一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统及测量方法技术方案

一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统，包括：场景辐射计接收机阵列，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号；定标辐射计接收机，用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，并通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；本振移相网络，场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机共用本振移相网络，以使本振移相网络向所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机提供所需的本振信号。本发明专利技术的微波辐射测量系统结构简单、易于实现。可实时测量等功率内噪声源相干信号，降低等功率内噪声源相干信号稳定性要求，降低工程实现难度，提高相位定标精度。

【技术实现步骤摘要】
一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统及测量方法
本专利技术涉及星载微波辐射测量
，具体涉及一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统及测量方法。
技术介绍
微波辐射计具有不受气候条件干扰，无需光照的特点，具有全天候、全天时的工作能力，甚至能够穿透一定深度的地表和植被，受到了航天大国的重视，广泛应用于气象、海洋、国土资源、环境、天文观测和深空探测领域。为实现星载微波辐射计高空间分辨率，需要大口径天线，天线口径的增加给加工和机械扫描带来困难，综合孔径辐射探测可以避免这一困难，但系统结构复杂，并无法实现多频段一体探测。而采用一维实孔径与一维综合孔径混合的体制可以较好的折中，因此是当前新体制微波探测的研究重点与热点。综合孔径技术是建立在多阵元协作模式基础上的，与传统的实孔径技术相比，需要额外考虑通道、天线间的一致性以及互耦、采样同步等多种因素，极大的增加了其校正上的难度和复杂度。传统的应用于实孔径的外差式辐射计只需要测量微波信号的功率，不需要考虑多阵元之间的相位差，因此不适用于综合孔径辐射计系统。同时综合孔径辐射计的相位定标主要是通过等功率内噪声源相干信号来实现的，因此在轨运行时噪声源的稳定性对于综合孔径系统定标精度具有较大的影响。最后综合孔径是通过各个阵元的相位合成来实现的，因此对于阵元间的相位偏差需要精确补偿，并基于不同相位差的冗余方程可以提高定标精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于高精度幅相定标实现的星载一维综合孔径微波辐射测量系统和方法，能够协同定标系统对场景精确测量，降低高精度幅相定标实现的工程难度，解决现有一维综合孔径辐射测量技术的不足。为解决上述问题，本专利技术提供一种基于高精度幅相定标实现的星载一维综合孔径微波辐射测量系统，包括：场景辐射计接收机阵列，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号；定标辐射计接收机，用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，并通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；本振移相网络，所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机共用所述本振移相网络，以使所述本振移相网络向所述场景辐射计接收机和定标辐射计接收机提供所需的本振信号。一种实施例中，所述场景辐射计接收机阵列由多个场景辐射计接收机构成。一种实施例中，所述场景辐射计接收机和定标辐射计接收机均包括射频前端和接收机中频。一种实施例中，所述射频前端依次包括馈源喇叭、匹配负载、开关、隔离器、第一低噪声放大器、温补衰减器、混频器和第二低噪声放大器；所述开关在所述定标辐射计接收机中用于切换冷空外定标信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号；所述开关在所述场景辐射计接收机中用于切换场景微波信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号。一种实施例中，所述接收机中频包括中频放大器和第一高精度移相器。一种实施例中，所述本振移相网络依次包括本振、第二高精度移相器、第三低噪声放大器和功分器网络。根据第二方面，本专利技术还提供一种利用上述的星载一维综合孔径微波辐射测量系统的测量方法，包括步骤：定标辐射计接收机通过开关切换冷空外定标信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号，利用冷空外定标信号和匹配负载进行两点标定，从而标定辐射计接收机，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；场景辐射计接收机通过开关切换场景观测、匹配负载和等功率内噪声源相干信号，通过匹配负载和已实时测量的等功率内噪声源相干信号标定幅度和相位误差；通过本振移相网络中的高精度移相器和场景辐射计接收机中的高精度移相器进行移相，补偿各个场景辐射计接收机之间的相位差。一种实施例中，还包括步骤：通过本振移相网络中的高精度移相器和场景辐射计接收机中的高精度移相器进行移相，构造不同相位差，得到多组冗余相位定标方程，以提高定标精度。与现有技术相比，本专利技术的微波辐射测量系统结构简单、易于实现。可避免在轨测试时本振不稳定带来的通道幅度和相位一致性偏差，降低本振的稳定性要求。可补偿场景辐射计接收机各个通道间相位不一致偏差，并且可以得到多组冗余相位定标方程，提高定标精度。