CN110617889A - 一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,包括步骤如下:步骤1、建立综合孔径微波辐射计的高稳定性测试系统;步骤2、得到接收链路1的增益G1和等效噪声温度Tr1;步骤3、得到输入接收链路1的定标网络输出高温噪声Thigh*1和常温噪声Tnor*1;步骤4、得到所有接收链路的定标参数增益Gn和等效噪声温度Trn;步骤5、对定标网络进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温;步骤6、对每路接收链路的增益和等效噪声温度进行修正;步骤7、对接收链路进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温步骤8、得到第n路的接收链路的稳定性ΔTn。本发明的方法对影响综合孔径微波辐射计接收链路稳定性因素进行分析,建立误差修正模型,提高测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种综合孔径微波辐射计高稳定性测试方法,属于空间微波遥感技术领域。
背景技术
综合孔径微波辐射计系统通过每两个单元天线的干涉测量对视场内辐射亮温分布的空间频率域进行采样,得到可见度函数,然后对可见度函数测量结果进行亮温反演重建亮温图像。
目前,尚无公开报道的应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法。传统手段是在实验室条件下,采用高精度功率计对微波辐射计接收链路的输出功率进行长时间多次测试,根据多次测试结果对稳定性进行评估,但其测试精度只能控制在0.01dB,很难满足综合孔径微波辐射计的稳定性测试需求,综合孔径微波辐射计要达到0.12k@3天的稳定性,也就是0.0011dB@3天,目前国外是通过接收链路中各元器件的温度敏感性系数及在轨温控温度,计算得到接收链路的稳定性数据,其真实的稳定性只能通过在轨实际测试数据反演结果来验证。
综合孔径微波辐射计为了能实现更高的系统分辨率,一般都有几十路乃至上百路的接收通道,系统规模较大,不能像传统实孔径微波辐射计一样在轨进行实时两点定标来保证系统的稳定性,因此需要在系统设计时保证每一路的接收链路的稳定性能够达到指标的要求,同时急需一种相对应的高稳定性测试方法,来验证系统的指标设计能否达到要求。
现有测试稳定性测试方法的缺点在于:第一,测试精度只能控制在0.01dB以内,不能满足越来越高的需求;第二,外界环境影响因素较大,测试状态不稳定;第三,没有误差模型,无法对稳定性测试结果进行修正。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,本发明提供了一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,对影响综合孔径微波辐射计接收链路稳定性因素进行分析,建立误差修正模型,提高测试精度,验证系统的性能指标,为微波辐射计在轨运行达到指标要求提供支撑。
本发明的技术解决方案是:一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试系统,包括物理变温定标源、定标网络、采集系统、第一温箱、第二温箱、第三温箱、电源、测温点以及上位机;
测温点放置在定标网络、每一路接收链路及接收链路连接的负载上,获取实时的温度值;定标网络放置在第一温箱内,各接收链路放置在第二温箱内,采集系统放置在第三温箱内;电源对放置在第一温箱、第二温箱、第三温箱内的设备供电;物理变温定标源输入已知的噪声信号到接收链路1内,定标网络输入噪声信号到每一路接收链路内;每一路接收链路的输出噪声信号接入采集系统进行数字采集及积分,采集系统将数据发送至上位机;上位机发送指令控制温箱实现变温,上位机发送指令控制每路接收链路实现接收链路的两个输入端口的切换;测温点测量的温度值对定标网络、接收链路的输出进行误差修正,得到各路接收链路的稳定性。
物理变温定标源包括冷源和热源,分别通过液氮制冷和物理加热的方式实现,通过接收链路1对定标网络输出的高温噪声和常温噪声进行标定。
定标网络包括定标源和功分网络,定标源的噪声二极管产生噪声信号通过开关选择加入衰减或者不加衰减的噪声信号形成高温噪声输出和常温噪声输出,输出噪声信号再通过功分器输入至相应的接收链路;定标网络通过向每一路接收链路注入高温和常温噪声进行周期性的定标,通过测量功分网络的每路的插损,计算到达每一路的接收链路的噪声温度,定标出每一路接收链路的增益G和等效噪声温度Tr,根据测温点测得的温度进行修正,计算出每一路接收链路的稳定性。
一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,包括步骤如下:
