CN110119001B - 地基微波辐射计系统及其定标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地基微波辐射计系统及其定标方法，通过高温黑体和制冷吸收负载作为两点定标源进行定标，取代传统的外部常温定标源和接收机内部开关噪声源的两点定标，无需高精度温控和定期外部标定，也能获得高精度的定标。
Description
技术领域
本发明涉及微波遥感、微波制导及精密测量领域，特别是涉及一种地基微波辐射计系统及其定标方法。
背景技术
气象用地基微波辐射计是气象观测的一种手段，已经被国内外很多国家研发、制造并投放于气象预测。图1是传统地基微波辐射计原理框图，由于地基微波辐射计是一个线性系统，通过两点确定一条直线理论，辐射计工作需要两个定标源作为参考点进行定标，目前定标的方法都是使用外部常温黑体(常温/低温定标源)和接收机内部开关噪声源(高温定标源)作为两点定标源进行定标。这种定标方法存在如下问题：
1)噪声源是有源信号发生器件，其稳定性受温度影响比较大，需要对其进行高精度温控；
2)噪声源随时间性能会产生变化，需要定期(半年或者一年)对噪声源进行外部标定，而外部定标需要使用液氮，操作麻烦且有的地方无法获取液氮。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地基微波辐射计系统及其定标方法，无需高精度温控和定期外部标定，也能获得高精度的定标。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种地基微波辐射计系统的接收机，所述接收机包括：馈
源喇叭；
低噪声放大器；
制冷吸收负载；
将所述馈源喇叭的亮温信号传导至所述低噪声放大器，或将所述制冷吸收负载的亮温信号传导至所述低噪声放大器的微波选择开关。
优选的，所述微波选择开关为波导开关。
优选的，所述波导开关为机电式波导开关。
本发明还提供了一种地基微波辐射计系统，所述系统包括：
上面所述的接收机；
预设温度的黑体；
将所述黑体的亮温信号传导至所述接收机的抛物面天线。
优选的，所述黑体的预设温度为：100～150℃。
本发明还提供了一种地基微波辐射计系统的定标方法，所述方法包括：
获取预设温度的黑体的第一输出电压；
获取制冷吸收负载的第二输出电压；
根据所述第一输出电压和所述第二输出电压，对所述地基微波辐射计系统进行定标。
优选的，所述获取预设温度的黑体的第一输出电压，包括：
通过微波选择开关，将馈源喇叭的亮温信号传导至低噪声放大器。
优选的，所述获取制冷吸收负载的第二输出电压，包括：
通过微波选择开关，将所述制冷吸收负载的亮温信号传导至所述低噪声放大器。
优选的，在所述获取预设温度的黑体的第一输出电压之前，所述方法还包括：
对所述制冷吸收负载进行外定标。
优选的，所述对所述制冷吸收负载进行外定标，包括：
在抛物面天线处分别放置冷定标源和常温定标源，对地基微波辐射计进行测试；
根据测试结果，获取预设温度的黑体和制冷吸收负载的等效亮温；
根据所述等效亮温，对所述制冷吸收负载进行外定标。
通过上述技术方案，本发明的地基微波辐射计系统及其定标方法，通过高温黑体和制冷吸收负载作为两点定标源进行定标，取代传统的外部常温定标源和接收机内部开关噪声源的两点定标，无需高精度温控和定期外部标定，也能获得高精度的定标。
附图说明
图1为现有技术中地基微波辐射计系统的结构示意图；
图2为本发明实施例地基微波辐射计系统的结构示意图；
图3为本发明实施例地基微波辐射计系统中波导开关的一种工作状态图的示意图；
图4为本发明实施例地基微波辐射计系统中波导开关的另一种工作状态图的示意图；
图5为本发明实施例地基微波辐射计系统的定标方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种地基微波辐射计系统的接收机，所述接收机包括：
馈源喇叭；
低噪声放大器；
制冷吸收负载；
将所述馈源喇叭的亮温信号传导至所述低噪声放大器，或将所述制冷吸收负载的亮温信号传导至所述低噪声放大器的微波选择开关。
本发明实施例还提供了一种地基微波辐射计系统，所述系统包括：
预设温度的黑体；
上面所述的接收机；
将所述黑体的亮温信号传导至所述接收机的抛物面天线。
本发明实施例还提供了一种地基微波辐射计系统的定标方法，所述方法包括：
获取预设温度的黑体的第一输出电压；
获取制冷吸收负载的第二输出电压；
根据所述第一输出电压和所述第二输出电压，对所述地基微波辐射计系统进行定标。
本发明实施例的原理：通过高温黑体和制冷吸收负载作为两点定标源进行定标，取代传统的外部常温定标源和接收机内部开关噪声源的两点定标，高温黑体不仅稳定度高，且不会随时间发生性能变化，无需高精度温控和定期外部标定，也能获得高精度的定标。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
如图2所示，本发明实施例提供了一种地基微波辐射计系统，所述系统包括：
接收机11；
预设温度的黑体；
将所述黑体的亮温信号传导至所述接收机的抛物面天线31。
其中，所述黑体的预设温度为：100～150℃，一般称之为高温黑体21。这样，所述黑体的亮温性能更稳定，也不会随时间变化，是优选方式。
