[其他]具有频率扩散直线阵天线的辐射测定成象器

说明书

本发明涉及辐射测定成象器（radiometric    imager），特别是用线源或直线阵天线和扇形射束反向确定二维场景频谱的辐射测定成象器。

高分辨率的辐射测定成象在宇航、气象、海图和天文领域中有许多实际应用。辐射测定成象器特别适用于描绘大地的、行星的和海洋特征的图象;测量大气层水蒸汽、雨和海面温度;以及估计水文现象和云或雨下面的地表状况。

一种现有的、由线源天线用一系列扇形射束（fanbeam）扫描一个场景得出二维图象的微波辐射仪的描述见共同未决和共同转让的美国专利申请书，序号607、869，申请日期1984年5月7日，发明人卡尔·艾·威利（Carl    A·Wiley）和查尔斯·阿尔·埃德尔松（Charles    R·Edelsohn），题名为“扇形射束反向微波辐射仪”（Microwave    Radiometer    Using    Fanbeam    Inversion）。该仪器称为“自旋式辐射测定仪”（“Spinrad”）。在共同未决的申请书中公开的一个实施例包括一个机械扫描的抛物柱面天线，另一个实施例包括一个电子扫描的、可转动的直线阵天线。在该二例中，天线信号经适当处理后对被扫描的场景重新构成一个单一的辐射测定图象。

辐射测定成象的许多应用需要了解被扫描的场景中的每一片段的频谱。以往是采用在所需频率范围内射束方向不变的线源天线（即非频率扩散（non-freguency-dispersive）天线）获得的。一组带通滤波器把天线输出信号分到多个不同频率的贮存器中，然后用场景的相交情况;

图5示出了多个F₀扇形射束相对于该射束的多个转动位置和在自旋式辐射测定仪（Spinrad）结构（Scheme）中与欲成象的场景中的一个单一象素P相交的情况;

图6是本发明另一实施例的简化示意图，它包括安排得相互分开并平行的两付频率扩散直线阵天线（RAD    SAR）以构成一个扫描干涉仪。

参见上述附图，特别是图1～3，这里示出了用于扫描场景11（图3）并产生该场景的一组寄存图象的辐射测定成象器的第一实施例，每一图象代表在一个特定窄频段中接收到的辐射。辐射测定成象器包括一付频率扩散直线阵天线13，该天线13基于从一系列圆锥状扇形射束中接收到的辐射提供输出信号。在图2中用标号15表示二个典型扇状射束。每一扇形射束不管其接收辐射的圆周方向如何都收集一个特定的窄频带中的辐射，提供输出信号，其频带范围从一个终端角处的低频F₀开始，到相对的终端角处的高频F_n为止。该扇形射束可以是一系列离散的圆锥状射束，也可以是连续的射束。

天线13最好是常规的行波直线阵天线，这种天线阵包括一根长馈线，一端为输入端，另一端接负载。辐射器沿该馈线的长度与馈线耦合。

图3清楚地示出了由天线13接收的圆锥状扇形射束15和景象11以一系列分开的圆锥状截面16相交的情况。若该场景极为平坦，这些圆锥状截面实际上是双曲线。若该场景由地球的部分球表面组成，则圆锥截面形成较复杂的曲线。对小地区的观察，双曲线可作为这些曲线的最佳近似。

按照本发明，辐射测定成象器包括扫描机构17（图1），用以可控地使该直线阵天线13在一系列位置上面移动，使其扇形射束15扫描该场景11，每一射束和该场景的每一小片段相交。在图1～3的实施例中，这种机械扫描是通过可控地使天线围绕着对准该场景的方向的一个轴（亦即图3中的z轴）转动并使天线围绕着垂直于天线轴并平行于该场景的轴（亦即图3中的Y轴）摆动来实现的。

对每一递增的摆动位置，天线13都要作360°的全程旋转。由此取得的数据可以在每一递增的旋转位置对每一频率构成一组扫描。图4（a）和4（b）示出两组都在F。扇形射束时的扫描。图4（a）示出在一个特定旋转位置时，几个典型摆动位置处的F。扇形射束的相交情形，图4（b）是在另一转动位置时，对于相同的典型摆动位置的F。扇形射束的相交情形。在每一个转动位置，被扫描的场景11的每一片段仅和每个扇形射束相交一次。当天线按规定的摆动和转动运动时产生的输出信号中包含的数据被存贮，以便依次处理。