CN111239502B - 一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统 - Google Patents
一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111239502B CN111239502B CN202010143359.XA CN202010143359A CN111239502B CN 111239502 B CN111239502 B CN 111239502B CN 202010143359 A CN202010143359 A CN 202010143359A CN 111239502 B CN111239502 B CN 111239502B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- leaky
- wave antenna
- wave
- microwave radiometer
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,包括漏波天线阵列和接收机模块。漏波天线阵列包括多个呈扇形排列的漏波天线单元,多个漏波天线单元用于分别接收目标场景的微波辐射信号;接收机模块分别与多个漏波天线单元电连接,并用于根据微波辐射信号提取目标场景的微波噪声信号,以获得目标环境的温度曲线和湿度曲线。本发明将漏波天线的“频率‑波束指向”特性应用于被动微辐射测量领域,无需机械扫描,极大降低了系统的体积、重量和成本等,系统结构简单,复杂度较低,信号处理简单,降低了平台的要求,提高了系统的冗障能力。
Description
技术领域
本发明涉及被动微波辐射测量领域,具体涉及一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统。
背景技术
目前,用于地球遥感的微波辐射计主要有实孔径微波辐射计和综合孔径微波辐射计。实孔径微波辐射计因为需要机械转台,也因为高空间分辨率需要更大口径的天线,极大得增加了系统的体积和重量。而综合孔径微波辐射计是采用稀疏的小口径天线阵列合成一个等效大的口径天线,从而提高空间分辨率,有效降低天线的体积与重量且无需机械扫描即实现对整个视场凝视成像。但是,综合孔径技术的分辨率优势是以系统复杂度和信号处理的复杂度为代价。对于大型综合孔径系统,由于阵元数目过多,系统结构和信号处理将非常复杂,大阵列系统带来的质量增大以及惯性动量增大等制约了综合孔径辐射计的规模,进一步限制了其系统性能。
为了缓解传统实孔径微波辐射计中性能指标与体积、重量间的矛盾,解决综合孔径微波辐射计中空间分辨率与系统结构、信号处理复杂度高的难题,亟需提出一种新的微波辐射计技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明提供一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,该系统包括漏波天线阵列和接收机模块。
漏波天线阵列包括多个呈扇形排列的漏波天线单元,多个所述漏波天线单元用于分别接收目标场景的微波辐射信号;接收机模块分别与多个所述漏波天线单元电连接,并用于根据所述微波辐射信号提取所述目标场景的微波噪声信号,以获得所述目标环境的温度曲线和湿度曲线。
实施本发明实施例,具有如下有益效果:
本发明实施例提供的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,由漏波天线单元接收目标场景的微波辐射信号,并由接收机模块根据多个微波辐射信号提取目标场景的微波噪声信号,其主要实现原理为:利用漏波天线的“频率-方向扫描”的特性,构造一个基于漏波天线的实孔径微波辐射计,而根据“频率”-“指向”-“亮温”-“像素”的关系,可以根据接收到的微波辐射信号提取一个小范围场景的微波噪声信号,进而实现对一个小范围场景的亮温成像;然后将多个基于漏波天线的实孔径微波辐射计以扇形排列,进而可以实现对一定宽度范围内场景的亮温成像。因此,本发明将漏波天线“频率-波束指向”特性应用于被动微辐射测量领域,无需机械扫描,极大降低了系统的体积、重量和成本等,系统结构简单,复杂度较低,信号处理简单,降低了平台的要求,提高了系统的冗障能力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的第一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种漏波天线阵列的分布示意图;
图3是本发明实施例提供的单个漏波天线单元的扫描示意图;
图4是本发明实施例提供的一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统在目标场景的扫描足迹示意图;
图5是本发明实施例提供的另一种漏波天线阵列的分布示意图;
图6是图5实施例提供的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统的纵向扫描示意图;
图7是本发明实施例提供的另一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统在目标场景的扫描足迹示意图;
图8是本发明实施例提供的又一种漏波天线阵列的分布示意图;
