一種消除增益影響的微波輻射計的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及微波遙感技術領域，具體涉及一種消除增益影響的微波輻射計， 應用在衛星、機載和地面遙感測量及通信和導航等領域。
【背景技術】
[0002] 在微波輻射計技術領域，保持微波通道增益的穩定性始終是解決微波輻射計測量 準確性的關鍵。現有技術在保持微波輻射計中微波通道增益的穩定性上，主要采取以下技 術：
[0003] (1)采用溫度補償方法或采用恒溫方法解決溫度引起的增益變化。論文《數字增 益補償微波輻射計》（刊登于《紅外與毫米波學報》第27卷第2期2008年4月）公開了一 種微波輻射計，該微波輻射計的測試輸出與微波通道的增益有關，采用的是穩定系統增益 的方法(如溫補增益或恒溫）解決溫度增益的變化問題，但是對由其他相關因素，例如設備 的老化、外來機械等引起的增益變化和不穩定則不能解決。此外，采用溫度補償或恒溫技術 的微波輻射計電路較為復雜，并且無法消除內部干擾信號對電路的影響。
[0004] (2)采用實時定標的方法解決增益的變化。國家天文臺研制的2840MHz太陽射電 望遠鏡用微波輻射計，以及論文《高靈敏度實時定標微波輻射計》（刊登于《儀器儀表學報》 第20期第6期1999年12月）均采用了實時定標方法以解決增益的變化。在這類微波輻射 計中，其測試輸出與微波通道的增益有關，輸出信號隨增益變化而改變，通過采用標準信號 源和測試源對比的方法進行校準，提高測試精度。但實時定標方法存在操作復雜和不能實 時校準的問題。 【實用新型內容】
[0005] 針對現有微波輻射計存在的測試輸出受增益變化影響、電路結構復雜、不易實時 校準和易受內外部干擾信號影響等不足，本實用新型提供了一種消除增益影響的微波輻射 計。
[0006] 為解決以上技術問題，本實用新型的技術方案為：
[0007] -種消除增益影響的微波輻射計，其包括天線、同步調制單元、變頻檢波單元、同 步解調積分單元和視頻放大器。微波輻射信號Ps經天線加載至微波輻射計的輸入端，微波 輻射信號&和參考負載信號？1依次經同步調制單元、變頻檢波單元和同步解調積分單元至 視頻放大器的同相輸入端和反相輸入端，視頻放大器輸出微波輻射強度信號I。
[0008] 具體的，該微波輻射計還包括調制信號源，調制信號源分別接同步調制單元和同 步解調積分單元。
[0009] 具體的，同步調制單元包括微波同步調制器、標準負載、低噪聲放大器和濾波器。 微波同步調制器的輸入端分別接天線和標準負載，標準負載的另一端接地，微波同步調制 器的控制端接調制信號源的輸出端，微波同步調制器的輸出端接低噪聲放大器的輸入端， 低噪聲放大器的輸出端接濾波器的輸入端。
[0010] 具體的，變頻檢波單元包括變頻器、中頻濾波器、中頻放大器、檢波器和本振源。變 頻器的輸入端接濾波器的輸出端，變頻器的控制端接本振源的輸出端，變頻器的輸出端接 中頻濾波器的輸入端，中頻濾波器的輸出端接中頻放大器的輸入端，中頻放大器的輸出端 接檢波器的輸入端。
[0011] 具體的，同步解調積分單元包括同步解調器、信號積分器和參考源積分器。同步解 調器的輸入端接檢波器的輸出端，同步解調器的控制端接調制信號源的輸出端，同步解調 器的輸出端分別接信號積分器和參考源積分器的輸入端，信號積分器和參考源積分器的輸 出端分別接視頻放大器的同相輸入端和反相輸入端。
