Untersuchung zu Techniken der elektronischen Strahlformung für abbildende Mikrowellenradiometer

Abstract

Im Zuge des stetig wachsenden Bedarfs an hochauflösenden Radiometersystemen zur Abbildung von Strahlungstemperaturverteilungen ist am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) ein Experimentalsystem mit 15 Empfängern entwickelt worden. Neben dem Verfahren der Apertursynthese, für welches es ursprünglich ausgelegt wurde, erlaubt die zeitliche Abtastung eines jeden Kanals auch eine Signalverarbeitung wie bei einer Gruppenantenne. Dies kann in Form von elektronischer oder digitaler Strahlformung wie bei Phased Arrays oder beim Digital Beamforming zur Beeinflussung der Hauptblickrichtung ohne mechanische Bewegung geschehen. Da das Radiometer die Strahlung passiv empfängt, kann keine aktive Strahlformung im Sendefall durchgeführt werden. Aus diesem Grund wurde die Theorie zur Strahlformung nach dem Empfang, dem sogenannten Digital Beamforming on Receive, am Experimentalsystem für den Bereich der Mikrowellenradiometrie untersucht. In dieser Arbeit wird grundsätzlich die Funktionsweise von Gruppenantennen und Strahlformung sowie die Theorie der Mikrowellenradiometrie erläutert. Weiterhin erfolgt eine Modellierung der Gruppenantenne in einer Simulation mit anschließender Analyse zu theoretischen Abbildungsmöglichkeiten. Basierend auf den Simulationsergebnissen wird eine experimentelle Verifikation anhand von ausgewählten Beispielen durchgeführt.