步骤1、将定标网络放入第一温箱内,各路接收链路放入第二温箱内,采集系统放入第三温箱内;将接收链路1的输入端口1接物理变温定标源,输入端口2接定标网络,其余的接收链路的输入端口1接负载,输入端口2接定标网络,所有接收链路的输出接采集系统,测温点放在定标网络、接收链路及负载上,获取实时温度值;将电源与定标网络、接收链路、采集系统连接,将上位机与温箱和接收链路连接;
步骤2、控制接收链路1切换至输入端口1,通过物理变温定标源切换输入冷源Tcold得到输出响应Vcold,切换输入热源Thot得到输出响应Vhot,对接收链路1进行定标,得到接收链路1的增益G1和等效噪声温度Tr1;
步骤3、控制接收链路1切换至输入端口2,通过已确定接收链路1的增益G1、等效噪声温度Tr1以及定标网络输出高温噪声Thigh*1时输出的响应Vhigh*1和定标网络输出常温噪声Tnor*1时输出的响应Vnor*1,得到输入接收链路1的定标网络输出高温噪声Thigh*1和常温噪声Tnor*1;
步骤4、通过测得定标网络中功分网络每路的插损,获得到达每路接收链路端面的输入高温噪声Thigh*n和常温噪声Tnor*n,通过微波辐射计定标方程,得到所有接收链路的定标参数增益Gn和等效噪声温度Trn;
步骤5、对定标网络进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温;
步骤6、用步骤5中修正的定标网络输出的高温噪声Thigh*n_修正和常温噪声Tnor*n_修正对每路接收链路的增益和等效噪声温度进行修正;n为正整数;
步骤7、对接收链路进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温;
步骤8、得到第n路的接收链路的稳定性ΔTn:
ΔTn=TP*n-Tn定标网络修正-Tn接收链路修正;
其中,TP*n表示测温点测量第n路接收链路接负载的物理温度,Tn定标网络修正表示第n路接收链路进行定标网络修正后的亮温,Tn接收链路修正表示第n路接收链路进行接收链路修正后的亮温。
步骤2中:
步骤3中:
步骤4中:
其中,S1为功分网络1端口的插损值,Sn为功分网络n端口的插损值,Thigh*1为到达接收链路1的高温噪声,Thigh*n为到达接收链路n的高温噪声。
步骤5中,对定标网络进行稳定性修正的公式为:
其中,Thigh*n_修正为定标网络修正后的输出高温噪声,Tnor*n_修正为定标网络修正后的输出常温噪声;SThigh为定标网络产生高温噪声随温度的敏感性,STnor为定标网络产生常温噪声随温度的敏感性,通过温箱使定标网络变温得到;Thigh*n(1)为物理变温定标源通过标准传递到每路接收链路端面的高温噪声定标结果,Tnor*n(1)为物理变温定标源通过标准传递到每路接收链路端面的常温噪声定标结果,T0表示定标网络的物理温度。
步骤6的具体方法如下:
Vhigh*n表示定标网络输出高温噪声时第n路接收链路的输出响应,Vnor*n表示定标网络输出常温噪声时第n路接收链路的输出响应;Vp*n表示接收链路观测负载时第n路接收链路的输出响应,Gn修正表示第n路接收链路修正后的增益,Trn修正表示第n路接收链路修正后的等效噪声温度。
步骤7中,接收链路稳定性修正公式为:
Tr前*n+Tr中*n=Tr前*n(1)+Tr中*n(1)+STr前*n·(T前*n-T前*n(1))+STr中*n·(T中*n-T中*n(1)),
G前*n·G中*n=10log10(G前*n(1)·G中*n(1))+sg前*n·(T前*n-T前*n(1))+sg中*n·(T中*n-T中*n(1)),
G前*n表示第n路接收链路前端的增益数值,G中*n表示第n路接收链路中心的增益数值,SG前*n为第n路接收链路前端增益随温度的敏感性数值,SG中*n为第n路接收链路中心增益随温度的敏感性数值,sg前*n表示第n路接收链路前端增益随温度的敏感性dB值,sg中*n表示第n路接收链路中心增益随温度的敏感性dB值,T前*n表示第n路接收链路前端的物理温度,T中*n表示第n路接收链路中心的物理温度,G前*n(1)表示第n路接收链路前端在当前时刻定标网络两点定标的增益,G中*n(1)表示第n路接收链路中心在当前时刻定标网络两点定标的增益,T前*n(1)为第n路接收链路前端两点定标的物理温度,T中*n(1)为第n路接收链路中心两点定标的物理温度;
Tr前*n表示第n路接收链路前端的等效噪声温度,Tr中*n表示第n路接收链路中心的等效噪声温度,STr前*n为第n路接收链路前端等效噪声温度随温度的敏感性,STr中*n为第n路接收链路中心等效噪声温度随温度的敏感性,Tr前*n(1)表示第n路接收链路前端在当前时刻定标网络两点定标的等效噪声温度,Tr中*n(1)表示第n路接收链路中心在当前时刻定标网络两点定标的等效噪声温度;Vp*n表示接收链路观测负载时第n路接收链路的输出响应。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明对影响综合孔径微波辐射计接收链路的稳定性因素进行分析,提出了一种高稳定性测试方法,建立误差修正模型,提高稳定性测试的精度。
