滴粒径分布函数简称分布，其表达式为其单位是是雨滴半径，系数由雨强决定并且满足雨衰减数的般表达式为其中为衰减截面积。这种方法计算过程复杂，工程难较大而模型对雨天的衰减作了定的近似处理，使计算过程简化。下面介绍雨天的模型。由于雨具有悬浮于饱和空气中对流云的统计特性，根据瞬时悬浮液滴密度公式相关参数的取值，可以把中纬度地区的降雨分成如下表所示，相关参数见第节。表对于直径较小的雨滴来说，如果利用米尔公式，计算过程相当复杂。为了本科毕业设计第页共页简化计算，提出了降雨的近似模型，第节已对其加以分析，联立得雨滴折射率的虚部为其中为降雨率，系数由表给出。由此得雨的衰减系数的近似模型为因此雨天大气的衰减系数模型可表示为波段在不同天天气下的仿真及分析晴空模式根据大气修正模式，在晴空条件下，选择温度为，大气压强，干燥空气的压强为，水蒸气的压强为，大气水蒸气密度为相对湿度为般，如图所示。晴空的吸收系数在附近，存在着氧气的吸收峰，此时氧气存在谐振吸收，在内存在个吸收带。具体计算如下。晴空的衰减系数为本科毕业设计第页共页表晴空模式仿真数据波段晴空衰减率图云雾天气模式在多云及有雾条件下，由于悬浮水滴的影响，天空衰减系数会有所提高。分别悬浮水滴密度含水量为和作为雾天多云和阴天，温和气压同样选择在标准大气压附近的和。由图可见，雾天对衰减系数的影响较小，而多云的影响较大，阴云天气由于大气水量大大提高，因此衰减变化很大。具体计算由以下公式联立频率衰减系数频率衰减系数本科毕业设计第页共页，其中，水的密度，冰的密度混合单位后加上液态水的复介电常数是冰的记。以上各项满足，本科毕业设计第页共页表雾天模式仿真数据波段雾天衰减率图频率衰减系数本科毕业设计第页共页表多云模式仿真数据波段多云衰减率图频率衰减系数本科毕业设计第页共页表阴天模式仿真数据波段阴天衰减率图雨天模式雨天的模型符合分布，根据雨强的不同，可以把降雨分成五个等级，即小雨中雨大雨暴雨和大暴雨，对应的分别为和。由于云具有对流云的统计特性，选取此时的悬浮水滴密度为，其它条件与多云时的相同。由于模型中给出的频率衰减系数本科毕业设计第页共页雨的衰减系数的计算是近似模型，对小到中雨的近似效果较好，仿真结果如图所示。由图知在小雨到大雨条件下的衰减系数的近似相对具有致性，而在暴雨以上的误差较大，只能大致反映出其变化的规律。具体计算公式如下表小雨模式仿真数据波段小雨衰减率图频率衰减系数本科毕业设计第页共页表中雨模式仿真数据波段中雨衰减率图频率衰减系数本科毕业设计第页共页表大雨模式仿真数据波段大雨雨衰减率图频率衰减系数本科毕业设计第页共页结束语在波段由于氧气和水的吸收作用使得该频段大气衰减严重，研究该频段大气传播特性对于利用和开发该频段有重要作用。波段频谱较宽，衰减值存在定差异，找到合适的算法或模型计算波段在各种大气条件下的传播特性是本题的研究目的。本课题对大气毫米波辐射特性进行了研究，主要内容包括吸收谱线形氧气和水蒸气吸收谱线模式大气辐射的模型及其仿真。论文详细研究了大气毫米波传播模型，即大气衰减的复折射率模型，推导出了不同天气条件下大气的衰减系数的计算方法。在晴天，主要考虑氧气和水蒸气的线状谱非谐振干燥空气谱和水蒸气的连续吸收谱在云雾天，需要在晴天基础上加上悬浮水滴折射谱而在雨天，需要在云雾天的基础上加上受雨强影响的雨滴的折射谱。计算出了不同天气条件下天空的毫米波段衰减系数数据。然而，局限性也是显而易见的，其水蒸气的连续谱是由经验公式得出的，对降雨的衰减进行了过于简化的处理等，因此，对水蒸气的吸收谱和雨天的毫米波辐射特性有待于作进步的分析和研究。本科毕业设计第页共页感谢本文是在导师王虹的悉心指导下完成的，在整个课题完成过程中，虽然遇到了不少困难，但都在导师学长同学的帮助下，顺利的完成任务要求导师的严格要求和正确的指导使得本人的研究工作和论文的撰写得以顺利完成。在进行毕业设计期间，导师对我的学习情况给予了诸多关注，为我的课题完成提供了良好的条件，导师对该技术领域发展方向的远见卓识和渊博的学识给更让我的视野得到极大的扩展。导师严谨的治学态度，对开拓性思维方式，以及坚忍不拔的工作意志都使我受益非浅。在此本人对王虹导师及众多同学表示深深的感谢和诚挚的敬意。