一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法技术

一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，包括步骤如下：步骤1、辐射计接收机选择

A method of RF interference suppression for FH satellite borne microwave radiometer

【技术实现步骤摘要】
一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法
本专利技术涉及一种计射频干扰抑制方法。
技术介绍
微波辐射计(MicrowaveRadiometer)是用于测量目标自身微波辐射能量的被动遥感仪器，它通过接收目标自身的微波噪声辐射获取目标的特征信息，将输出数据进行反演，就可获得特定目标参数(主要是亮温值)，从而了解探测目标的物理特性。本质上，微波辐射计是一个高灵敏度的噪声接收机。微波辐射计通过接收来目标的亮温，经过接收机将天线输出信号放大到一定功率，再进行检波后，就能够得到辐射计输出的电压值，该电压值对应的就是辐射计接收功率，通过定标就能够获取天线口面接收的亮温。虽然星载微波辐射计一般都工作在射电天文的保护频段之内，但是，随着人类通信活动的增强以及不法发射的增多，导致星载微波辐射计在低频段，特别是L、C、X波段易于受到来自与地面的人为射频干扰，导致辐射计观测数据不可用，同时造成了大量区域数据空白，导致星载微波辐射计观测能力的下降，对数值预报造成了一定的影响。并且，随着5G通信的发展，导致K、Ka、V波段星载被动辐射遥感面临极大的挑战，急需发展星载RFI射频干扰抑制方法解决该问题。现有射频抑制方法的缺点在于：第一，仅能够满足窄带干扰的抑制，无法对宽带干扰进行抑制；第二，处理复杂，需要较高的数字信号处理资源；第三，增加了辐射系统的数据率，增加了对整星资源的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，克服了现有射频干扰抑制方法的局限性，能够针宽带、窄带干扰信号，有效地进行射频干扰抑制，同时方法简单，处理复杂度低，对整星资源需求较低。本专利技术所采用的技术方案是：一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，包括步骤如下：步骤1、辐射计接收机选择频带进行正常工作，初始本振频率为fL0；其中，f0为辐射计接收机工作中心频率，B为辐射计接收机工作带宽；步骤2、将开关切至匹配负载，连续观测N个积分时间，计算得到辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差N为正整数；步骤3、将开关切至天线输出端口，连续观测天线输出，观测得到辐射计接收机第m次观测天线时的输出电压值VA(m)；m为正整数；步骤4、根据获得的天线输出电压值VA(m)和观测匹配负载输出的电压的方差进行RFI检测，判断是否存在RFI；步骤5、如果不存在RFI干扰，则本振不进行跳频，辐射计接收机保持工作频段；如果存在RFI干扰，则本振进行跳频，本振频率变换至fL1，辐射计接收机选择频带进行正常工作。辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差：其中，VU(i)为第i个积分时间下观测匹配负载的输出电压值；i＝1，2，…,N；N为正整数。步骤4中，是否存在RFI的判决准则为：如果则存在RFI，如果则不存在RFI；其中，X为门限因子。门限因子X取：其中，TS为观测场景的亮温，TR为辐射计接收机噪声温度，TP为匹配负载物理温度。跳频后的频率fL1选择范围为fL0±4B。N≥100。一种跳频星载辐射计接收机，包括开关、低噪声放大器、带通滤波器、混频器、可调本振源、中频滤波器、中频放大器、AD采集器以及FPGA；开关周期性选择接收天线输出的信号或负载输出的信号，低噪声放大器接收来自天线输出的射频微波辐射信号，通过带通滤波器获取整个跳频辐射计工作范围的带宽信号；可调本振源可以提供任意频率的本振信号，通过混频器将信号混频至中频，通过中频滤波器进行卡带，再通过中频放大器将中频信号放大至AD采集器的工作范围内，通过AD采集将中频信号进行模数变化，通过FPGA对数字信号进行信号处理；FPGA进行功率检波并进行RFI检测，如果存在RFI，则将信息反馈给可调本振源，控制可调本振源调整本振输出频率，改变系统工作频带。是否存在RFI的判决准则为：如果则存在RFI，如果则不存在RFI；其中，X为门限因子，VA(m)为辐射计接收机第m次观测天线时的输出电压值，为辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差，m为正整数。门限因子X取：其中，TS为观测场景的亮温，TR为辐射计接收机噪声温度，TP为匹配负载物理温度。辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差：其中，VU(i)为第i个积分时间下观测匹配负载的输出电压值；i＝1，2，…,N；N为正整数。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术采用基于跳频辐射计接收机的方式，完成星载微波辐射计在轨实时RFI检测与抑制。通过采用可调本振能够灵活改变辐射计工作带宽，避开RFI干扰频带，无论是窄带干扰还是宽带干扰都能够进行很好的检测和抑制；整个RFI检测算法处理简单，数字信号处理资源耗费较少，能够在星上直接进行干扰的自动检测与抑制，无需下传数据至地面进行处理，提升了检测性能和实效性；检测后输出信号数据率与传统辐射计输出数据率相当，不额外增加数据量，对卫星平台的要求低。附图说明图1为跳频辐射计接收机的结构图。图2为本专利技术的工作流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步说明。本专利技术采用基于跳频辐射计接收机的方式，完成星载微波辐射计在轨实时RFI检测与抑制。如图1所示，跳频星载微波辐射计接收机由开关、低噪声放大器、带通滤波器、混频器、可调本振源、中频滤波器、中频放大器、AD采集器以及FPGA组成。辐射计接收机工作过程中，开关能够周期性选择接收天线输出的信号或是负载输出的信号，低噪声放大器接收来自天线输出的射频微波辐射信号，通过带通滤波器获取整个跳频辐射计工作范围的带宽信号；可调本振源可以提供任意频率的本振信号，通过混频器将信号混频至中频，通过中频滤波器进行卡带，再通过中频放大器将中频信号放大至AD采集器的工作范围内，通过AD采集将中频信号进行模数变化，通过FPGA对数字信号进行信号处理；在FPGA中，能够进行功率检波以及RFI(射频干扰)检测分析，如果存在RFI，则将信息反馈给可调本振源，让其调整本振输出频率，改变系统工作频带，进而避开受到干扰的频段，完成射频干扰抑制。如图2所示，一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，包括步骤如下：步骤1、辐射计接收机正常工作：辐射计接收机选择频带，其中f0为辐射计接收机工作中心频率，B为辐射计接收机工作带宽。进行正常工作，其中初始本振频率为fL0(对于确定的辐射计接收机，初始本振频率的选择根据辐射计接收机的具体情况确定)。步骤2、观测匹配负载。开关切至匹配负载，连续观测N个(N≥100)积分时间，计算得到辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差：其中，VU(i)为第i个积分时间下观测匹配负载的输出电压值。i＝1，2，…,N；N为正整数；步骤3、连续观测天线输出。开关切至天线输出端口，观测得到辐射计接收机第m次观测天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤1、辐射计接收机选择