(2)本发明的测试系统使用的温箱利用半导体加热制冷片来实现系统的升/降温,结合高精密测温电阻PT1000,实现高精度、智能化温度控制,测温精度能够达到≤0.05℃;基于物理变温定标源分别通过液氮制冷和物理加热实现精确稳定的冷源和热源,长时间稳定精度能够达到0.1k/3天;
(3)本发明的采集系统采用高性能的AD对信号进行信号采集并进行数据的积分,再通过485串口协议高速传至上位机中,保证处理数据的实时性和准确性;采用上位机发送指令控制温箱实现变温,上位机发送指令控制接收链路实现两个输入端口的切换,实现数据的实时处理。
附图说明
图1为高稳定性测试系统框图。
图2为定标网络原理框图。
图3为高稳定性测试工作流程图。
图4为综合孔径微波辐射计的稳定性测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
综合孔径微波辐射计系统由天线和接收链路组成,天线是无源的,不会影响到系统稳定性,系统稳定性主要是由接收链路有源部分引起的,因此高稳定测试方法采用温箱来保证测试过程不受环境影响,采用数字采集、积分并加入误差校正算法,对接收链路输出功率进行实时测量,结合物理变温定标源进行标准传递到定标网络,用定标网络对每一路的接收链路进行周期定标,保证稳定性测试精度满足应用需求。
高稳定性测试系统框图如图1所示:
高稳定性测试系统包括物理变温定标源、定标网络、采集系统、温箱、电源、测温点以及上位机,对综合孔径微波辐射计的接收链路进行稳定性测试。
其中测温点放置在定标网络、每一路的接收链路上及接收链路连接的负载上,获取实时的温度值,误差修正算法需要通过获得的温度值对稳定性进行修正。
定标网络放置在第一温箱内,各接收链路放置在第二温箱内,采集系统放置在第三温箱内,电源对放置在第一温箱、第二温箱、第三温箱内的设备供电,物理变温定标源输入已知的噪声信号到接收链路1内,定标网络输入噪声信号到每一路接收链路内,每一路接收链路的输出噪声信号接入采集系统进行数字采集及积分,采集系统将数据发送至上位机;通过上位机发送指令控制温箱实现变温,上位机发送指令控制接收链路实现两个输入端口的切换,再由测温点测量的温度值进行误差修正,得到系统最终的稳定性。
如图2所示,定标网络由一个定标源和功分网络组成,定标源的噪声二极管产生噪声信号通过开关选择加入衰减或者不加衰减的噪声信号形成高温和常温噪声输出,输出噪声信号再通过功分器输入至相应的接收链路,对接收链路进行实时两点定标。
物理变温定标源包括冷源和热源,分别通过液氮制冷和物理加热的方式实现,通过接收链路1对定标网络输出的高温噪声和常温噪声进行标定,定标网络通过向每一路接收链路注入高温和常温噪声进行周期性的定标,通过测量功分网络的每路的插损(S参数),计算到达每一路的接收链路的噪声温度,定标出每一路接收链路的增益G和等效噪声温度Tr,计算出每一路接收链路的稳定性。同时由于物理变温定标源是由机械开关控制切换冷热源,不能频繁的进行两点定标,因此需要对定标网络和接收链路进行稳定性修正,以达到更高的稳定性测试精度。
采集系统采用高性能的AD对信号进行信号采集并进行数据的积分,再通过485串口协议高速传至上位机中;
定标源高温输出噪声信号为:
Thigh=(ENR+1)·T0 (1)
定标源常温输出噪声信号为:
Thigh表示高温噪声,Tnor表示常温噪声,ENR表示噪声二极管的超噪比,T0表示当前时刻环境温度,L表示衰减器的衰减值。
从上式(1)可以看到,L是固定值,定标源输出亮温主要由ENR和T0两部分影响,将两部分影响因素剥离开来如下:
ENR=Thigh/(273.15+T0)-1 (3)
可以得到由定标源ENR引起的亮温变化和由T0引起的变化是相反的,最后的共同作用才是定标源输出亮温的变化,而其变化量远远小于接收链路温度变化引起的变化量,因此可以用定标网络来对接收链路进行两点定标。定标源输出常温噪声跟高温噪声一样,不再赘述。
通过这些硬件条件的保障,标准的传递以及稳定性的修正,即可以得到综合孔径微波辐射计每一路接收链路的稳定性。
测试的工作流程如图3所示:
步骤1、将定标网络放入第一温箱内,接收链路放入第二温箱内,采集系统放入第三温箱内,接收链路1的输入端口1接物理变温定标源,输入端口2接定标网络,其余的接收链路的输入端口1接负载,输入端口2接定标网络,所有接收链路的输出接采集系统,测温点放在定标网络、接收链路及负载上,获取实时温度值。同时电源供电,使其正常工作,上位机发送指令控制温箱和接收链路,实现自动变温和端口切换的功能。
