[实用新型]高精度微波辐射计

说明书

技术领域

本实用新型属于电子与信息领域，涉及一种高精度微波辐射计。

背景技术

微波辐射计是能测量低电平微波辐射的高灵敏度微波接收机。它在遥感制导，环境监测，医疗诊断等很多领域，都具有广阔的应用前景。然而，由于被测信号电平极低，对设备的长期稳定性提出了很高的要求。到目前为止，只有在卫星遥感中借助2.7K的冷空辐射和300K左右的热负载辐射，进行周期定标，解决了微波辐射计的长期稳定性，才得到了可靠的应用。我国的神州4号飞船和嫦娥1号绕月卫星，美国，欧空局及俄罗斯发射的一系列人造卫星上，都装载有各种类型的微波辐射计。

但是，地面和机载应用的微波辐射计，由于找不到2.7K的低温源及其它可方便应用的低温源，无法进行周期定标，辐射计的长期稳定性尚未解决，导致其应用推广受到了限制。多年来，人们从辐射计的结构和信号处理方法入手，提出了一系列方案，但实用效果均不理想。

研究表明：微波辐射计的不稳定性，主要来自辐射计增益的不稳定性，为了消除增益波动的影响，Hardy等人在上世纪70年代就提出了零平衡方案，但是由于其结构复杂，一直未得到推广。Hardy等人的辐射计方案的电气框如图1所示。

发明内容

本实用新型的目的为了克服现有技术存在的上述问题及缺点，而提供一种高精度微波辐射计，本实用新型的结构简单，成本低，性能可靠，经过应用效果良好。

本实用新型的技术方案为：

高精度微波辐射计，由狄克辐射计、脉冲噪声注入系统两部分组成，狄克辐射计由接收机、单刀双掷开关和参放负载组成，接收机和参放负载分别与单刀双掷开关相连，脉冲噪声注入系统由反馈放大器、压控振荡器及波形整形器、噪声源、天线及耦合器，天线经耦合器与狄克辐射计的单刀双掷开关相连，狄克辐射计的接收机另一端依次与反馈放大器、压控振荡器及波形整形器、噪声源和耦合器相连成回路。

微波辐射计的脉冲噪声注入系统的电路为：由运算放大器组成的同相积分放大器也就是反馈放大器，运算放大器的输出端经电阻与压控振荡器的输入端连接，运算放大器的输入端与狄克辐射计的输出端连接，压控振荡器的输出端与波形整形器输入端连接，形整形器的输出端与噪声源的输入端连接，噪声源的输出端与耦合器相连成回路。

比较图1和图2可以看出，本实用新型采用的电路框图中损掉了微波开关、频率计和记录器，从而成本低，电路简单性能更好。采用本实用新型研制的微波辐射计，为测量不同地物的微波辐射特性，稳定度小于1K，满足精密测量的要求。另外，将本实用新型用作机载海洋遥感测量海面油膜污染及海面温度分布，将本实用新型用于船载海洋遥感测量海水含盐量及其它参数，均获得了很好的效果。

附图说明

图1为现有的辐射计连接框图。

图2本实用新型的连接框图。

图3为本实用新型的辐射计脉冲噪声注入系统的电路图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图2表明，本实用新型由狄克辐射计、脉冲噪声注入系统两部分组成，图中虚线方框为狄克辐射计，其它部分为脉冲噪声注入系统。虽然图2只比图1损掉了几个部件，除狄克辐射计已有专门的电路商品，直接购买，脉冲噪声注入系统的电路都是自行开发研制的，本实用新型只叙述脉冲噪声注入系统的电路和原理。

图3是本实用新型采用的脉冲噪声注入系统的电路图，其工作原理为下：

根据狄克辐射计的工作原理，它可以使天线接收的信号温度TA和参数负载输出的信号温度TB之差TB-TA经接收机放大后并转换成电压在点输出，其表达方式为：

VA＝G(TB-TA)

式中G为接收机增益。由于是采取了恒温措施，TB可认为不变。故VA与被测信号TA有关。如果G是稳定不变的，则通过测得的VA，即可算出被测信号VA的大小。但是如果G不稳定，则导致VA还会受G的影响，这是我们不希望的。是本实用新型要解决的问题。

VA进入图3的脉冲噪声注入系统后，首先经过741运算放大器组成的同相积分放大器，导致在其输出端点的电VB有为下特性。为TB＞TA则VA为正，VB不停上升，如TB＜TA则VA将为负，VB不停下降，只有当TB＝TA时VB才能保持不变。本系统在打开电源的起始阶段，由于TB设计较高，使TB＞TA故VB将不断上升。这一VB进入图3中由LM331和CDL4098组成的压控振荡器和方波整形器，导使在点输出的方波脉冲的重复频率将不断变大。这一方波脉冲送入由3DK32和SC1008组成的脉恒流源，使噪声源输出的脉冲噪声的频率不断增加，导致其输出的平均噪声温度TC不断增加。TC经图3中的耦合器后，其一部份TC将和TA相加导致TB和TA+TC的差值逐渐变小，这将进一步导致VA变小，VB上升的速度变漫，VC脉冲频率增加的速度变慢。TC增加的速度变慢，一旦TA+TC＝TB，则为上所述VA＝0，则VB保持不变，并作为被测的量输出使用。为此由于某种TA+TC＞TB，则VA为负，VB将下降，其过程与上相反，最后也会导使VA＝0，VB维持在某个特定的数值上，并作为被测的输出量，在这种状态下，TA+TC＝TB即TA+TC-TB＝0，狄克接收机的输入信号为零，其输出VA也为零，所以，无论系统的增益G为何变化均不会影响输出量VB，完全排除了系统增益变化的影响，从而大大的提高了系统的稳定性。