可实现内定标与外定标联合定标，实时测量等功率内噪声源相干信号，降低等功率内噪声源相干信号稳定性要求，降低工程实现难度，提高相位定标精度。附图说明图1为星载一维综合孔径微波辐射测量系统的结构图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统，包括：场景辐射计接收机阵列10、定标辐射计接收机20和本振移相网络30；其中，场景辐射计接收机阵列10由多个场景辐射计接收机200构成，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号至数字综合处理系统；定标辐射计接收机20用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；场景辐射计接收机阵列10和定标辐射计接收机20共用本振移相网络30，本振移相网络30用于给场景辐射计接收机阵列10和定标辐射计接收机20提供所需的本振信号。在此，针对各种不同类型的一维综合孔径微波探测仪，从工程应用角度出发，研究全面准确的基于高精度幅相定标实现的星载一维综合孔径微波辐射测量系统和方法具有重要意义。本专利技术的微波辐射测量系统结构简单、易于实现。可避免在轨测试时本振不稳定带来的通道幅度和相位一致性偏差，降低本振的稳定性要求。可补偿场景辐射计接收机各个通道间相位不一致偏差，并且可以得到多组冗余相位定标方程，提高定标精度。可实现内定标与外定标联合定标，实时测量等功率内噪声源相干信号，降低等功率内噪声源相干信号稳定性要求，降低工程实现难度，提高相位定标精度。下面对本专利技术的星载一维综合孔径微波辐射测量系统的各个组成部分进行详细说明。其中，场景辐射计接收机200与定标辐射计接收机20采用相同的设计方案，如图1所示，场景辐射计接收机和定标辐射计接收机20均由射频前端40和接收机中频50构成；具体的，射频前端40依次包括馈源喇叭60、匹配负载70、开关80、隔离器90、第一低噪声放大器100、温补衰减器110、混频器120和第二低噪声放大器130；由图1可知，其中开关80、隔离器90、第一低噪声放大器100、温补衰减器110、混频器120和第二低噪声放大器130位置排序是按信号流的流向依次设计的，即，由开关80切换的信号依次经过隔离器90、第一低噪声放大器100、温补衰减器110、混频器120和第二低噪声放大器130，最后进入接收机中频50，然后由接收机中频50发出相应的中频信号。需要说明的是，开关80在定标辐射计接收机20中用于切换冷空外定标信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号；及开关80在场景辐射计接收机200中用于切换场景微波信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号，因此，开关80具体为单刀三掷开关。本专利技术的接收机中频50包括中频放大器和第一高精度移相器，其中，中频放大器的输入端与射频前端40中的第二低噪声放大器130的输出端耦合，中频放大器的输出端与第一高精度移相器的输入端耦合。本专利技术的本振移相网络30包括本振160、第三低噪声放大器170、第二高精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统，其特征在于，包括：场景辐射计接收机阵列，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号；定标辐射计接收机，用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，并通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；本振移相网络，所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机共用所述本振移相网络，以使所述本振移相网络向所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机提供所需的本振信号。

【技术特征摘要】
1.一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统，其特征在于，包括：场景辐射计接收机阵列，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号；定标辐射计接收机，用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，并通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；本振移相网络，所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机共用所述本振移相网络，以使所述本振移相网络向所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机提供所需的本振信号。2.如权利要求1所述的星载一维综合孔径微波辐射测量系统，其特征在于，所述场景辐射计接收机阵列由多个场景辐射计接收机构成。3.如权利要求2所述的星载一维综合孔径微波辐射测量系统，其特征在于，所述场景辐射计接收机和定标辐射计接收机均包括射频前端和接收机中频。4.如权利要求3所述的星载一维综合孔径微波辐射测量系统，其特征在于，所述射频前端依次包括馈源喇叭、匹配负载、开关、隔离器、第一低噪声放大器、温补衰减器、混频器和第二低噪声放大器；所述开关在所述定标辐射计接收机中用于切换冷空外定标信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号；所述开关在所述场景辐射计接收机中用于切换场景微波信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雄，赵锋，姚崇斌，谢振超，刘婧，陈桂莲，李丹，李强，查晓晨，张鑫裴，张理正，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31