一种微波高光谱接收机及方法技术

本发明专利技术提供一种微波高光谱接收机及方法，所述接收机包括：一级接收装置，用于接收天线输入的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号下变频为第一中频信号，放大输出所述第一中频信号至所述二级接收装置；所述二级接收装置，用于接收放大后的所述第一中频信号，将所述第一中频信号等功率划分为多路中频信号，并对所述多路中频信号中的每路中频信号进行频段划分后进行平方率检波，得到带有天空亮温信息的电压信号，放大并输出所述电压信号。本发明专利技术采用两级级联结构的接收单元，第一级接收装置频段划分按时间顺序串行实现，降低了系统的复杂度；第二级接收装置频段划分同时并行实现，减少了系统扫描时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气象监测领域，尤其涉及。
技术介绍
在气象监测方面，传统多通道微波辐射计选用超外差接收机和接收机阵列这两种接收机结构。超外差接收机将天线输出的高频信号下变频到低频处理，并通过调谐本振频率的方式进行频段划分；接收机阵列则直接对天线输出信号进行功分、滤波处理，完成频段划分。微波高光谱辐射计需要获得工作频段内连续的大气辐射谱线，接收机的通道数达到一百个以上。若选用超外差接收机结构，采用下变频的方式将接收信号下变频至零中频，然后采用一个固定的低通滤波器滤取所需带宽，频段的选择取决于频率合成器所发射的信号频率，由于频率合成器在同一个时间内只能发射一个信号频率，所以这种频段划分方式需要按时间顺序完成下变频的过程，也就是导致系统扫描时间的增加，不利于观测快速的天 气变化；若选用接收机阵列结构，接收机阵列将接收信号功分至多路，然后采用多个带通滤波器组滤取所需频带，频段的选择取决于带通滤波器组的频率响应，由于接收信号功分至多个带通滤波器组同时进行工作，所以这种频段划分方式是并行完成频段划分的过程，然而带通滤波器组的数量等于接收机的通道数量，所以接收机通道数多的时候，系统的复杂度也随之上升，不利于微波辐射计的研制和运载。因此，如何降低接收的扫描时间并且降低接收系统的复杂程度是一个需要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供，以降低系统扫描时间和系统的复杂度。为解决上述问题，本专利技术实施例提供的技术方案如下一方面，本专利技术提供一种微波高光谱接收机，包括一级接收装置与二级接收装置，其中，所述一级接收装置，用于接收天线输入的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号下变频为第一中频信号，放大输出所述第一中频信号至所述二级接收装置；所述二级接收装置，用于接收放大后的所述第一中频信号，将所述第一中频信号等功率划分为多路中频信号，并对所述多路中频信号中的每路中频信号进行频段划分后进行平方率检波，得到带有天空亮温信息的电压信号，放大并输出所述电压信号。可选的，所述一级接收装置包括高频放大模块、镜像噪声滤波模块、下变频模块和中频放大模块，其中，所述高频放大模块，用于接收天线输入的高频信号，放大并输出所述高频信号；所述镜像噪声滤波模块，用于对高频放大模块产生的额外噪声分量进行滤波；对将要输出给下变频模块的高频信号进行预滤波，抑制镜像噪声；以及接收下变频模块发出的控制信号，根据所述控制信号控制所述高频信号输出至对应的腔体滤波器中；所述下变频模块，用于接收所述镜像噪声滤波模块预滤波后的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号进行下变频处理，得到第一中频信号，输出所述第一中频信号；所述中频放大模块，用于接收并放大所述第一中频信号，输出所述放大的第一中频信号至所述二级接收装置。可选的，所述高频放大模块包括波导同轴转换组件和高频低噪声放大器；所述波导同轴转换组件，用于将所述接收天线的波导接口转换为同轴接口 ； 所述高频低噪声放大器，用于放大通过所述同轴接口接收天线输入的高频信号。