一种机载微波主被动土壤湿度探测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种机载微波主被动土壤湿度探测仪，地面辐射信号经被动天线接收后，经L波段带通滤波器对主动发射进行抑制、被动接收机实现低噪声射频放大并进行检波积分后低频放大，输出的电压值由预处理器电源组合采集后发送至载荷计算机，最终由地测设备进行存储、处理；由频综收发机产生的线性调频信号经双通道TR组件放大后馈至主动天线，发射信号经地面反射后由主动天线接收，经双通道TR组件、频综收发机接收放大后由载荷计算机进行采集并发送给地面测试设备进行数据存储。本发明专利技术可实现土壤湿度主动雷达和被动辐射计的同步探测，在观测周期内，进行主被动实时定标，将主被动数据进行融合，满足了土壤湿度高精度、高分辨率的观测要求。

An airborne microwave active passive soil moisture detector

【技术实现步骤摘要】
一种机载微波主被动土壤湿度探测仪
本专利技术涉及微波遥感
中的土壤湿度探测仪，特别涉及一种机载微波主被动土壤湿度探测仪。
技术介绍
机载微波主被动土壤湿度探测仪是一种主被动结合的微波遥感器，也就是用于在飞机平台上对土壤湿度进行测量的微波仪器。机载微波主被动土壤湿度探测仪能够全天时、全天候的对土壤湿度进行观测，土壤湿度是驱动全球水、碳和能量三大循环系统的关键，高精度高分辨率的土壤湿度产品是实现陆地地表水和土壤水综合监测的核心，为水循环监测和水旱灾害预警、农林监测与防灾减灾等提供数据支撑。主动微波遥感在土壤水分估算上具有诸多优势，但存在一些如时间分辨率低，对植被区研究较少且其精度不高等问题。被动微波遥感用来监测陆地表面的土壤水分含量的算法相对来说更为成熟，其最大的应用限制在于空间分辨率较低。无论是雷达还是辐射计，都无法单独满足获取高精度高分辨率土壤湿度的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种将主动微波和被动微波探测功能集成为一体、高精度、高分辨率的土壤湿度探测仪。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种机载微波主被动土壤湿度探测仪，包括主动天线、双通道TR组件、激励器、阵面电源、频综收发机、定标延时器、载荷计算机、地面测试设备、被动天线、L波段带通滤波器、被动接收机、噪声源、预处理器电源组合和扫描机构，其中，所述主动天线用于将所述双通道TR组件信号发射至地面，并接收来自地面的散射信号；所述双通道TR组件用于对所述频综收发机发射的线性调频信号进行放大，并对所述主动天线接收的散射信号进行放大；所述激励器与阵面电源用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述双通道TR组件提供所需要的各路电压输出，且对所述双通道TR组件收发通道进行时序控制；所述频综收发机用于产生观测和定标所需的线性调频信号，并接收所述双通道TR组件放大后的散射信号；所述定标延时器用于对所述线性调频信号进行一定时间的延时；所述载荷计算机用于负责完成数据的量化采样、控制系统工作状态及向地面测试设备发送数据并进行通讯，接收并解译、执行地面测试设备的控制指令；所述地面测试设备用于完成对载荷计算机的数据接收，进行解析显示，向所述载荷计算机发送控制指令；所述被动天线用于接收地面的辐射信号；所述L波段带通滤波器用于对主动发射信号进行抑制；所述被动接收机用于对所述被动天线接收到的地面辐射信号进行放大、滤波、检波、积分及低频放大处理；所述噪声源用于提供探测仪飞行状态下的亮温定标数据；所述预处理器电源组合用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述被动接收机及噪声源提供所需要的各路电压输出，且对所述被动接收机电调衰减器进行控制；所述扫描机构用于在所述载荷计算机的控制下，带动所述被动天线进行地面探测扫描。较佳地，所述双通道TR组件包括：耦合器、功分器、驱动功放芯片、GaN功放载片、低噪放芯片、补偿放大芯片、限幅器芯片、开关芯片、移相器芯片、衰减器芯片、环形隔离器和波控电路。较佳地，所述双通道TR组件采用收发一体双通道，利用开关芯片、环形隔离器和波控电路实现单通道收发切换及通道切换。较佳地，所述频综收发机采用水平极化和垂直极化不同中心频率，实现不同极化散射信号的同时探测。较佳地，所述L波段带通滤波器采用1/8波长同轴腔带通滤波器，滤波器共6级,腔体2和6增加交叉耦合使带外响应快速下降。较佳地，所述被动接收机采用两级单刀双掷开关级联，实现对不同观测状态的切换，并对选通信号放大、滤波、检波、积分及低频放大处理。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术实施例机载微波主被动土壤湿度探测仪不仅实现了土壤湿度主动雷达和被动辐射计的同步探测，在观测周期内，进行主被动实时定标，将主被动数据进行融合，弥补被动探测分辨率低而主动探测精度低的缺陷，满足了土壤湿度高精度、高分辨率的观测要求，而且采用了扫描机构，加大了探测幅宽，相同观测区域，减少了飞行时间。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1为本专利技术实施例机载微波主被动土壤湿度探测仪系统框图；图2为频综收发机组成框图；图3为双通道TR组件组成框图；图4为被动接收机组成框图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的一种机载微波主被动土壤湿度探测仪进行详细的描述，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本专利技术精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。请参考图1，机载微波主被动土壤湿度探测仪包括：主动天线1、双通道TR组件5、激励器与阵面电源4、频综收发机3、定标延时器2、载荷计算机12、地面测试设备13、被动天线6、L波段带通滤波器7、被动接收机8、噪声源9、预处理器电源组合10和扫描机构11；地面辐射信号经被动天线6接收后，经L波段带通滤波器7对主动发射进行抑制、被动接收机8实现低噪声射频放大并进行检波积分后低频放大，输出的电压值由预处理器电源组合10采集后发送至载荷计算机12，最终由地测设备13进行存储、处理；由频综收发机3产生的线性调频信号经双通道TR组件5放大后馈至主动天线1，发射信号经地面反射后由主动天线1接收，经双通道TR组件5、频综收发机3接收放大后由载荷计算机12进行采集并发送给地面测试设备13进行数据存储。作为一种优选实施例，所述L波段带通滤波器7采用1/8波长同轴腔带通滤波器，滤波器共6级,腔体2和6增加交叉耦合使带外响应快速下降。作为一种优选实施例，请参考图2，频综收发机3频综收发机采用水平极化和垂直极化不同中心频率，实现不同极化散射信号的同时探测。频综收发机3包括2个环形隔离器31、2个耦合器32、功分器37、2个混频器40、第一变频功放单元33、第一接收通道34、波形发生及控制单元38、第二变频功放单元35、第二接收通道36；接收频综单元对两路雷达回波信号或定标信号进行接收、下变频、滤波和放大，并可按遥控要求进行增益控制，输出四路满足一定幅度的中频信号，中频信号带宽可调；频综单元39提供系统需要的全相参时钟基准信号，并提供4路接收本振信号和2路发射本振信号；波形发生及控制单元38把遥控指令转换为频综收发机3所需的各种时序及控制信号，输出频综收发机3的各类遥测信号，产生两路发射中频信号；变频发射单元将2路中频信号上变频为发射信号，并经功放放大后输出，同时输出发射定标信号。作为一种优选实施例，请参考图3，双通道TR组件5采用收发一体双通道，利用开关芯片52、环形隔离器55和波控电路63实现单通道收发切换及通道切换。双通道TR组件5包括移相芯片51、开关芯片52、驱动功放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载微波主被动土壤湿度探测仪，其特征在于，包括主动天线、双通道TR组件、激励器、阵面电源、频综收发机、定标延时器、载荷计算机、地面测试设备、被动天线、L波段带通滤波器、被动接收机、噪声源、预处理器电源组合和扫描机构，其中，/n所述主动天线用于将所述双通道TR组件信号发射至地面，并接收来自地面的散射信号；/n所述双通道TR组件用于对所述频综收发机发射的线性调频信号进行放大，并对所述主动天线接收的散射信号进行放大；/n所述激励器与阵面电源用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述双通道TR组件提供所需要的各路电压输出，且对所述双通道TR组件收发通道进行时序控制；/n所述频综收发机用于产生观测和定标所需的线性调频信号，并接收所述双通道TR组件放大后的散射信号；/n所述定标延时器用于对所述线性调频信号进行一定时间的延时；/n所述载荷计算机用于负责完成数据的量化采样、控制系统工作状态及向地面测试设备发送数据并进行通讯，接收并解译、执行地面测试设备的控制指令；/n所述地面测试设备用于完成对载荷计算机的数据接收，进行解析显示，向所述载荷计算机发送控制指令；/n所述被动天线用于接收地面的辐射信号；/n所述L波段带通滤波器用于对主动发射信号进行抑制；/n所述被动接收机用于对所述被动天线接收到的地面辐射信号进行低噪声射频放大、滤波、检波、积分及低频放大处理；/n所述噪声源用于提供探测仪飞行状态下的亮温定标数据；/n所述预处理器电源组合用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述被动接收机及噪声源提供所需要的各路电压输出，且对所述被动接收机电调衰减器进行控制；/n所述扫描机构用于在所述载荷计算机的控制下，带动所述被动天线进行地面探测扫描。/n...