步骤2、根据微波辐射计定标方程Vout=G·(Tin+Tr),Tin为接收链路的输入亮温,G为接收链路的增益,Tr为接收链路的等效噪声温度,Vout为接收链路的输出响应。上位机发送指令控制接收链路1切换输入端口1,通过物理变温定标源切换输入冷源Tcold得到输出响应Vcold、切换输入热源Thot得到输出响应Vhot,对接收链路1进行定标,得到接收链路1的增益G1和等效噪声温度Tr1。
步骤3、通过已确定的G1、Tr1,通过上位机发送指令控制接收链路1切换输入端口2,定标网络输出高温噪声Thigh*1时输出的响应Vhigh*1和常温噪声Tnor*1时输出的响应Vnor*1,可以得到输入接收链路1的定标网络输出高温噪声Thigh*1和常温噪声Tnor*1。
步骤4、通过测得定标网络中功分网络每路的插损(S参数),可以获得到达每路接收链路端面的输入高温噪声Thigh*n和常温噪声Tnor*n,通过微波辐射计定标方程,得到所有接收链路的定标参数增益Gn和等效噪声温度Trn。
n为正整数;
S1为功分网络1端口的插损值,Sn为功分网络n端口的插损值,Thigh*1为到达接收链路1的高温噪声,Thigh*n为到达接收链路n的高温噪声。
步骤5、对定标网络进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温
定标源稳定性修正算法:
SThigh为定标网络产生高温噪声随温度的敏感性,STnor为定标网络产生常温噪声随温度的敏感性,通过温箱使定标网络变温得到;Thigh*n(1)为物理变温定标源通过标准传递到每路接收链路端面的高温噪声定标结果,Tnor*n(1)为物理变温定标源通过标准传递到每路接收链路端面的常温噪声定标结果,T0表示定标网络的物理温度,Thigh*n_修正为定标网络修正后的输出高温噪声,Tnor*n_修正为定标网络修正后的输出常温噪声。
步骤6、用步骤5中修正的定标网络输出的高温噪声Thigh*n_修正和常温噪声Tnor*n_修正对每路接收链路的增益和等效噪声温度进行修正:
Vhigh*n表示定标网络输出高温噪声时第n路接收链路的输出响应,Vnor*n表示定标网络输出常温噪声时第n路接收链路的输出响应,Vp*n表示接收链路观测负载时第n路接收链路的输出响应,Gn修正表示第n路接收链路修正后的增益,Trn修正表示第n路接收链路修正后的等效噪声温度,Tn定标网络修正表示第n路接收链路进行定标网络修正后的亮温。
步骤7、对接收链路进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温。
由于综合孔径微波辐射计在轨需要尽可能地多进行地面观测,不能频繁地切换定标网络来定标,所以也要对接收链路的稳定性进行修正。
微波辐射计接收链路增益一般都比较高,本发明的接收链路分为接收前端和中心接收机来满足要求,因此需要对接收前端和中心接收机分别进行修正。
接收链路稳定性修正算法:
Tr前*n+Tr中*n=Tr前*n(1)+Tr中*n(1)+STr前*n·(T前*n-T前*n(1))+STr中*n·(T中*n-T中*n(1))(15)
G前*n·G中*n=10log10(G前*n(1)·G中*n(1))+sg前*n·(T前*n-T前*n(1))+sg中*n·(T中*n-T中*n(1)) (16)
G前*n表示第n路接收链路前端的增益数值,G中*n表示第n路接收链路中心的增益数值,SG前*n为第n路接收链路前端增益随温度的敏感性数值,SG中*n为第n路接收链路中心增益随温度的敏感性数值,sg前*n表示第n路接收链路前端增益随温度的敏感性dB值,sg中*n表示第n路接收链路中心增益随温度的敏感性dB值,T前*n表示第n路接收链路前端的物理温度,T中*n表示第n路接收链路中心的物理温度,G前*n(1)表示第n路接收链路前端在当前时刻定标网络两点定标的增益,G中*n(1)表示第n路接收链路中心在当前时刻定标网络两点定标的增益,T前*n(1)为第n路接收链路前端两点定标的物理温度,T中*n(1)为第n路接收链路中心两点定标的物理温度。
Tr前*n表示第n路接收链路前端的等效噪声温度,Tr中*n表示第n路接收链路中心的等效噪声温度,STr前*n为第n路接收链路前端等效噪声温度随温度的敏感性,STr中*n为第n路接收链路中心等效噪声温度随温度的敏感性,Tr前*n(1)表示第n路接收链路前端在当前时刻定标网络两点定标的等效噪声温度,Tr中*n(1)表示第n路接收链路中心在当前时刻定标网络两点定标的等效噪声温度。Vp*n表示接收链路观测负载时第n路接收链路的输出响应,Tn接收链路修正表示第n路接收链路进行接收链路修正后的亮温。
步骤8、得到第n路的接收链路的稳定性ΔTn。
ΔTn=TP*n-Tn定标网络修正-Tn接收链路修正 (18)
TP*n表示测温点测量第n路接收链路接负载的物理温度。
