一種微波高光譜接收機及方法技術

本發明專利技術提供一種微波高光譜接收機及方法，所述接收機包括：一級接收裝置，用于接收天線輸入的高頻信號，對所述高頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分的所述高頻信號下變頻為第一中頻信號，放大輸出所述第一中頻信號至所述二級接收裝置；所述二級接收裝置，用于接收放大后的所述第一中頻信號，將所述第一中頻信號等功率劃分為多路中頻信號，并對所述多路中頻信號中的每路中頻信號進行頻段劃分后進行平方率檢波，得到帶有天空亮溫信息的電壓信號，放大并輸出所述電壓信號。本發明專利技術采用兩級級聯結構的接收單元，第一級接收裝置頻段劃分按時間順序串行實現，降低了系統的復雜度；第二級接收裝置頻段劃分同時并行實現，減少了系統掃描時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及氣象監測領域，尤其涉及。
技術介紹
在氣象監測方面，傳統多通道微波輻射計選用超外差接收機和接收機陣列這兩種接收機結構。超外差接收機將天線輸出的高頻信號下變頻到低頻處理，并通過調諧本振頻率的方式進行頻段劃分；接收機陣列則直接對天線輸出信號進行功分、濾波處理，完成頻段劃分。微波高光譜輻射計需要獲得工作頻段內連續的大氣輻射譜線，接收機的通道數達到一百個以上。若選用超外差接收機結構，采用下變頻的方式將接收信號下變頻至零中頻，然后采用一個固定的低通濾波器濾取所需帶寬，頻段的選擇取決于頻率合成器所發射的信號頻率，由于頻率合成器在同一個時間內只能發射一個信號頻率，所以這種頻段劃分方式需要按時間順序完成下變頻的過程，也就是導致系統掃描時間的增加，不利于觀測快速的天 氣變化；若選用接收機陣列結構，接收機陣列將接收信號功分至多路，然后采用多個帶通濾波器組濾取所需頻帶，頻段的選擇取決于帶通濾波器組的頻率響應，由于接收信號功分至多個帶通濾波器組同時進行工作，所以這種頻段劃分方式是并行完成頻段劃分的過程，然而帶通濾波器組的數量等于接收機的通道數量，所以接收機通道數多的時候，系統的復雜度也隨之上升，不利于微波輻射計的研制和運載。因此，如何降低接收的掃描時間并且降低接收系統的復雜程度是一個需要解決的問題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供，以降低系統掃描時間和系統的復雜度。為解決上述問題，本專利技術實施例提供的技術方案如下一方面，本專利技術提供一種微波高光譜接收機，包括一級接收裝置與二級接收裝置，其中，所述一級接收裝置，用于接收天線輸入的高頻信號，對所述高頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分的所述高頻信號下變頻為第一中頻信號，放大輸出所述第一中頻信號至所述二級接收裝置；所述二級接收裝置，用于接收放大后的所述第一中頻信號，將所述第一中頻信號等功率劃分為多路中頻信號，并對所述多路中頻信號中的每路中頻信號進行頻段劃分后進行平方率檢波，得到帶有天空亮溫信息的電壓信號，放大并輸出所述電壓信號。可選的，所述一級接收裝置包括高頻放大模塊、鏡像噪聲濾波模塊、下變頻模塊和中頻放大模塊，其中，所述高頻放大模塊，用于接收天線輸入的高頻信號，放大并輸出所述高頻信號；所述鏡像噪聲濾波模塊，用于對高頻放大模塊產生的額外噪聲分量進行濾波；對將要輸出給下變頻模塊的高頻信號進行預濾波，抑制鏡像噪聲；以及接收下變頻模塊發出的控制信號，根據所述控制信號控制所述高頻信號輸出至對應的腔體濾波器中；所述下變頻模塊，用于接收所述鏡像噪聲濾波模塊預濾波后的高頻信號，對所述高頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分的所述高頻信號進行下變頻處理，得到第一中頻信號，輸出所述第一中頻信號；所述中頻放大模塊，用于接收并放大所述第一中頻信號，輸出所述放大的第一中頻信號至所述二級接收裝置。可選的，所述高頻放大模塊包括波導同軸轉換組件和高頻低噪聲放大器；所述波導同軸轉換組件，用于將所述接收天線的波導接口轉換為同軸接口 ； 所述高頻低噪聲放大器，用于放大通過所述同軸接口接收天線輸入的高頻信號。