图9是本发明实施例提供的又一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统在目标场景的扫描足迹示意图;
图10是本发明实施例提供的第二种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统的结构示意图;
图11是本发明实施例提供的第三种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统的结构示意图;
图12是本发明实施例提供的一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统的定标结构示意图;
图13是本发明实施例提供的另一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统的定标结构示意图。
具体实施方式
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,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前,微波辐射计是用于测量微波辐射的仪器。温度高于绝对零度(0K)的物体都会产生非相干电磁辐射(即辐射非相干电磁波),物体的这种非相干电磁辐射亦称为热辐射。物体在微波频段的电磁辐射称为微波辐射,或为称微波热辐射。微波辐射测量具有全天时、准全天候(可穿透云层、浓雾、小雨和烟尘等)的特点,可穿透地表、植被以及人体等一定深度,可以提供红外可见光手段不能提供的信息,在地球遥感与灾害监测、月球与深空探测、制导、安检、医疗、科学研究等领域有广泛的应用。微波辐射计不发射信号,也不依赖于其它发射源的信号,因此在遥感领域,微波辐射测量亦被称为被动微波遥感,可用于大气微波遥感(大气温度、大气湿度和降水)、海洋微波遥感(海面温度、海面风场、海水盐度和海冰覆盖)、陆地微波遥感(土壤湿度、雪覆盖)、气候与环境遥感(大气成分和环境污染)及深空探测科学研究等多个领域。因此,微波辐射计是利用被动的接收,各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度曲线和湿度曲线。
请参阅图1,本实施例提供一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100,该系统包括漏波天线阵列10和接收机模块20。漏波天线阵列10包括多个呈扇形排列的漏波天线单元11,多个漏波天线单元11用于分别接收目标场景的微波辐射信号。接收机模块20分别与多个漏波天线单元11电连接,并用于根据微波辐射信号提取目标场景的微波噪声信号,以获得目标环境的温度曲线和湿度曲线。
其中,根据频率扫描天线的原理,其波束指向随工作频率的变化而发生改变。频扫天线的结构主要有两种:一种是利用慢波线结构来形成扫描波束;另一种是用漏波天线来形成扫描波束。漏波天线是一类典型的行波天线,通常具有频率扫描能力和很强的方向性,适用于微波频段高段以及毫米波频段。将毫米波频扫天线用于被动毫米波成像技术是由于自身具有不可替代的优势,通过频率扫描天线的频率与天线波束空间位置的对应关系,可以有效减少馈源天线的数量,同时也可以实现只用一个接收机就能完成对空间的扫描,极大的降低了成本,因此具有广阔的应用前景。
具体地,漏波天线单元11作为漏波天线阵列10的基本单元,假设微波辐射计系统的带宽为B,要求的角分辨率为R,所要求的观测视场范围为(-F°,F°)。在此情况下,要求每个漏波天线单元11的角分辨率同样为R,扫描角度范围大小为θ,如图3所示,则漏波天线单元11在扫描角度θ范围内的波束个数为M,则可得到M与角分辨率和扫描角度范围θ的关系如下:
M=θ/R
基于单个漏波天线单元11的特征,针对微波辐射计系统要求,设计基于漏波天线的分布式漏波天线阵列10。具体地,整个分布式漏波天线阵列10由N个漏波天线单元11组成一个扇形,每一个漏波天线单元11是一个频扫天线。假设扫描范围为θ(其中,漏波天线单元11的扫描角分辨率为Δθ,波束数为S,则θ=ΔθS),分辨率为R,在扫描范围内波束个数为M,每个漏波天线单元11独立实现对θ角度范围内的观测,N个漏波天线单元11扫描区域独立且连续,则整个分布式方漏波天线阵列10的观测角度为width=θN,即有
F=θN/2
在工作时,通过调整漏波天线单元11的接收频率,使得频扫天线的方向图依次按照顺序实现从左到右(或从右到左)的扫描,所有漏波天线单元11的波束扫描时序一致,即N个漏波天线单元11的波束扫描时序一致。其对应的在目标场景(例如地面)的扫描示意图如图4所示,一个扫描周期内依次扫描一个漏波天线单元11的波束,以第一个漏波天线单元11为例,依次按照顺序扫描波束1、…、波束T、…波束S,然后扫描第二个漏波天线单元11的波束,直至扫描完第N个漏波天线单元11的波束。当一次扫描周期完成后,则可实现对视场范围(-F°,F°)的全扫描成像。
而接收机模块20分别与多个漏波天线单元11电连接。接收机模块20与一个漏波天线单元11构成一个实孔径微波辐射计,并用于根据微波辐射信号提取目标场景的微波噪声信号,并进行相关的计算,进而获得目标环境的温度曲线和湿度曲线。
综上,实施本发明实施例,具有如下有益效果:
