CN109520523B - 一种主被动联合探测时被动接收链路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相邻频段主被动联合探测时被动接收链路，包括辐射计馈源、腔体滤波器、单刀双掷开关及负载、射频放大链路、平方率检波器及积分放大链路。辐射计馈源接收目标辐射噪声信号，腔体滤波器对相邻频段雷达发射信号进行抑制，射频放大链路对噪声信号进行放大，以满足平方率检波器的输入要求，积分放大链路对检波输出进行放大积分输出。本发明可应用到陆地水资源卫星主被动一体化微波探测仪系统中，还可广泛应用于各类星载相邻主被动联合探测系统中。

Description

一种主被动联合探测时被动接收链路

技术领域

本发明属于航天微波遥感辐射计技术领域，涉及一种主被动一体化探测仪的被动接收链路系统。

背景技术

陆地水资源卫星是旨在填补我国陆地地表水和土壤水综合监测的空白，为全球水循环监测和我国水旱灾害预警、水资源宏观调控、农林监测与防灾减灾等提供数据支撑。土壤湿度是驱动全球水、碳和能量三大循环系统的关键，获得高精度高分辨率的土壤湿度产品是实现陆地地表水和土壤水综合监测的核心。

主动微波遥感由辐射计馈源接收地表反射的回波信号，经处理后获取地物后向散射信息，在土壤水分估算上具有诸多优势，但存在一些如时间分辨率低，对植被区研究较少且其精度不高等问题。被动微波遥感与主动微波遥感相比较，用来监测陆地表面的土壤水分含量的算法相对来说更为成熟，其最大的应用限制在于其视场相对可见光、红外、主动雷达来说太大，空间分辨率较低，通常在几十公里的尺度。

基于上述原因，无论是雷达还是辐射计，都无法单独满足获取高精度高分辨率土壤湿度的要求。因此需要进行主动(雷达)和被动(辐射计)联合探测，生成满足要求的土壤湿度产品。而进行主被动联合探测时，雷达进行大功率发射时，会对辐射计产生很大的干扰甚至烧毁辐射计链路，而在雷达发射时进行链路屏蔽保护，辐射计积分部分又会引入测量误差。为了解决上述困难，需要进行辐射计链路保护设计，同时保证辐射计遥感数据的准确性，以解决主被动联合探测的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷与不足，提供一种为主被动一体化探测仪提供一种辐射计链路屏蔽保护时的积分链路设计方法。

一种主被动联合探测时被动接收链路，

包括依次连接的辐射计馈源、辐射计放大链路、积分放大链路，其特征在于，所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间设有第一并联组，所述第一并联组包括腔体滤波器和负载；所述辐射计放大链路工作时，所述腔体滤波器被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；雷达天线工作时，所述负载被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述负载、所述辐射计放大链路、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路。

较佳地，所述第一并联组前端或后端设置第一单刀双掷开关，所述辐射计放大链路工作时，所述第一单刀双掷开关连接所述腔体滤波器；所述辐射计馈源工作时，所述第一单刀双掷开关连接负载。

较佳地，所述辐射计放大链路采用射频放大链路，所述射频放大链路包含五级放大器，相邻所述放大器之间设置有滤波器或温补衰减器；所述射频放大链路中共设置有两个滤波器和三个温补衰减器。

较佳地，所述五级放大器包括两级低噪声放大器和三级放大器，所述两个低噪声放大器和三个普通放大器依次连接。

较佳地，相邻所述放大器之间依次设置带通滤波器、温补衰减器、温补衰减器、带通滤波器，最后一个放大器后端设置温补衰减器。

较佳地，所述辐射计放大链路与所述积分放大链路之间设置有第二并联组，所述第二并联组包括平方检波器和已知参考电压；所述辐射计放大链路工作时，所述平方检波器被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述平方检波器、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；所述雷达天线工作时，所述已知参考电压被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述负载、所述辐射计放大链路、所述已知参考电压、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路。

较佳地，所述第二并联组前端或后端设置第二单刀双掷开关，所述辐射计放大链路工作时，所述第二单刀双掷开关连接所述平方检波器；所述辐射计馈源工作时，所述第二单刀双掷开关连接已知参考电压。

较佳地，所述已知参考电压被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间时，所述积分放大链路的工作依据积分原理，

其中，V_s为检波链路输出，V_c为所述参考电压，R和C积分电路中的为电阻和电容，V_o为积分输出；

根据所述检波链路输出和所述参考电压，得出V_o的值，即在积分时间内对V_c和V_s的积分平均值，再根据V_s检波链路输出和V_c参考电压在所述积分时间内的比率即可实现对遥感数据的校正。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明提供的一种主被动联合探测时被动接收链路，所述辐射计馈源输出端增加所述腔体滤波器与所述负载的第一并联组，在辐射计放大链路工作时，所述第一单刀双掷开关连接所述腔体滤波器，在利用所述腔体滤波器的高带外抑制比隔离所述辐射计馈源发射时耦合进入辐射计的信号，对雷达发射频率信号进行衰减；所述辐射计馈源工作时，所述第一单刀双掷开关连接负载，利用所述负载进一步隔离所述辐射计馈源的信号对其进行衰减。通过双重隔离抑制，减少所述辐射计馈源对辐射计的干扰。

2、本发明提供的一种主被动联合探测时被动接收链路，所述射频放大链路包含五级放大器，相邻所述放大器之间设置两级滤波器和三级温补衰减器。两级滤波器对带外信号进一步抑制，温补衰减器补偿温度变化引起的链路增益抖动。

3、本发明提供的一种主被动联合探测时被动接收链路，在所述积分放大链路的输入端连接所述已知参考电压，对积分时间内的遥感数据进行校正，保证数据的准确性。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1主被动联合探测辐射计链路原理图一。

