一种地基微波辐射计的非线性定标方法及装置
专利汇可以提供一种地基微波辐射计的非线性定标方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种地基 微波 辐射 计的非线性定标方法，该非线性定标方法是在地基微波辐射计噪声注入两点定标的 基础 上实现噪声注入多点亮温的非线性定标方法，即利用两个已知的参考目标和注入已知噪声的另外两个参考目标获得的多点亮温值对接收机噪声 温度 和增益的漂移进行周期性校准，确定地基微波辐射计系统的非线性因子获得定标方程用于目标 亮度 温度的实时测量。同时本发明还提出一种地基微波辐射计的非线性定标装置，包括：噪声注入模 块 和系统内置定标 黑体 ，其中噪声注入模块包含噪声源、 开关 和定向 耦合器 ，系统内置定标黑体提供相当于 环境温度 的标准亮温。此方法减小了由于检波 二极管 功率非线性特征造成的非线性误差，从而提高探测精准度。，下面是一种地基微波辐射计的非线性定标方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种地基微波辐射计的非线性定标方法，该方法为针对一种噪声注入多点测量的非线性内定标法，所述内定标方法，具体步骤如下：
1)出厂前确定系统的非线性因子，具体步骤如下：
(1-1)检波器的非线性特征表示为：
α
U＝GP
其中U为检波输出电压，G为系统增益，α为系统的非线性因子且0＜α＜1，P为输入功率；
(1-2)P为输入功率，该值为接收机噪声、注入噪声与天线噪声温度功率之和，根据Plank定律，在微波波段输入功率与天线噪声温度成正比关系，因而检波输出电压与输入功率之间可以表示为：
α
U＝G(Trec+Tinj+TA)
上述方程中，Trec接收机噪声温度、Tinj为注入噪声温度、TA为天线噪声温度、G为系统增益,α为系统的非线性因子，其中Trec，G和α为定标需要获取的三个未知量；
(1-3)多点噪声注入，在通常的高温和低温两个定标参考点之间提供若干额外的定标点，对非线性进行拟合；天线观测低温和高温黑体，可以获得两个定标点，即低温黑体定标点Tc～U1和高温黑体定标点Th～U2，其中，Tc为天线观测低温黑体的温度，Th为天线观测高温黑体的温度；注入一定数值噪声Tn后可以获得另外两个定标点Tc+Tn～U3和Th+Tn～U4；U1为低温黑体定标点的检波输出电压，U2为高温黑体定标点的检波输出电压，U3为注入一定数值噪声Tn后的低温黑体定标点的检波输出电压，U4为注入一定数值噪声Tn后的高温黑体定标点的检波输出电压，通过上述4个定标点对应的U值获得包括接收机噪声温度Trec、系统增益G和系统的非线性因子α3个定标参数和注入噪声温度Tinj的值，初步确定系统的非线性因子α；
2)利用实验室变温源交叉多次验证上述步骤初步确定的系统的非线性因子α，进一步获得更精确的系统的非线性因子α的值；
3)探测过程中进行准周期实时定标，其具体步骤如下：
(3-1)观测内置定标黑体模块，确定定标方程，此定标方程可表示如下：
α
U＝G(Trec+TA)
其中，U为检波输出电压，α为系统的非线性因子且通过上述两个步骤确定该值，TA为天线噪声温度；
为了求出以上公式中的系统增益G和接收机噪声温度Trec这两个未知参数，通过已知数值的高温定标黑体和注入噪声，上式表示为：
α
U1′＝G(Trec+Th)
α
U2′＝G(Trec+Tinj+Th)
其中,U1'，U2'为检波输出电压且通过检测获得，G为待求解的系统增益，α为已知的系统的非线性因子，Trec为待求解的接收机噪声温度，Th为已知的天线观测高温黑体的温度，Tinj为已知的注入噪声温度；
通过求解包含两个未知参数的方程组，得出系统增益G和接收机噪声温度Trec这两个未知参数；
(3-2)利用定标方程反演天线噪声温度，完成定标，公式如下：
α
U＝G(Trec+TA)
其中，U为已知的检波输出电压，G为步骤(3-1)获得的系统增益，α为已知的系统的非线性因子，Trec为步骤(3-1)获得的接收机噪声温度；
求解此方程反演出天线噪声温度TA，完成定标过程。