本发明实施例提供的一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100,由漏波天线单元11接收目标场景的微波辐射信号,并由接收机模块20根据多个微波辐射信号提取目标场景的微波噪声信号,其主要实现原理为:利用漏波天线的“频率-方向扫描”的特性,构造一个基于漏波天线的实孔径微波辐射计,而根据“频率”-“指向”-“亮温”-“像素”的关系,可以根据接收到的微波辐射信号提取一个小范围场景的微波噪声信号,进而实现对一个小范围场景的亮温成像;然后将多个基于漏波天线的实孔径微波辐射计以扇形排列,进而可以实现对一定宽度范围内场景的亮温成像。因此,本发明将漏波天线“频率-波束指向”特性应用于被动微辐射测量领域,该系统相对于传统的实孔径微波辐射计而言,无需机械扫描,极大降低了系统的体积、重量和成本等,缓解了实孔径微波辐射计系统的关键性能指标与系统体积、重量、制造难度间的矛盾;该系统相对于综合孔径微波辐射计而言,只少许漏波天线和接收机单元,系统结构简单,复杂度较低,信号处理简单,降低了平台的要求,提高了系统的冗障能力。
请继续参阅图2,在某一个实施例中,多个漏波天线单元11以弧形排列在同一水平面,且多个漏波天线单元11的扫描区域独立且连续。
多个漏波天线单元11设置在同一水平面,并以O点为圆心的扇形排列,使得每个漏波天线单元11分别指向不同的方向。同时,多个漏波天线单元11的扫描区域独立且连续,例如第一个漏波天线单元11的扫描区域与第二个漏波天线单元11的扫描区域错开,第N-1个漏波天线单元11的扫描区域与第N个漏波天线单元11的扫描区域错开。如此,漏波天线阵列10能够实现较大面积的扫描区域,扩大检测范围。
请参阅图5,在某一个实施例中,多个漏波天线单元11沿预设轴依次排列,且多个漏波天线单元11的扫描区域独立且连续。
在地球遥感中,该基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100通过频扫实现交轨方向的扫描成像,通过卫星的运行,实现顺轨方向的推扫。从理论上,该系统的交轨方向的幅宽不受限制,只要增加漏波天线单元11的个数,则可实现对目标场景的宽视场扫描成像。然而,当要求的漏波天线的角分辨率较大,且工作频率较低时(L波段或C波段),单个漏波天线单元11的物理尺寸较大,多个漏波天线单元11组成的扇形结构物理尺寸较大,不利于卫星的装载,因此需要对这种扇形的漏波天线阵列10进行变形,即每个漏波天线单元11的指向不变,但均移到一个轴上,沿着轴向依次排列,类似于“糖葫芦”或“螺旋型”,其横向示意图如图5所示,其纵向示意图如图6所示。这种结构分布降低了漏波天线阵列10的横向物理尺寸,但增加了漏波天线阵列10的纵向物理尺寸,适用于低频段天线。对应的,在工作时,通过调整漏波天线单元11的接收频率,使得频扫天线的方向图依次按照顺序实现从左到右(或从右到左)的扫描,所有漏波天线单元11的波束扫描时序一致,其对应的在目标场景(例如地面)的扫描示意图如图7所示。
请参阅图8,在某一个实施例中,多个漏波天线单元11以弧形排列且均指向同一中心,多个漏波天线单元11的扫描区域独立且连续。
目前,由于被动毫米波成像技术不辐射任何信号、成像帧数快,其在安防安检方面的应用也是一个研究热点。当前相关产品所面临的主要问题是系统硬件和信号处理复杂,造价高等问题,而提出了基于漏波天线的分布式微波(毫米波)辐射计系统可作为安防安检的一个有效的解决方案。在被动毫米波成像技术中,主要是近场成像,采用图2和图5中的扇形结构不利于实际的成像实现,因此,根据实际情况,对这种扇形结构进行了一定的变形,形成“焦点-扇形”结构,如图8所示,多个漏波天线单元11以弧形排列且均指向同一中心点O。对应的,在工作时,通过调整漏波天线单元11的接收频率,使得频扫天线的方向图依次按照顺序实现从左到右(或从右到左)的扫描,所有漏波天线单元11的波束扫描时序一致,其对应的在目标场景(例如地面)的扫描示意图如图9所示,其中一个扫描周期是指一个频扫天线从波束1扫描至波束S。
这种“焦点-扇形”结构易于构成安检门,安检门水平方向由基于漏波天线的分布式毫米波辐射计系统组成,垂直方向通过机械扫描,进而实现对人体的毫米波辐射成像,安检门的系统结构设想如图8所示。在安防安检中,由于是近场成像,分辨率要求较高,且整套系统的物理尺寸不宜过多,因此,该基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100的工作频段应选择的高频段,毫米波波段(比如W波段和大气窗口波段)。
请继续参阅图1,在某一个实施例中,接收机模块20包括多路接收通道、本振21和第一功分器22。每路接收通道包括依次连接的低噪声放大器23(Low Noise Amplifier,LNA)、射频放大器24、混频器25和窄带滤波器26,本振21采用变频,并通过第一功分器22分别与每路接收通道的混频器25连接。
基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100的最大的特点则是利用漏波天线的天线方向图指向随工作频率的变化,可实现对角度θ范围内场景的扫描。对于整个系统带宽B而言,在后端需要将整个带宽细分M分来实现对角度θ范围内场景的扫描。针对这一问题,本实施例提供一种接收机方案,即通过本振21扫频,分时采集各个子带,实现对单个波束范围内目标场景微波噪声信号的提取。