图4为综合孔径微波辐射计的稳定性测试结果图。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试系统,其特征在于,包括物理变温定标源、定标网络、采集系统、第一温箱、第二温箱、第三温箱、电源、测温点以及上位机;
测温点放置在定标网络、每一路接收链路及接收链路连接的负载上,获取实时的温度值;定标网络放置在第一温箱内,各接收链路放置在第二温箱内,采集系统放置在第三温箱内;电源对放置在第一温箱、第二温箱、第三温箱内的设备供电;物理变温定标源输入已知的噪声信号到接收链路1内,定标网络输入噪声信号到每一路接收链路内;每一路接收链路的输出噪声信号接入采集系统进行数字采集及积分,采集系统将数据发送至上位机;上位机发送指令控制温箱实现变温,上位机发送指令控制每路接收链路实现接收链路的两个输入端口的切换;测温点测量的温度值对定标网络、接收链路的输出进行误差修正,得到各路接收链路的稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试系统,其特征在于,物理变温定标源包括冷源和热源,分别通过液氮制冷和物理加热的方式实现,通过接收链路1对定标网络输出的高温噪声和常温噪声进行标定。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试系统,其特征在于,定标网络包括定标源和功分网络,定标源的噪声二极管产生噪声信号通过开关选择加入衰减或者不加衰减的噪声信号形成高温噪声输出和常温噪声输出,输出噪声信号再通过功分器输入至相应的接收链路;定标网络通过向每一路接收链路注入高温和常温噪声进行周期性的定标,通过测量功分网络的每路的插损,计算到达每一路的接收链路的噪声温度,定标出每一路接收链路的增益G和等效噪声温度Tr,根据测温点测得的温度进行修正,计算出每一路接收链路的稳定性。
4.一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,包括步骤如下:
步骤1、将定标网络放入第一温箱内,各路接收链路放入第二温箱内,采集系统放入第三温箱内;将接收链路1的输入端口1接物理变温定标源,输入端口2接定标网络,其余的接收链路的输入端口1接负载,输入端口2接定标网络,所有接收链路的输出接采集系统,测温点放在定标网络、接收链路及负载上,获取实时温度值;将电源与定标网络、接收链路、采集系统连接,将上位机与温箱和接收链路连接;
步骤2、控制接收链路1切换至输入端口1,通过物理变温定标源切换输入冷源Tcold得到输出响应Vcold,切换输入热源Thot得到输出响应Vhot,对接收链路1进行定标,得到接收链路1的增益G1和等效噪声温度Tr1;
步骤3、控制接收链路1切换至输入端口2,通过已确定接收链路1的增益G1、等效噪声温度Tr1以及定标网络输出高温噪声Thigh*1时输出的响应Vhigh*1和定标网络输出常温噪声Tnor*1时输出的响应Vnor*1,得到输入接收链路1的定标网络输出高温噪声Thigh*1和常温噪声Tnor*1;
步骤4、通过测得定标网络中功分网络每路的插损,获得到达每路接收链路端面的输入高温噪声Thigh*n和常温噪声Tnor*n,通过微波辐射计定标方程,得到所有接收链路的定标参数增益Gn和等效噪声温度Trn;
步骤5、对定标网络进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温;
步骤6、用步骤5中修正的定标网络输出的高温噪声Thigh*n_修正和常温噪声Tnor*n_修正对每路接收链路的增益和等效噪声温度进行修正;n为正整数;
步骤7、对接收链路进行稳定性修正,并得到修正后的输出亮温;
步骤8、得到第n路的接收链路的稳定性ΔTn:
ΔTn=TP*n-Tn定标网络修正-Tn接收链路修正;
其中,TP*n表示测温点测量第n路接收链路接负载的物理温度,Tn定标网络修正表示第n路接收链路进行定标网络修正后的亮温,Tn接收链路修正表示第n路接收链路进行接收链路修正后的亮温。
5.根据权利要求4所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,步骤2中:
6.根据权利要求5所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,步骤3中:
7.根据权利要求5或6所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,步骤4中:
其中,S1为功分网络1端口的插损值,Sn为功分网络n端口的插损值,Thigh*1为到达接收链路1的高温噪声,Thigh*n为到达接收链路n的高温噪声。
8.根据权利要求7所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,步骤5中,对定标网络进行稳定性修正的公式为:
其中,Thigh*n_修正为定标网络修正后的输出高温噪声,Tnor*n_修正为定标网络修正后的输出常温噪声;SThigh为定标网络产生高温噪声随温度的敏感性,STnor为定标网络产生常温噪声随温度的敏感性,通过温箱使定标网络变温得到;Thigh*n(1)为物理变温定标源通过标准传递到每路接收链路端面的高温噪声定标结果,Tnor*n(1)为物理变温定标源通过标准传递到每路接收链路端面的常温噪声定标结果,T0表示定标网络的物理温度。
9.根据权利要求8所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,步骤6的具体方法如下:
Vhigh*n表示定标网络输出高温噪声时第n路接收链路的输出响应,Vnor*n表示定标网络输出常温噪声时第n路接收链路的输出响应;Vp*n表示接收链路观测负载时第n路接收链路的输出响应,Gn修正表示第n路接收链路修正后的增益,Trn修正表示第n路接收链路修正后的等效噪声温度。
10.根据权利要求8或9所述的一种应用于综合孔径微波辐射计的高稳定性测试方法,其特征在于,步骤7中,接收链路稳定性修正公式为:
Tr前*n+Tr中*n=Tr前*n(1)+Tr中*n(1)+STr前*n·(T前*n-T前*n(1))+STr中*n·(T中*n-T中*n(1)),
G前*n·G中*n=10log10(G前*n(1)·G中*n(1))+sg前*n·(T前*n-T前*n(1))+sg中*n·(T中*n-T中*n(1)),
G前*n表示第n路接收链路前端的增益数值,G中*n表示第n路接收链路中心的增益数值,SG前*n为第n路接收链路前端增益随温度的敏感性数值,SG中*n为第n路接收链路中心增益随温度的敏感性数值,sg前*n表示第n路接收链路前端增益随温度的敏感性dB值,sg中*n表示第n路接收链路中心增益随温度的敏感性dB值,T前*n表示第n路接收链路前端的物理温度,T中*n表示第n路接收链路中心的物理温度,G前*n(1)表示第n路接收链路前端在当前时刻定标网络两点定标的增益,G中*n(1)表示第n路接收链路中心在当前时刻定标网络两点定标的增益,T前*n(1)为第n路接收链路前端两点定标的物理温度,T中*n(1)为第n路接收链路中心两点定标的物理温度;
Tr前*n表示第n路接收链路前端的等效噪声温度,Tr中*n表示第n路接收链路中心的等效噪声温度,STr前*n为第n路接收链路前端等效噪声温度随温度的敏感性,STr中*n为第n路接收链路中心等效噪声温度随温度的敏感性,Tr前*n(1)表示第n路接收链路前端在当前时刻定标网络两点定标的等效噪声温度,Tr中*n(1)表示第n路接收链路中心在当前时刻定标网络两点定标的等效噪声温度;Vp*n表示接收链路观测负载时第n路接收链路的输出响应。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112114284A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-12-22 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载微波辐射计在轨接收机增益内定标方法及系统 |
CN114046888A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-15 | 西安空间无线电技术研究所 | 基于卷积神经网络的波束合成推扫辐射计定标方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100238970A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | United States of America as represented by the Ad- ministrator of the National Aeronautics and Space | Low temperature radiometer |
KR20160072358A (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 한국항공우주연구원 | 다중대역 스윕 레이더 시스템 및 그의 반사기 빔 조사방법 |
CN105738851A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-07-06 | 华中科技大学 | 一种综合孔径微波辐射计联合校正方法 |
CN106405558A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-02-15 | 武汉华梦科技有限公司 | 基于双频天线的地基气象微波辐射计系统及测量方法 |