2.根据权利要求1所述的地基微波辐射计的非线性定标方法，其特征在于，所述的内定标法，能够用外定标保证内定标过程的正确性，所述的外定标通过利用产品配套的外置低温黑体进行周期为半年至一年的周期性检验维护，用于对系统的非线性因子α进行重新确认，并将新的确认结果输入到探测仪中。
3.一种地基微波辐射计的非线性定标装置，该装置用于完成针对一种噪声注入多点测量的非线性内定标法，该方法包含步骤为：
1)出厂前确定系统的非线性因子，通过多点噪声注入，在通常的高温和低温两个定标参考点之间提供若干额外的定标点，对非线性进行拟合；天线观测低温和高温黑体，可以获得两个定标点，即低温黑体定标点Tc～U1和高温黑体定标点Th～U2，其中，Tc为天线观测低温黑体的温度，Th为天线观测高温黑体的温度；注入一定数值噪声Tn后可以获得另外两个定标点Tc+Tn～U3和Th+Tn～U4；U1为低温黑体定标点的检波输出电压，U2为高温黑体定标点的检波输出电压，U3为注入一定数值噪声Tn后的低温黑体定标点的检波输出电压，U4为注入一定数值噪声Tn后的高温黑体定标点的检波输出电压，通过上述4个定标点就可以获得包括接收机噪声温度Trec、系统增益G和系统的非线性因子α这3个定标参数和注入噪声温度Tinj的值，初步确定系统的非线性因子α；
2)利用实验室变温源交叉多次验证上述步骤初步确定的系统的非线性因子α；
3)探测过程中进行准周期实时定标，其具体步骤如下：
(3-1)观测内置定标黑体模块，确定定标方程，此定标方程可表示如下：
α
U＝G(Trec+TA)
求出系统增益G和接收机噪声温度Trec这两个未知参数；
(3-2)利用定标方程反演天线噪声温度，完成定标，公式如下：
α
U＝G(Trec+TA)
其中，U为已知的检波输出电压，G为步骤(3-1)获得的系统增益，α为已知的系统的非线性因子，Trec为步骤(3-1)获得的接收机噪声温度；
求解此方程反演出天线噪声温度TA，完成定标过程；
所述的内定标装置包含噪声注入模块和内置定标黑体模块；其特征在于，所述的噪声注入模块包含：噪声温度为100～200K的噪声源、开关和用于噪声信号注入的定向耦合器；所述噪声源产生所需要的定标噪声信号，馈源提供低温和高温定标噪声信号；开关用于实现噪声信号通断，对噪声源供电电源进行通断控制，在对接收子单元恒温措施的情况下，控制其噪声电源通断有利于保证噪声输入的稳定；所述定向耦合器用于实现噪声信号的馈入，馈入噪声温度100～200K；
所述的内置定标黑体模块包含：吸波黑体，温度传感器、高低温保温层和微型直流风扇；所述的吸波黑体，发射率大于等于0.999；所述温度传感器，由多个测量电阻组成，分别安装在内置定标黑体模块不同位置，测温精度为0.1℃；所述的高低温保温层是采用具有良好隔热性能的泡沫材料组成，位于该内置定标黑体模块的顶层和底层，用于减小内置定标黑体模块上的梯度；所述的微型直流风扇位于内置定标黑体模块的左右两端，用于强制空气流动，保证内置定标黑体模块各部分温度均匀。
4.根据权利要求3所述的地基微波辐射计的非线性定标装置，其特征在于，所述的噪声注入模块的噪声源，针对K波段20～30GHz和V波段50～60GHz，超噪比为10dB，耦合度为-13～-20dB，注入噪声温度为范围100-200K，恒温精度为0.1℃。
5.根据权利要求3所述的地基微波辐射计的非线性定标装置，其特征在于，所述的噪声注入模块的开关，通过对噪声源供电电源进行通断控制实现，在对接收子单元恒温措施的情况下，控制其噪声电源通断更有利于保证噪声输入的稳定。
6.根据权利要求3所述的地基微波辐射计的非线性定标装置，其特征在于，所述的噪声注入模块的定向耦合器，由波导组成。
7.根据权利要求3所述的地基微波辐射计的非线性定标装置，其特征在于，所述的内置定标黑体模块的温度传感器，为了对黑体的温度进行准确的测量，在定标黑体的不同位置安装多个测温电阻，以保证黑体天线噪声温度的准确性。
一种地基微波辐射计的非线性定标方法及装置
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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