如图1所示,本实施例给出了一种本振21扫描、分时分频的接收机方案,本振21采用变频,本振21通过的第一功分器22功分至N路的混频器25,混频器25输出的中频信号通过一个带宽为B/M的窄带滤波器26,进而获取每个频率子带所对应的波束范围内的噪声信号。假设漏波天线对应的扫描带宽为f±B/2,窄带滤波器26的带宽为fIF±B/2M,则本振21依次输出为n∈(0,1,…M-1),最终每路接收机通道依次(分时)输出的每个频率子带所对应的波束范围内的噪声信号。最后,通过定标可实现对观测视场(-F°,F°)范围内的亮温图像。
在某一个实施例中,接收机模块20还包括中频放大器29(PowerAmplifier,PA)、平方律检波器和积分器。
在微波辐射计中,角分辨率和系统灵敏度是系统的两项关键指标。在该基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100中,角分辨率取决于单个漏波天线的3dB波束宽度。微带漏波天线辐射特性可以用漏波传播系数kz=βz-jaz来说明,其中βz为漏波相位系数,az为漏波衰减系数。az说明天线单位长度向外辐射能量的多少,az与天线主波束的半功率波瓣宽度θHPBW有线性关系:
而当βz满足(为自由空间波数)时,微带漏波天线工作于第一高阶模TE01,能量以空间波的形式向外辐射,主波束在法线方向和端射方向之间扫描,一般被称为微带漏波天线的电控频扫特性。角分辨率由具体的应用要求决定,由漏波天线的3dB角分辨率实现。
对于上述实施例的单个漏波天线单元11,系统带宽B,角分辨率R,整个系统的观测视场为[-F°,F°],漏波天线单元11的个数为N,则单个漏波天线单元11的扫描角度为2F/N,假设在带宽B内扫描,则频扫天线一个波束的带宽为一次扫描时间为1S,则单个波束的积分时间为则系统的灵敏度为
在一具体实施例中,一个基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100(海洋二号)的观测频率为10.7GHz(100MHz±10%),角分辨率为2.39°±0.2°,幅宽≥1600,轨道高度为800km,则F=45,此时其中单个漏波漏波天线单元11的物理尺寸为0.76m,共7个单元,圆弧半径为3.5m。
请参阅图10,在某一个实施例中,接收机模块20包括多路接收通道、本振21和第一功分器22。每路接收通道包括一个低噪声放大器23、一个射频放大器24、一个混频器25、一个第二功分器27和多个窄带滤波器26。每路接收通道的低噪声放大器23、射频放大器24和混频器25依次连接。本振21采用固定频率,并通过第一功分器22分别与每路接收通道的混频器25连接,每路接收通道的混频器25通过第二功分器27分别与多个窄带滤波器26连接。
如图10所示,本实施例给出了一种中频子带划分的接收机方案。在这种方案中,本振21采用固定频率,本振21通过的第一功分器22功分至N路的混频器25,混频器25输出的中频信号输出至一个路的第二功分器27,功分器端口连接一个带宽为的窄带滤波器26,且每个窄带滤波器26的中心频点依次为n∈(0,1,…M-1)。对于一路接收通道而言,最终通过窄带滤波器26输出的信号依次覆盖了带宽B的噪声信号,每个窄带滤波器26输出的中频信号对应于一个波束范围内场景的热辐射噪声信号。对于这种接收机方案,由于是实时子带划分,能够同时获取单个漏波天线单元11带宽B所对应的波束范围内的各小波束内场景的热辐射噪声信号,但后端需要的窄带滤波器26、第二功分器27、平方律检波器和积分器的数目较多,这种系统结构是以系统的复杂度换取。
请参阅图11,在某一个实施例中,接收机模块20包括多路接收通道、本振21和第一功分器22。每路接收通道包括依次连接的低噪声放大器23、射频放大器24、混频器25、带通滤波器28、中频放大器29、高速采集器和数据处理器,本振21采用固定频率,并通过第一功分器22分别与每路接收通道的混频器25连接。
如图11所示,本实施例给出了中频频谱子带“软”化分的接收机方案。与上述实施例不同的是,本实施例中混频的中频输出直接连接一个带宽B的带通滤波器28,随后连接一个中频放大器29,接着连接一个高速采集器,高速采集器用于将带宽B内的噪声信号采集量化为数字信号。高速采集器再连接一个数据处理器,数据处理器用于对数字信号进行傅里叶变换,在频域进行频谱细分,分离出不同波束所对应的频率范围内的噪声信号。本实施例同上述实施例一样,同样可同时获取漏波天线扫描范围θ的场景的各波束所对应的场景的噪声信号。但对比上述实施例,本实施例降低了系统硬件的复杂度,增加了系统信号处理的复杂度。
由此可知,在这种情况下,当N大于1时,系统的灵敏度优于传统的实孔径微波辐射计的灵敏度。在上述具体的实施例中,该系统(海洋二号)结构获得灵敏度是现有的近3倍。
对于上述三种实施例中的接收机方案,经比较可得如下表1,表1为三种实施例的接收机方案的比较表。
表1
请参阅图12,在某一个实施例中,基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100还包括定标开关30,串接在每个漏波天线单元11的输出端口和接收机模块20之间,并用于切换预设的高温源和低温源。
在地球遥感中,最终要获得的是定量化遥感数据,因此,定标化的过程即定标在微波辐射计中是非常重要的一环,最终关系到遥感数据的数据质量。在微波辐射计中,最常用的定标方法是两点定标,利用两个精确已知的输入量(定标源)确定辐射计系统的线性关系。针对提出的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100,提出了内定标和外定标两种定标方案。