可選的，所述鏡像噪聲濾波模塊包括第一微波開關、第二微波開關，以及多個多階帶通濾波器，其中，每個多階帶通濾波器的一端連接有第一微波開關，另一端連接有第二微波開關，所述第一微波開關還與高頻放大模塊和頻率合成器連接，所述第二微波開關還與下變頻模塊中的下變頻器和頻率合成器連接；第一微波開關的開和關，以及第二微波開關的開和關，受所述頻率合成器輸出的控制信號的控制。可選的，所述下變頻模塊包括頻率合成器和下變頻器，其中，所述頻率合成器，用于生成不同頻率的本振信號，并輸出所述本振信號給所述下變頻器；以及生成控制信號，將所述控制信號輸出至所述鏡像噪聲濾波模塊；所述下變頻器，用于根據所述本振信號對所述高頻放大模塊輸出的高頻信號進行下變頻處理，得到第一中頻信號，并將所述第一中頻信號輸出給中頻放大模塊。可選的，所述頻率合成器包括鎖相模塊和倍頻模塊；其中，所述鎖相模塊，用于將低頻的參考頻率源提供的參考頻率倍頻至中頻頻段；所述倍頻模塊，用于依據頻率合成器的所需的輸出頻率，根據所述參考頻率選取低頻倍頻通路或高頻倍頻通路，輸出滿足預設帶寬的本振信號。可選的，所述鎖相模塊包括參考頻率源、數字分頻器、鑒相器和壓控振蕩器，其中，所述參考頻率源，用于提供標準的參考頻率；所述數字分頻器，用于提供不同分頻比，以所述參考頻率源提供的參考頻率為頻率步進，在所述鑒相器配合下控制所述壓控振蕩器的輸出頻率。可選的，所述倍頻模塊包括第一二倍頻器、第一單刀雙擲開關、第二單刀雙擲開關、第一帶通濾波器、第二二倍頻器、第二帶通濾波器、本振放大器和低通濾波器；其中，所述第一帶通濾波器與第二二倍頻器形成高頻倍頻通路，第二帶通倍頻器形成低頻倍頻通路，其中，所述第一二倍頻器，用于將所述鎖相模塊的輸出信號進行倍頻；所述第一單刀雙擲開關，用于控制所述第一二倍頻器輸出的信號輸出至所述第一帶通濾波器或第二帶通濾波器；所述第一帶通濾波器，用于濾取接收到信號的低頻信號，并將所述低頻信號輸出至所述第二二倍頻器；所述第二二倍頻器對接收到的低頻信號進行倍頻后輸出至所述第二單刀雙擲開關;所述第二帶通濾波器，用于濾取所述鎖相模塊輸出的高頻信號，并將所述高頻信號輸出至所述第二單刀雙擲開關；所述第二單刀雙擲開關，用于控制所述第二二倍頻器發送的信號或所述第二帶通濾波器發送的信號輸出至本振放大器；所述本振放大器，用于接收并放大所述第二單刀雙擲開關輸入的本振信號；所述第一低通濾波器，用于濾取所述低頻倍頻通路或高頻倍頻通路所產生的額外噪聲分量，輸出本振信號至所述下變頻器。可選的，可選的，所述中頻放大模塊包括中頻低噪聲放大器和第二低通濾波器；所述中頻低噪聲放大器，用于放大由所述下變頻模塊輸出的中頻信號； 所述第二低通濾波器，用于過濾所述中頻低噪聲放大器產生的額外噪聲分量。可選的，所述二級接收裝置包括功分模塊，用于將一級接收裝置輸出的第一中頻信號等功率劃分為多路中頻信號，并通過多路通道輸出所述多路中頻信號至腔體濾波模塊組；腔體濾波模塊組，用于對接收到的每路中頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分后的中頻信號輸出至平方率檢波模塊組；平方率檢波模塊組，用于對接收到頻段劃分后的每路中頻信號進行平方率檢波，控制輸出帶有天空亮溫信息的電壓信號的帶寬；視頻放大模塊，用于對接收到平方率檢波模塊組輸出的電壓信號進行放大，并將放大后的電壓信號輸出至氣象信息采集裝置。可選的，所述腔體濾波模塊組包括多個腔體濾波器，每個腔體濾波器為七階橢圓腔體濾波器；所述平方率檢波模塊組包括多個檢波器，每個檢波器為二極管檢波器；其中，所述腔體濾波器和檢波器的個數相同；所述視頻放大模塊包括級聯的兩級運算放大器。相應的，本專利技術還提供一種微波高光譜接收方法，所述方法包括接收天線輸入的高頻信號；對所述高頻信號進行頻段劃分；將頻段劃分后的所述高頻信號下變頻為第一中頻信號，放大所述第一中頻信號；將放大后的所述第一中頻信號等功率劃分為多路中頻信號；對所述多路中頻信號中的每路中頻信號進行頻段劃分后進行平方率檢波，得到帶有天空亮溫信息的電壓信號，并放大輸出所述電壓信號。