[发明专利]一种微波高光谱接收机及方法

说明书

技术领域

本发明涉及气象监测领域，尤其涉及一种微波高光谱接收机及方法。

背景技术

在气象监测方面，传统多通道微波辐射计选用超外差接收机和接收机阵列这两种接收机结构。超外差接收机将天线输出的高频信号下变频到低频处理，并通过调谐本振频率的方式进行频段划分；接收机阵列则直接对天线输出信号进行功分、滤波处理，完成频段划分。微波高光谱辐射计需要获得工作频段内连续的大气辐射谱线，接收机的通道数达到一百个以上。若选用超外差接收机结构，采用下变频的方式将接收信号下变频至零中频，然后采用一个固定的低通滤波器滤取所需带宽，频段的选择取决于频率合成器所发射的信号频率，由于频率合成器在同一个时间内只能发射一个信号频率，所以这种频段划分方式需要按时间顺序完成下变频的过程，也就是导致系统扫描时间的增加，不利于观测快速的天气变化；若选用接收机阵列结构，接收机阵列将接收信号功分至多路，然后采用多个带通滤波器组滤取所需频带，频段的选择取决于带通滤波器组的频率响应，由于接收信号功分至多个带通滤波器组同时进行工作，所以这种频段划分方式是并行完成频段划分的过程，然而带通滤波器组的数量等于接收机的通道数量，所以接收机通道数多的时候，系统的复杂度也随之上升，不利于微波辐射计的研制和运载。

因此，如何降低接收的扫描时间并且降低接收系统的复杂程度是一个需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种微波高光谱接收机及方法，以降低系统扫描时间和系统的复杂度。

为解决上述问题，本发明实施例提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种微波高光谱接收机，包括一级接收装置与二级接收装置，其中，

所述一级接收装置，用于接收天线输入的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号下变频为第一中频信号，放大输出所述第一中频信号至所述二级接收装置；

所述二级接收装置，用于接收放大后的所述第一中频信号，将所述第一中频信号等功率划分为多路中频信号，并对所述多路中频信号中的每路中频信号进行频段划分后进行平方率检波，得到带有天空亮温信息的电压信号，放大并输出所述电压信号。

可选的，所述一级接收装置包括：高频放大模块、镜像噪声滤波模块、下变频模块和中频放大模块，其中，

所述高频放大模块，用于接收天线输入的高频信号，放大并输出所述高频信号；

所述镜像噪声滤波模块，用于对高频放大模块产生的额外噪声分量进行滤波；对将要输出给下变频模块的高频信号进行预滤波，抑制镜像噪声；以及接收下变频模块发出的控制信号，根据所述控制信号控制所述高频信号输出至对应的腔体滤波器中；

所述下变频模块，用于接收所述镜像噪声滤波模块预滤波后的高频信号，对所述高频信号进行频段划分，并将频段划分的所述高频信号进行下变频处理，得到第一中频信号，输出所述第一中频信号；

所述中频放大模块，用于接收并放大所述第一中频信号，输出所述放大的第一中频信号至所述二级接收装置。

可选的，所述高频放大模块包括波导同轴转换组件和高频低噪声放大器；

所述波导同轴转换组件，用于将所述接收天线的波导接口转换为同轴接口；

所述高频低噪声放大器，用于放大通过所述同轴接口接收天线输入的高频信号。

可选的，所述镜像噪声滤波模块包括：第一微波开关、第二微波开关，以及多个多阶带通滤波器，其中，每个多阶带通滤波器的一端连接有第一微波开关，另一端连接有第二微波开关，所述第一微波开关还与高频放大模块和频率合成器连接，所述第二微波开关还与下变频模块中的下变频器和频率合成器连接；第一微波开关的开和关，以及第二微波开关的开和关，受所述频率合成器输出的控制信号的控制。

可选的，所述下变频模块包括：频率合成器和下变频器，其中，

所述频率合成器，用于生成不同频率的本振信号，并输出所述本振信号给所述下变频器；以及生成控制信号，将所述控制信号输出至所述镜像噪声滤波模块；

所述下变频器，用于根据所述本振信号对所述高频放大模块输出的高频信号进行下变频处理，得到第一中频信号，并将所述第一中频信号输出给中频放大模块。

可选的，所述频率合成器包括：锁相模块和倍频模块；其中，

所述锁相模块，用于将低频的参考频率源提供的参考频率倍频至中频频段；

所述倍频模块，用于依据频率合成器的所需的输出频率，根据所述参考频率选取低频倍频通路或高频倍频通路，输出满足预设带宽的本振信号。