[发明专利]用于目标辐射特性测量的毫米波辐射计接收机及测量方法

摘要

本发明公开了一种用于目标辐射特性测量的毫米波辐射计接收机及测量方法，接收机包括天线、电控衰减器、定向耦合器、噪声源、噪声源调制器、隔离器、本振源、混频器、中频前置放大器、带通滤波器、主中频放大器、平方律检波器、视频放大器、积分器、信号采集与处理单元及温度计；测量时，分别控制电控衰减器处于不衰减、衰减最大状态对辐射计接收机输出信号进行采集处理，实现目标的毫米波辐射特性测量。本发明解决了噪声相加型毫米波目标辐射特性测量存在的接收机性能受射频开关制约较大、视频信号处理电路复杂、调试困难、灵活性差等问题，提高接收机可靠性的同时降低了接收机复杂度与成本。

主权项

一种毫米波目标辐射特性测量方法，基于毫米波目标辐射特性测量接收机，接收机包括天线(1)、电控衰减器(2)、定向耦合器(3)、隔离器(4)、混频器(5)、本振源(6)、前置中频放大器(7)、带通滤波器(8)、主中频放大器(9)、平方律检波器(10)、视频放大器(11)、积分器(12)、温度计(13)、信号采集与处理单元(14)、噪声源(15)和噪声源调制器(16)；所述天线(1)与电控衰减器(2)的输入端相连，电控衰减器(2)的输出端与定向耦合器(3)的输入端相连；噪声源(15)的输出端与定向耦合器(3)的耦合端相连，定向耦合器(3)的输出端与隔离器(4)的输入端相连；隔离器(4)的输出端与混频器(5)的射频输入端相连，混频器(5)的本振输入端与本振源(6)相连，混频器(5)的中频输出端与前置中频放大器(7)相连；中频前置放大器(7)放大的中频信号经带通滤波器(8)进行滤波后输入至主中频放大器(9)，主中频放大器(9)的输出端与平方律检波器(10)相连，对信号进行平方律检波，检波信号经视频放大器(11)放大、积分器(12)积分后输入到信号采集与处理单元(14)进行辐射计输出信号的采集处理；信号采集与处理单元(14)通过噪声源调制器(16)与噪声源的输入端相连，控制噪声源输出的通断；温度计(13)用于检测电控衰减器(2)的物理温度；所述信号采集与处理单元(14)包括单片机(9.1)、A/D转换器(9.2)、D/A转换器(9.3)、液晶显示屏(9.4)、RS232通信接口(9.5)和NAND FLASH数据存储器(9.6)，其中A/D转换器(9.2)、D/A转换器(9.3)、液晶显示屏(9.4)、RS232通信接口(9.5)和NAND FLASH数据存储器(9.6)均与单片机(9.1)相连，所述A/D转换器(9.2)、D/A转换器(9.3)分别用于输出信号模数转换和数模转换，所述RS232通信接口(9.5)用于与外部通信，所述NAND FLASH数据存储器(9.6)用于数据存储；其特征在于，所述测量方法包括以下步骤：步骤1、信号采集与处理单元中的单片机控制D/A转换器输出一电压将电控衰减器衰减最大，单片机控制A/D转换器以整数倍噪声源调制信号频率的采样频率fs对目标辐射特性测量接收机的输出信号进行采样；步骤2、读取温度计测量数据，得到电控衰减器的物理温度为Tc；步骤3、当电控衰减器衰减最大时，确定连续NC个周期内的平均压比系数kc；假设采集到的某一个周期内方波信号的顶部信号数据为Vti，其中i＝1～NT,NT为数据采样个数；底部信号数据为Vbi，i＝1～NT，对采样信号分别进行平均：Vt‾=1NTΣ1NTVti]]>Vb‾=1NTΣ1NTVbi]]>定义压比系数k为某周期内方波信号底部电压平均值与方波信号顶部底部电压平均值差的比值：k=Vb‾/(Vt‾-Vb‾)]]>将连续NC个周期内的压比系数k进行平均得到平均压比系数kc：kc=1NCΣj=1NCkj]]>其中，kj为第j个周期内的压比系数，j＝1～NC；步骤4、接收机信号采集处理单元中的单片机控制D/A转换器输出零电压，使得电控衰减器衰减最小，天线接收目标的热辐射信号通过定向耦合器实现与受调制器调制的固态噪声源注入噪声的叠加；叠加后的信号与本振源信号经混频器混频后输出中频信号，再经中频放大、滤波、平方律检波、视频放大、积分处理后由信号采集处理单元进行采样，采样频率为fs；步骤5、当电控衰减器衰减最小时，辐射计接收机输出方波信号采样得到的数据进行处理，处理过程与步骤2相同，得到连续NC个周期内的平均压比系数kx；步骤6、确定目标的测量辐射亮度温度Tx：Tx＝Tc+C(kx‑kc)其中，Tc为电控衰减器的物理温度，C为辐射计接收机定标因子，可通过外部定标确定。