[發明專利]一種星載高光譜多功能微波大氣探測儀

有效

• 申請號: 202110323329.1
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113126096B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 何杰穎;張瑜;陸浩;張升偉;王振占;李娜;劉廣;栗曉鵬;王新彪
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S13/88;G01S7/41;G01S7/40;G01N22/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;武玥

本發明屬于微波遙感探測設備技術領域，具體地說，涉及一種星載高光譜多功能微波大氣探測儀，其包括：天線與接收機單元、數控單元和供配電單元；所述天線與接收機單元包括：若干個與每個雙工器輸出端并聯的接收機，用于接收與其頻率相匹配的電磁波信號，并進行極化和頻率分離，對每個分離的射頻信號進行放大、平方律檢波、低頻放大、積分處理、高速數字采樣和頻譜分析處理，將每個處理后的信號輸入至數控單元；所述數控單元，用于根據接收的處理后的信號進行量化與數據管理，控制大氣探測儀的工作狀態，并與衛星平臺進行通訊；所述供配電單元，用于完成一次電源至二次電源的變換，提供正常工作的電源。

技術領域

本發明屬于微波遙感探測設備技術領域，具體地說，涉及一種星載高光譜多功能微波大氣探測儀。

背景技術

微波探測儀是氣象和災害監測的重要遙感手段之一。它可以全天時、全天候觀測大氣降水、溫度和濕度的垂直分布、水汽含量，以及暴雨和熱帶氣旋等其它全球性空間氣象資料，從而實現中長期數值天氣預報，提高天氣預報的準確性，并為全球氣候變化研究提供科學數據。

大氣溫度和濕度廓線作為重要的氣象參數，目前主要通過星載或地基微波大氣溫濕度廓線探測儀進行探測；通過獲取探測大氣的亮溫信息，從而測量大氣的溫度與濕度。該探測儀能全天候獲取全球大氣垂直溫度和濕度廓線，獲取與臺風、暴雨等強對流天氣現象密切相關的云雨大氣參數，為數值天氣預報提供大氣溫度與濕度初始場信息。

目前，國內外的星載微波大氣溫度和濕度探測儀主要采用旋轉拋物面天線的形式，拋物面天線與饋源之間相對位置不固定，系統在工作過程中，拋物面與饋源之間的匹配性會發生變化，從而導致天饋系統駐波比發生變化使輸出產生波動現象。同時，傳統的星載微波大氣溫度和濕度探測儀還存在頻譜分辨率低，探測通道數量少，無法改善大氣溫濕度探測的垂直分辨率，無法實現對大氣參數的精細化探測。

發明內容

為解決現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種星載高光譜多功能微波大氣探測儀，其包括：天線與接收機單元、數控單元和供配電單元；

所述天線與接收機單元包括：若干個與每個雙工器輸出端并聯的接收機，用于接收與其頻率相匹配的電磁波信號，并進行極化和頻率分離，對每個分離的射頻信號進行放大、平方律檢波、低頻放大、積分處理、高速數字采樣和頻譜分析處理，將每個處理后的信號輸入至數控單元；

所述數控單元，用于根據接收的處理后的信號進行量化與數據管理，控制大氣探測儀的工作狀態，并與衛星平臺進行通訊；

所述供配電單元，用于完成一次電源至二次電源的變換，提供正常工作的電源。

作為上述技術方案的改進之一，所述天線與接收機單元包括：天線單元、低頻接收單元、中頻接收單元、第一高頻接收單元、第二高頻接收單元；

所述天線單元，用于利用平板天線，采用周期性掃描方式，周期性地進行對地觀測和冷熱源定標體；將接收到的由定標源發送的電磁波信號二次反射至拋物面天線，再由拋物面天線將經過反射的電磁波信號通過極化柵網，分離出頻率為22.235GHz、31.4GHz、50-60GHz、89GHz、118GHz、166GHz和183GHz的射頻信號，并依次反射至對應的饋源內，并分別輸入至對應的接收單元；

所述低頻接收單元，用于對接收頻率為22.235GHz和31.4GHz的射頻信號進行放大、平方律檢波、低頻放大、積分處理、高速數字采樣和頻譜分析處理，分別得到對應的處理信號，并將每個處理后的信號輸入至數控單元；

所述中頻接收單元，用于對接收頻率為50-60GHz的射頻信號進行放大、平方律檢波、低頻放大、積分處理、高速數字采樣和頻譜分析處理，分別得到對應的處理信號，并將每個處理后的信號輸入至數控單元；