本实施例为内定标方案,主要是在内部天线输出端口加入一个定标开关30,依次切换至温度精确已知的低温源和高温源。如图12所示,进而确定系统的输入输出线性关系。假设系统输入输出关系如下式所示:
Vout=aT+b
假设内部定标高温源和低温源精确已知,分别为Thot和Twarm,输出的电压值分别为Vhot和Vwarm,即有:
Vhot=aThot+b
Vwarm=aTwarm+b
由此可得:
当观测的场景输出的电压值为Vscene,即有Vscene=aTscene+b,由此可得:
由于a和b的值已知,则获取场景的亮温值Tscene。
请参阅图13,在某一个实施例中,基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100还包括旋转臂40,旋转臂40的两端分别用于安装预设的高温源和低温源,并以多个漏波天线单元11的扇形中心(圆心O)为旋转中心,能够绕着多个漏波天线单元11周期性旋转。
外定标方案是在天线口面对分布式微波辐射计系统100进行定标,其定标方法同HY-2、风三、SMAP、Windsat、Aquarius的定标方法是相同的。
具体地,旋转臂40的两端分别用于安装预设的高温源和低温源,而高温源和低温源作为定标源,其中高温源采用吸波材料,低温源采用冷空材料。如图13所示,旋转臂40两端分别安装吸波材料和冷空反射镜,通过旋转臂40的旋转,周期依次实现对各个漏波天线单元11的定标,定标方程同上述内定标方程类似,在此不再赘述。
综上所述,实施本发明实施例中的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100,具有如下有益效果:
本发明实施例提供的一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100,将漏波天线的“频率-波束指向”特性应用于被动微波辐射测量领域,提出一种新型、适用于地球遥感、安防安检的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100。本发明的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统100具有优点:无需机械扫描,极大降低了系统的体积、重量和成本等,系统结构简单,复杂度较低,信号处理简单,降低了平台的要求,提高了系统的冗障能力,具有广阔的应用前景。例如军事领域:为军事活动、局部战争等提供重要的水文、气象等环境保障信息,亦可应用机载对地被动微波辐射无源探测。再例如科学领域:为全球气候变化研究、气象预测等提供稳定可靠的观测数据。再如民用领域:可用于地铁、机场、重要会议等场所的被动无源安检安防设备,市场广阔,市场规模达数十亿、数百亿,目前尚未见相关成熟产品。
以上是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,包括:
漏波天线阵列,包括多个呈扇形排列的漏波天线单元,多个所述漏波天线单元用于分别接收目标场景的微波辐射信号;和
接收机模块,分别与多个所述漏波天线单元电连接,并用于根据所述微波辐射信号提取所述目标场景的微波噪声信号,以获得所述目标环境的温度曲线和湿度曲线。
2.根据权利要求1所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,多个所述漏波天线单元设置在同一水平面,并以O点为圆心扇形排列,使得每个所述漏波天线单元分别指向不同的方向;其中,多个所述漏波天线单元的扫描区域独立且连续。
3.根据权利要求1所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,多个所述漏波天线单元沿预设轴依次排列,且多个所述漏波天线单元的扫描区域独立且连续。
4.根据权利要求1所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,多个所述漏波天线单元以弧形排列且均指向同一中心,多个所述漏波天线单元的扫描区域独立且连续。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,多个所述漏波天线单元的波束扫描时序一致。
6.根据权利要求2至4中任意一项所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,
所述接收机模块包括多路接收通道、本振和第一功分器;每路所述接收通道包括依次连接的低噪声放大器、射频放大器、混频器和窄带滤波器,所述本振采用变频,并通过所述第一功分器分别与每路所述接收通道的混频器连接。
7.根据权利要求2至4中任意一项所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,
所述接收机模块包括多路接收通道、本振和第一功分器;每路所述接收通道包括一个低噪声放大器、一个射频放大器、一个混频器、一个第二功分器和多个窄带滤波器;每路所述接收通道的所述低噪声放大器、所述射频放大器和所述混频器依次连接;所述本振采用固定频率,并通过所述第一功分器分别与每路所述接收通道的混频器连接,每路所述接收通道的混频器通过所述第二功分器分别与多个所述窄带滤波器连接。
8.根据权利要求2至4中任意一项所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,
