CN104836589A - 一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法 - Google Patents

Abstract

一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，通过采用相匹配负载作为独立噪声注入至相关型辐射计V、H接收通道，通过计算可以直接得到整个接收链路的互耦参数，为相关型微波辐射计的设计、评估提供依据，是一种实用的相关型辐射计接收链路互耦确定方法。该方法克服现有采用矢网测量的局限性，提供了高精度接收链路互耦指标测量精度，并且测试方法简单，适用性强，可以用于星载、机载、地基的相关型微波辐射计，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法

技术领域

本发明涉及一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，属于空间微波遥感技术领域。

背景技术

最简单的相关型辐射计由三部分组成：双极化天线系统、超外差接收通道和数字相关器，如图1所示。其中接收通道和数字相关器称为相关型辐射计的接收链路。相关型微波辐射计可以应用于综合孔径微波辐射计和全极化微波辐射计中。采用多个相关型微波辐射计组成的系统称为综合孔径微波辐射计，其数字相关器输出的复相关结果为可见度函数，而对于全极化微波辐射计而言，单个相关型微波辐射计就能够完成全极化信息的提取。

对于相关型辐射计而言，其接收链路的互耦指标的好坏直接影响系统测量精度，对于全极化微波辐射计而言，一般要求接收链路互耦优于80dB，而对于综合孔径微波辐射计而言，一般要求接收链路互耦优于70dB。所以，通过精确的测量相关辐射计接收链路互耦指标，评估系统的性能指标。而目前，测量接收链路互耦主要是采用矢量网络分析仪进行测量整个接收链路带内的隔离度，再通过计算得到接收链路互耦。

目前对相关型辐射计通道互耦主要采用矢网网络分析仪进行测量，该种测量方法测量互耦的缺点在于：只能够对与接收通道互耦进行测量，不具备测量数字相关器互耦能力，导致无法测量整个接收链路互耦；并且采用矢网测量互耦，必须首先通过测量接收通道隔离度，在通过仿真计算得到接收通道带宽内的互耦指标，其测量精度差、操作复杂。

发明内容

本发明的技术解决问题是：通过克服现有采用矢网测量的局限性，提供一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，能够直接、简便的对互耦指标进行高精度测量。该方法实现简单、可靠性高，为相关型微波辐射计应用打下关键基础。

本发明的技术解决方案是：

一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，步骤如下：

(1)将相关型辐射计接收链路中的V路接收通道和H路接收通道分别接入匹配负载；V路接收通道和H路接收通道均通过公共本振将分别将V路信号和H路信号下变频到中频信号，之后送入数字相关器，数字相关器对输入的中频信号进行AD采样，再进行复相关处理，最终输出四路相关结果C_V、C_H、Cor^Re和Cor^Re：C_V为V通道自相关、C_H为H通道自相关、Cor^Re为互相关实部、Cor^Im为互相关虚部；

(2)根据步骤(1)中数字相关器输出的四路相关结果，计算得到接收信号的相关系数为ρ＝ρ^Re+j·ρ^Im，其中，ρ^Re、ρ^Im分别为相关系数的实部和虚部，且有

${\mathrm{\ρ}}^{\mathrm{Re}}=\frac{{\mathrm{Cor}}^{\mathrm{Re}}}{\sqrt{C_V{C}_H}},{\mathrm{\ρ}}^{\mathrm{Im}}=\frac{{\mathrm{Cor}}^{\mathrm{Im}}}{\sqrt{C_V{C}_H}};$

(3)通过所得到的相关系数ρ，计算得到V、H接收通道间的互耦χ为：

$\mathrm{\χ}=\mathrm{\ρ}\·\frac{\sqrt{C_V{C}_H}}{C_V+C_H}.$

所述进行复相关处理，最终输出四路相关结果C_V、C_H、Cor^Re和Cor^Re具体为：

C_V＝<E_VE_V ^*>

C_H＝<E_HE_H ^*>

Cor^Re＝Re[<E_VE_H ^*>]

Cor^Im＝Im[<E_VE_H ^*>]，

其中，E_V为V路采集到的中频信号，^*为共轭，E_H为H路采集到的中频信号。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

相关型微波辐射计，是微波辐射遥感领域新兴的测量仪器，也是近年来辐射计研究的热点和方向。目前，对于相关型辐射计接收链路互耦的测量主要是采用矢量网络分析仪完成。通过矢量网络分析，首先测量接收通道之间隔离度，再通过数学计算，得到接收通道带宽内的互耦指标，但是该方法无法对数字相关的互耦进行测量，不能够完成整个接收链路的互耦测量。而采用本发明方法，不但可以非常简单方便地直接测量整个接收链路的互耦指标，而且测试精度很高。

附图说明

图1为相关型辐射计框图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

本发明提供了一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，步骤如下：

(1)接收链路注入匹配负载。

将相关型辐射计接收链路中的V路接收通道和H路接收通道分别接入匹配负载；V路接收通道和H路接收通道均通过公共本振将分别将V路信号和H路信号下变频到中频信号，之后送入数字相关器，数字相关器对输入的中频信号进行AD采样，再进行复相关处理，最终输出四路相关结果C_V、C_H、Cor^Re和Cor^Re：C_V为V通道自相关、C_H为H通道自相关、Cor^Re为互相关实部、Cor^Im为互相关虚部；

