CN107402413A - 一种综合大气廓线仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合大气廓线仪，包括发射机、发射天线、接收天线、分束器、第一接收模块、第二接收模块、定标模块和处理器；所述发射机通过发射天线将毫米波汇聚成准平行波束，垂直向上空辐射；所述接收天线接收两部分电磁波将这些电磁波反射到分束器，经分束器后垂直极化的电磁波传到第一接收模块，水平极化的电磁波传到第二接收模块，对电磁波放大并检波得到毫米波信号包络，送给处理器进行温度湿度反演。本发明可以解决传统的微波辐射计通过大气微波辐射探测高空大气温度、湿度廓线时，存在的在云天气条件下，由于云的影响，反演的温度湿度误差显著加大，甚至失效等技术问题。

Description

一种综合大气廓线仪
技术领域
本发明涉及大气探测技术。
背景技术
现有微波辐射计通过大气微波辐射探测高空大气温度、湿度廓线。但在有云天气条件下，由于云的影响，反演的温度湿度误差显著加大，甚至失效。解决这个问题的有效方式是为温度湿度廓线反演提供云的信息（云高、云结构等）。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合大气廓线仪，以解决传统的微波辐射计通过大气微波辐射探测高空大气温度、湿度廓线时，存在的在云天气条件下，由于云的影响，反演的温度湿度误差显著加大，甚至失效等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种综合大气廓线仪，包括发射机、发射天线、接收天线、分束器、第一接收模块、第二接收模块、定标模块和处理器；产生毫米波的所述发射机通过发射天线将毫米波汇聚成准平行波束，垂直向上空辐射；接收天空辐射的毫米电磁波的所述接收天线，接收两部分电磁波，一部分是大气、云辐射的毫米波电磁波；另一部分是发射天线向空中发射毫米波电磁波经云散射的电磁波；接收天线将这些电磁波反射到分束器，经分束器后垂直极化的电磁波传到第一接收模块，水平极化的电磁波传到第二接收模块；所述第一接收模块和第二接收模块分别对电磁波放大并检波得到毫米波信号包络，送给处理器进行温度湿度反演；所述第一接收模块和第二接收模块均是同时接收多个频率的电磁波的多通道接收机；所述处理器将检波信号转换成大气微波辐射亮温和雷达反射率因子，将大气微波辐射亮温、雷达反射率因子和地面温度、湿度、气压送神经网络反演温度、湿度廓线，同时输出水凝物廓线。
本发明的优点及积极效果：
（1）综合大气廓线仪增加了毫米波发射机和发射天线；
（2）接收模块不仅接收大气、云辐射射的毫米波电磁波，还接收发射天线向空中发射毫米波电磁波经云散射的电磁波；
（3）反演温度、湿度廓线时，不仅用了大气微波辐射亮温，还用了同步探测的云产生的后向散射信息（雷达反射率因子）。
（4）探测亮温与反射率因子在空间上完全一致。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明的微波辐射和接收流程示意图。
图中编号：1、接收天线，2、伺服电机，3、分束器，4、接收模块1,5、接收模块2,6、定标模块，7、处理器，8、发射机，9、发射天线。
具体实施方式
本发明的具体工作原理及组成参见图1、2所示。
如图1所示，该综合大气廓线仪主要由发射机、发射天线、接收天线、分束器、接收模块1、接收模块2、定标模块和处理器构成。
发射机产生毫米波（如8毫米、3毫米电磁波），发射天线将毫米波汇聚成准平行波束，垂直向上空辐射。接收天线接收天空辐射的毫米电磁波，汇聚到分束器，分束器将一部分（20-35MHz）电磁波辐射到接收模块1，将另一部分（50-94MHz）辐射到接收模块2。接收模块1 和接收模块2放大并检波得到毫米波信号包络，送给处理器进行温度湿度反演。接收模块1和接收模块2都是多通道接收机（比如7通道），可以同时接收多个频率的电磁波，进行放大。
图2 中，箭头给出了微波辐射和接收流程。发射天线向空中发射毫米波电磁波，接收天线接收两部分电磁波：一部分是大气、云辐射射的毫米波电磁波；另一部分是发射天线向空中发射毫米波电磁波经云散射的电磁波。接收天线将这些电磁波反射到分束器，经分束器后垂直极化的电磁波传到接收模块1，水平极化的电磁波传到接收模块2。
与现有探测温度、湿度廓线的微波辐射计不同之处在于：综合大气廓线仪增加了毫米波发射机和发射天线；接收模块不仅接收大气、云辐射射的毫米波电磁波，还接收发射天线向空中发射毫米波电磁波经云散射的电磁波；反演温度、湿度廓线时，不仅用了大气微波辐射亮温，还用了同步探测的云产生的后向散射信息（雷达反射率因子）;不仅输出温度、湿度廓线，同时输出水凝物廓线（云）。
本发明处理流程：
1、发射机发射电磁波；
2、接收模块1和接收模块2接收多通道信号；
3、处理其采集接收模块1和接收模块2输出的检波信号；
4、处理器将检波信号转换成亮温和反射率因子；
5、将亮温、反射率因子和地面温度、湿度、气压送如神经网络反演温度、湿度廓线；
回到“2”，不断循环。

Claims (1)

1.一种综合大气廓线仪，其特征在于，包括发射机、发射天线、接收天线、分束器、第一接收模块、第二接收模块、定标模块和处理器；产生毫米波的所述发射机通过发射天线将毫米波汇聚成准平行波束，垂直向上空辐射；接收天空辐射的毫米电磁波的所述接收天线，接收两部分电磁波，一部分是大气、云辐射的毫米波电磁波；另一部分是发射天线向空中发射毫米波电磁波经云散射的电磁波；接收天线将这些电磁波反射到分束器，经分束器后垂直极化的电磁波传到第一接收模块，水平极化的电磁波传到第二接收模块；所述第一接收模块和第二接收模块分别对电磁波放大并检波得到毫米波信号包络，送给处理器进行温度湿度反演；所述第一接收模块和第二接收模块均是同时接收多个频率的电磁波的多通道接收机；所述处理器将检波信号转换成大气微波辐射亮温和雷达反射率因子，将大气微波辐射亮温、雷达反射率因子和地面温度、湿度、气压送神经网络反演温度、湿度廓线，同时输出水凝物廓线。
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