[发明专利]一种用于测云的地面太赫兹雷达系统

摘要

本发明公开了一种用于测云的地面太赫兹雷达系统，包括太赫兹发射模块、太赫兹接收模块、太赫兹收发天线模块、太赫兹信号处理模块和上位机模块；太赫兹发射模块发射出去的太赫兹信号的中心频率为220GHz，工作带宽为5GHz，发射功率为200mW，脉冲宽度为100ns～3μs范围内可调且调节步长为100ns，脉冲重复频率为1KHz～10KHz范围内可调且调节步长为1KHz。相比于激光雷达和毫米波雷达，本发明的太赫兹测云雷达系统采用了一组适用于云探测的参数，能够深入薄云和极薄云进行云的立体三维结构探测，从而不仅能够获得云厚、云高、云层数、垂直剖面变化等宏观结构，还能够获得云粒子的大小、形状、冰水含量等微观结构。

主权项

一种用于测云的地面太赫兹雷达系统，其特征在于，包括：太赫兹发射模块、太赫兹接收模块、太赫兹收发天线模块、太赫兹信号处理模块、上位机模块以及太赫兹内定标模块；太赫兹发射模块，用于利用太赫兹接收模块产生的中频信号源完成太赫兹信号的产生与功率放大，然后通过太赫兹收发天线模块发射出去；发射出去的太赫兹信号的中心频率为220GHz，工作带宽为5GHz，发射功率为200mW，脉冲宽度为100ns～3μs范围内可调且调节步长为100ns，脉冲重复频率为1KHz～10KHz范围内可调且调节步长为1KHz；太赫兹接收模块，用于完成参考信号源的产生、中频信号源的产生、对太赫兹收发天线模块接收的太赫兹回波信号的下变频和二次中频处理，然后发送给太赫兹信号处理模块；该太赫兹接收模块的中心频率为220GHz，工作带宽为5GHz，接收灵敏度优于‑80dBm，动态范围优于60dB；太赫兹信号处理模块，用于实现太赫兹回波的二次中频信号的采集、存储与处理；上位机模块分别与太赫兹信号处理模块和太赫兹接收模块进行通信，以实现数据传输与频综控制；太赫兹内定标模块从太赫兹发射模块中获取发射的太赫兹信号，并对其进行与太赫兹接收模块相同的下变频处理，然后发送给太赫兹接收模块进行二次中频处理，获得的内定标二次中频信号发送给太赫兹信号处理模块；太赫兹信号处理模块进一步根据内定标二次中频信号检验太赫兹发射信号的发射功率和频点是否偏移，根据发射功率偏移值调整太赫兹发射模块的放大功率，根据频点偏移调整太赫兹接收模块的中频信号源的产生；所述太赫兹接收模块包括参考模块、二次中频模块、本振模块和下变频接收链路模块；参考模块，用于为太赫兹接收模块产生参考频率源，参考频率源为100MHz；本振模块，用于为太赫兹接收模块以及太赫兹发射模块产生中频信号源；该本振模块通过将2.18GHz～3.203GHz的跳频信号通过放大器F0和功分器G1处理后分为两路，一路依次经过滤波器L1、放大器F1、混频器H1、滤波器L2、放大器F2处理后产生1路17.83GHz～18.853GHz的信号输出；功分器G1处理后产生的另一路信号依次经过滤波器L3、放大器F3、混频器H2、滤波器L4、放大器F4处理后经由功分器G2产生2路17.74GHz～18.763GHz的信号输出；其中17.83GHz～18.853GHz的信号输出给太赫兹发射模块，作为太赫兹发射模块的中频信号源；17.74GHz～18.763GHz的信号输出给下变频接收链路模块以及太赫兹内定标模块，作为下变频接收链路模块及太赫兹内定标模块的中频信号源；下变频接收链路模块，用于对太赫兹收发天线模块中接收天线所获得的太赫兹雷达测云回波信号进行下变频；二次中频模块，用于将太赫兹接收链路模块或太赫兹内定标模块的1080MHz输出和固定本振源产生的1020MHz信号进行混频得到60MHz二次中频信号，输出给太赫兹信号处理模块。