[發明專利]一種星載微波大氣溫度和濕度探測儀

有效

• 申請號: 201010249752.3
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN102375161A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 張升偉;李靖;姜景山;孫茂華;王振占
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明涉及微波遙感技術領域中的大氣溫度和濕度探測儀，特別涉及一種星載微波大氣溫度和濕度探測儀。?

背景技術

星載微波大氣溫度和濕度探測儀是一種被動式的微波遙感器，也就是用于在衛星平臺上對大氣溫度和濕度進行測量的微波輻射計。星載微波大氣溫度和濕度探測儀能夠全天時、全天候地觀測全球大氣溫度和濕度、水汽含量、降雨量等氣象資料，以及熱帶氣旋和臺風等災害性天氣，在大氣探測中具有重要作用；對全球氣候及環境變化研究，提高天氣預報的準確性，以及防災減災，減少臺風暴雨等災害性天氣所導致的生命及經濟財產損失具有重要應用價值。?

對于星載微波大氣溫度和濕度探測儀來說，除了探測精度高、系統工作穩定、可靠性高等要求以外，由于衛星平臺空間尺寸、重量、功耗等資源的有限性，其小型化、低重量、低功耗設計顯得尤為珍貴。在此之前，國際及國內用于大氣溫度和濕度探測的星載微波輻射計皆采用獨立的系統設計，也就是說分為大氣溫度探測儀和大氣濕度探測儀兩臺功能單一的星載設備，相互獨立，各自有獨立的供電系統及數據管理系統。?

發明內容

本發明的目的在于，提供一種將大氣溫度和濕度探測功能集成為一體、高性能、低重量、低功耗、小型化的探測儀。?

為了實現上述目的，本發明設計了一種星載微波大氣溫度和濕度探測儀。?

所述的星載微波大氣溫度和濕度探測儀包括：數據管理單元、馬達、天線與饋電單元、接收機單元、定標體和供電單元；?

所述的數據管理單元，用于負責完成數據的量化采樣，控制系統工作狀態，向衛星數管計算機發送數據并進行通訊，接收并解譯、執行衛星數管計算機的控制指令；?

所述的馬達，用于在數據管理單元的控制下，帶動天線反射面進行大氣探測掃描及定標；?

所述的天線與饋電單元，接收大氣及定標體的微波輻射；?

所述的定標體，用于提供衛星在軌運行環境下的亮溫定標數據；?

所述的接收機單元，用于對天線與饋電單元接收到的微波輻射信號進行頻率下變換、放大、濾波、檢波、積分及低頻放大處理；?

所述的供電單元，用于完成衛星一次母線電壓與二次電壓的DC/DC轉換，為上述單元提供所需要的各路電壓輸出；其特征在于，?

所述的天線與饋電單元，包括：兩個天線反射面，該天線反射面為90°偏饋拋物面形式，分別設置在馬達輸出軸的兩端，分別用于接收大氣溫度和濕度的亮溫信號；?

所述的每個天線反射面的反射路徑上設置有一個極化柵網，經極化柵網分離為透射的水平極化波和折射的垂直極化波，其中，透射的水平極化波經饋源被接收機接收，折射的垂直極化波經二次反射面反射至饋源被接收機接收。?

所述的兩路透射的水平極化波分別經饋源由118GHz接收機和183GHz接收機接收，兩路折射的垂直極化波經過二次反射面的反射后經饋源由89GHz接收機和150GHz接收機接收；?

其中，89GHz和118GHz接收機構成大氣溫度探測儀，118GHz是主探測頻率，探測要素為大氣溫度的垂直分布，89GHz是輔助探測頻率，探測要素為卷云、液水含量和強降雨；?

150GHz和183GHz接收機構成大氣濕度探測儀，183GHz是主探測頻率，探測要素為大氣濕度的垂直分布，150GHz是輔助探測頻率，探測要素為卷云、液水含量和強降雨。?

所述的極化柵網采用準光學極化分離柵網實現探測頻率的分離。?

所述的118GHz接收機包括：混頻器、前置中頻放大器、功分器、主中放、濾波器、檢波器、積分器、低頻放大器。?

所述的118GHz接收機采用單一超外差射頻前端中頻、功分多路體制，首先由混頻器完成射頻至中頻的頻率下變換，然后經過前置中頻放大后，由功分器分配為8個接收通道，通道數根據需要進行增加或者減少；然后由主中放放大后，經過帶通濾波器選頻實現多通道同步探測后由檢波器完成中頻至低頻的轉換，再經過積分器對低頻信號進行平滑處理，最后經過低頻放大輸出至數字系統進行量化處理。?

所述的183GHz接收機采用5個接收通道，通道數可根據需要進行增加或減少；采用單一超外差射頻前端、中頻功分多路體制，利用帶通濾波器選頻實現多個通道同步探測。?

目前國內外在軌運行的星載微波大氣濕度探測儀，183GHz接收機皆采用3個探測通道；本探測儀183GHz接收機采用了5個探測通道，相對于3個探測通道而言探測更加細致，具有更高的探測精度。?