[发明专利]一种基于混合子阵的综合孔径微波辐射计圆环阵天线

说明书

本发明属于微波辐射计天线阵列技术领域，具体地说，涉及一种基于混合子阵的综合孔径微波辐射计圆环阵天线，该天线包括：若干天线子阵，若干所述天线子阵呈圆周分布，形成圆环阵列；每个天线子阵均连接一组微波接收机；所述天线子阵包括：至少2个小阵元子阵(1)和至少4个大阵元子阵(2)；至少2个小阵元子阵(1)和至少4个大阵元子阵(2)均以圆环阵列的圆心为中心，呈中心对称分布，且彼此稀疏排列；本发明的基于混合子阵的综合孔径微波辐射计圆环阵天线，采用混合子阵的方式组成圆环天线阵列，利用小阵元子阵实现短基线测量，利用大阵元子阵实现长基线测量，可以在保持采样基线密度不变的情况下，使天线的温度灵敏度提高4倍。

技术领域

本发明属于微波辐射计天线阵列技术领域，具体地说，涉及一种基于混合子阵的综合孔径微波辐射计圆环阵天线。

背景技术

传统的真实孔径微波辐射计是利用单天线通过机械扫描进行成像观测，由于受天线尺寸限制，因此，导致空间分辨率较低。综合孔径微波辐射计采用干涉测量手段，利用稀疏天线阵，合成等效孔径的天线接收口面，从而降低天线加工制造的难度，并获得较高的空间分辨率。综合孔径微波辐射计目前已经广泛应用于微波遥感领域和目标探测领。

天线阵构型是综合孔径微波辐射计的关键，直接影响综合孔径微波辐射计最终的成像效果。圆环阵天线是一种较优的天线构型，其具有圆形采样区域、较低的副瓣电平以及旋转对称的结构。传统的综合孔径辐射计天线由单一口径阵元组成，即所有阵元的口径均相同，且必须小于天线阵的最短基线，因此，综合孔径微波辐射计圆环阵天线的灵敏度指标主要依赖于阵元数量的增加而提高。随着综合孔径微波辐射计的应用领域的扩展以及观测需求的提升，用户对综合孔径微波辐射计的空间分辨率和温度灵敏等观测指标提出了更高要求，导致综合孔径微波辐射计的天线尺寸越来越大，阵元数越来越多，复杂度越来越高，重量和功耗越来越大，同时也带来了大尺寸圆环阵天线的加工制造难度大，无法折叠收拢的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于混合子阵的综合孔径微波辐射计圆环阵天线，该天线包括：若干天线子阵，若干所述天线子阵呈圆周分布，形成圆环阵列；每个天线子阵均连接一组微波接收机；

所述天线子阵包括：至少2个小阵元子阵和至少4个大阵元子阵；

至少2个小阵元子阵和至少4个大阵元子阵均以圆环阵列的圆心为中心，呈中心对称分布，且彼此稀疏排列。

作为上述技术方案的改进之一，每个小阵元子阵中的阵元数量、阵元口径和阵元排列均相同；

每个大阵元子阵中的阵元数量、阵元口径和阵元排列均相同；

小口径阵元的阵元有效口径为大口径阵元的阵元有效口径的一半。

作为上述技术方案的改进之一，所述小阵元子阵包括至少2个小口径阵元；小口径阵元之间紧邻设置或间隔设置；

所述大阵元子阵包括至少6个大口径阵元；其中一部分大口径阵元之间紧邻设置，剩余部分大口径阵元之间间隔设置；

将每个小阵元子阵设置在对应的大阵元子阵中。

作为上述技术方案的改进之一，所述小口径阵元之间具有小阵元最短基线的基线角，其角度范围为Δθ_Smin≤Δθ_S≤Δθ_Smax：

其中，Δθ_S为小阵元最短基线的基线角；

其中，D为圆环天线阵列的直径；λ为工作波长；θ_AF-FOV为无混叠视场角；θ_scene为有效场景张角。

作为上述技术方案的改进之一，所述彼此紧邻设置在一起的两个大口径阵元之间具有大阵元最短基线的基线角：