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基于ADS全极化微波辐射计建模仿真 　　摘 要： 全极化微波辐射计是一种用于海洋表面风场测量的新型被动微波遥感器，主要对水平极化和垂直极化分量进行自相关和互相关处理。针对全极化微波辐射计接受到的数字信号高带宽高采样率的特点，基于ADS软件平台对全极化微波辐射计进行了系统仿真，重点针对通道和相位不平衡对极化分量的测量影响进行了理论分析和仿真测试，并对结果误差进行了简要分析。 关键字： 全极化； ADS； 极化分量； 通道和相位不平衡 中图分类号： TN911.7?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）15?0014?03 Modeling and ADS?based simulation of full polarimetric microwave radiometer DANG Peng?ju， CHEN Wen?xin， LI Hao （Academy of Space Information System， Xian 710000， China） Abstract： Full polarimetric microwave radiometer is a novel passive microwave remote sensor applied to measuring the surface wind field of the ocean， mainly executing autocorrelation and cross?correlation processing of horizontally and vertically polarized components. According to the characteristics of high bandwidth and high sampling rate digital signal received by full polarimetric microwave radiometer， a system simulation of full polarimetric microwave radiometer was carried out based on ADS software platform. The influence of imbalance between channel and phase on the measurement polarization components is analyzed theoretically and corresponding simulative test is performed. The final error is also analyzed briefly. Keywords： full polarimetric； ADS； polarization component； channel and phase imbalance 0 引 言 海洋表面风场的研究在海洋学以及气候学中有重要的意义。以往传统的微波辐射计，对信号的水平极化和垂直极化分量进行测量，这样只能得到海面风速，而不能确定海面风向。全极化微波辐射计使用多路相关技术，对垂直极化和水平极化分量进行自相关和互相关处理，由两路信号的相关性能够产生反演海面风场模型的第三和第四个Stokes参量，从而可以实现全球海面风场的测量，既能测量海面风速，又能确定海面风向。将修正后的Stokes矢量元素以亮温K作为单位，可以表示为[1]： [TB=IQUV=Tv+ThTv-ThT45?+T-45?Tl-Tr=λ2kB×ηEv2Eh22ReEvE?h2ImEvE?h] （1） 式中：[TB]是亮度温度；[Ev]和[Eh]分别是垂直和水平方向的辐射电场的复振幅；[λ]是波长；[η]是介质阻抗；[kB]是Boltzmann常数。[T±45?]为±45°线极化分量亮度温度，[Tl]和[Tr]分别为左旋圆极化以及右旋圆极化分量亮度温度。本文基于ADS软件平台，对全极化微波辐射计系统进行建模仿真。 1 全极化微波辐射计仿真模型 1.1 全极化微波辐射计仿真原理 相关型全极化微波辐射计原理框图如图1所示，主要组成部分包括双极化天线系统﹑超外差双通道接收机以及相关运算模块。 双极化天线接收来自目标场景的部分极化微波辐射，通过正交模式变换器（OMT）将其变换为正交极化的信号分别送入接收机水平极化和垂直极化通道输入端口。超外差双通道接收机利用低噪放大器（LNA）和射频滤波器对输入信号进行放大及滤波处理，然后采用同一本振信号将信号混频至中频并进行中频滤波以及放大处理