星载大气探测仪及其大气参数测量方法技术

本申请提供了一种星载大气探测仪及其大气参数测量方法，涉及微波遥感技术领域，包括第一天线单元、第一低频信号处理单元和数控单元，方法包括：第一天线单元接收第一辐射信号并对接收到的第一辐射信号进行分频处理，以获得至少两路低频探测信号；第一低频信号处理单元对与其处理频段相匹配的第一路低频探测信号进行宽带直接检波处理，以将相匹配的第一路低频探测信号拆分成单通道的低频湿度探测信号和单通道的低频窗区信号；数控单元将低频湿度探测信号和低频窗区信号上传至卫星平台，并通过卫星平台转发至地面站以获得对应的大气参数。本申请通过对低频湿度探测频段采用单通道宽带直接检波输出方案，简化了信号处理环节，提高通道稳定性。提高通道稳定性。提高通道稳定性。

【技术实现步骤摘要】
星载大气探测仪及其大气参数测量方法


[0001]本申请涉及微波遥感
，尤其涉及一种星载大气探测仪及其大气参数测量方法。

技术介绍

[0002]大气温度和湿度的垂直分布是重要的基本气象要素信息，当前，对大气温度和湿度的遥感探测主要通过微波辐射计设备完成。用于大气温度湿度探测的微波辐射计通常称为大气温湿度廓线探测仪，具有星载、机载、地基等多种平台的搭载能力。其中，由于星载大气探测仪搭载于数百公里轨道高度的卫星上，具有探测范围大、重访周期短等优势，能够对全球大气温度湿度廓线实现24小时全天候连续观测，并获取与台风、暴雨等强对流天气现象密切相关的云雨大气参数，具有非常重要的实用价值。
[0003]大气探测仪需要高性能的接收机组件来接收和处理特定频点的微波辐射信号，传统的超外差接收机，需要通过下变频混频器、本振链路等环节，将微波高频信号转为中频信号，再在中频信号上进行放大、滤波、检波等处理，处理环节多、设备复杂度高，且通道稳定性差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于至少提供一种星载大气探测仪及其大气参数测量方法，通过对低频湿度探测频段采用宽带直接检波输出方案，简化了信号处理环节，提高通道稳定性。
[0005]本申请主要包括以下几个方面：第一方面，本申请实施例提供一种星载大气探测仪及其大气参数测量方法，星载大气探测仪包括第一天线单元、第一低频信号处理单元和数控单元，大气参数测量方法包括：第一天线单元接收第一辐射信号并对接收到的第一辐射信号进行分频处理，以获得至少两路低频探测信号；第一低频信号处理单元对与其处理频段相匹配的第一路低频探测信号进行宽带直接检波处理，以将第一路低频探测信号拆分为单通道的低频湿度探测信号和单通道的低频窗区信号；数控单元将低频湿度探测信号和低频窗区信号上传至卫星平台，并通过卫星平台转发至地面站以获得对应的大气参数。
[0006]在一种可能的实施方式中，第一低频信号处理单元包括第一宽带低噪声放大器、第一功分器、第一多级带通滤波放大网络和第二多级带通滤波放大网络，第一宽带低噪声放大器对第一路低频探测信号进行预放大；第一功分器将预放大后的第一路低频探测信号拆分为第一低频处理信号和第二低频处理信号；第一多级带通滤波放大网络对第一低频处理信号进行逐级放大以及滤波处理，输出单通道的低频湿度探测信号；第二多级带通滤波放大网络对第二低频处理信号进行逐级放大以及滤波处理，输出单通道的低频窗区信号。
[0007]在一种可能的实施方式中，星载大气探测仪还包括第二低频信号处理单元，第二低频信号处理单元包括第一接收机前端、第二功分器以及十三通道中频接收机，第一接收
机前端对与第二路低频探测信号进行预放大以及向下变频处理；第二功分器将经向下变频处理后的第二路低频探测信号拆分成十三通道中频电磁波信号；十三通道中频接收机对十三路中频电磁波信号进行平方律检波、低频放大以及积分处理，输出多路低频温度探测信号。
