[发明专利]实时定标微波辐射计

说明书

本发明属于高灵敏度无线电接收机及其应用。具体涉及实时定标微波辐射计的构成及实现对微波辐射计进行定标和准确稳定接收地物微波辐射的方法。

自从1946年Dicke型微波辐射计诞生以来，随着实际应用的要求和微波、电子元件的发展，微波辐射计的性能也在不断地提高，使微波辐射计的最小可检测信号接近由系统噪声引起的不确定性。当今微波辐射计从射电天文的应用发展成为对地观测的重要微波遥感器。在计量探测和控制中也得到广泛应用。微波辐射计发展、应用至今，可总结为五种基本类型：全功率微波辐射计、Dicke型微波辐射计[R.H.Dicke，The Review of scientific Instrument，Vol.17，No.7，1946]、负反馈零平衡Dicke型微波辐射计[张俊荣，长春遥感试验论文集(2)，PP18-31，1988，科学出版社]、双参考温度自动增益补偿微波辐射计[J.P.Hach，IEEE Trans.Micro.Theory and Tech，NTT-16，9，PP629-696]、数字增益自动补偿型微波辐射计[中国专利，申请号96220482.2]。全功率型微波辐射计就是一台灵敏的超外差微波接收机，是其它类型微波辐射计的基础。它电路结构简单，输出受增益波动和本机噪声影响较大，最小可检测信号大，为了去除本机增益波动的影响，采用接收机输入端交替地接到天线端口和参考源端口，在平方率检波后进行相关检波和相减处理，这就是Dicke辐射计。但这种方法只有在天线温度同参考源温度相等时才能全部消除系统增益波动的影响。因为增加了负反馈环，增加了几个微波有源和无源元件，使系统复杂化，技术难度大。双参考温度自动增益补偿微波辐射计是使天线信号和高、低温参考源信号相继循环接入接收机，通过系统后检测两个参考源的差值，从差值变化判定增益变化，用此变化量控制后置放大器的增益，使之产生大小相等方向相反的变化，从而补偿了系统增益的变化，但在信号输出中不能消除系统噪声的变化，因而要求很高的反馈控制环，增加了一个参考源。数字自动补偿型微波辐射计，很好地实现了增益自动补偿，是在参考信号通过系统后，在数字补偿系统中与基准比比较，其结果反映出辐射计系统增益波动大小，据此修正相继而来的信号值，从而达到系统增益不变的目的，然而它也不能消除系统噪声的变化。

本发明的目的是制造一种新体制的微波辐射计，完全消除增益波动和系统噪声的影响，实现对系统的实时定标和对地物微波辐射的准确稳定接收。性能优于现有任何类型的微波辐射计。

本发明的实时定标微波辐射计以全功率型微波辐射计为基础，外加单片机敷据采集和处理和控制部分及内部两个基准源构成，其特征在于输入开关(2)的定端与全功率微波辐射计(6)的输入端相连，两个触点分别与天线(1)和参考源(3)的定端相连，参考开关(3)的两个触点分别与高温参考源(4)和低温参考源(5)的输出端相连，A/D变换器(7)的输入端与全功率微波辐射计(6)的输出端相连，输出端与单片机(8)的输入端相连，单片机(8)的输出端与亮温显示器的输入端相连，单片机(8)的两个控制信号输出端分别与输入开关(2)的和参考开关(3)的控制端相连。在工作过程中是周期测量输入为高温参考源(4)、低温参考源(5)及天线(1)时的输出电压。在数据处理过程中，所用到的电压量是以上三个电压量值的线性组合。通过电压差值消除了本机噪声变化的影响，最后输出是电压差值线性组合相除，相除的结果是消除了增益变化的影响，可以在以每进行一次测量，新采集一次两个参考源的标准信号，进行一次定标，也可以在多次测量进行一次定标，即实现了时实定标。它的工作过程实际上是在系统增益和系统噪声慢变化之上进行信号测量的实时定标微波辐射计。