如何测量物体的亮度温度——辐射计天线温度

一、应用天线方向图计算天线温度

设接收机天线功率方向图为G（θ，φ），根据天线理论，天线的有效接收面积为

参看图6-9，当带宽Δff2时，根据式（6-17）可得天线从辐射体接收的总功率为（忽略大气损耗及天线旁瓣作用）

式中，t（θ，φ）是天线附近物体的表面温度。

如果用温度为ta的电阻所辐射的能量来代替天线接收的总能量，根据式（6-20）和式（6-24）可得

整理后得天线温度为

如果已知天线的功率方向图G（θ，φ）和物体的辐射温度t（θ，φ）的数学表达式，代入式（6-25）就可以计算出天线的温度ta。

二、应用立体角来计算天线温度

在分析中有时不用天线方向图来计算天线温度，而是在天线照射目标时，用辐射天线孔径相对于辐射物体（目标）所张的立体角ΩA及目标相对于辐射天线所张的立体角ΩT来计算天线温度ta。(www.xing528.com)

当物体辐射的微弱毫米波功率经过空间传播到离物体R处（R20λ），并设大气损耗可以忽略不计，则天线接收的物体所辐射的单极化的单位频率的辐射功率可根据式（6-16）和式（6-23）得

式中，ΩT＝AT/R2；AT为目标的面积，m2；Ae是天线的有效面积，并且有

式中，ΩA为辐射计天线孔径相对于目标所张的立体角，即ΩA＝4π/G。

将式（6-14）和式（6-27）代入式（6-26）得

式中，tT为目标的表观温度。

单位频率下，辐射计接收的辐射功率P的大小，还可用等效天线温度ta来表示，即

式中，ta定义为毫米波辐射计输入端所接匹配电阻的绝对温度。在此温度下由匹配电阻输入给接收机的噪声功率正好等于天线所接收到的辐射功率Pr。因此，可以用天线温度ta来衡量辐射计接收的辐射功率。根据式（6-28）和式（6-29）可得

式中，FB＝ΩT/ΩA称为辐射计天线的波束填充系数。当辐射计天线波束角较小，且被测目标的面积较大时，很容易做到FB＝1，即ΩT＝ΩA，此时ta＝tT。以上说明：在ΩT＝ΩA的条件下，辐射计的天线温度ta就等于辐射物体的表观温度tT。因此，只要测得天线温度ta，就可以知道物体的亮度温度tT。