[0008]在一种可能的实施方式中，星载大气探测仪还包括扫描转动机构与驱动控制单元，第一天线单元包括第一旋转平面镜、第一天线反射面、第一极化分离器线栅、第一馈源喇叭和第二馈源喇叭，第一旋转平面镜在扫描转动机构与驱动控制单元的驱动下，进行周期性地旋转，以接收第一辐射信号，并将第一辐射信号反射至第一天线反射面；第一天线反射面将第一辐射信号反射至第一极化分离器线栅，以通过第一极化分离器线栅从第一辐射信号中分离出第一路低频探测信号以及第二路低频探测信号，并分别反射至对应的第一馈源喇叭和第二馈源喇叭；第一馈源喇叭将第一路低频探测信号输入第一低频信号处理单元，第二馈源喇叭将第二馈源喇叭输入第二低频信号处理单元。
[0009]在一种可能的实施方式中，星载大气探测仪还包括第二天线单元、第一高频信号处理单元、第二高频信号处理单元、第三高频信号处理单元以及第四高频信号处理单元，第二天线单元接收第二辐射信号并对接收到的第二辐射信号进行分频处理，以获得至少四路高频探测信号；第一高频信号处理单元对第一路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以将第一路高频探测信号拆分为多路高频湿度探测信号；第二高频信号处理单元对第二路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以获得单通道的第一高频窗区信号；第三高频信号处理单元对第三路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以将第三路高频探测信号拆分为多路高频温度探测信号；第四高频信号处理单元对第四路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以获得单通道的第二高频窗区信号。
[0010]在一种可能的实施方式中，第一高频信号处理单元包括第二接收机前端、第三功分器以及五通道中频接收机，第二高频信号处理单元包括第三接收机前端和第一单通道中频接收机，第二接收机前端对第一路高频探测信号进行预放大以及向下变频处理；第三功分器将经向下变频处理后的第一路高频探测信号拆分为五通道中频电磁波信号；五通道中频接收机对五通道中频电磁波信号进行平方律检波、低频放大以及积分处理，输出多路高频湿度探测信号；第三接收机前端对第二路高频探测信号进行预放大以及向下变频处理；第一单通道中频接收机对经向下变频处理后的第二路高频探测信号进行平方律检波、低频放大以及积分处理，以获得单通道的第一高频窗区信号。
[0011]在一种可能的实施方式中，第三高频信号处理单元包括第四接收机前端、第四功分器以及八通道中频接收机，第四高频信号处理单元包括第五接收机前端、第二单通道中频接收机， 第四接收机前端对第三路高频探测信号进行预放大以及向下变频处理；第四功分器将经向下变频处理后的第三路高频探测信号拆分为八通道中频电磁波信号；八通道中频接收机对八通道中频电磁波信号进行平方律检波、低频放大以及积分处理，输出多路高频温度探测信号；第五接收机前端对第四路高频探测信号进行预放大以及向下变频处理；第二单通道中频接收机对经向下变频处理后的第四路高频探测信号进行平方律检波、低频放大以及积分处理，以获得单通道的第二高频窗区信号。
[0012]在一种可能的实施方式中，第二天线单元包括第二旋转平面镜、第二天线反射面、
第二极化分离器线栅、第三馈源喇叭和第四馈源喇叭、第一分频组件和第二分频组件，第二旋转平面镜在扫描转动机构与驱动控制单元的驱动下，进行周期性地旋转，以接收第二辐射信号，并将第二辐射信号反射至第二天线反射面；第二天线反射面将第二辐射信号反射至第二极化分离器线栅，以通过第二极化分离器线栅从第二辐射信号中分离出第一路高频极化信号以及第二路高频极化信号，并分别反射至对应的第三馈源喇叭和第四馈源喇叭；第三馈源喇叭将第一路高频极化信号输入第一分频组件，以使第一分频组件将第一路高频极化信号拆分为第一路高频探测信号和第二路高频探测信号；第四馈源喇叭将第二路高频极化信号输入第二分频组件，以使第二分频组件将第二路高频极化信号拆分为第三路高频探测信号和第四路高频探测信号。