CN108318871A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-24 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载微波辐射计冷空定标修正方法 |
CN108646303A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-12 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于比例系数的在轨测量误差修正方法 |
-
2019
- 2019-08-28 CN CN201910803666.3A patent/CN110617889B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100238970A1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | United States of America as represented by the Ad- ministrator of the National Aeronautics and Space | Low temperature radiometer |
KR20160072358A (ko) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 한국항공우주연구원 | 다중대역 스윕 레이더 시스템 및 그의 반사기 빔 조사방법 |
CN105738851A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-07-06 | 华中科技大学 | 一种综合孔径微波辐射计联合校正方法 |
CN106405558A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-02-15 | 武汉华梦科技有限公司 | 基于双频天线的地基气象微波辐射计系统及测量方法 |
CN108318871A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-07-24 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载微波辐射计冷空定标修正方法 |
CN108646303A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-12 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于比例系数的在轨测量误差修正方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
XU JIN,ET AL.: ""Correction for Calibration Error in Hy-2b Scanning Microwave Radiomete"", 《IGARSS 2019》 * |
牛立杰 等: ""高灵敏度、高稳定度微波辐射计技术研究与实验验证"", 《电子与信息学报》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112114284A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-12-22 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载微波辐射计在轨接收机增益内定标方法及系统 |
CN112114284B (zh) * | 2020-06-22 | 2024-05-14 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载微波辐射计在轨接收机增益内定标方法及系统 |
CN114046888A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-15 | 西安空间无线电技术研究所 | 基于卷积神经网络的波束合成推扫辐射计定标方法 |
CN114046888B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-02-20 | 西安空间无线电技术研究所 | 基于卷积神经网络的波束合成推扫辐射计定标方法 |
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