[发明专利]一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法

权利要求书

1.一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1实时计算太阳方位角和高度角；

S2控制转台，使天线指向太阳，所述转台为方位和俯仰转台；

S3根据计算获得天线在太阳中心周围扫描的亮温散点图，所述S3具体通过以下方法实现：

S31固定转台的天线仰角，通过步进方式控制转台天线指向太阳中心位置，控制方位转台在角度-10°～10°转动天线扫描太阳，观测各频点太阳辐射强度，所述太阳辐射强度为经过大气衰减到达天线的信号和大气自身辐射信号；

S32改变转台的天线仰角，重复S31，天线的方位和仰角步进范围在太阳中心-10°～10°范围内，实现对太阳中心周围的栅格扫描；

S33按如下公式计算天线观测的亮温：

于公式(4)中，所述为天线方位角，θ为俯仰角，Ω_s为太阳波束立体角，Ω_A为天线波束立体角,T_m为大气平均辐射温度，T_bg＝2.75K为宇宙背景辐射亮温，T_sun为太阳平均辐射亮温，τ(θ)为天线指定角度的大气厚度；

S4移动天线方位，使得太阳不在天线波束内，控制天线俯仰对天空进行扫描，计算各个仰角的大气衰减，并校准大气衰减，计算没有大气衰减时观测到的太阳辐射到达天线的亮温，所述S4中观测天空时的亮温按如下公式计算：

太阳辐射到达天线被接收的亮温为公式(4)和公式(5)相减后得到，整理后得到如下公式：

按如下公式计算大气衰减，即天线指定角度的大气厚度τ(θ)：

将公式(7)计算的大气衰减代入公式(6)中进行大气衰减校准，整理后得到如下公式，经计算即可得到没有大气衰减的太阳辐射到达天线的亮温，

于公式(8)中，x、y为天线波束中心与太阳中心在方位和俯仰两个方向上的角距；

S5利用高斯辐射模型拟合得到天线方向性函数及天线波束宽度，所述S5中天线方向性函数及天线波束宽度分别按照如下公式计算：

于公式(9)和公式(10)中，θ_H为天线H面的天线波束宽度，θ_E为天线E面的天线波束宽度，G为天线增益模型，经过公式(9)和公式(10)通过拟合即可求得天线三维方向性函数和天线波束宽度；

S6校准计算天线增益，所述S6中天线最大增益按照如下公式计算：

于公式(11)中，Ω_D为太阳立体角，R为比例因子，天线模型的校准因子C_r按如下公式计算：

公式(12)中，θ_D为太阳角径，θ_A为天线波束宽度；

比例因子R按照如下公式积分得到：

S7计算天线有效接收面积和孔径效率。

2.根据权利要求1所述的一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法，其特征在于，所述S1根据日地轨道关系，计算太阳方位角Az和高度角E_l，具体按照如下公式进行计算：

T₀＝(t_s-12)·15° (1)，

E_l＝arcsin(sinθ_latsinδ+cosδcosT₀) (2)，

于公式(1)中，t_s为太阳时角,于公式(2)和公式(3)中，δ为太阳赤纬，θ_lat为微波天线所在纬度。

3.根据权利要求2所述的一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法，其特征在于，所述S7中天线有效接收面积A_e和孔径效率η按照如下公式计算：

η＝A_e/A_g*100 (15)。