[0012] 本實用新型的有益效果：1.微波輻射信號匕和參考負載信號P￡依次通過本實用 新型同步調制單元、變頻檢波單元和同步解調積分單元處理后，其增益完全相同，兩路增益 相同的信號經視頻放大器作減法處理后完全消除了增益的影響，最終得到不受增益變化影 響的測試輸出，實現了針對信道增益影響的實時校準。2.本實用新型的微波輻射計由調制 器、解調器、放大器、變頻器、濾波器、檢波器和積分器等基本電路元件組成，電路結構簡單， 制造成本較低。3.本實用新型的微波輻射計抗干擾能力較強，能夠抑制除從天線接收的干 擾信號以外的其他各種內外部干擾信號，內外部干擾信號經視頻放大器作減法處理后相互 抵消，不產生輸出。4.同步調制單元中的微波同步調制器和同步解調積分單元中的同步解 調器，均接同一調制信號源，保證了調制解調的同步進行，有利于提高微波輻射計的系統穩 定性和計算準確性。
[0013] 本實用新型微波輻射計的測試輸出信號的電平與微波信道的增益無關，本實用新 型微波輻射計消除了微波信道的增益因子，徹底解決了由增益變化和增益不穩定引起的測 試輸出變化的問題。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0015] 圖2為實施例的電路原理圖。
[0016] 其中，1微波同步調制器，2天線，3標準負載，4低噪聲放大器，5濾波器，6變頻器， 7本振源，8中頻濾波器，9中頻放大器，10檢波器，11同步解調器，12信號積分器，13參考源 積分器，14視頻放大器，15調制信號源。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0018] 實施例為設置在太陽射電望遠鏡接收機中的微波輻射計。參照圖2,實施例的微波 輻射計包括微波同步調制器1、天線2、標準負載3、低噪聲放大器4、濾波器5、變頻器6、本 振源7、中頻濾波器8、中頻放大器9、檢波器10、同步解調器11、信號積分器12、參考源積分 器13、視頻放大器14和調制信號源15。
[0019] 本實施例中，微波同步調制器1的輸入端分別接天線2和標準負載3,標準負載3 的另一端接地，微波同步調制器1的控制端接調制信號源15的輸出端，微波同步調制器1 的輸出端接低噪聲放大器4的輸入端，低噪聲放大器4的輸出端接濾波器5的輸入端。濾 波器5的輸出端接變頻器6的輸入端，變頻器6的控制端接本振源7的輸出端，變頻器6的 輸出端接中頻濾波器8的輸入端，中頻濾波器8的輸出端接中頻放大器9的輸入端，中頻放 大器9的輸出端接檢波器10的輸入端。檢波器10的輸出端接同步解調器11的輸入端，同 步解調器11的控制端接調制信號源15的輸出端，同步解調器11的輸出端分別接信號積分 器12和參考源積分器13的輸入端，信號積分器12和參考源積分器13的輸出端分別接視 頻放大器14的同相輸入端和反相輸入端。
[0020] 本實施例的信號流向為：微波輻射信號&經天線2加載至微波輻射計的輸入端， 微波輻射信號參考負載信號圣微波同步調制器1調制后生成調制信號，調制信號 依次經低噪聲放大器4、濾波器5和變頻器6生成中頻信號，中頻信號依次經中頻濾波器8、 中頻放大器9、檢波器10和同步解調器11生成增益微波輻射信號Kas和增益參考負載信號 匕，增益微波輻射信號匕經信號積分器12接視頻放大器14的同相輸入端，增益參考負載 信號匕^經參考源積分器13接視頻放大器14的反相輸入端，視頻放大器14輸出微波輻射 強度信號b
[0021] 本實施例中，微波射頻通道的增益G包括圖1中同步調制單元、變頻檢波單元和 同步解調積分單元的全增益，具體包括低噪聲放大器4、濾波器5、變頻器6、中頻濾波器8和 中頻放大器9等電路元件的增益。檢波器10為對數檢波器，其檢波靈敏度為25mV/dB，在 OdBm輸入時其檢波輸出為I. 4V，其檢波輸出電壓游]計算見公式1。
