CN112666636B - 微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法,首先连接试验设备,将频谱细分接收机前端接入能遍历整个采样带宽(fs/2)的点频信号源,后端连接上位机,点频信号源产生的信号进入频谱细分接收机,经过处理后输出至上位机;将信号源的频率设置为各个细分通道的中心频率,经过频谱细分接收机后,对应每个频谱细分通道能够得到一个输出,并由上位机采集输出结果;最后,计算得出相对应各个通道的耦合大小。本发明方法实现简单、可靠性高、测量效率高,可以用于星载、机载、地基精细谱段微波辐射计的性能测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种精细谱段微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法,属于微波遥感领域。
背景技术
近十年来,数值天气预报模式发展十分迅速,模式对初始场的精度和空间分辨率要求越来越高,目前的大气探测精度和分辨率已经无法满足模式精度的要求。对于微波辐射计,其所观测到的辐射值是固定视场内不同高度大气层向上微波辐射量的加权和,各探测频率的权重函数峰值高度各不相同,对不同高度的大气层信息有不同的敏感性,可以选择不同频率的探测通道来探测不同高度层的大气。为了提高大气廓线探测的垂直分辨率,可通过增加工作于不同频率上的探测通道数,即通过频谱细分实现,增加频谱细分探测通道所带来的更多分层信息从很大程度上增加了观测数据的信息量,不仅有助于改善廓线的垂直分辨率,更有助于提高探测精度。由单通道向多通道,通道数量逐渐增多实现频谱细分,从而获取更精确更丰富的探测信息,是高性能微波辐射计的发展趋势。
精细谱段微波辐射计能够对大气进行频谱细分观测,而频谱细分接收机作为最核心的单机,能够实现频谱细分功能。以数字FFT频谱细分接收机为例,其组成框图如图1所示,由高速ADC以及FPGA组成,通过ADC能够完成信号的高速采集,并输出至FPGA内。FPGA则能够按照逻辑对信号进行FFT运算,最终实现频谱细分。
频谱细分接收机输入的是模拟信号,而输出的是不同细分频带(通道)的积分功率。在实际应用当中,如果两个细分频带之间存在互耦,那么会对大气反演带来误差,因此需要对频谱细分接收机的通道间的耦合情况进行测试。
目前还未见频谱细分接收机通道间耦合情况的测试方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提出一种微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法。
本发明解决技术的方案是:
微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法,该方法的步骤包括:
(2)将频谱细分接收机前端接入所述点频信号源,后端连接上位机;
(3)令i的初值为1;
(4)设置点频信号源频率为第i个通道的中心频率;
(6)利用如下公式计算第j个通道关于第i个通道的耦合值xij:
式中,Pmax为所有通道最大输出功率;然后进入步骤(7);
所述步骤(6)中,Pmax通常为第i个通道的输出功率。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
(1)本发明实现简单,仅需提供频谱范围内的点频信号源即可完成测试;
(2)本发明测量精度高,可以精确获知每个通道的耦合大小;
(3)本发明测量效率高,输入点频信号后可以实时获取测试结果。整个测试流程简单,可以用于星载、机载、地基精细谱段微波辐射计的测试,具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为频谱细分接收机组成框图;
图2为通道互耦性能测试装置示意图;
图3为通道耦合性能测试流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
本发明提供了一种精细谱段微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法,填补了精细谱段微波辐射计频谱细分接收机通道耦合性能测试的空白。
本发明测试方法如图2所示。首先连接试验设备,将频谱细分接收机前端接入能遍历整个采样带宽(fs/2)的点频信号源,后端连接上位机,点频信号源产生的信号进入频谱细分接收机,经过处理后输出至上位机,由上位机得到最终结果;接下来,分别将信号源的频率设置为各个细分通道的中心频率,经过频谱细分接收机后,对应每个频谱细分通道能够得到一个输出,并由上位机采集输出结果;最后,通过公式(1)计算得出相对应各个通道的耦合大小。
通道间的互耦可以表示为:
式中,Pmax为所有通道最大输出功率,Pi为第i个通道输出功率。
本发明通过改变输入信号的频率遍历整个采样带宽所有的频谱细分通道,即可得到各个通道与其他通道之间的互耦大小。测试过程流程图如图3所示。具体地,本发明的测试过程如下:
(3)令i的初值为1;
(6)计算通道互耦。此时第j个通道关于第i个通道的耦合大小为
式中,Pmax为所有通道最大输出功率,通常为第i个通道,Pj为第j个通道输出功率。然后进入步骤(7)。
通过改变输入信号的频率遍历整个采样带宽所有的频谱细分通道,即可得到各个通道与其他通道之间的互耦大小。该测试过程流程图如图3所示。
本发明方法实现简单、可靠性高、测量效率高,可以用于星载、机载、地基精细谱段微波辐射计的性能测试。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (4)
1.微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法,其特征在于该方法的步骤包括:
(2)将频谱细分接收机前端接入点频信号源,后端连接上位机;
(3)令i的初值为1;
(4)设置点频信号源频率为第i个通道的中心频率;
(6)利用如下公式计算第j个通道关于第i个通道的耦合值xij:
式中,Pmax为所有通道最大输出功率;然后进入步骤(7);
4.根据权利要求1所述的微波辐射计频谱细分接收机的通道耦合性能测试方法,其特征在于:所述步骤(6)中,Pmax为第i个通道的输出功率。
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