可选的，所述镜像噪声滤波模块包括第一微波开关、第二微波开关，以及多个多阶带通滤波器，其中，每个多阶带通滤波器的一端连接有第一微波开关，另一端连接有第二微波开关，所述第一微波开关还与高频放大模块和频率合成器连接，所述第二微波开关还与下变频模块中的下变频器和频率合成器连接；第一微波开关的开和关，以及第二微波开关的开和关，受所述频率合成器输出的控制信号的控制。可选的，所述下变频模块包括频率合成器和下变频器，其中，所述频率合成器，用于生成不同频率的本振信号，并输出所述本振信号给所述下变频器；以及生成控制信号，将所述控制信号输出至所述镜像噪声滤波模块；所述下变频器，用于根据所述本振信号对所述高频放大模块输出的高频信号进行下变频处理，得到第一中频信号，并将所述第一中频信号输出给中频放大模块。可选的，所述频率合成器包括锁相模块和倍频模块；其中，所述锁相模块，用于将低频的参考频率源提供的参考频率倍频至中频频段；所述倍频模块，用于依据频率合成器的所需的输出频率，根据所述参考频率选取低频倍频通路或高频倍频通路，输出满足预设带宽的本振信号。可选的，所述锁相模块包括参考频率源、数字分频器、鉴相器和压控振荡器，其中，所述参考频率源，用于提供标准的参考频率；所述数字分频器，用于提供不同分频比，以所述参考频率源提供的参考频率为频率步进，在所述鉴相器配合下控制所述压控振荡器的输出频率。可选的，所述倍频模块包括第一二倍频器、第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一带通滤波器、第二二倍频器、第二带通滤波器、本振放大器和低通滤波器；其中，所述第一带通滤波器与第二二倍频器形成高频倍频通路，第二带通倍频器形成低频倍频通路，其中，所述第一二倍频器，用于将所述锁相模块的输出信号进行倍频；所述第一单刀双掷开关，用于控制所述第一二倍频器输出的信号输出至所述第一带通滤波器或第二带通滤波器；所述第一带通滤波器，用于滤取接收到信号的低频信号，并将所述低频信号输出至所述第二二倍频器；所述第二二倍频器对接收到的低频信号进行倍频后输出至所述第二单刀双掷开关;所述第二带通滤波器，用于滤取所述锁相模块输出的高频信号，并将所述高频信号输出至所述第二单刀双掷开关；所述第二单刀双掷开关，用于控制所述第二二倍频器发送的信号或所述第二带通滤波器发送的信号输出至本振放大器；所述本振放大器，用于接收并放大所述第二单刀双掷开关输入的本振信号；所述第一低通滤波器，用于滤取所述低频倍频通路或高频倍频通路所产生的额外噪声分量，输出本振信号至所述下变频器。可选的，可选的，所述中频放大模块包括中频低噪声放大器和第二低通滤波器；所述中频低噪声放大器，用于放大由所述下变频模块输出的中频信号； 所述第二低通滤波器，用于过滤所述中频低噪声放大器产生的额外噪声分量。可选的，所述二级接收装置包括功分模块，用于将一级接收装置输出的第一中频信号等功率划分为多路中频信号，并通过多路通道输出所述多路中频信号至腔体滤波模块组；腔体滤波模块组，用于对接收到的每路中频信号进行频段划分，并将频段划分后的中频信号输出至平方率检波模块组；平方率检波模块组，用于对接收到频段划分后的每路中频信号进行平方率检波，控制输出带有天空亮温信息的电压信号的带宽；视频放大模块，用于对接收到平方率检波模块组输出的电压信号进行放大，并将放大后的电压信号输出至气象信息采集装置。可选的，所述腔体滤波模块组包括多个腔体滤波器，每个腔体滤波器为七阶椭圆腔体滤波器；所述平方率检波模块组包括多个检波器，每个检波器为二极管检波器；其中，所述腔体滤波器和检波器的个数相同；所述视频放大模块包括级联的两级运算放大器。相应的，本专利技术还提供一种微波高光谱接收方法，所述方法包括接收天线输入的高频信号；对所述高频信号进行频段划分；将频段划分后的所述高频信号下变频为第一中频信号，放大所述第一中频信号；将放大后的所述第一中频信号等功率划分为多路中频信号；对所述多路中频信号中的每路中频信号进行频段划分后进行平方率检波，得到带有天空亮温信息的电压信号，并放大输出所述电压信号。