[发明专利]毫米波/红外主被动成像探测装置和方法

说明书

本公开提供了一种毫米波/红外主被动成像探测装置和方法，应用于气象目标的探测，其中，包括毫米波雷达探测模块和红外探测模块。毫米波雷达探测模块用于向所述气象目标发射毫米波电磁波探测信号，并接收所述毫米波电磁波探测信号遇到气象目标产生的散射回波信号；红外探测模块固定于所述毫米波雷达探测模块的发射天线上，用于对所述气象目标进行红外探测，获取所述气象目标的红外亮温数据；其中，所述毫米波电磁波探测信号为Ka波段和W波段高功率探测信号，所述红外探测模块的红外探测视场角与所述发射天线的雷达探测视场角保持轴心一致，实现雷达探测和红外探测的共轴扫描，从而保证探测目标的一致性。

技术领域

本公开涉及遥感探测技术领域，尤其涉及一种毫米波/红外主被动成像探测装置和方法。

背景技术

毫米波频段(如Ka波段和W波段)由于其波长较短，对较小的云粒子具备较高的灵敏度，且毫米波可以穿透云进行探测，因此，毫米波雷达是云探测的重要手段之一。此外，红外传感器(9.6～11.5um)可以用于测量云体发射的红外辐射，红外辐射亮温反映出云体表面的粒子相态状况。其中，地基和星载基于红外频段探测云的设备是非常广泛的，例如红外天空成像仪、星载红外云图探测仪等。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中毫米波/红外主被动成像探测仪所出现的上述技术问题至少之一，本公开提供了一种毫米波/红外主被动成像探测装置和方法，以应用于气象目标的探测，例如探测云和降水过程，获取云和降水的宏观结构和微物理特征。

(二)技术方案

本公开的一个方面提供了一种毫米波/红外主被动成像探测装置，应用于气象目标的探测，其中，包括毫米波雷达探测模块和红外探测模块。毫米波雷达探测模块用于向气象目标发射毫米波电磁波探测信号，并接收毫米波电磁波探测信号遇到气象目标产生的散射回波信号；红外探测模块固定于毫米波雷达探测模块的发射天线上，用于对气象目标进行红外探测，获取气象目标的红外亮温数据；其中，毫米波电磁波探测信号为Ka波段和W波段高功率探测信号，红外探测模块的红外探测视场角与发射天线的雷达探测视场角保持轴心一致，实现雷达探测和红外探测的共轴扫描。

根据本公开的实施例，毫米波雷达探测模块包括接收单元、发射单元和天馈线单元。接收单元用于对接收的正斜率线性调频信号进行上变频操作以生成射频激励信号；发射单元用于对接收的接收单元发送的射频激励信号进行放大以产生高功率的毫米波电磁波探测信号；天馈线单元用于接收发射单元发射的毫米波电磁波探测信号，并采用双极化连续波的发射形式发射毫米波电磁波探测信号；其中，天馈线单元还用于接收气象目标因毫米波电磁波探测信号产生的散射的回波信号，接收单元还用于接收天馈线单元接收的回波信号，以生成对应回波信号的中频信号。

根据本公开的实施例，接收单元包括双通道接收机前端和双通道接收通道。双通道接收机前端用于对天馈线单元传输的回波信号进行前端放大以生成放大回波信号；双通道接收通道用于对放大回波信号进行中频处理，以生成中频信号。

根据本公开的实施例，接收单元还包括频率源、激励单元和标定单元。频率源用于产生发送射频激励信号所需的源信号；激励单元用于对源信号进行上变频处理以获取射频激励信号；标定单元用于对源信号进行上变频处理以获取标定信号，并将标定信号在标定模式下传输至双通道接收机前端，以进行强度和双通道的一致性标定。

根据本公开的实施例，发射单元包括全固态发射机和发射监控器。全固态发射机用于对射频激励信号进行放大处理，以产生毫米波电磁波探测信号；发射监控器用于生成全固态发射机的发射功率数据并输出，以对全固态发射机的运行状态进行监控。

根据本公开的实施例，发射监控器包括功率计探头和监控板。功率计探头用于对测量的全固态发射机的输出功率信号进行波导耦合处理，以生成发射功率数据；监控板用于提供全固态发射机的工作状态信息。