论文摘要
微波探测仪是嫦娥一号卫星有效载荷之一,设计成多频段微波辐射计,探测频率为3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz。微波探测仪的科学目标是测量不同深度的月壤微波辐射亮温,进而反演月壤厚度的信息并对月球的氦-3资源量和分布进行评估。我国利用微波辐射计对月球探测在国际上尚属首次。微波探测仪星上定标时采用冷空作为其低温定标源。由于定标天线指向冷空获取宇宙背景辐射亮温时,太阳在某些时段进入其视场,因此太阳辐射成为影响其准确定标的主要因素。为了充分有效地利用微波探测仪的观测数据,本文从直接和间接两个角度来分析这个问题并以此制定针对微波探测仪的在轨定标方案:正飞时仍采用周期定标,侧飞时采用类比定标。其中,直接的方法就是分析冷空定标源受到的影响,主要对太阳辐射造成的直接影响加以分析;间接的方法就是在得到月球南北极永久阴影区稳定亮温的前提下,以此亮温值代替冷空定标源作为定标源,采用类比定标实现在轨定标。由于微波探测仪系统噪声与本机增益是随环境温度变化的函数,因此本文中设计了一个在接收机工作温度范围内对辐射计接收机温度特性进行测试的温度实验,目的是得到微波探测仪所处环境温度与接收机的系统增益和本机噪声之间的变化关系。此实验结果不仅能进一步提高微波探测仪在轨类比定标的准确性,而且也为实施控制使微波探测仪在轨工作保持最佳状态提供了实验依据。微波探测仪的最终目标是反演得到月壤的厚度信息,月壤物质差异带来的影响表现为微波探测仪的微小输出变化。为了能有效地反演月壤的厚度信息,我们需要对这些细微变化进行分析,因此这就需要实时的测控以控制微波探测仪的输出在有效范围内。根据定量仿真分析得到的太阳辐射对各天线接收亮温的影响,以及温度试验中获得的微波探测仪接收机的温度特性,在本文的最后阐述了微波探测仪的在轨测控方案,通过具体分析三个典型的工况状态来说明对微波探测仪进行测控时AGC（Automatic Gain Control-自动增益控制）与偏置电压的调整方式。当微波探测仪在轨运行时,此方案可为地面数控设备正确控制及数据注入提供理论依据。