微波全息雷达简介 全息照相是一种立体成像术。它是以光的波动理论和感光乳胶的平方 律检波特性为基础的,核心是“波前重建”(Wave—front Reconstruction)．也就是说，它不仅要在感光胶片上记录目标物反射光 的振幅分布，还要同时记录其相位分布，即把反射光的所有信息全部记录 下来，然后通过一定手段“重建’物体的立体图像。我们把这种既记录光 波振幅信息又记录其相位信息的成像术称为全息照相(Holography)。 感光胶片和其它光接收器一样，只能记录光的振幅分布而不能记录光 的相位分布。但是，利用双光束干涉原理，令物光和另一束与物光相干的 光(称为参考光束)产生干涉图像就可把相位“合并”上去，从而用感光胶 片能同时记录下光的振幅和相位信息。利用于涉法将自物体发出的光的振 幅和相位同时完全地记录下来所得的图像，称为“全息图” (Holography)．当全息图由一束相干光照射时，它将重现宛如物体存在时 —样的波防面，称为“波前重建”。 微波全息正是基于全息照相原理。由于微波固有的特点，使微波全息 成象术在遥感中的应用具有很大的吸引力。 微波波长比可见光波长长 4 5倍，所以其干涉条纹根粗，条纹间 10 ~10 隔亦较大，易于较精确地测得振幅和相位，还有利于在全息图上进行适当 修改和加工。同时，它所包含的信息量也比光全息图中少得多，利于用计 算机进行实时处理。 与激光器相比，微波信号源的单色性更好，相干长度更长。因此，利 用微波全息术可在最大的作用距离内获得高质量的全息图。 目前，微波波段的调制和解调技术还较光波波段成熟。而微波全息成 象可不必发射参考波，只要用馈线就能直接送到检波器进行相位检波。因 此，易于将全息图检测和记录下来，还可比较容易地观察到多普勒频移和 其它小的信号扰动。这无疑对高分辨率图象处理系统是很有用的。 由于微波全息是利用微波制作全息图并利用微波再现，因此再现波是人眼 所看不见的。但是．只要特制成的微波全息团缩小到一定比例 6 5 ， (10 ~10 ) 再用激光照射便可看到图象，犹如用眼睛直接看到微波波段的现象一样。 问题是，直到现在尚缺乏直接记录微波全息图的较为适宜的介质，除 热摄像法外，其它记录方法的灵敏度都较低。因此，今后仍需进行微波全 息记录介质的研究。 微波全息雷达无论在工作方式和结构上都不同于谓之准全息技术的 合成孔径侧视雷达。它类似于二维光学全息技术，是一种下视系统，观测 区域是飞行器下面的一个带状区域。微波全息雷达的视场指向飞行器下方 航迹的两旁，与机裁的可见光和红外系统的视场相同，一旦将它们结合起 来，就能将多光谱分析技术由可见光一直扩展到微波波段。 ． 微波全息雷达是利用合成孔径技术获得航向分辨卒、利用线性相控阵 天线获得舷向分辨率的成象雷达。它的发射天线和接收天线是分开的，其 中接收天线是相控阵天线。它既可工作在连续波情况下，也可工作在双频 体制下，并具有测绘距离等高线的能力。 微波全息雷达比合成孔径雷达要复杂得多。因为合成孔径雷达是利用 脉冲压缩技术获得舷向分辨率的，它只要用一个天线单元和一部接收机即 可。而微波全息雷达是利用相控阵天线获得舷向分辨率的。为了沿着阵列 连续地记录目标回波，需要足够多的接收单元，一般至少需要100个以上 的阵元。 微波全息雷达安装在飞机或卫星上。飞行器以恒速运动。一个频率稳 定的相干微波源照射飞行器下面的地面。回波波前被线性相控阵天线接收。 该天线阵与飞行方向垂直。每个阵元后接一个接收机和相干检波器，以确 定沿阵分布的信号振幅和相位。这些振幅和相位信息通过一个多路调制器 和一个光学记录器线性地映射到照相胶卷上加以记录。为了获得二维全息 图，对线阵的每个信道采用合成孔径技术。每个信道的振幅和相位随时间 变化的信息并排地记录在信号胶卷上，然后通过光学处理器成象。 微波全息雷达的航向分辨率与合成孔径侧视雷达的方位分辨率相同， 其舷向分辨率为 R H 2 3 sec sec c D D 0 0 式中R为斜距；H为雷达高度； 为雷达到目标的连线与雷达到星下 点的连线之夹角(即天底角)； 是相控阵天线的长度； 为工作波长。 D 0 由上式可知，微波全息雷达的舷向分辨率随波长的增大和飞行器高度 的增加而变坏，随阵长的增加而改善。 目前，关于微波全息雷达的资料报道很少，可能仍处于实验阶段。但实验 情况证明是可以实现的。表1是美国的密西根大学和加拿大的多伦多大学 研制的实验性微波全息雷达的性能。 表1 微波全息雷达的性能 发 射 机
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