所述接收机模块包括多路接收通道、本振和第一功分器;每路所述接收通道包括依次连接的低噪声放大器、射频放大器、混频器、带通滤波器、中频放大器、高速采集器和数据处理器,所述本振采用固定频率,并通过所述第一功分器分别与每路所述接收通道的混频器连接。
9.根据权利要求1所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,还包括:
定标开关,串接在每个所述漏波天线单元的输出端口和所述接收机模块之间,并用于切换预设的高温源和低温源。
10.根据权利要求1所述的基于漏波天线的分布式微波辐射计系统,其特征在于,还包括:
旋转臂,所述旋转臂的两端分别用于安装预设的高温源和低温源,并以多个所述漏波天线单元的扇形中心为旋转中心,能够绕着多个所述漏波天线单元周期性旋转。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010143359.XA CN111239502B (zh) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | 一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010143359.XA CN111239502B (zh) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | 一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111239502A CN111239502A (zh) | 2020-06-05 |
CN111239502B true CN111239502B (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=70873292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010143359.XA Active CN111239502B (zh) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | 一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111239502B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023193081A1 (en) * | 2022-04-05 | 2023-10-12 | Huawei Technologies Canada Co., Ltd. | Wireless systems, apparatuses, modules, and methods using leaky-wave antenna array as filter banks for beam-forming and/or beam-scanning |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4864309A (en) * | 1987-08-18 | 1989-09-05 | Hughes Aircraft Company | Microwave radiometer |
JPH07209360A (ja) * | 1994-01-10 | 1995-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波放射計 |
CN101285862A (zh) * | 2008-05-09 | 2008-10-15 | 华中科技大学 | 一种全数字补偿微波辐射计 |
CN201138358Y (zh) * | 2007-07-20 | 2008-10-22 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一维综合孔径微波辐射计 |
CN101349719A (zh) * | 2007-07-20 | 2009-01-21 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 全极化综合孔径微波辐射计 |
CN104793061A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-22 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种星载干涉式微波辐射计及其定标方法 |
CN105283076A (zh) * | 2013-06-14 | 2016-01-27 | Gea食品策划巴克尔公司 | 温度检测设备和热处理设备 |
CN106218925A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-14 | 北京卫星环境工程研究所 | 用于大型平面微波天线真空热试验的吸波外热流模拟系统 |
CN106848581A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-13 | 电子科技大学 | 用于近场聚焦的内向零阶Hankel漏波天线 |
