[发明专利]一种机载微波主被动土壤湿度探测仪

说明书

本发明公开了一种机载微波主被动土壤湿度探测仪，地面辐射信号经被动天线接收后，经L波段带通滤波器对主动发射进行抑制、被动接收机实现低噪声射频放大并进行检波积分后低频放大，输出的电压值由预处理器电源组合采集后发送至载荷计算机，最终由地测设备进行存储、处理；由频综收发机产生的线性调频信号经双通道TR组件放大后馈至主动天线，发射信号经地面反射后由主动天线接收，经双通道TR组件、频综收发机接收放大后由载荷计算机进行采集并发送给地面测试设备进行数据存储。本发明可实现土壤湿度主动雷达和被动辐射计的同步探测，在观测周期内，进行主被动实时定标，将主被动数据进行融合，满足了土壤湿度高精度、高分辨率的观测要求。

技术领域

本发明涉及微波遥感技术领域中的土壤湿度探测仪，特别涉及一种机载微波主被动土壤湿度探测仪。

背景技术

机载微波主被动土壤湿度探测仪是一种主被动结合的微波遥感器，也就是用于在飞机平台上对土壤湿度进行测量的微波仪器。机载微波主被动土壤湿度探测仪能够全天时、全天候的对土壤湿度进行观测，土壤湿度是驱动全球水、碳和能量三大循环系统的关键，高精度高分辨率的土壤湿度产品是实现陆地地表水和土壤水综合监测的核心，为水循环监测和水旱灾害预警、农林监测与防灾减灾等提供数据支撑。

主动微波遥感在土壤水分估算上具有诸多优势，但存在一些如时间分辨率低，对植被区研究较少且其精度不高等问题。被动微波遥感用来监测陆地表面的土壤水分含量的算法相对来说更为成熟，其最大的应用限制在于空间分辨率较低。无论是雷达还是辐射计，都无法单独满足获取高精度高分辨率土壤湿度的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将主动微波和被动微波探测功能集成为一体、高精度、高分辨率的土壤湿度探测仪。

为了解决上述问题，本发明提供了一种机载微波主被动土壤湿度探测仪，包括主动天线、双通道TR组件、激励器、阵面电源、频综收发机、定标延时器、载荷计算机、地面测试设备、被动天线、L波段带通滤波器、被动接收机、噪声源、预处理器电源组合和扫描机构，其中，所述主动天线用于将所述双通道TR组件信号发射至地面，并接收来自地面的散射信号；所述双通道TR组件用于对所述频综收发机发射的线性调频信号进行放大，并对所述主动天线接收的散射信号进行放大；所述激励器与阵面电源用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述双通道TR组件提供所需要的各路电压输出，且对所述双通道TR组件收发通道进行时序控制；所述频综收发机用于产生观测和定标所需的线性调频信号，并接收所述双通道TR组件放大后的散射信号；所述定标延时器用于对所述线性调频信号进行一定时间的延时；所述载荷计算机用于负责完成数据的量化采样、控制系统工作状态及向地面测试设备发送数据并进行通讯，接收并解译、执行地面测试设备的控制指令；所述地面测试设备用于完成对载荷计算机的数据接收，进行解析显示，向所述载荷计算机发送控制指令；所述被动天线用于接收地面的辐射信号；所述L波段带通滤波器用于对主动发射信号进行抑制；所述被动接收机用于对所述被动天线接收到的地面辐射信号进行放大、滤波、检波、积分及低频放大处理；所述噪声源用于提供探测仪飞行状态下的亮温定标数据；所述预处理器电源组合用于完成一次电压与二次电压的DC/DC转换，为所述被动接收机及噪声源提供所需要的各路电压输出，且对所述被动接收机电调衰减器进行控制；所述扫描机构用于在所述载荷计算机的控制下，带动所述被动天线进行地面探测扫描。

较佳地，所述双通道TR组件包括：耦合器、功分器、驱动功放芯片、GaN功放载片、低噪放芯片、补偿放大芯片、限幅器芯片、开关芯片、移相器芯片、衰减器芯片、环形隔离器和波控电路。

较佳地，所述双通道TR组件采用收发一体双通道，利用开关芯片、环形隔离器和波控电路实现单通道收发切换及通道切换。

较佳地，所述频综收发机采用水平极化和垂直极化不同中心频率，实现不同极化散射信号的同时探测。

较佳地，所述L波段带通滤波器采用1/8波长同轴腔带通滤波器，滤波器共6级,腔体2和6增加交叉耦合使带外响应快速下降。