Forschungsbericht; 2014-06 (Koln, 2014). - ОГЛАВЛЕНИЕ / CONTENTS
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ОбложкаSchreiber E. Vollelektronisches Abbildungsverfahren für die Mikrowellenradiometrie durch Frequenzvariation und Apertursynthese / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, 2014. - VII , 204 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2014-06). - Bibliogr.: S.VI-XV. - Пер. загл.: Полностью электронная СВЧ система формирования изображений с управлением луча путем сдвига частоты и синтеза апертуры. - ISSN 1434-8454
 

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Оглавление / Contents
 
Inhaltsverzeichnis .............................................. V
Physikalische Konstanten ........................................ I
Formelzeichen und Konstanten .................................... I
Abkürzungen .................................................... IV
Inhaltsverzeichnis .............................................. V
1  Einleitung ................................................... 1
   1.1  Motivation .............................................. 4
   1.2  Resultierende Aufgabenstellung .......................... 8
2  Physikalische Grundlagen .................................... 11
   2.1  Die Theorie der Schwarzkörperstrahlung ................. 11
   2.2  Die Definition der Helligkeit .......................... 12
   2.3  Die Strahlungseigenschaften realer Körper .............. 13
   2.4  Radiometrische Empfindlichkeit ......................... 15
   2.5  Thermisches Rauschen ................................... 15
   2.6  Definitionen der Antennentheorie ....................... 16
3  Verfahren zur räumlichen elektronischen Abtastung bei
   radiometrischen Abbildungssystemen .......................... 19
   3.1  Bekannte elektronische Abtastverfahren ................. 19
        3.1.1  Apertursynthese ................................. 19
        3.1.2  Fokalebenengruppe ............................... 19
        3.1.3  Elektronische Strahllenkung ..................... 21
               3.1.3.1  Frequenzselektive Abtastung ............ 21
               3.1.3.2  Phasen-und laufzeitgesteuerte
                        Gruppenantennen ........................ 22
               3.1.3.3  Vergleich digitaler Strahlformung mit
                        dem Apertursyntheseverfahren ........... 22
   3.2  Neuartiges elektronisches Abtastverfahren .............. 30
        3.2.1  Das Abtastverfahren der Apertursynthese ......... 30
               3.2.1.1  Verfahren der Apertursynthese in
                        diskreter Form ......................... 37
               3.2.1.2  Allgemeine Fehleranalyse zur
                        Visibility-Funktion .................... 40
               3.2.1.3  Allgemeine Fehleranalyse für den
                        Nahfeldfall ............................ 44
        3.2.2  Verfahren zur räumlichen Abtastung mittels
               Frequenzvariation ............................... 51
               3.2.2.1  Funktionsprinzip einer
                        Hohlleiterschlitzantenne ............... 51
               3.2.2.2  Wahl der Resonanzlänge und des
                        Schlitzversatzes ....................... 54
               3.2.2.3  Optimierung des Schwenkwinkels ......... 57
               3.2.2.4  Technische Realisierung der
                        Hohlleiterschlitzantenne ............... 64
               3.2.2.5  Messung der Streuparameter ............. 64
               3.2.2.6  Theoretische Bestimmung der
                        Antennenrichtcharakteristik ............ 66
               3.2.2.7  Polarisation einer
                        Hohlleiterschlitzantenne ............... 69
               3.2.2.8  Messtechnische Bestimmung der
                        Antennenrichtcharakteristik ............ 70
               3.2.2.9  Einfluss der Messumgebung auf die
                        Antennenrichtcharakteristik ............ 76
               3.2.2.10 Betrachtungen zur Halbwertsbreite ...... 78
               3.2.2.11 Bestimmung des Antennenwirkungsgrades .. 81
               3.2.2.12 Bestimmung der Strahlungstemperatur
                        des Himmels ............................ 84
               3.2.2.13 Analyse des Antennenwirkungsgrades ..... 89
        3.2.3  Vergleich des synthetisierten und realen