CN107942146A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-04-20 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种微波辐射计天线辐射效率测试方法及系统 |
CN109239699A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载分布式综合孔径微波辐射计系统及设计方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105990688A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-10-05 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种二维阵电扫描天线及其扫描方法 |
KR101870387B1 (ko) * | 2017-04-28 | 2018-06-22 | 동국대학교 산학협력단 | 라디오미터 및 그 동작 방법과 이를 이용한 화재 감지 시스템 |
CN109599677A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-04-09 | 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) | 多极化数字波束形成天线 |
-
2020
- 2020-03-04 CN CN202010143359.XA patent/CN111239502B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4864309A (en) * | 1987-08-18 | 1989-09-05 | Hughes Aircraft Company | Microwave radiometer |
JPH07209360A (ja) * | 1994-01-10 | 1995-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波放射計 |
CN201138358Y (zh) * | 2007-07-20 | 2008-10-22 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一维综合孔径微波辐射计 |
CN101349719A (zh) * | 2007-07-20 | 2009-01-21 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 全极化综合孔径微波辐射计 |
CN101285862A (zh) * | 2008-05-09 | 2008-10-15 | 华中科技大学 | 一种全数字补偿微波辐射计 |
CN105283076A (zh) * | 2013-06-14 | 2016-01-27 | Gea食品策划巴克尔公司 | 温度检测设备和热处理设备 |
CN104793061A (zh) * | 2015-04-28 | 2015-07-22 | 中国科学院空间科学与应用研究中心 | 一种星载干涉式微波辐射计及其定标方法 |
CN106218925A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-14 | 北京卫星环境工程研究所 | 用于大型平面微波天线真空热试验的吸波外热流模拟系统 |
CN106848581A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-13 | 电子科技大学 | 用于近场聚焦的内向零阶Hankel漏波天线 |
CN107942146A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-04-20 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种微波辐射计天线辐射效率测试方法及系统 |
CN109239699A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载分布式综合孔径微波辐射计系统及设计方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Integrated arrays on silicon at terahertz frequencies;Goutam Chattopadhayay,et.;《 2011 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation 》;20110708;全文 * |
THz Imaging Using Uncooled Wideband Direct Detection Focal Plane Arrays;Sven van Berkel,et.;《IEEE TRANSACTIONS ON TERAHERTZ SCIENCE AND TECHNOLOG》;20170930;全文 * |
X 波段二维综合孔径微波辐射计试验系统研究;王佳坤等;《空间电子技术》;20170430;全文 * |
一种基于漏波天线的分布式微波辐射计研究;李鹏飞等;《系统工程与电子技术》;20210813;全文 * |