[0013]第二方面，本申请实施例提供一种星载大气探测仪，星载大气探测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载大气探测仪的大气参数测量方法，其特征在于，所述星载大气探测仪包括第一天线单元、第一低频信号处理单元和数控单元，所述大气参数测量方法包括：所述第一天线单元接收第一辐射信号并对接收到的第一辐射信号进行分频处理，以获得至少两路低频探测信号；所述第一低频信号处理单元对与其处理频段相匹配的第一路低频探测信号进行宽带直接检波处理，以将所述第一路低频探测信号拆分为单通道的低频湿度探测信号和单通道的低频窗区信号；所述数控单元将所述低频湿度探测信号和低频窗区信号上传至卫星平台，并通过卫星平台转发至地面站以获得对应的大气参数。2.根据权利要求1所述的大气参数测量方法，其特征在于，所述第一低频信号处理单元包括第一宽带低噪声放大器、第一功分器、第一多级带通滤波放大网络和第二多级带通滤波放大网络，所述第一宽带低噪声放大器对所述第一路低频探测信号进行预放大；所述第一功分器将预放大后的所述第一路低频探测信号拆分为第一低频处理信号和第二低频处理信号；所述第一多级带通滤波放大网络对所述第一低频处理信号进行逐级放大以及滤波处理，输出单通道的低频湿度探测信号；所述第二多级带通滤波放大网络对所述第二低频处理信号进行逐级放大以及滤波处理，输出单通道的低频窗区信号。3.根据权利要求1所述的大气参数测量方法，其特征在于，所述星载大气探测仪还包括第二低频信号处理单元，所述第二低频信号处理单元包括第一接收机前端、第二功分器以及十三通道中频接收机，所述第一接收机前端对与第二路低频探测信号进行预放大以及向下变频处理；所述第二功分器将经向下变频处理后的第二路低频探测信号拆分成十三通道中频电磁波信号；所述十三通道中频接收机对十三通道中频电磁波信号进行平方律检波、低频放大以及积分处理，输出多路低频温度探测信号。4.根据权利要求3所述的大气参数测量方法，其特征在于，所述星载大气探测仪还包括扫描转动机构与驱动控制单元，所述第一天线单元包括第一旋转平面镜、第一天线反射面、第一极化分离器线栅、第一馈源喇叭和第二馈源喇叭，所述第一旋转平面镜在扫描转动机构与驱动控制单元的驱动下，进行周期性地旋转，以接收所述第一辐射信号，并将所述第一辐射信号反射至所述第一天线反射面；所述第一天线反射面将所述第一辐射信号反射至所述第一极化分离器线栅，以通过第一极化分离器线栅从所述第一辐射信号中分离出第一路低频探测信号以及第二路低频探测信号，并分别反射至对应的第一馈源喇叭和第二馈源喇叭；所述第一馈源喇叭将所述第一路低频探测信号输入所述第一低频信号处理单元，所述第二馈源喇叭将所述第二路低频探测信号输入所述第二低频信号处理单元。5.根据权利要求1所述的大气参数测量方法，其特征在于，所述星载大气探测仪还包括
第二天线单元、第一高频信号处理单元、第二高频信号处理单元、第三高频信号处理单元以及第四高频信号处理单元，所述第二天线单元接收第二辐射信号并对接收到的第二辐射信号进行分频处理，以获得至少四路高频探测信号；所述第一高频信号处理单元对第一路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以将第一路高频探测信号拆分为多路高频湿度探测信号；所述第二高频信号处理单元对第二路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以获得单通道的第一高频窗区信号；所述第三高频信号处理单元对第三路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以将第三路高频探测信号拆分为多路高频温度探测信号；所述第四高频信号处理单元对第四路高频探测信号进行预放大、平方律检波、低频放大以及积分处理，以获得单通道的第二高频窗区信号。6.根据权利要求5所述的大气参数测量方法，其特征在于，所述第一高频信号处理单元包括第二接收机前端、第三功分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永红，胡杰，刘颖，
申请(专利权)人：北京国信航宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：