[0022] U-1.4 + 0.025 -P0 (1)
[0023] 其中，吻檢波器10的檢波輸出電壓，單位為V; &為檢波器10的輸入信號強度， 單位為dBm。
[0024] 根據公式1，本實施例中增益微波輻射信號Ka和增益參考負載信號計算見 公式2~3。
【主權項】
1. 一種消除增益影響的微波輻射計，其特征在于其包括天線（2)、同步調制單元、變頻 檢波單元、同步解調積分單元和視頻放大器（14);微波輻射信號&經所述天線（2)加載至 微波輻射計的輸入端，所述微波輻射信號/^和參考負載信號A依次經同步調制單元、變頻 檢波單元和同步解調積分單元至視頻放大器（14)的同相輸入端和反相輸入端，所述視頻放 大器（14)輸出微波福射強度信號&
2. 根據權利要求1所述的一種消除增益影響的微波輻射計，其特征在于其還包括調制 信號源（15)，所述調制信號源（15)分別接同步調制單元和同步解調積分單元。
3. 根據權利要求2所述的一種消除增益影響的微波輻射計，其特征在于所述同步調制 單元包括微波同步調制器（1)、標準負載（3)、低噪聲放大器（4)和濾波器（5);所述微波同 步調制器（1)的輸入端分別接天線（2)和標準負載（3)，所述標準負載（3)的另一端接地，所 述微波同步調制器（1)的控制端接調制信號源（15)的輸出端，所述微波同步調制器（1)的 輸出端接低噪聲放大器（4)的輸入端，所述低噪聲放大器（4)的輸出端接濾波器（5)的輸入 端。
4. 根據權利要求3所述的一種消除增益影響的微波輻射計，其特征在于所述變頻檢波 單元包括變頻器（6)、中頻濾波器（8)、中頻放大器（9)、檢波器（10)和本振源（7);所述變頻 器（6)的輸入端接濾波器（5)的輸出端，所述變頻器（6)的控制端接本振源（7)的輸出端， 所述變頻器（6)的輸出端接中頻濾波器（8)的輸入端，所述中頻濾波器（8)的輸出端接中頻 放大器（9)的輸入端，所述中頻放大器（9)的輸出端接檢波器（10)的輸入端。
5. 根據權利要求4所述的一種消除增益影響的微波輻射計，其特征在于所述同步解 調積分單元包括同步解調器（11)、信號積分器（12)和參考源積分器（13)，所述同步解調器 (11)的輸入端接檢波器（10)的輸出端，所述同步解調器（11)的控制端接調制信號源（15) 的輸出端，所述同步解調器（11)的輸出端分別接信號積分器（12)和參考源積分器（13)的 輸入端，所述信號積分器（12)和參考源積分器（13)的輸出端分別接視頻放大器（14)的同 相輸入端和反相輸入端。
【專利摘要】本實用新型涉及無源微波遙感儀器技術領域，具體涉及一種消除增益影響的微波輻射計。針對現有技術中測試輸出受增益變化影響、電路結構復雜、不易實時校準和易受內外部干擾信號影響等不足，本實用新型提供了一種消除增益影響的微波輻射計。本實用新型包括天線、同步調制單元、變頻檢波單元、同步解調積分單元和視頻放大器。微波輻射信號PS經天線加載至微波輻射計的輸入端，微波輻射信號PS和參考負載信號Pf依次經同步調制單元、變頻檢波單元和同步解調積分單元至視頻放大器的同相輸入端和反相輸入端，視頻放大器輸出微波輻射強度信號VO。本實用新型微波輻射計消除了微波信道的增益因子，消除了由增益變化和增益不穩定引起的測試輸出變化。
【IPC分類】H04B17-21
【公開號】CN204316514
【申請號】CN201420806549
【發明人】李書科
【申請人】石家莊信科微波技術有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月19日