当前星载散射计的发展面临新的挑战:首先,它要能产生高质量的风场数据;其次,它要有非常大的刈幅,能进行短时间内的全球覆盖。结合这些新要求,进行微波散射计系统方案设计时,需综合考虑轨道高度、卫星平台、应用背景来选定工作频率,并仿真分析在不同天线体制下的风场反演能力,最终确定合适的天线增益和3 dB波束宽度,并开展天线设计。
目前散射计按照扫描方式基本可以分为扇形波束散射计和笔形波束散射计,主要工作在C频段(5.3 GHz)和Ku频段(13.5 GHz),NASA发射的散射计都采用Ku频段,而ESA发射的散射计全部采用C频段。C频段具有较长的波长,受云、雨等因素的影响较小,但不适用于小卫星平台;Ku频段频率高,对于目标特征的变化更加敏感,有利于探测低速风场。
美国海洋卫星Seasat-1上的SASS散射计证明了星载微波散射计可以高效地从空间测量风场,可以提供全球、全天候、高精度、高分辨率和短周期的海面风数据。SASS散射计具有4根发射扇形波束的双极化天线(图7-16),4个主动波束分别沿±45°和±135°方位角指向卫星轨迹,每一波束宽约0.5°、长约25°,以25°~55°的入射角照射地球表面,4个波束形成交叉形状,覆盖刈幅两边各宽475 km、间隙400 km。重复观测周期为3天。由于SASS散射计对单个刈幅采用两个极化天线,因此可对海面上相同区域进行两次不同方位的测量,海面分辨率为50 km,风速测量范围为4~26 m/s,风速测量精度达2 m/s或风速的10%。
我国的海洋2号卫星微波散射计采用笔形波束圆锥扫描的工作体制,基于反射面天线,如图7-17所示。具有观测幅宽大、无星下点盲区的特点,可快速对全球海面进行观测,每天可覆盖全球90%的海域。(www.xing528.com)
图7-16 美国的海洋卫星Seasat-1效果
图7-17 海洋2号卫星表面布局
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