可選的，所述將頻段劃分后的所述高頻信號下變頻為第一中頻信號包括生成本振信號；根據所述本振信號對所述頻段劃分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微波高光譜接收機，其特征在于：包括一級接收裝置與二級接收裝置，其中，所述一級接收裝置，用于接收天線輸入的高頻信號，對所述高頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分的所述高頻信號下變頻為第一中頻信號，放大輸出所述第一中頻信號至所述二級接收裝置；所述二級接收裝置，用于接收放大后的所述第一中頻信號，將所述第一中頻信號等功率劃分為多路中頻信號，并對所述多路中頻信號中的每路中頻信號進行頻段劃分后進行平方率檢波，得到帶有天空亮溫信息的電壓信號，放大并輸出所述電壓信號。

【技術特征摘要】
1.一種微波高光譜接收機，其特征在于包括一級接收裝置與二級接收裝置，其中， 所述一級接收裝置，用于接收天線輸入的高頻信號，對所述高頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分的所述高頻信號下變頻為第一中頻信號，放大輸出所述第一中頻信號至所述二級接收裝置； 所述二級接收裝置，用于接收放大后的所述第一中頻信號，將所述第一中頻信號等功率劃分為多路中頻信號，并對所述多路中頻信號中的每路中頻信號進行頻段劃分后進行平方率檢波，得到帶有天空亮溫信息的電壓信號，放大并輸出所述電壓信號。2.根據權利要求I所述的微波高光譜接收機，其特征在于，所述一級接收裝置包括高頻放大模塊、鏡像噪聲濾波模塊、下變頻模塊和中頻放大模塊，其中， 所述高頻放大模塊，用于接收天線輸入的高頻信號，放大并輸出所述高頻信號； 所述鏡像噪聲濾波模塊，用于對高頻放大模塊產生的額外噪聲分量進行濾波；對將要輸出給下變頻模塊的高頻信號進行預濾波，抑制鏡像噪聲；以及接收下變頻模塊發出的控制信號，根據所述控制信號控制所述高頻信號輸出至對應的腔體濾波器中； 所述下變頻模塊，用于接收所述鏡像噪聲濾波模塊預濾波后的高頻信號，對所述高頻信號進行頻段劃分，并將頻段劃分的所述高頻信號進行下變頻處理，得到第一中頻信號，輸出所述第一中頻信號； 所述中頻放大模塊，用于接收并放大所述第一中頻信號，輸出所述放大的第一中頻信號至所述二級接收裝置。3.根據權利要求2所述的微波高光譜接收機，其特征在于，所述高頻放大模塊包括波導同軸轉換組件和高頻低噪聲放大器； 所述波導同軸轉換組件，用于將所述接收天線的波導接口轉換為同軸接口 ； 所述高頻低噪聲放大器，用于放大通過所述同軸接口接收天線輸入的高頻信號。4.根據權利要求2所述的微波高光譜接收機，其特征在于所述鏡像噪聲濾波模塊包括第一微波開關、第二微波開關，以及多個多階帶通濾波器，其中，每個多階帶通濾波器的一端連接有第一微波開關，另一端連接有第二微波開關，所述第一微波開關還與高頻放大模塊和頻率合成器連接，所述第二微波開關還與下變頻模塊中的下變頻器和頻率合成器連接；第一微波開關的開和關，以及第二微波開關的開和關，受所述頻率合成器輸出的控制信號的控制。5.根據權利要求2所述的微波高光譜接收機，其特征在于所述下變頻模塊包括頻率合成器和下變頻器，其中， 所述頻率合成器，用于生成不同頻率的本振信號，并輸出所述本振信號給所述下變頻器；以及生成控制信號，將所述控制信號輸出至所述鏡像噪聲濾波模塊； 所述下變頻器，用于根據所述本振信號對所述高頻放大模塊輸出的高頻信號進行下變頻處理，得到第一中頻信號，并將所述第一中頻信號輸出給中頻放大模塊。6.根據權利要求5所述的微波高光譜接收機，其特征在于所述頻率合成器包括鎖相模塊和倍頻模塊；其中， 所述鎖相模塊，用于將低頻的參考頻率源提供的參考頻率倍頻至中頻頻段； 所述倍頻模塊，用于依據頻率合成器的所需的輸出頻率，根據所述參考頻率選取低頻倍頻通路或高頻倍頻通路，輸出滿足預設帶寬的本振信號。7.根據權利要求6所述的微波高光譜接收機，其特征在于，所述鎖相模塊包括參考頻率源、數字分頻器、鑒相器和壓控振蕩器，其中， 所述參考頻率源，用于提供標準的參考頻率； 所述數字分頻器，用于提供不同分頻比，以所述參考...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝衍，苗俊剛，黃干明，錢太陽，
申請(專利權)人：北京琨奇電子系統有限公司，
類型：發明
國別省市：