天线的口径和有效面积

移相器< br>移相器移相器
功率合成器
接收机
相控阵天线的基本原理
天线设计复杂； 移相器损耗大；需要微型波束控制器；
可靠性比固定抛物面天线和喇叭天线差，比机械扫描的好；
旁瓣低；天线的方向图容易控制；

抛物面天线可以用喇叭馈源或振子型馈源

E
垂直极化波遥感

E
水平极化波主动遥感

天线的极化设置
通常天线仅对一个极化方向敏感 。由于地
物辐射体的亮度温度与极化有关，为了从极化
特性中提取地物信息，可以采取以下措施 ：
利用一个具有双重极化的天线，从馈线中
分离出水平和垂直极化，分开输出，交替地对
两个极化分量采样，或用双通道接收机同时采
样。

天线的空间分辨能力
微波辐射计的
空间分辨力，是指
能够分辨彼此相邻
很近两个相同辐射
体的能 力，通常用
刚好能够分辨的两
个点源的夹角来表
示，如果两个相同
点源的夹角 大于天
线波束角的半功率
宽度，就可以分
辨。

旋转抛物面天线 波束宽度为：
β
=
K
λ
A
受星体限制，天线孔径不可能做的 很大！
角分辨率比红外辐射计低
2
～
3
个数量级；
也比主动 微波遥感的空间分辨率低；
利用侧视辐射计或电扫描辐射计可以提高空间分辨率。
K
为 比例系数，取决于天线设计，介于
0.8~1.3
之间。
0.4~1.6GHz
穿透性好，探测地下物质、温度和结构等；
15
～
22GHz
对地面粗糙度敏感，探测地面物质如海洋；
30
～
40GHz
对地面粗糙度不敏感，探测地面温度；
22GHz
，
235GHz < br>用于探测大气含水量。

微波辐射计的能量损失
地物热辐射的微波包括水平 极化
（
H
）和垂直极化（
V
），而微波辐射
计中的一个遥感 通道只是接受单一极
化的微波，所以从能量的观点来看，
有一半的能量损失。

< br>天线的波束范围问题
波束微元立体角
dsdadb
=⋅
2
rr r

微波辐射计天线从地物接受的辐射通量
如果地物和
卫星天线之间的< br>距离为
r
，则只
有从天线波束范
围内进入的微波
功率才是微波 辐
射计天线从地物
接受的辐射通
量。
r

由
d
φ
L=
d
ω
dscos
θ
θ
面积微元ds
在立体角
A
e
2
r
的辐射通量为
A
e
d
φ
=L
2
dscos
θ
r
dsco s
θ
=
LA
e
2
r
θ

ds cos
θ
d
φ
=
LA
e
2
r
整个 地物表面对天线
有效面积的辐射通量为：
cos
θ
Scos
θ
φ
=
∫∫
LA
e
2
ds=LA
e
2rr
S
θ
令
Scos
θ
Ω
S
=
2
r
为地物对天线的立体张角，则：
φ
=LA
e
Ω
S
1
考虑到极化损失，有：
φ
=LA
e
Ω
S2

考虑到
及
L=
2k
Ω
S
λ< br>2
λ
T
b
2
Ω
A
A
e
=< br>Ω
A
2
有
12
k
λ
⋅Ω
S
φ
=⋅
2
T
b
⋅
Ω
A
2
λ
Ω
S
=kT
b
⋅
Ω
A
如果
Ω
A
=Ω
S
有
φ
=kT
b
Ω
S
φ=
kT
b
⋅
∆f
Ω
A
如果带宽为
∆f
，则有
及
φ
=kT
b
∆f

讨论z
z
z
z
φ
=kT
b
B
天线接受地物 的辐射功率和地物的亮温度成正比；
与奈奎斯特
1928
年对电阻器导出的热噪声功率 是相似的；
以上推论没有考虑大气和其它噪声的影响；
可以用于对大气、星云、其它星体亮温度 的观测。
接收机
φ
=kT
b
B
T
b
无损耗 天线
在黑体箱内
接收机
P=kT
b
B
T
b
电阻器
在黑体箱内

微波辐射计即是射电望远镜，也是温度计。
“
净
”
空温度被称为太空的背景温度，源于宇宙
创立时原始火球的残余温度。