【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间微波遥感，涉及一种太赫兹冰云机载探测系统的设计。
技术介绍
1、对地观测体系中，云是最重要也是最难确定的气象要素之一，特别是上对流层的冰云，在地球表面覆盖率高，对地球能量平衡、气候变化以及天气演变具有重要的影响。
2、截至目前，国外针对太赫兹冰云探测技术开展了大量理论和实验研究，进行了机载验证载荷的飞行试验。international submillimeter airborne radiometer(简称ismar)是uk met office和esa联合研制的一款机载太赫兹冰云探测仪。ismar采用反射面天线和馈源阵接收方式，沿着飞行方向圆周扫描进行机载观测，载荷尺寸大约为1.1*0.4*0.5m，重量约为90kg。由于ismar采用馈源阵接收方式，导致反射面到馈源阵口面距离较大，并且顺轨圆周扫描幅宽窄，有效观测区域少有效更少，数据预处理过程复杂。
3、国内在太赫兹冰云辐射传输模拟等方面也进行了大量理论研究，但国内尚无公开报道的机载太赫兹冰云探测系统。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种太赫兹冰云机载探测系统，采用旋转平面镜和准光馈电网络的接收方式，一体化结构设计，垂直飞行方向变速圆周扫描体制，解决了国内尚无机载太赫兹冰云探测系统的技术空白，同时解决了ismar系统探测幅宽窄、有效数据量少、体积和重量大的问题，使得系统更加灵活，可适配各种有人、无人飞机平台。
2、本专利技术的技术解决
3、天线子系统：在综合处理与控制配电器的控制下，采用360°变速圆周扫描的方式对目标区域进行探测，获取接收观测视场内的太赫兹辐射信号，对所述太赫兹辐射信号按极化方向和频率进行区分后得到多路射频信号送入多频段太赫兹接收子系统；
4、多频段太赫兹接收子系统：采用直接混频双边带接收方式，分别对各路的射频信号进行混频、中频滤波、放大和检波后得到各路检波信号，发送至综合处理与控制配电器；
5、定标子系统：在综合处理与控制配电器的控制下，对探测系统进行定标；
6、综合处理与控制配电器：为天线子系统、多频段太赫兹接收子系统、定标子系统供电；根据传来的各路检波信号，反演获得观测区域的冰云信息。
7、进一步的，所述的天线子系统包括平面镜、扫描机构、准光馈电网络、伺服控制器，平面镜安装在扫描机构上，伺服控制器在综合处理与控制配电器的控制下，驱动扫描机构带动平面镜沿着平面镜中心轴进行变速圆周扫描；平面镜将接收观测视场内的太赫兹辐射信号反射进入准光学馈电网络，准光学馈电网络采用极化线栅将平面镜接收的太赫兹辐射信号进行极化分离，将分离得到的不同极化方向不同频率的信号通过椭球镜反射进入各个支路的馈源喇叭，得到多路射频信号送入多频段太赫兹接收子系统。
8、进一步的，所述的不同极化方向不同频率的信号，包括h极化方向664ghz和243ghz，v极化方向664ghz、448ghz、325ghz、243ghz和183ghz。
9、进一步的，所述的多频段太赫兹接收子系统包括七台接收机，分别对应接收不同极化方向不同频率的信号。
10、进一步的，所述的定标子系统包括两套太赫兹定标源源体，分别为常温源和热定标源，其中常温源温度-30℃保持，放置在126.2°～143.8°与观测视场垂直的位置；热定标源温度40℃保持，放置在216.2°～233.8°与观测视场垂直的位置。
11、进一步的，所述的定标源源体的口径大于平面镜的尺寸，确保在观测热定标源和常温源提供两个观测所需的高低辐射亮温度实现两点定标。
12、优选的，所述的反演获得观测区域的冰云信息，包括：利用先验数据库和贝叶斯反演算法获得观测区域的冰云高度、冰水路径和冰云有效半径。
13、本专利技术与现有技术相比的优点在于：针对太赫兹冰云探测，本专利技术在国内首次提出了一种太赫兹冰云机载探测系统，采用旋转平面镜和准光馈电网络结合的方式，解决了ismar幅宽窄，系统体积大、重量重、适配不高的问题，可以获得更多有效观测数据，并且降低了数据的预处理难度。本专利技术探测系统具备与不同飞机平台适配性安装的能力，并得到了试验验证。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：包括天线子系统、多频段太赫兹接收子系统、定标子系统和综合处理与控制配电器，其中：
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的天线子系统包括平面镜、扫描机构、准光馈电网络、伺服控制器，平面镜安装在扫描机构上，伺服控制器在综合处理与控制配电器的控制下，驱动扫描机构带动平面镜沿着平面镜中心轴进行变速圆周扫描；平面镜将接收观测视场内的太赫兹辐射信号反射进入准光学馈电网络，准光学馈电网络采用极化线栅将平面镜接收的太赫兹辐射信号进行极化分离，将分离得到的不同极化方向不同频率的信号通过椭球镜反射进入各个支路的馈源喇叭，得到多路射频信号送入多频段太赫兹接收子系统。
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的不同极化方向不同频率的信号，包括H极化方向664GHz和243GHz，V极化方向664GHz、448GHz、325GHz、243GHz和183GHz。
4.根据权利要求3所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的多频段太赫兹接收子系统包括七台接收机，
5.根据权利要求2所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的定标子系统包括两套太赫兹定标源源体，分别为常温源和热定标源，其中常温源温度-30℃保持，放置在126.2°～143.8°与观测视场垂直的位置；热定标源温度40℃保持，放置在216.2°～233.8°与观测视场垂直的位置。
6.根据权利要求5所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的定标源源体的口径大于平面镜的尺寸，确保在观测热定标源和常温源提供两个观测所需的高低辐射亮温度实现两点定标。
7.根据权利要求1所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的反演获得观测区域的冰云信息，包括：利用先验数据库和贝叶斯反演算法获得观测区域的冰云高度、冰水路径和冰云有效半径。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：包括天线子系统、多频段太赫兹接收子系统、定标子系统和综合处理与控制配电器，其中：
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的天线子系统包括平面镜、扫描机构、准光馈电网络、伺服控制器，平面镜安装在扫描机构上，伺服控制器在综合处理与控制配电器的控制下，驱动扫描机构带动平面镜沿着平面镜中心轴进行变速圆周扫描；平面镜将接收观测视场内的太赫兹辐射信号反射进入准光学馈电网络，准光学馈电网络采用极化线栅将平面镜接收的太赫兹辐射信号进行极化分离，将分离得到的不同极化方向不同频率的信号通过椭球镜反射进入各个支路的馈源喇叭，得到多路射频信号送入多频段太赫兹接收子系统。
3.根据权利要求2所述的一种太赫兹冰云机载探测系统，其特征在于：所述的不同极化方向不同频率的信号，包括h极化方向664ghz和243ghz，v极化方向664ghz、448ghz、325ghz、243ghz和18...
【专利技术属性】
技术研发人员：何征，李浩，高文钰，沈尚宇，邓明超，任合，吕容川，李一楠，韩昭，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。