微波接收机用辐射计及其探测体温度测量方法与流程

本发明涉及微波接收机用辐射计及其探测体温度测量方法，更具体来讲涉及一种无需改变参考负荷的参考温度，能够容易准确地测量探测体的温度的微波接收机用辐射计及其探测体温度测量方法。

背景技术：

1、根据普朗克(plank)的黑体辐射原理，从物质辐射的光和电波的波长及成分的量可用温度的函数表示。在微波频率区(300mhz～300ghz)，根据瑞利-金斯(raleigh-jeans)定律，辐射信号由以下的<数学式1>给出，具有与频率f的平方和温度t成正比的值。因此，通过天线接收的频率带宽bw内的辐射功率(pn)由以下的<数学式2>给出。如果利用<数学式2>放大通过微波接收机接收的辐射功率，即噪声功率并最终测量，则能够测量出与其成正比的温度，其被称为辐射计(radiometer)。

2、【数学式1】

3、

4、(k：玻尔兹曼常数，c：在真空中的光速，t：绝对温度，f：频率)

5、【数学式2】

6、pn＝ktδf

7、辐射计(radiometer)有单纯地放大接收到的辐射功率(噪音)以从输出进行测量的全功率辐射计(total power radiometer)和与此不同地具有优异的温度分辨率的迪克辐射计(dicke radiometer)。

8、图1是用于说明现有的迪克辐射计(dicke radiometer)及其接收操作原理的示意图。

9、参见图1，现有的迪克辐射计中微波切换器(microwave sw)2a、2b和解调器(demodulator)6切换(switching)到相同的时钟(clock)。要探测的物体的温度通过天线1以相当于“ta”的辐射功率接收于第一微波切换器2a。另外，为了与ta进行比较，第一微波切换器2a接收到相当于参考负荷(ref.load)3的“tref”的参考功率。随着第一微波切换器2a的切换，接收器(receiver)4中输入相当于ta的辐射功率或相当于tref的参考功率。接收器4处理输入的功率信号并输出到探测器5，探测器5的输出输入到第二微波切换器2b。

10、当第一微波切换器2a与天线1连接时，第二微波切换器2b将探测器5连接到解调器6的第一放大器p1，相反，当第一微波切换器2a连接到参考负荷3时，第二微波切换器2b将探测器5连接到解调器6的第二放大器p2。在此，第一放大器p1和第二放大器p2增益相同，具有彼此相反的极性(+a，-a)。而且，“cd”是探测器5的探测器常数。

11、解调器6相加第一放大器p1和第二放大器p2的输出并输出到积分器7，积分器7的输出电压vout输入到控制器(controller)8。

12、在半周期t1期间相当于ta的辐射功率及在剩余半周期t2期间相当于tref的参考功率成为负数输入到积分器7。经过积分器7后，积分器7的输出电压vout成为‘kbgrx cd at0(ta-tref)’。在此，ta＝tref时，输出电压vout为‘0’。这种现有的迪克辐射计不同于全功率辐射计(total power radiometer)，输出电压与(ta-tref)成正比，因此对接收器4的trx没有影响，对接收器4的增益grx的变化也不敏感，还可以通过控制tref来求出要测量的ta。

13、但是现有的迪克辐射计为了测量相当于与要测量的探测体的温度，即通过天线1进入的辐射功率的“ta”而控制“tref”，具有这种控制实际上实现上复杂或困难的缺点。具体来讲，现有的迪克辐射计通过改变参考负荷3的电阻或等效温度tref来找到与ta一致的瞬间，这是积分器7输出电压vout成为‘0’的瞬间。但是很难准确地找到改变的tref，而且形成改变的tref也不容易。因此，需要能够更容易准确地测量探测体的温度的辐射计。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明提供一种能够容易准确地测量要测量的探测体的温度的微波接收机用辐射计及其探测体温度测量方法。

3、技术方案

4、根据本发明的实施方式的微波接收机用辐射计包括从天线接收相当于探测体的温度的辐射功率的天线线路；具有预先固定的第一参考温度的第一参考负荷；具有预先固定的第二参考温度的第二参考负荷；选择性地切换所述天线线路、所述第一参考负荷及所述第二参考负荷的第一微波切换器；切换到与所述第一微波切换器相同的时钟的第二微波切换器；在从所述第二微波切换器输出的信号乘以预定的增益值并输出的解调器；积分从所述解调器输出的信号的积分器；以及根据从所述积分器输出的信号测量所述探测体的温度的控制器。

5、并且，根据本发明的另一实施方式的微波接收机用辐射计的探测体温度测量方法包括在根据所述实施方式的辐射计中所述第一微波切换器根据所述时钟在所述天线线路和所述第一参考负荷之间交替切换的第一切换步骤；所述第一微波切换器根据所述时钟在所述天线线路和所述第二参考负荷之间交替切换的第二切换步骤；以及根据通过所述第一切换步骤从所述积分器输出的第一输出电压和通过所述第二切换步骤从所述积分器输出的第二输出电压测量所述探测体的温度的测量步骤。

6、技术效果

7、根据本发明的实施方式的微波接收机用辐射计，具有能够容易准确地测量探测体的温度的优点。

8、尤其，与现有的迪克辐射计相比，具有无需改变控制参考负荷的参考温度，能够利用固定为特定值的两个参考温度通过容易简单的运算测量探测体的温度的优点。

技术特征：

1.一种微波接收机用辐射计，包括：

2.根据权利要求1所述的微波接收机用辐射计，其中：

3.根据权利要求2所述的微波接收机用辐射计，其中：

4.根据权利要求1所述的微波接收机用辐射计，其中：

5.一种微波接收机用辐射计的探测体温度测量方法，是在权利要求1所述的辐射计中的探测体温度测量方法，包括：

6.根据权利要求5所述的微波接收机用辐射计的探测体温度测量方法，其中：

技术总结
根据本发明的实施方式的微波接收机用辐射计包括：从天线接收相当于探测体的温度的辐射功率的天线线路；具有预先固定的第一参考温度的第一参考负荷；具有预先固定的第二参考温度的第二参考负荷；选择性地切换所述天线线路、所述第一参考负荷及所述第二参考负荷的第一微波切换器；切换到与所述第一微波切换器相同的时钟的第二微波切换器；在从所述第二微波切换器输出的信号乘以预定的增益值并输出的解调器；积分从所述解调器输出的信号的积分器；以及根据从所述积分器输出的信号测量所述探测体的温度的控制器。

技术研发人员：鱼润成,张元一,金南英,金殷盛,申在佑
受保护的技术使用者：株式会社伊西特姆
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15