CN210323204U - 一种多通道k波段辐射计接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道K波段辐射计接收机，输入信号依次经定向耦合器、K频段低噪放单元、多路功分滤波电路、补偿放大电路、射频检波电路、视频放大电路，最终输出多路视频电压供后端采样及数字信号处理应用。本实用新型采用K频段低噪放单元保证低噪放增益，多路功分滤波电路组实现多通道频分，射频直接检波的方式输出，减少了影响通道稳定性指标部分因素，提高了微波辐射计接收机设备运转的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波技术领域，尤其是一种多通道K波段辐射计接收机。
背景技术
多通道K波段辐射计接收机是一种基于被动式大气微波遥感技术的气象观测设备，它通过对频率为22GHz～32GHz的水汽分子吸收带下行辐射能量的接收处理来实现对大气湿度的探测。
现有技术中，微波辐射计接收机主要有两种方式实现多通道观测：第一种是通过本振源跳频、变频至固定中频进行探测频率扫描和多通道分时观测；第二种是采用滤波器组实现多通道频分、射频直接检波方式进行多通道同时观测，相较于第一种的扫频微波辐射计接收机，多通道并行滤波接收机观测更精确、更稳定、更快速，允许同时测量大气温度和湿度，最大限度减小测量时间。但是，现有技术的微波辐射计接收机的设计方式均存在不稳定的问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种多通道K波段辐射计接收机，采用K频段低噪放单元保证低噪放增益，多路功分滤波电路组实现多通道频分，射频直接检波的方式输出，减少了影响通道稳定性指标部分因素，提高了微波辐射计接收机设备运转的可靠性和稳定性。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，包括：
一种多通道K波段辐射计接收机，所述接收机从信号输入端至信号输出端依次电连接：定向耦合器、K频段低噪放单元、多路功分滤波电路、补偿放大电路、射频检波电路、视频放大电路。
所述K频段低噪放单元为一个低噪放电路；所述低噪放电路包括多个级联的低噪放大芯片；
所述K频段低噪放单元的输入输出均为波导接口，且采用波导微带转换实现接口形式的变换。
所述低噪放电路包括两个级联的低噪放大芯片；所述低噪放大芯片的型号为CHA2069-99F；
所述波导接口采用BJ620标准波导口。
所述多路功分滤波电路采用多个波导滤波双工器分别与波导H-T头级联的方式；且所述波导滤波双工器中采用H面膜片耦合波导滤波器。
所述补偿放大电路也为一个低噪放电路，且所述补偿放大电路的低噪放电路与所述K频段低噪放单元的低噪放电路的结构相同；
所述多路功分滤波电路的每路输出均接有所述补偿放大电路。
所述射频检波电路采用平方律检波器实现，且每路补偿放大电路后均接有所述射频检波电路，对每路信号进行直接检波；
所述平方律检波器的型号为AV70303。
所述接收机还包括噪声源、PIN开关；且由噪声源、PIN开关、定向耦合器依次电连接组成标定通道；所述标定通道利用噪声源模拟输入信号，依次经PIN开关和定向耦合器耦合后，再进入K频段低噪放单元。
所述定向耦合器采用分支波导耦合器，由两个平行传输线中间经过多条支线耦合组成，且支线长度及中间间距均为中心频率上的1/4波导波长。
所述噪声源采用av16605系列作为标定噪声源；所述PIN开关采用HPND-4028开关二极管。
所述定向耦合器的输出端先连接一个隔离器后，再连接所述K频段低噪放单元。
本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型中的各个电路设计与各个元器件的选择，均满足了多通道K波段辐射计接收机的设计要求。
(2)本实用新型中，采用K频段低噪放单元保证低噪放增益，多路功分滤波电路组实现多通道频分，射频直接检波的方式输出，减少了影响通道稳定性指标部分因素，提高了微波辐射计接收机设备运转的可靠性和稳定性。
(3)本实用新型中的视频放大电路用于进行温度补偿，由于平方律检波器的Q值达不到视频输出电压的要求，故在检波之后增加了视频放大电路进行温度补偿。
附图说明
图1为本实用新型的一种多通道K波段辐射计接收机的整体示意图。
图2A为本实用新型的多路功分滤波电路的连接示意图。
图2B为本实用新型的多路功分滤波电路的通道示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
由图1所示，本实用新型的一种多通道K波段辐射计接收机，所述接收机包括：定向耦合器1、K频段低噪放单元2、多路功分滤波电路3、补偿放大电路4、射频检波电路5、视频放大电路6、噪声源7、PIN开关8；
来自K波段馈源即K波段天线所接收得信号依次经过定向耦合器1、K频段低噪放单元2、多路功分滤波电路3、补偿放大电路4、射频检波电路5、视频放大电路6，最终输出多路视频电压供后端采样及数字信号处理应用。
为了满足微波辐射计***的特性标定功能需要，接收机设计了标定通道，所述标定通道由噪声源7、PIN开关8、定向耦合器1依次电连接组成；所述标定通道利用噪声源7模拟输入信号，依次经PIN开关8和定向耦合器1耦合后，再依次进入K频段低噪放单元2、多路功分滤波电路3、补偿放大电路4、射频检波电路5、视频放大电路6，最终输出多路视频电压供后端采样及数字信号处理应用。
所述定向耦合器1采用分支波导耦合器，由两个平行传输线中间经过多支线耦合组成，且支线长度及中间间距均为中心频率上的1/4波导波长。所述定向耦合器1的一个传输线即接收端用于接收来自K波段馈源所接收的输入信号即22～32GHz的信号，所述定向耦合器1的另一个传输线即耦合端用于耦合来自噪声源7所模拟的输入信号。所述定向耦合器1的耦合度大于15dB或小于-15dB，隔离度大于30dB或小于-30dB，满足设计要求；本实施例中，通过建模仿真，所需带宽内端口的驻波小于-35dB，隔离度小于-35dB，耦合度小于-15dB，耦合度带内起伏小于1.5dB。
本实用新型中，所述定向耦合器1的输出端先连接一个隔离器后，再连接所述K频段低噪放单元2；所述隔离器用于提高隔离度，防止信号干扰。
所述K频段低噪放单元2为一个低噪放电路；所述低噪放电路包括多个级联的低噪放大芯片；所述K频段低噪放单元2的输入输出均为波导接口，且采用波导微带转换实现接口形式的变换。本实用新型中，所述低噪放大芯片的型号为CHA2069-99F，厂家为UMS，该芯片在工作频段内增益为22dB，噪声系数为2.5dB，输出P-1为10dBm，满足设计要求。为保证低噪放增益满足要求，所述低噪放电路采用两级低噪放大芯片级联，两级之间采用空路隔离措施，以确保不会产生基于电路自身正反馈积累带来的自激振荡和工作的不稳定。正反面的电源供电连接采用抗EMI的馈通滤波端子形式强化电源通道的隔离。所述波导接口采用BJ620标准波导口，本实施例中，通过建模仿真，在22GHz～31.5GHz所需带宽内端口的驻波小于20dB，带内插损小于0.05dB，可以很好的进行不同结构间的能量转换。
所述K频段低噪放单元2的输出端连接所述多路功分滤波电路3。
由图2A和图2B所示，所述多路功分滤波电路3采用多个波导滤波双工器分别与波导H-T头级联的方式；所述波导滤波双工器的输入端与波导H-T头连接，输出端与另一个波导H-T头连接，两个波导H-T头的另外两端分别接低噪放；且由于滤波器的相对带宽较窄，不超过1％，适用波导膜片结构的滤波器，故所述波导滤波双工器中采用H面膜片耦合波导滤波器。本实用新型中，所述多路功分滤波电路3为七路功分滤波电路，其中，各通道的滤波器带宽均为230MHz。单个电路设计完成后再进行双工器的设计，然后将多路双工级联建模仿真。
所述补偿放大电路4也为一个低噪放电路，所述补偿放大电路4中的低噪放电路与所述K频段低噪放单元中的低噪放电路结构相同，即所述补偿放大电路4也为两个级联的低噪放大芯片，且与所述K频段低噪放单元2的低噪放大芯片相同；所述多路功分滤波电路3的每路输出均接有所述补偿放大电路4。
所述射频检波电路5采用平方律检波器实现，且每路补偿放大电路4后均接有所述射频检波电路5，用于对每路信号进行直接检波。本实施例中，所述平方律检波器的型号为型号为AV70303，厂家为中电41所，其电压灵敏度为0.35mv/uw，满足设计要求，实现各个信道的信号直接检波功能。
所述视频放大电路6用于进行温度补偿，由于平方律检波器的Q值达不到视频输出电压的要求，故每路所述射频检波电路5均接有所述视频放大电路6，用于对每路所述射频检波电路5中的平方律检波器进行温度补偿。
所述噪声源7采用av16605系列作为标定噪声源，所述噪声源的型号为av1660，厂家为中电41所，其超噪比大于20dB，满足设计要求。所述噪声源7的输出端连接所述PIN开关8。
所述PIN开关8采用HPND-4028开关二极管，其插损小于0.8dB，隔离度大于30dB，满足设计要求。所述PIN开关8的输出端连接至所述定向耦合器1的耦合端。
以上为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述接收机从信号输入端至信号输出端依次电连接：定向耦合器(1)、K频段低噪放单元(2)、多路功分滤波电路(3)、补偿放大电路(4)、射频检波电路(5)、视频放大电路(6)。
2.根据权利要求1所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述K频段低噪放单元(2)为一个低噪放电路；所述低噪放电路包括多个级联的低噪放大芯片；
所述K频段低噪放单元(2)的输入输出均为波导接口，且采用波导微带转换实现接口形式的变换。
3.根据权利要求2所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述低噪放电路包括两个级联的低噪放大芯片；所述低噪放大芯片的型号为CHA2069-99F；
所述波导接口采用BJ620标准波导口。
4.根据权利要求3所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述多路功分滤波电路(3)采用多个波导滤波双工器分别与波导H-T头级联的方式；且所述波导滤波双工器中采用H面膜片耦合波导滤波器。
5.根据权利要求4所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述补偿放大电路(4)也为一个低噪放电路，且所述补偿放大电路(4)的低噪放电路与所述K频段低噪放单元的低噪放电路的结构相同；
所述多路功分滤波电路(3)的每路输出均接有所述补偿放大电路(4)。
6.根据权利要求5所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述射频检波电路(5)采用平方律检波器实现，且每路补偿放大电路(4)后均接有所述射频检波电路(5)，对每路信号进行直接检波；
所述平方律检波器的型号为AV70303。
7.根据权利要求1所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述接收机还包括噪声源(7)、PIN开关(8)；且由噪声源(7)、PIN开关(8)、定向耦合器(1)依次电连接组成标定通道；所述标定通道利用噪声源(7)模拟输入信号，依次经PIN开关(8)和定向耦合器(1)耦合后，再进入K频段低噪放单元(2)。
8.根据权利要求7所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述定向耦合器(1)采用分支波导耦合器，由两个平行传输线中间经过多条支线耦合组成，且支线长度及中间间距均为中心频率上的1/4波导波长。
9.根据权利要求7所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述噪声源(7)采用av16605系列作为标定噪声源；所述PIN开关(8)采用HPND-4028开关二极管。
10.根据权利要求1或7所述的一种多通道K波段辐射计接收机，其特征在于，所述定向耦合器(1)的输出端先连接一个隔离器后，再连接所述K频段低噪放单元(2)。
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