[發明專利]一種輻射計寬帶信號的處理方法

有效

• 申請號: 201611075225.9
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106788505B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 劉汝猛;李彬;陳文新;遲吉東;徐爭放;李剛;李延明
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16;G01J5/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種輻射計寬帶信號的處理方法，步驟為：(1)從輻射計的天線接收射頻信號，將射頻信號下變頻為中頻信號；(2)利用A/D轉換器對中頻信號進行帶通采樣；(3)根據采樣率、信號帶寬設計各個細分頻段的濾波器，并把生成的濾波器系數存儲在FPGA中；(4)利用各個細分頻段的濾波器對其對應的細分頻段的信號進行濾波處理，各個細分頻段的處理過程完全相同，各個細分頻段的濾波數據進行自相關運算，并進行累加，得到該細分頻段的能量。本發明方法通過以資源換時間的數字濾波方式，能夠實時完成高速AD數據的多通道濾波，一方面省去了大量的硬件資源，另一方面可以提高運算的速率，滿足信息的快速處理需求。

技術領域

本發明屬于空間微波遙感技術領域，涉及一種輻射計信號的處理方法。

背景技術

輻射計探測目標的亮溫度是頻率的函數。傳統的微波輻射計一般是全功率型的，天線接收的信號經過放大、濾波、檢波和再放大后，以電壓的形式輸出。通過對微波輻射計的輸出電壓進行溫度絕對定標，即建立輸出電壓與天線視在溫度的關系之后，就可確定天線視在溫度，也就可以確定所觀測目標的亮溫度。

常規的微波輻射計通常為一個窄帶系統，觀測物體在頻率通道內的平均亮溫即可。對于某些特定的應用來說，需要在一個寬譜段范圍內觀測不同頻率通道內的對應亮溫，與此同時，由于大氣中某些特定氣體的譜線很窄，例如臨邊探測設備中探測等溫層中的水蒸氣，就需要事先進行高分辨率的頻段分析，從而產生了對高分辨率微波頻段分析的需求。

目前實現微波輻射計信號分頻段處理的方法可以分為兩大類，傳統輻射計處理方法和頻域FFT處理方法。

傳統輻射計處理方法是目前較通用的處理技術，如中國電子科技集團公司第二十二研究所提出的專利號為CN201410772640.4的專利所公開的一種寬頻帶輻射信號多通道并行輸出測量方法及其系統，該寬帶輻射計首先接收目標輻射的寬帶電磁信號，疊加上噪聲后，進行信號放大；將放大后的信號與本振信號進行混頻，然后進行變頻后再次放大；再次放大后的信號進行等功率劃分，得到多路信號，對多路信號中的每一路進行放大、變頻；最后將功率信號轉變為電壓信號，經檢波、視頻放大后輸出。該種方式的不足之處在于：一是信號傳輸路徑長，信噪比降低；二是傳輸路徑上放大器、功分器、變頻器等器件較多，產品質量較重。

頻域FFT處理是基于目前高速模數轉換器件的基礎上，把采集到的數字信號送到FPGA，在FPGA內部用傅立葉變換的IP核把時域信號變換為頻域信號，得到不同頻段的能量。如張江漫在2016年《太赫茲科學與電子信息學報》上發表的論文《K波段譜分析技術的微波輻射計方案設計》中所提出的方法。該方法有以下不足之處：一是只針對接收單一頻段進行了FFT方法的闡述，未針對接收寬頻段信號用FFT進行頻譜細分的方法進行說明；二是運用FPGA的IP核進行FFT受限于FPGA的運算速率，對高速AD而言，無法滿足要求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種輻射計寬帶信號的處理方法，可以對高速AD采集的寬帶信號通過濾波器進行多通道頻段細分處理。

本發明的技術解決方案是：一種輻射計寬帶信號的處理方法，包括如下步驟：

(1)從輻射計的天線接收射頻信號，將射頻信號下變頻為中頻信號；

(2)利用A/D轉換器對中頻信號進行帶通采樣；

(3)根據采樣率、信號帶寬設計各個細分頻段的濾波器，并確定各濾波器系數存儲在FPGA中，濾波器的系數為n階，n為正整數；所述的細分頻段為信號帶寬的一個子集；

(4)利用各個細分頻段的濾波器對其對應的細分頻段的信號進行濾波處理，各個細分頻段的處理過程完全相同，包括：