[發(fā)明專利]一種調制型直接檢波式成像前端輻射計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811595380.2
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109521491B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 高炳西;吳博文;齊登鋼
• 申請（專利權）人: 博微太赫茲信息科技有限公司
• 主分類號: G01V8/00
• 分類號: G01V8/00;G01V8/10;G01R21/00
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發(fā)明公開了一種調制型直接檢波式成像前端輻射計，所述微波接收天線，用于接收目標輻射或散射信號；所述波導微帶轉換器，用于將接收到的信號轉換為平面微波電路；所述寬帶高速低損耗幅度調制器；用于對接收的目標信號進行幅度調制；所述寬帶高速低損耗幅度調制器的控制信號與鎖相放大器的參考信號同源且存在穩(wěn)定的相位差；所述寬帶高增益低噪聲放大器，用于放大被調制的目標信號；所述寬帶功率檢波器，用于檢測低噪聲放大器輸出的信號功率；所述的鎖相放大器用于解調被調制的目標信號，輸出目標信號功率對應的直流電壓。本發(fā)明將目標信號調制到特定的頻率，通過頻譜搬移減小電子學系統(tǒng)中不可避免的1/f噪聲，提高成像前端輻射計的靈敏度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于被動式毫米波或太赫茲成像系統(tǒng)的高靈敏度探測組件，尤其涉及的是一種調制型直接檢波式成像前端輻射計。

背景技術

早期的輻射計大多采用外差混頻加功率檢波的方式，其前端采用超外差混頻電路，將頻率較高的射頻目標信號降低為易于處理的中頻信號，對中頻信號進行濾波放大，再完成檢波積分輸出。

全功率輻射計具有較高的理論靈敏度，但受到各種實際條件限制，特別是增益變化將對全功率輻射計的測量精度產(chǎn)生不利的影響，無法達到理想的靈敏度。而后迪克基于周期比較式輻射計可使增益起伏對輻射計靈敏度的影響大大減小的理論，提出了迪克輻射計，該輻射計采用迪克開關調節(jié)，抑制了平方率檢波之前的增益起伏引起的不穩(wěn)定性，從而提高溫度測量分辨率，缺點是結構復雜，而且迪克開關和參考負載所引入的誤差難以克服。此后還出現(xiàn)了相關式輻射計、相位開關式輻射計、噪聲相加式輻射計等等，但這些輻射計基本都是以全功率輻射計和迪克型輻射計為基礎的改進或者變形，在性能提升上效果不夠顯著。

現(xiàn)有技術中，輻射計一般多采用超外差式和直接檢波式兩種結構，中國實用新型專利CN201610371437公布了一種超外差式的毫米波輻射計，擁有較穩(wěn)定的增益和較高的靈敏度。中國發(fā)明專利申請CN201611176307公開了一種W波段毫米波輻射計，采用了直接檢波式結構，采用了兩級低噪聲放大器加功率檢波器的微波鏈路結構，結構簡單，體積小，功耗低。中國發(fā)明專利申請CN201720105422公開了一種星載微波輻射計，是一種用來探測大氣參數(shù)的超帶寬多通道微波輻射計，其本質是一種超外差接收機。

上述的各種輻射計都能夠實現(xiàn)對某種微波或者毫米波功率的檢測，但都存在不同的缺點：超外差式結構需要本振信號，功耗大，無法避免本振信號泄露造成的背向散射噪聲，無法消除輻射計中存在的1/f噪聲；直接檢波式輻射計，信號經(jīng)過檢波器后，輸出直流信號承載了射頻信號的功率信息，無法避免低噪聲放大器增益波動與檢波器直流輸出存在的1/f噪聲對輻射計靈敏度的影響，對低噪聲放大器的增益系數(shù)要求高，價格昂貴。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于：針對超外差式和直接檢波式輻射計的不足，著力于提高成像前端檢測靈敏度，提供了一種調制型直接檢波式成像前端輻射計。

本發(fā)明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發(fā)明包括依次連接的微波接收天線、波導微帶轉換器、寬帶高速低損耗幅度調制器、寬帶高增益低噪聲放大器、寬帶功率檢波器和鎖相放大器；

所述微波接收天線，用于接收目標輻射或散射信號；

所述波導微帶轉換器，用于將接收到的信號轉換為平面微波電路；

所述寬帶高速低損耗幅度調制器，用于對接收的信號進行幅度調制，所述寬帶高速低損耗幅度調制器的控制信號與鎖相放大器的參考信號同源且存在穩(wěn)定的相位差；

所述寬帶高增益低噪聲放大器，用于放大被調制的目標信號；

所述寬帶功率檢波器，用于檢測低噪聲放大器輸出的信號功率；

所述鎖相放大器，用于解調被調制的目標信號，輸出目標信號功率對應的直流電壓。