进行复相关处理，最终输出四路相关结果C_V、C_H、Cor^Re和Cor^Re具体为：

C_V＝<E_VE_V ^*>

C_H＝<E_HE_H ^*>

Cor^Re＝Re[<E_VE_H ^*>]

Cor^Im＝Im[<E_VE_H ^*>]，

其中，E_V为V路采集到的中频信号，^*为共轭，E_H为H路采集到的中频信号。

(2)获取通道间相关系数。

根据步骤(1)中数字相关器输出的四路相关结果，计算得到接收信号的相关系数为ρ＝ρ^Re+j·ρ^Im，其中，ρ^Re、ρ^Im分别为相关系数的实部和虚部，且有

${\mathrm{\&rho;}}^{\mathrm{Re}}=\frac{{\mathrm{Cor}}^{\mathrm{Re}}}{\sqrt{C_V{C}_H}},{\mathrm{\&rho;}}^{\mathrm{Im}}=\frac{{\mathrm{Cor}}^{\mathrm{Im}}}{\sqrt{C_V{C}_H}};$

通过输入接收链路独立噪声信号，并且通过后端相关处理可以得到由于接收链路V、H通道互耦带来的误差，并以此来计算接收链路的互耦指标。

(3)计算互耦。

由于两个匹配负载能够提供独立的噪声注入，其输出的相关系数等于0，但是，由于接收通道以及数字相关器通道互耦导致V路接收链路和H路接收链路信号之间存在串扰，导致最终输出的相关系数不为0。其输出的相关系数ρ：

$\mathrm{\&rho;}=\frac{0+\mathrm{\&chi;}{C}_V+\mathrm{\&chi;}{C}_H}{\sqrt{C_V{C}_H}}=\mathrm{\&chi;}\&CenterDot;\frac{C_V+C_H}{\sqrt{C_V{C}_H}}$

其中，χ为接收链路之间的互耦。

最终，通过上式可以计算得互耦χ：

$\mathrm{\&chi;}=\mathrm{\&rho;}\&CenterDot;\frac{\sqrt{C_V{C}_H}}{C_V+C_H}.$

实施例：

该方法已经用于XX全极化微波辐射计型号任务，用于测量相关型接收链路的互耦指标。

测试过程中对于接收通道的互耦采用了本方法以及现有的矢量网络分析测试方法进行对比，在设置不同互耦条件下(60dB、70dB、80dB)，对这两种方法测量结果进行对比分析，如下表所示。

通过结果可以看到，对于本方法对接收通道测量结果误差远远小于采用矢量网络分析仪测量结果。

通过试验结果可以看到，本方法适用性强，并且测量精度比采用传统方法测量结果精度高。

对于整个接收链路(接收通道、数字相关器)而言，采用矢量网络分析的测试方法无法进行测量，采用本方法测试结果如下表所示。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，其特征在于步骤如下：

(1)将相关型辐射计接收链路中的V路接收通道和H路接收通道分别接入匹配负载；V路接收通道和H路接收通道均通过公共本振将分别将V路信号和H路信号下变频到中频信号，之后送入数字相关器，数字相关器对输入的中频信号进行AD采样，再进行复相关处理，最终输出四路相关结果C_V、C_H、Cor^Re和Cor^Re：C_V为V通道自相关、C_H为H通道自相关、Cor^Re为互相关实部、Cor^Im为互相关虚部；

(2)根据步骤(1)中数字相关器输出的四路相关结果，计算得到接收信号的相关系数为ρ＝ρ^Re+j·ρ^Im，其中，ρ^Re、ρ^Im分别为相关系数的实部和虚部，且有

${\mathrm{\&rho;}}^{\mathrm{Re}}=\frac{{\mathrm{Cor}}^{\mathrm{Re}}}{\sqrt{C_V{C}_H}},{\mathrm{\&rho;}}^{\mathrm{Im}}=\frac{{\mathrm{Cor}}^{\mathrm{Im}}}{\sqrt{C_V{C}_H}};$

(3)通过所得到的相关系数ρ，计算得到V、H接收通道间的互耦χ为：

$\mathrm{\&chi;}=\mathrm{\&rho;}\&CenterDot;\frac{\sqrt{C_V{C}_H}}{C_V+C_H}.$

2.根据权利要求1所述的一种相关型辐射计接收链路互耦确定方法，其特征在于：所述进行复相关处理，最终输出四路相关结果C_V、C_H、Cor^Re和Cor^Re具体为：

C_V＝<E_VE_V ^*>

C_H＝<E_HE_H ^*>

Cor^Re＝Re[<E_VE_H ^*>]

Cor^Im＝Im[<E_VE_H ^*>]，

其中，E_V为V路采集到的中频信号，^*为共轭，E_H为H路采集到的中频信号。