可选的，所述将频段划分后的所述高频信号下变频为第一中频信号包括生成本振信号；根据所述本振信号对所述频段划分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波高光谱接收机，其特征在于：包括一级接收装置与二级接收装置，其中，所述一级接收装置，用于接收天线输入的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号下变频为第一中频信号，放大输出所述第一中频信号至所述二级接收装置；所述二级接收装置，用于接收放大后的所述第一中频信号，将所述第一中频信号等功率划分为多路中频信号，并对所述多路中频信号中的每路中频信号进行频段划分后进行平方率检波，得到带有天空亮温信息的电压信号，放大并输出所述电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种微波高光谱接收机，其特征在于包括一级接收装置与二级接收装置，其中， 所述一级接收装置，用于接收天线输入的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号下变频为第一中频信号，放大输出所述第一中频信号至所述二级接收装置； 所述二级接收装置，用于接收放大后的所述第一中频信号，将所述第一中频信号等功率划分为多路中频信号，并对所述多路中频信号中的每路中频信号进行频段划分后进行平方率检波，得到带有天空亮温信息的电压信号，放大并输出所述电压信号。2.根据权利要求I所述的微波高光谱接收机，其特征在于，所述一级接收装置包括高频放大模块、镜像噪声滤波模块、下变频模块和中频放大模块，其中， 所述高频放大模块，用于接收天线输入的高频信号，放大并输出所述高频信号； 所述镜像噪声滤波模块，用于对高频放大模块产生的额外噪声分量进行滤波；对将要输出给下变频模块的高频信号进行预滤波，抑制镜像噪声；以及接收下变频模块发出的控制信号，根据所述控制信号控制所述高频信号输出至对应的腔体滤波器中； 所述下变频模块，用于接收所述镜像噪声滤波模块预滤波后的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号进行下变频处理，得到第一中频信号，输出所述第一中频信号； 所述中频放大模块，用于接收并放大所述第一中频信号，输出所述放大的第一中频信号至所述二级接收装置。3.根据权利要求2所述的微波高光谱接收机，其特征在于，所述高频放大模块包括波导同轴转换组件和高频低噪声放大器； 所述波导同轴转换组件，用于将所述接收天线的波导接口转换为同轴接口 ； 所述高频低噪声放大器，用于放大通过所述同轴接口接收天线输入的高频信号。4.根据权利要求2所述的微波高光谱接收机，其特征在于所述镜像噪声滤波模块包括第一微波开关、第二微波开关，以及多个多阶带通滤波器，其中，每个多阶带通滤波器的一端连接有第一微波开关，另一端连接有第二微波开关，所述第一微波开关还与高频放大模块和频率合成器连接，所述第二微波开关还与下变频模块中的下变频器和频率合成器连接；第一微波开关的开和关，以及第二微波开关的开和关，受所述频率合成器输出的控制信号的控制。5.根据权利要求2所述的微波高光谱接收机，其特征在于所述下变频模块包括频率合成器和下变频器，其中， 所述频率合成器，用于生成不同频率的本振信号，并输出所述本振信号给所述下变频器；以及生成控制信号，将所述控制信号输出至所述镜像噪声滤波模块； 所述下变频器，用于根据所述本振信号对所述高频放大模块输出的高频信号进行下变频处理，得到第一中频信号，并将所述第一中频信号输出给中频放大模块。6.根据权利要求5所述的微波高光谱接收机，其特征在于所述频率合成器包括锁相模块和倍频模块；其中， 所述锁相模块，用于将低频的参考频率源提供的参考频率倍频至中频频段； 所述倍频模块，用于依据频率合成器的所需的输出频率，根据所述参考频率选取低频倍频通路或高频倍频通路，输出满足预设带宽的本振信号。7.根据权利要求6所述的微波高光谱接收机，其特征在于，所述锁相模块包括参考频率源、数字分频器、鉴相器和压控振荡器，其中， 所述参考频率源，用于提供标准的参考频率； 所述数字分频器，用于提供不同分频比，以所述参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢衍，苗俊刚，黄干明，钱太阳，
申请(专利权)人：北京琨奇电子系统有限公司，
类型：发明
国别省市：