               Richtdiagramms .................................. 91
4  Entwicklung und Aufbau des VESAS-Demonstrators .............. 93
   4.1  Systementwurf des VESAS-Demonstrators .................. 94
        4.1.1  Aufbau des 2-Elemente-lnterferometers ........... 94
        4.1.2  Technische Realisierung der Empfangszweige ...... 95
               4.1.2.1  Lokaloszillatornetzwerk ................ 97
               4.1.2.2  Kalibrationszweig ...................... 97
               4.1.2.3  Seitenbandunterdrückung für die
                        Empfangssignale ........................ 98
               4.1.2.4  Digitale und analoge
                        Korrelationsverfahren ................. 100
               4.1.2.5  Messtechnische Verifikation des
                        digitalen Korrelationsverfahrens ...... 104
               4.1.2.6  Messtechnische Verifikation des
                        analogen Korrelationsverfahrens ....... 106
   4.2  Technische Umsetzung des Systemdemonstrators .......... 108
5  Verfahren zur Bildrekonstruktion ........................... 111
   5.1  Rekonstruktionsalgorithmus für ein Zwei-Elemente-
        Interferometer ........................................ 111
        5.1.1  Die radiometrische Empfindlichkeit eines
               Apertursyntheseradiometers ..................... 114
        5.1.2  Normierung der Visibility-Funktion ............. 115
        5.1.3  Berücksichtigung von Fehlem beim
               Rekonstruktionsverfahren ....................... 116
   5.2  Projektionsverfahren zur Bildentzerrung ............... 117
6  Systemsimulation und Fehleranalyse ......................... 123
   6.1  Aufbau der Systemsimulation ........................... 123
   6.2  Fehleranalyse ......................................... 128
        6.2.1  Betrachtung allgemeiner Systemparameter ........ 129
        6.2.2  Betrachtungen zur Nah-und Femfeldfokussierung .. 138
        6.2.3  Betrachtungen zu Antennenparametern ............ 146
        6.2.4  Betrachtungen zur vollständigen
               Fehleranalyse .................................. 150
7  Diskussion von Messergebnissen des VESAS-Systems ........... 152
   7.1  Radiometrische Methoden der Absolutwertkalibration .... 152
        7.1.1  Allgemeine "Hot-Cold" - Kalibration ............ 153
        7.1.2  Neuartige und systemspezifische "Hot-Cold" -
               Kalibration .................................... 156
        7.1.3  Allgemeine Methoden zur Phasenkorrektur ........ 159
        7.1.4  Neuartige Methode zur Phasenkalibration ........ 160
   7.1.4.1  Bestimmung systembedingter Offsets ................ 162
   7.2  Radiometrische Messungen .............................. 163
        7.2.1  Messszene mit definierten Zielobjekten ......... 163
        7.2.2  Beschreibung eines vollständigen
               Abbildungsvorgangs ............................. 165
        7.2.3  Abbildungsergebnisse realer Szenarien .......... 169
               7.2.3.1  Beispiel zur Bestimmung der
                        absoluten Helligkeitstemperatur ....... 169
               7.2.3.2  Verifikation des Projektions- und des
                        Rekonstruktionsverfahrens ............. 178
               7.2.3.3  Verifikation der Nahfeldfokussierung .. 182
               7.2.3.4  Untersuchungen zur digitalen
                        Strahlformung ......................... 187
8  Zukünftige Weiterentwicklung des VESAS-
   Abbildungskonzepts ......................................... 191
   8.1  Technische Umsetzung des VESAS-Prinzips mit mehreren
        Elementen ............................................. 191
        8.1.1  VESAS-System mit ausgedünnter Antennengruppe ... 191
        8.1.2  Fortschrittliche Datenaufnahme
               und-Verarbeitung ............................... 194
   8.2  Anwendungen für Sicherheitsbedürfnisse ................ 197
9  Schlussfolgerungen ......................................... 203

Literaturverzeichnis ........................................... vi
Anhang А ...................................................... xvi
Anhang В .................................................... xviii
Anhang С ....................................................... xx
Lebenslauf .................................................... xxi


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Посещение N 1298 c 19.08.2014