本科毕业设计第页共页参考文献张祖荫，林世杰微波辐射测量技术及应用北京电子工业出版社，周秀骥大气微波辐射及遥感原理北京科学出版社，张培昌，王振会大气微波遥感基础北京气象出版社，，，，，，胡成达波段地面遥感大气水的研究北京大学学报自然科学版桂良启，张祖荫，郭伟波段天空亮温的计算华中科技大学学报自然科学版，林乐科，沈广德，赵振维大气辐射特性的测量与分析电波科学报，，，魏重三波段地基微波辐射计联合遥感云雨大气参数的方法大气科学，，赵振维，吴振森，沈广德种计算云雾毫米波衰减的经验模式电波科学学报，，毛天鹏，周东方，牛忠霞毫米波云雾衰减计算模型及特性分析无线通信技术，彭树生提高微波辐射计绝对测量精度的研究中国科学院紫金山天台，李兴国毫米波近感技术及其应用北京国防工业出版社，本科毕业设计第页共页彭树生，李兴国毫米波辐射计的增益自动控制和本底噪声的自动补偿系统工程与电子技术，钱志铭，李明熙标准大气美国，北京科学出版社，，，，胡大璋低层大气中氧气吸收的研究电波科学学报，，，，，，，，，，，，，，本科毕业设计第页共页，，，李应乐，黄际英雨滴的衰落截面模型和参数估计电子学报，，梁谷，李燕，纪爱琴用微波辐射计作云降水潜力的估算陕西气象，等于黑体的温度。黑体表面到天线的距离可以看作是任意的，这是因为黑体没有反射能量，只吸收外界辐射的全部能量。本科毕业设计第页共页三种温度的关系亮度温度在波长已知的条件下，黑体的亮度温度与热力学温度成线性关系。实际物体的亮温总比同样温度下的黑体的低，这种关系可用瑞利金斯近似表示出来，即其中，表示黑体的亮温，带宽很窄。记亮度为，，它是方向的函数。由以上分析可知，可以用个温度比实际物体温度低的黑体来代替实际物体热力学温度，不妨设这个温度为，，它即表示我们通常据说的亮度温度，简称亮温，即由此可见，亮温几，只是个等效黑体的热力学温度，而不是物体本身的热力学温度，它只是为了描述实际物体自身的辐射特性，根据亮度相等的原理等效出来的。视在温度在大气毫米波遥感领域，辐射源有来自宇宙的辐射，大气的向下辐射，大气辐射被散射的部分等，这些辐射会形成定的亮度分布，，毫米波辐射计会接收不同辐射源的辐射功率。由于亮度，与相对应的辐射温度是线性关系，因此我们可以用黑体的等效辐射温度，来代替物体的亮度，即为通常所说的视在温度，可以表示为亮度温度，表示物体本身的热辐射能视在温度则是物体本身的热辐射能经过衰减和散射，再加上外来的热辐射能之后到达天线后的热辐射能。本科毕业设计第页共页天线温度在实际天气条件下在天线周围会形成亮度分布，则有用上式代换得天线功率式和电阻输出噪声功率的表达式相致，由此我们可以得到这个等效，可以用个温度为几的电阻的资用噪声功率来代替天线的输出功率，即为我们通常所说的天线辐射温度，简称天线温度。由此可见，天线温度和天线辐射方向图及视在温度都有关系，它并不是天线自身的绝对温度，只是天线输出功率的种度量。微波鹰米波辐射计微波毫米波辐射计是用来探测物体微波波段热辐射能量的种仪器，它实际上是种高灵敏度的被动接收机。自然界物体发射的微波热辐射信号是非相干信号，并且极其微弱，因此，它不可能像传统的信噪比大于的接收机，其信号噪声功率比辐射计本身噪声功率小得多，这个特点决定了辐射计必须具有高灵敏度微波辐射计本身无发射机，不发射信号，故它是无源的，它只需要接收物体发射的微波波段的热电磁信号，因此辐射计具有很好的隐蔽性，又由于其低成本，低功耗，体积小，因而得到了广泛的应用，特别是在军事领域和大气遥感领域。毫米波辐射计的般组成有天线，噪声源，前端宽带混频，中频放大，检波，视频大，数据采集与处理电路等模块组成。辐射计的重要技术指标有灵敏度和绝对精度。能够被检测出的最小的天线温度的变化量称为辐射计的灵敏度，它是毫米波辐射计的主技术指标。辐射计另个重要概念定标。定标包括接收机定标和天线定标。接收定标是用来确定接收机输出电压，和辐射计输入噪声温度之间的近似的线性关天线定标是天线主波束接收到的能量和天线接收到的总能量本科毕业设计第页共页之间的关系。定标的方比较多，最基本的是用于线性系统辐射计的两点定标法，还有定标精度高的扫角定标等。定标的准确与否决定了辐射计的绝对精度。大气的物理概况在大气层中