其中，所述接收机11包括：
馈源喇叭111；
低噪声放大器112；
制冷吸收负载113；
将所述馈源喇叭的亮温信号传导至所述低噪声放大器，或将所述制冷吸收负载的亮温信号传导至所述低噪声放大器的微波选择开关114。这样，所述接收机11既可以通过所述馈源喇叭111、所述低噪声放大器112接收到所述高温黑体21的亮温信号作为定标源之一，也能通过所述低噪声放大器112接收到所述制冷吸收负载113的亮温信号作为定标源之二，能取代传统的外部常温定标源和接收机内部开关噪声源的两点定标，是优选方式。
其中，所述微波选择开关114为波导开关。选用波导开关，具有驻波低、插入损耗小、功率容量大的特点，是优选方式，本领域技术人员能够理解，也可以是其它选择开关。图3、图4示出了波导开关的两种工作状态，其中图3为所述接收机11通过所述馈源喇叭111、所述低噪声放大器112接收所述高温黑体21的亮温信号，图4为所述接收机11通过所述低噪声放大器112接收所述制冷吸收负载113的亮温信号。
其中，所述波导开关为机电式波导开关，机电式波导开关具有结构简单、成本低的优点，是优选方式；能够理解，也可以是其它波导开关，例如，可以是铁氧体波导开关。
实施例二
如图5所示，本发明实施例还提供了一种地基微波辐射计系统的定标方法，所述方法包括：
步骤501：对所述制冷吸收负载113进行外定标。具体包括：
在抛物面天线31处分别放置冷定标源和常温定标源，对地基微波辐射计进行测试；
根据测试结果，获取高温黑体21和制冷吸收负载113的等效亮温；
根据所述等效亮温，对所述制冷吸收负载113进行外定标。
由于制冷吸收负载113通过波导开关切换存在一定损耗，所以需要进行外定标，但是所述外定标只需在出厂前定标一次，之后就无需再外定标。
上述外定标中的冷定标源为液氮，常温定标源为常温黑体，即黑体的温度为20～25摄氏度。
步骤502：获取高温黑体21的第一输出电压。具体包括：
通过微波选择开关，将馈源喇叭的亮温信号传导至低噪声放大器。
这里的预设温度的黑体为上述的高温黑体，高温黑体的亮温信号通过抛物面天线传导至馈源喇叭，再通过馈源喇叭传导至接收机。
步骤503：获取制冷吸收负载的第二输出电压。具体包括：
通过微波选择开关114，将所述制冷吸收负载113的亮温信号传导至所述低噪声放大器112。
步骤504：根据所述第一输出电压和所述第二输出电压，对所述地基微波辐射计系统进行定标。
本实施例的地基微波辐射计系统的定标方法，通过微波选择开关切换低噪声放大器的吸收负载作为常温定标源，配合高温黑体作为高温定标源，实现两点定标。此两点定标方案可实现实时定标，无需定期外部定标，且高温黑体的亮温长期稳定度更好，不会随时间变化而使性能变化，使地基微波辐射计系统的性能更稳定。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种地基微波辐射计系统，其特征在于，所述系统包括：
接收机；
预设温度的黑体，所述黑体的预设温度为100~150℃；
将所述黑体的亮温信号传导至所述接收机的抛物面天线；所述接收机包括：
馈源喇叭；
低噪声放大器；
制冷吸收负载；
将所述馈源喇叭的亮温信号传导至所述低噪声放大器，或将所述制冷吸收负载的亮温信号传导至所述低噪声放大器的微波选择开关；
所述接收机既能通过所述馈源喇叭、所述低噪声放大器接收到高温黑体的亮温信号作为定标源之一，也能通过所述低噪声放大器接收到所述制冷吸收负载的亮温信号作为定标源之二。
2.如权利要求1所述的地基微波辐射计系统，其特征在于，所述微波选择开关为波导开关。
3.如权利要求2所述的地基微波辐射计系统，其特征在于，所述波导开关为机电式波导开关。
4.如权利要求1至3任意一项所述的地基微波辐射计系统的定标方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设温度的黑体的第一输出电压；
获取制冷吸收负载的第二输出电压；
根据所述第一输出电压和所述第二输出电压，对所述地基微波辐射计系统进行定标。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取预设温度的黑体的第一输出电压，包括：
通过微波选择开关，将馈源喇叭的亮温信号传导至低噪声放大器。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取制冷吸收负载的第二输出电压，包括：
通过所述微波选择开关，将所述制冷吸收负载的亮温信号传导至所述低噪声放大器。
7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述获取预设温度的黑体的第一输出电压之前，所述方法还包括：
对所述制冷吸收负载进行外定标。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述制冷吸收负载进行外定标，包括：
在抛物面天线处分别放置冷定标源和常温定标源，对地基微波辐射计进行测试；
根据测试结果，获取预设温度的黑体和制冷吸收负载的等效亮温；
根据所述等效亮温，对所述制冷吸收负载进行外定标。
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