52、L波段孔径合成辐射计中使用外部噪声源的相位和幅度误差频率依赖性研究

L波段孔径合成辐射计中使用外部噪声源的相位和幅度误差频率依赖性研究

一、引言

孔径合成辐射计近年来在地球观测应用中备受关注，因其相较于传统实孔径辐射计，仪器的质量和体积有所减小。近几十年来，已有多款孔径合成辐射计被用于星载地球观测，如ESTAR、MIRAS和GeoSTAR等。

在孔径合成辐射计中，测量的可见度样本的幅度和相位校准是关键问题。常用的方法是使用校准子系统进行相关噪声注入，如MIRAS、HUT - 2D和GeoSTAR原型。然而，相关噪声注入方法需要额外的功率分配网络，在质量、体积、功率和各通道注入噪声的相位均衡方面存在困难，对于高频大阵列的孔径合成辐射计可能不可行。此外，它无法校正天线阵列的缺陷，如天线方向图幅度和相位误差、天线指向误差和位置误差等，这些误差在高频孔径合成辐射计中较为显著。而外部校准方法可以克服这些问题。

一种外部校准方法是使用已知位置的单个外部噪声源，该方法无需额外的校准硬件即可校准孔径合成辐射计的幅度和相位误差，还能校准相关噪声注入方法无法考虑的一些误差。但外部噪声源的功率在孔径合成辐射计的带宽内不够强且不稳定，其功率在接收器带宽内会有小的变化。同时，经典方程和Corbella方程未考虑天线电压方向图的频率依赖性，而天线电压方向图在接收器带宽内也会有小的变化，因此天线电压方向图的频率依赖性会对使用外部噪声源的校准产生影响，且外部噪声源校准的幅度和相位误差具有频率依赖性。

本文分析了使用外部噪声源的孔径合成辐射计中幅度和相位误差的频率依赖性，研究了使用外部噪声源和单频信号源作为外部校准源的关系，提出了一种基于三个外部单频信号的新型外部校准方法来校准幅度和相位，并通过仿真和实验验证了该方法的有效性以及幅度和相位的频率依赖性，该方法可