[发明专利]一种微波散射计高精度分布式内定标方法

说明书

一种微波散射计高精度分布式内定标方法，散射计海面测量过程中，以特定间隔(固定周期)插入分布式定标，完成散射计系统内定标，消除雷达发射功率和接收机增益变化的影响，提高后向散射系数测量的精度。同时设计背景辐射测量工作模式，能够完成散射计背景辐射测量。本发明通过分布式定标，避免了比例定标法对散射计收发通道高隔离的要求，大幅降低了微波前端接收支路损耗，有效提高了散射计测量精度，适用于固定翼、圆锥扫描等各种类型的散射计系统。

技术领域

本发明属于微波遥感技术领域，涉及一种星载微波散射计的定标方法。

背景技术

星载微波散射计(SCAT)是一部定量测量雷达，多年来已成为海面风场矢量测量的专用微波遥感器，并可用于海冰监测、土壤湿度测量等应用领域，其具有全天候、全天时、大幅宽、高精度、高分辨率的特点。内定标方案是星载微波散射计论证和研制中重点关注的内容之一。

内定标的主要功能是标定SCAT收发通道增益等特性的变化，为其定量测量提供支撑。国内SCAT采用的内定标方法主要是比例法内定标，该方法是将大功率发射信号耦合一部分进入接收机进行测量，实现系统内定标。比例内定标方法回路单一，引入的内定标误差源少。

根据雷达方程，雷达接收机接收到的回波功率P_s可表示为：

上式中σ⁰为测量目标的后向散射系数，λ为发射信号波长，P_t为雷达发射功率，α为天线传输功率比，I为照射积分，L_a为大气损耗，L_wt、L_wr分别为微波前端发射插损、接收插损。

散射计信号处理器检测到的雷达回波信号功率P_os为：

P_os＝P_sG_r (2)

上式中G_r为接收机增益。

根据式(1)、式(2)，σ⁰可表示为：

要准确、精确地测量σ⁰，上式中的各个参数都要精确已知，其中与雷达电子设备密切相关的参量G_r和P_t随温度变化明显，所以比例定标法就是为了消除G_r和P_t变化对σ⁰测量的影响。

比例内定标时，雷达将功率放大后的发射信号的功率耦合一部分接入接收通道进行测量。雷达获得的回波功率测量结果：P_os,c的计算式为：

因此公式(3)中的P_t×G_r项可由上式中L_f×P_OS,C代替。L_f为内定标回路损耗，可在地面精确定标。

由于比例定标法是将散射计发射信号直接耦合至接收通道，为保证耦合信号的“纯净”，需要实现耦合功能的单机提供高的电磁隔离度，隔离度要做到130dB以上。因此微波前端内部需通过多级开关级联和好的电磁屏蔽设计实现高隔离，研制难度大，多级开关级联对应的插损大，该插损是散射计链路插损的直接贡献量。

星载微波散射计的发展方向是采用交叉极化扩大风速测量范围，Ku、C双频联合测量，提高空间分辨率等，对应着需要更大发射功率来满足这些需求，而更大的发射功率意味着微波前端需提供更高的隔离度。因此，现有的比例内定标法已不适应新一代星载微波散射计，需要研究新的内定标方案。

发明内容