Yan.“Clock scan of imaging interferometricradiometer and its applications,”Proc.IGARSS,pp.5244-5246,Jul.2007.和C.Zhang,J.Wu,and H.Liu.“Clock Scanning Microwave Interferometric Radiometer andPotential Application Analysis”,DOI:10.1109/JSTARS.2015.2428173)。

由于时钟扫描天线阵是由两组以不同速度旋转的天线子阵组成，因此带来的技术难题主要是双自由度转台控制机构以及天线子阵之间的信号传输比较复杂。设计一种简单可靠的装置来实现天线阵的时钟扫描并且实现两个旋转面之间的高精度信号传输是解决时钟扫描式综合孔径辐射计走向实际应用的关键。

发明内容

本发明的目的在于，为克服双自由度天线阵旋转扫描技术的困难，解决时钟扫描转台控制机构和信号传输的难题，满足时钟扫描干涉微波辐射计走向实际应用的需求，本发明提出一种干涉微波辐射计时钟扫描成像装置。

为实现上述发明目标，本发明提供一种干涉微波辐射计时钟扫描成像装置，所述成像装置包括：分针单元天线1、秒钟单元天线2、分针射频接收机3、秒针射频接收机4、分针天线支臂5、秒针天线支臂6、第一级导电滑环16、第二级导电滑环18、射频旋转关节17、数字板与时钟模块15、三轴转台、转台支架21和数控处理机柜22。

所述三轴转台包含两级方位向转轴和一个俯仰向转轴，第一级方位向转轴由第一级伺服电机8和第一级齿轮传动机构9驱动，并带动第一级安装面7围绕轴线L自由转动，第二级方位向转轴由第二级伺服电机12和第二级齿轮传动机构13驱动，并带动第二级安装面11围绕轴线L自由转动，且所述第一级安装面7和第二安装面11平行；所述俯仰向转轴由俯仰伺服电机19和俯仰齿轮传动机构20驱动，并带动第一级安装面7和第二级安装面11围绕轴线O自由转动；所述轴线L和轴线O相互垂直；

所述单元天线共有N个，将N个单元天线分为两组，即所述分针单元天线1和秒钟单元天线2；所述分针单元天线1通过分针天线支臂5与所述第一级安装面7相连；所述秒针单元天线2通过秒针天线支臂6与所述第二级安装面11相连；所述秒针单元天线2和分针单元天线1分别位于秒针天线支臂6和分针天线支臂5的顶端；其中，N≥2；