【技术特征摘要】
1.一种机载微波主被动土壤湿度探测仪，其特征在于，包括主动天线、双通道TR组件、激励器、阵面电源、频综收发机、定标延时器、载荷计算机、地面测试设备、被动天线、L波段带通滤波器、被动接收机、噪声源、预处理器电源组合和扫描机构，其中，
所述主动天线用于将所述双通道TR组件信号发射至地面，并接收来自地面的散射信号；
所述双通道TR组件用于对所述频综收发机发射的线性调频信号进行放大，并对所述主动天线接收的散射信号进行放大；
所述激励器与阵面电源用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述双通道TR组件提供所需要的各路电压输出，且对所述双通道TR组件收发通道进行时序控制；
所述频综收发机用于产生观测和定标所需的线性调频信号，并接收所述双通道TR组件放大后的散射信号；
所述定标延时器用于对所述线性调频信号进行一定时间的延时；
所述载荷计算机用于负责完成数据的量化采样、控制系统工作状态及向地面测试设备发送数据并进行通讯，接收并解译、执行地面测试设备的控制指令；
所述地面测试设备用于完成对载荷计算机的数据接收，进行解析显示，向所述载荷计算机发送控制指令；
所述被动天线用于接收地面的辐射信号；
所述L波段带通滤波器用于对主动发射信号进行抑制；
所述被动接收机用于对所述被动天线接收到的地面辐射信号进行低噪声射频放大、滤波、检波、积分及低频放大处理；
所述噪声源用于提供探测仪飞行状态下的亮温定标数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彦龙，栾英宏，徐红新，赵锋，姚崇斌，冯剑锋，刘瑞，李丹，赵永涛，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31