题目：综合孔径辐射计1bit数据处理系统的研究与实现

微波辐射计作为一种典型的被动式辐射测量设备，广泛用于大气探测、植被探测、军事侦察、武器指导等领域。随着空间分辨率和天线孔径、平台重量的矛盾逐渐凸显，综合孔径辐射计应运而生，其采用相关测量将小孔径天线阵列等效为大孔径天线，有效解决了大孔径天线的设计及承载困难，以信号处理系统的高复杂度为代价实现了与实孔径辐射计相比拟的高分辨率遥感成像。

由于综合孔径辐射计的接收通道数量较大，相关器数量亦非常庞大，且大规模数据处理对数据传输速率、电路功耗、信号带宽和采样率等系统设计参数提出了较高要求。同时，通道间一致性要求也越来越苛刻。因此，研究大规模、高一致性、低复杂度、高传输和运算速度及低功耗的数字相关器成为综合孔径辐射计系统设计中的一个重要问题。从上世纪90年代开始，低阶量化相关器开始广泛应用于综合孔径辐射计的数字处理系统中，其中1bit数据处理成为主流技术，并逐渐成为综合孔径辐射计系统设计中的首选方案。

本文主要针对北航BHU-2D-U综合孔径辐射计成像系统中对低阶量化相关的要求，对相关理论问题进行了分析，研究了大规模、低复杂度、高带宽和高运算速度的1bit量化相关器的设计方案，并给出了硬件设计和实验结果。论文的工作主要包括如下几个方面：

1，介绍了综合孔径辐射计的成像原理及基本结构，明确了可视度的测量方法及数字量化对相关器性能的影响。首先，通过二元干涉原理分析了综合孔径辐射计的成像原理，并对视场角、空间分辨率等概念进行了介绍；然后，分析了辐射测量灵敏度的概念，明确了辐射测量灵敏度和可视度不确定度之间的定量关系；随后，介绍了采样对可视度不确定度性能的影响；最后，对北航二维BHU-2D-U系统的结构进行了简要介绍。

2，讨论了1bit数据处理系统中量化相关器的工作原理和性能分析，并对实时1bit采集的主要器件——比较器进行了性能需求分析。首先，明确了1bit量化的主要原理和技术优势，并讨论了其对可视度不确定度性能的影响；随后，讨论了1bit量化过程中的门限误差对可视度不确定度的影响；最后，介绍了比较器的1bit量化原理，并对其性能需求进行了详细分析。

3，研究了1bit数据处理系统中功率测量模块的设计与实现。首先，介绍了射频功率检波的原理和主要性能指标，并给出了功率检波器设计；然后，提出了射频功率检波器的设计方案，并给出了电路实现和实验验证结果；最后，简要介绍了运算放大器和低频模数转换器的设计过程。

4，论述了1bit数据处理系统的电路设计与整体调试验证的实验结果。首先，给出了北航BHU-2D-U综合孔径辐射计系统1bit数据处理系统的总体设计和原理框图；其次，介绍了关键器件如巴仑、比较器、时钟芯片、运放、低频ADC、FPGA的选型原则；最后，给出了系统板的实物照片，并介绍了主要器件的调试过程，并给出了采样时钟的性能测量、1bit实时采集以及功率测量的实验结果。