一种综合孔径微波辐射计成像处理算法;陈海建等;《宇航计测技术》;20190630;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111239502A (zh) | 2020-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rauber et al. | Radar meteorology: A first course | |
Raghavan | Radar meteorology | |
Latteck et al. | MAARSY: The new MST radar on And⊘ ya—System description and first results | |
CN108535725A (zh) | 星载多频段一维综合孔径一维实孔径的微波辐射探测方法 | |
Chen et al. | Hainan coherent scatter phased array radar (HCOPAR): System design and ionospheric irregularity observations | |
Gibson | Lunar thermal radiation at 35 kmc | |
CN111239502B (zh) | 一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统 | |
Tachi et al. | Advanced microwave scanning radiometer (AMSR): Requirements and preliminary design study | |
Basholli et al. | Influence of terrain and atmospheric conditions on the propagation of radio waves | |
CN208224481U (zh) | 一种毫米波信号收发一体机 | |
Zhang et al. | In-orbit performance of microwave humidity and temperature sounder (MWHTS) of the Chinese FY-3C meteorological satellite | |
Pujara et al. | Historical and planned uses of antenna technology for space-borne microwave radiometers | |
Jones et al. | Microwave Scattering from the Ocean Surface (Short Papers) | |
Xie et al. | Development and calibration of a K-band ground-based hyperspectral microwave radiometer for water vapor measurements | |
Ye et al. | Towards multi-frequency soil moisture retrieval using P-and L-band passive microwave sensing technology | |
Watkins | High-power radar for meteorological stuides in clear air | |
McKay et al. | All-sky interferometric riometry | |
Shiue et al. | Remote sensing and microwave radiometry | |
Li et al. | The prototype incoherent scatter radar system of Nanchang University | |
Takano et al. | Development and performance of the millimeter‐wave cloud profiling radar at 95 GHz: Sensitivity and spatial resolution | |
Rubinstein et al. | Passive microwave systems | |
Bhadoria et al. | System design of ground based sounder for nowcasting | |
Bulkin et al. | Radiometeorological research at the Murom Institute | |
Edelsohn | Applications of synthetic aperture radiometry | |
Samson et al. | Phased array of 619-element Yagi-Uda antenna for Wind Profiler Radar at Cochin University of Science and Technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |