[发明专利]一种基于集成乘法器的微波辐射计检波器及其检波方法

说明书

技术领域

本发明属于微波遥感技术领域，涉及一种基于集成乘法器的微波辐射计检波器及其检波方法。

背景技术

微波辐射计是一种被动式微波遥感设备，是通过接收被观测场景辐射的微波能量来探测目标特性的。微波辐射计输入功率是由热噪声形成的，微波辐射计天线接收的信号经变频、放大、滤波后进入检波器，检波前输入的中频信号服从均值为0，方差为σ的高斯分布，通过检波得到信号的功率，以电压的形式给出。对检波器输出电压进行定标后，即建立输出电压与天线视在温度的关系，就可以确定所观测目标的亮温度，该温度值包含了辐射体和传播介质的一些重要物理信息。针对微波辐射计功率检波的需求，目前采用的最常用方法是二极管平方律检波，利用二极管非线性即平方律区进行功率检波，但是因二极管有两个固有特性：（1）它的非线性区窄即平方律检波动态范围小，通常平方律检波器的输入功率在-30dBm以下，检波后的信号也十分微弱；（2）随温度变化伏安特性温漂大，因此真实的反映微波辐射计天线接收来自观测场景的微波辐射亮温变化，必须要解决检波动态范围小及温漂问题。因为由检波器温漂所引起的输出变化将被误认为是天线视在温度输入发生了变化，从而引起测量误差，温漂是限制检波线性度、测量精度的重要因素。为解决检波电压温漂问题，以及提高检波的动态范围达到微波辐射计测量的高线性和高灵敏度，以往所采取的措施增加了电路的复杂程度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于集成乘法器的微波辐射计实现大动态范围（-45dBm～+13dBm）、高线性的功率检波方法，通过集成乘法器完成对微波辐射计接收机输出中频信号的平方变换，实现代替传统的利用二极管的非线性区实现同一功能的一种方法。

本发明的技术方案是：一种基于集成乘法器的微波辐射计检波器，包括集成乘法器、低通滤波器、直流放大器；外部的微波辐射计接收机输出的中频信号经过功分之后分别送至集成乘法器的两个输入端，经过功分之后的两个输入信号在集成乘法器内进行平方运算，并将结果以直流电压的形式输出至低通滤波器；低通滤波器滤除叠加在直流电压上的纹波及杂波，滤波后的直流电压被送至直流放大器进行放大，并被输出。

一种基于集成乘法器的微波辐射计检波方法，步骤如下：

1）将微波辐射计接收机接收的含有待观测场景的微波辐射亮温信号进行变频、放大、滤波、功分后，输出中频信号并分别送至集成乘法器的两个输入端；

2）使用集成乘法器将输入进来的两个中频信号相乘，相乘结果以直流电压的形式输出至低通滤波器；

3）使用低通滤波器滤除叠加在直流电压上的纹波及杂波，并输出稳定的直流电压至直流放大器；

4）采用直流放大器对输入进来的直流电压进行直流放大后输出，作为微波辐射计检波器的检波电压，从而获得微波辐射计检波器输入功率与微波辐射计检波器输出电压之间的线性关系。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明所述的一种基于集成乘法器的微波辐射计检波方法，实现代替传统的利用二极管的非线性区实现同一功能的一种方法，这种方法的优点是：（1）集成乘法器本身具有非常大的动态范围（-45dBm～+13dBm）；（2）集成乘法器有宽的温度适应范围（-55℃～125℃），因此其温度漂移很小。由于这两大优点实现所述通过集成乘法器完成对微波辐射计接收机输出中频信号的平方变换，即完成微波辐射计功率检波不需要额外的电路对接收机输出的动态范围和其温度特性进行调节，极大的降低了利用二极管检波带来的电路复杂度，并且与二极管检波不同，乘法器检波输出结果在很大温度范围内保持一致，以往受环境温度变化检波电压漂移问题得到解决，对于微波辐射计工作温度范围要求也得到降低；同时集成乘法器通常在很大温度范围内相比微波二极管检波器表现出更为优异的线性度，因此其检波线性度相比二极管检波也有所提高。本发明还具有实现简单、可靠性高等优点，已应用在星载微波辐射计中完成功率检波。

附图说明

图1为采用集成乘法器的微波辐射计检波方法原理框图；

图2为一组检波器输入与集成乘法器输出测试实例曲线；

图3为一组集成乘法器输出与检波器输出测试实例曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：