[发明专利]一种基于气象探测的地基多通道微波辐射计

权利要求书

1.一种基于气象探测的地基多通道微波辐射计，包括：马达、定标单元和供电单元；所述马达用于带动天线反射面进行大气探测扫描和定标，所述定标单元用于提供周期性的定标数据，所述供电单元用于完成交流电压与直流电压的AC/DC转换，并为电路提供电压输出；其特征在于，所述微波辐射计还包括：天线与馈电单元、接收机单元、数据采集与系统控制单元；所述天线与馈电单元用于接收来自大气和定标体的微波辐射信号，其采用双频独立反射面；所述接收机单元用于对天线与馈电单元接收到的微波辐射信号，依次进行下变频、放大、滤波、检波、积分及低频放大处理，生成探测数据；该接收机单元采用超外差本振跳频体制的接收机；所述数据采集与系统控制单元用于根据上位机注入的指令，为微波辐射计提供正常工作时序和执行相应操作，进行数据采集、数据存储和数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述微波辐射计还包括温控单元和除湿单元，所述温控单元采用两级主动温控措施控制接收机单元的温度；该两级主动温控措施包括第一级温控和第二级温控，所述第一级温控通过加热片加热和风扇热循环，使接收机单元工作在±1℃的温度范围内；所述第二级温控通过TEC半导体进行加热或制冷，使温度的调节精度小于0.1℃；所述除湿单元用于除去天线罩表面的水汽。

3.根据权利要求1所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述微波辐射计还包括辅助探测单元；所述辅助探测单元用于探测辅助探测数据，该辅助探测数据包括：GPS、红外、雨量、气压和温湿度信息。

4.根据权利要求3所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述数据采集与系统控制单元包括微处理器模块、系统控制模块、数据采集模块、AGC控制模块和总线通讯模块；所述微处理器模块用于根据上位机注入的指令，为微波辐射计提供正常工作时序和执行相应操作；所述系统控制模块用于对接收机噪声源和天线驱动电路的控制，产生控温除湿所需的控制信号；所述数据采集模块实现对探测数据、定标数据以及辅助探测数据的采集量化，并将量化后的数据进行整合打包；所述总线通讯模块实现数据采集与系统控制单元和上位机的通讯，接收上位机的控制指令及注入数据，并通过RS485接口向上位机发送经数据采集模块打包的数据；所述AGC控制模块实现对接收机的AGC控制。

5.根据权利要求1所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述接收机单元包括K波段22-30GHz接收机和V波段51-59GHz接收机，两个接收机分别用于接收水汽廓线22GHz-30GHz和氧气廓线51GHz-59GHz两种探测频率的微波辐射信号。

6.根据权利要求5所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述K波段22-30GHz接收机和V波段51-59GHz接收机均包括：频综器、低噪放大器、混频器、中频放大器、滤波器、检波器、积分器和低频放大器；通过所述数据采集与系统控制单元对频综器进行频率控制，输出频率跳变信号作为本振，馈源接收到的信号，经射频放大以后由混频器完成射频至中频的频率下变换，然后由中频放大器放大，经过带通滤波器选频实现多通道同步探测后由检波器完成中频至低频的转换，在经过积分器对低频信号进行平滑处理，最后经过低频放大输出至数据采集与系统控制单元进行数据处理。

7.根据权利要求5所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述K波段22-30GHz接收机包括21个探测通道；所述V波段51-59GHz接收机包括14个探测通道。

8.根据权利要求5所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述K波段22-30GHz接收机和V波段51-59GHz接收机均采用单边带工作方式。

9.根据权利要求1所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述定标单元包括定标黑体、噪声二极管、微波开关和定向耦合器；所述定标黑体为系统提供标准亮温；所述噪声二极管用于产生定标噪声信号；所述微波开关用于实现噪声信号的通断；所述定向耦合器用于实现噪声信号的馈入；所述噪声二极管通过微波开关与定向耦合器连接，定向耦合器与接收机单元相连，通过获取的定标数据，校准接收机通道增益及接收机噪声，保证探测精度不受系统增益波动和噪声飘移的影响。

10.根据权利要求1所述的基于气象探测的地基多通道微波辐射计，其特征在于，所述天线与馈电单元中的天线罩采用纳米材料图层，所述接收机单元采用高密度泡沫保温板进行包裹密封。