[发明专利]一种多通道成像辐射计的通道改善系统及其方法

说明书

本发明公开了一种多通道成像辐射计的通道改善系统及其方法，包括N个辐射计前端通道，每个辐射计前端通道后方均连接一个独立的模拟信号调节模块，所有的模拟信号调节模块均连接在同一个数字信号处理器上，每个单通道模拟信号调节模块包括求和器、滤波器、数控增益放大器、A/D转换器和D/A转换器，每个单通道模拟信号调节模块上的A/D转换器用于采集一个辐射计前端通道输出的强背景信号，通过数字信号处理器的信号运算得到背景信号的抵消信号。本发明通过上述原理，在不对多通道辐射计前端做特殊要求的情况下，结合模拟信号调节和数字信号调节，实现多通道成像辐射计通道一致性的改善和亮温灵敏度的提高。

技术领域

本发明涉及一种多通道辐射计的成像技术，具体涉及一种多通道成像辐射计的通道改善系统及其方法。

背景技术

自然界的物体均存在微波热辐射，辐射计正是接收这种辐射能量进行分析处理的重要工具，是被动式微波遥感的主要仪器。辐射计不向外发射探测信号，只接收被测区域的辐射信号，具有非常高的抗干扰性和隐藏性，在安检、军事、气象、农林、地质、海洋环境监测等领域具有广阔的应用前景。

早期的单通道机械扫描辐射计因为扫描速度慢、对移动物体的检测性能不好等原因已逐渐被淘汰，目前的发展趋势是多通道并行扫描结构。对按一定聚焦阵列排列的多个辐射计通道同时进行采集和处理，可以得到被测区域的辐射图像，从而实现多通道辐射计的成像功能。

当前多通道成像辐射计所面临的主要电路问题是通道一致性差和亮温灵敏度低的问题。由于接收到的辐射能量十分微弱，辐射计前端需要将接收到的辐射信号经过低噪声放大和宽带检波等处理，转换成合适的电压信号供信号处理系统进行采集和处理。

辐射计前端模块常采用混合集成电路形式，由于芯片装配过程中跳金丝、波导过渡等工艺问题，在加工和装配各通道电路时，很难控制各个通道的一致性。主要体现为如下两方面的不一致性：

⑴通道的输出不一致。由于不同通道检波前的总增益和检波器的检波灵敏度不同，导致相同辐射能量输入情况下，各个通道输出电压的不一致；

⑵通道的亮温灵敏度不一致。器件的离散性、噪声系数、增益波动等因素都会影响通道的亮温灵敏度，这些因素对于不同通道的影响是不同的，从而导致相同变化的辐射能量输入，各通道的输出不同，即亮温灵敏度不一致。这种通道不一致性会严重影响辐射计成像质量。

多通道成像辐射计往往应用在强背景下的微弱目标检测场景中。由于强背景形成电路中的强直流信号，该信号限制了通道的放大参数提高，也就是限制了通道的亮温灵敏度提高，这会明显影响微弱目标的识别和检测。

在现有技术中，针对多通道成像辐射计的以上问题，主要有两种处理方法：

(1)辐射计前端精细调整控制方法。辐射计前端精细调整控制方法是组装前对每个通道的前端元件参数进行精细的调整以改善通道一致性，但通道参数往往是时变和温变的，这种方法很难保证常期和稳定的通道一致性，且工作量非常大，不利于批量生产。

(2)信号处理系统校准方法。信号处理系统校准方法主要是在AD采样后的数字域进行通道系数调整实现，这种方法灵活，辅助于校准源可以做到实时校准。但由于强背景信号的存在，单依赖于数字处理方法，不能改善成像系统的亮温灵敏度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现多通道成像辐射计通道一致性的改善和亮温灵敏度的提高，目的在于提供一种多通道成像辐射计的通道改善系统及其方法，在不对多通道辐射计前端做特殊要求的情况下，结合模拟信号调节和数字信号调节，实现多通道成像辐射计通道一致性的改善和亮温灵敏度的提高。

本发明通过下述技术方案实现：