图2主被动联合探测辐射计链路原理图二。

图3主被动联合探测辐射计射频放大链路原理图。

图4主被动联合探测辐射计积分链路原理图。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如附图1-2，本发明提供了一种主被动联合探测时被动接收链路，包括依次连接的辐射计馈源、辐射计放大链路、积分放大链路，所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间设有第一并联组，第一并联组前端或后端设置第一单刀双掷开关，所述第一并联组包括腔体滤波器和负载；当所述辐射计放大链路工作时，所述腔体滤波器被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；当所述辐射计馈源工作时，所述负载被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路。辐射计馈源发出的信号为脉冲信号，第一单刀双掷开关根据脉冲重复频率进行同步切换；辐射计在一个完整的积分时间内，开关进行多次切换，积分放大链路在辐射计馈源发射信号时对已知参考电压进行积分放大，一个积分时间内获得的辐射计遥感数据根据已知参考电压的数值和雷达脉冲重复频率进行校正。

腔体滤波器的高带外抑制比隔离所述辐射计馈源发射时耦合进入辐射计的信号，对雷达发射频率信号进行衰减；负载进一步隔离所述辐射计馈源的信号对其进行衰减。通过双重隔离抑制，减少所述辐射计馈源对辐射计的干扰。

在本实施例中，射频放大链路包含五级放大器，相邻所述放大器之间设置有滤波器或温补衰减器；所述射频放大链路中共设置有两级滤波器和三级温补衰减器。所述五级放大器包括两级低噪声放大器和三级放大器，所述两级低噪声放大器和三级普通放大器依次连接。相邻所述放大器之间依次设置带通滤波器、温补衰减器、温补衰减器、带通滤波器，最后一级放大器后端设置温补衰减器。

两级滤波器对带外信号进一步抑制，温补衰减器改善链路驻波的同时还可以补偿温度变化引起的链路增益抖动。

参照图3在本实施例中，所述辐射计放大链路与所述积分放大链路之间设置有第二并联组，所述第二并联组前端或后端设置第二单刀双掷开关，所述第二并联组包括平方检波器和已知参考电压；所述辐射计放大链路工作时，所述平方检波器被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述平方检波器、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；所述辐射计馈源工作时，所述已知参考电压被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述已知参考电压、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路。

本发明中引入已知参考电压，对积分时间内的遥感数据进行校正，保证数据的准确性。

进一步的，参照图4，引入已知参考电压后，积分放大链路的工作原理依据公式

其中，V_s为检波链路输出，V_c为所述参考电压，R和C积分电路中的为电阻和电容，V_o为积分输出；根据所述检波链路输出和所述参考电压，得出V_o的值，即在积分时间内对V_c和V_s的积分平均值，再根据V_s检波链路输出和V_c参考电压在所述积分时间内的比率即可实现对遥感数据的校正，得到准确的被动遥感观测值。

辐射计馈源接收目标辐射噪声信号，腔体滤波器对相邻频段雷达发射信号进行抑制，射频放大链路对噪声信号进行放大，以满足平方率检波器的输入要求，积分放大链路对检波输出进行放大积分输出。本发明既对辐射计链路进行了保护设计，同时保证辐射计遥感数据的准确性，以解决主被动联合探测的问题。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (2)

1.一种主被动联合探测时被动接收链路，包括依次连接的辐射计馈源、辐射计放大链路、积分放大链路，其特征在于，所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间设有第一并联组，所述第一并联组包括腔体滤波器和负载；

所述辐射计放大链路工作时，所述腔体滤波器被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；

雷达天线工作时，所述负载被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述负载、所述辐射计放大链路、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；所述第一并联组前端或后端设置第一单刀双掷开关，所述辐射计放大链路工作时，所述第一单刀双掷开关连接所述腔体滤波器；所述辐射计馈源工作时，所述第一单刀双掷开关连接负载；所述辐射计放大链路采用射频放大链路，所述射频放大链路包含五级放大器，相邻所述放大器之间设置有滤波器或温补衰减器；

所述射频放大链路中共设置有两个滤波器和三个温补衰减器；所述五级放大器包括两个低噪声放大器和三 级放大器，所述两个低噪声放大器和三个普通放大器依次连接；相邻所述放大器之间依次设置带通滤波器、温补衰减器、带通滤波器，最后一个放大器后端设置温补衰减器；所述辐射计放大链路与所述积分放大链路之间设置有第二并联组，所述第二并联组包括平方检波器和已知参考电压；

所述辐射计放大链路工作时，所述平方检波器被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述腔体滤波器、所述辐射计放大链路、所述平方检波器、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；

所述雷达天线工作时，所述已知参考电压被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间，所述辐射计馈源、所述负载、所述辐射计放大链路、所述已知参考电压、所述积分放大链路依次连接构成所述一种主被动联合探测时被动接收链路；所述第二并联组前端或后端设置第二单刀双掷开关，所述辐射计放大链路工作时，所述第二单刀双掷开关连接所述平方检波器；所述辐射计馈源工作时，所述第二单刀双掷开关连接已知参考电压。

2.根据权利要求1所述的一种主被动联合探测时被动接收链路，其特征在于，所述已知参考电压被接入所述辐射计馈源与所述辐射计放大链路之间时，所述积分放大链路的工作依据积分原理，

其中，V_s为检波链路输出，V_c为所述参考电压，R和C为 积分电路中的电阻和电容，V_o为积分输出；

根据所述检波链路输出和所述参考电压，得出V_o的值，即在积分时间内对V_c和V_s的积分平均值，再根据V_s检波链路输出和V_c参考电压在所述积分时间内的比率即可实现对遥感数据的校正。

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