[發明專利]一體化設計的高度計輻射計系統

在審

• 申請號: 202010922982.5
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112014838A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 付朝偉;宮俊;何靜;盧護林;商遠波;韓如冰;陳斌;蘇皎陽;艾文強
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;周乃鑫

本發明公開了一種一體化設計的高度計輻射計系統，包括：天饋子系統，其用于實現高度計及輻射計射頻信號的發射和接收；與天饋子系統連接的高度計，所述高度計采用Ku+Ka雙頻高度計；與天饋子系統連接的輻射計，所述輻射計采用Ku+K+Ka三頻輻射計；時序與信息處理單元，其用于根據高度計及輻射計的回波信號同時完成所述高度計的測高功能和所述輻射計的測量功能。本發明的采用雙頻高度計與三頻輻射計一體化設計，提高了測量精度的同時降低了系統的總重量及總功耗，此外，本發明的高度計與輻射計由同一時序與信息處理單元控制信號同步，可以有效避免高度計發射信號對輻射計接收信號的干擾，避免了分開設計帶來的天線副瓣泄露的問題。

技術領域

本發明涉及衛星測高技術領域，尤其涉及一種一體化設計的高度計輻射計系統。

背景技術

衛星測高是隨著衛星遙感測量技術而發展起來的一種空間遙感技術，搭載的主要載荷為高度計輻射計。其中高度計用于向海面發射雷達信號，雷達信號經過海面反射后回到高度計的接收天線，通過測量脈沖往返時間來確定衛星到星下點的距離，繼而計算得到星下點的海面高度，輻射計用于輔助高度計校正雷達信號經過濕對流層時由水汽產生的延遲誤差，濕對流層造成的延遲量最大可以達到40cm左右，而高度計的海面高度測量精度一般要求為2cm～5cm，因此必須要對濕對流層造成的延遲進行修正，必須利用一同搭載的水汽校正輻射計進行實測，因此校正輻射計是高度計衛星的標配。

衛星測高技術發展至今，測高技術與方法主要分為兩種，第一種為高度計與輻射計獨立設計、協同工作。由于高度計和輻射計對天線指標要求不同，輻射計對天線主波束效率指標要求高，高度計更注重天線增益指標的設計。在上世紀90年代前，同時兼顧高效率和高增益的大口徑天線設計、加工手段并不成熟，故星載高度計和輻射計采用獨立設計、協同工作的方式。而高度計和校正輻射計均需配備大口徑反射面天線，天線口徑在1.0m、1.2m左右不等，高度計與輻射計獨立設計在天線指向一致性保證、整星布局等方面會帶來一些困難。此外，高度計和輻射計獨立設計，與衛星平臺有各自獨立的接口，增加總線容量，并且由于高度計為主動探測，輻射計為被動探測且探測頻段與高度計接近，天線旁瓣對發射信號的泄漏增大了對電磁兼容的設計要求。

第二種方法為單頻高度計與雙頻輻射計一體化設計。目前高增益、高效率、大口徑天線的設計、加工技術已日益成熟，隨著處理器設計和加工能力的逐步提升，基于DSP、FPGA等嵌入式處理器的高速信號處理平臺，在計算能力、控制邏輯、存儲容量等方面已經能夠滿足一體化設計的條件。因此，一體化設計方案具有可行性。采用高度計與輻射計一體化設計的測高衛星有GFO衛星與SARAL衛星，但其高度計均僅有一個頻點(Ku或Ka頻段)，輻射計均僅有兩個頻點(Ka和K頻段)，即目前的一體化設計只有兩種頻段三個頻點的一體化，其濕對流層延時改正精度比傳統的三頻輻射計差。

發明內容

本發明提出了一種一體化設計的Ku+Ka雙頻高度計與Ku+K+Ka三頻輻射計系統，采用Ku+Ka雙頻高度計可保證測高精度的同時降低雨衰的影響，采用Ku+K+Ka三頻輻射計可顯著提高濕對流層延遲校正精度，同時，高度計和輻射計一體設計可以保證波束指向性一致的同時，減少系統尺寸重量、提高載荷間時序協調性。

為了達到上述目的，本發明提出了一體化設計的高度計輻射計系統，包括：

天饋子系統，其用于實現高度計及輻射計射頻信號的發射和接收；

與天饋子系統連接的高度計，所述高度計采用Ku+Ka雙頻高度計；

與天饋子系統連接的輻射計，所述輻射計采用Ku+K+Ka三頻輻射計；

分別與高度計、輻射計連接的時序與信息處理單元，其用于根據高度計及輻射計的回波信號同時完成所述高度計的測高功能和所述輻射計的測量功能。

進一步，所述天饋子系統包含：