【技术特征摘要】
1.一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1、辐射计接收机选择频带进行正常工作，初始本振频率为fL0；
其中，f0为辐射计接收机工作中心频率，B为辐射计接收机工作带宽；
步骤2、将开关切至匹配负载，连续观测N个积分时间，计算得到辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差N为正整数；
步骤3、将开关切至天线输出端口，连续观测天线输出，观测得到辐射计接收机第m次观测天线时的输出电压值VA(m)；m为正整数；
步骤4、根据获得的天线输出电压值VA(m)和观测匹配负载输出的电压的方差进行RFI检测，判断是否存在RFI；
步骤5、如果不存在RFI干扰，则本振不进行跳频，辐射计接收机保持工作频段；如果存在RFI干扰，则本振进行跳频，本振频率变换至fL1，辐射计接收机选择频带进行正常工作。


2.根据权利要求1所述的一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，其特征在于，辐射计接收机多次观测匹配负载输出的电压的方差：



其中，VU(i)为第i个积分时间下观测匹配负载的输出电压值；i＝1，2，...，N；N为正整数。


3.根据权利要求1或2所述的一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，其特征在于，步骤4中，是否存在RFI的判决准则为：
如果则存在RFI，如果则不存在RFI；
其中，X为门限因子。


4.根据权利要求3所述的一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，其特征在于，门限因子X取：



其中，TS为观测场景的亮温，TR为辐射计接收机噪声温度，TP为匹配负载物理温度。


5.根据权利要求4所述的一种跳频星载微波辐射计射频干扰抑制方法，其特征在于，跳频后的频率fL1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一楠，崔新东，王佳坤，宋广南，李鹏飞，卢海梁，杨小娇，吕容川，李浩，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61