[发明专利]一体化设计的高度计辐射计系统

说明书

本发明公开了一种一体化设计的高度计辐射计系统，包括：天馈子系统，其用于实现高度计及辐射计射频信号的发射和接收；与天馈子系统连接的高度计，所述高度计采用Ku+Ka双频高度计；与天馈子系统连接的辐射计，所述辐射计采用Ku+K+Ka三频辐射计；时序与信息处理单元，其用于根据高度计及辐射计的回波信号同时完成所述高度计的测高功能和所述辐射计的测量功能。本发明的采用双频高度计与三频辐射计一体化设计，提高了测量精度的同时降低了系统的总重量及总功耗，此外，本发明的高度计与辐射计由同一时序与信息处理单元控制信号同步，可以有效避免高度计发射信号对辐射计接收信号的干扰，避免了分开设计带来的天线副瓣泄露的问题。

技术领域

本发明涉及卫星测高技术领域，尤其涉及一种一体化设计的高度计辐射计系统。

背景技术

卫星测高是随着卫星遥感测量技术而发展起来的一种空间遥感技术，搭载的主要载荷为高度计辐射计。其中高度计用于向海面发射雷达信号，雷达信号经过海面反射后回到高度计的接收天线，通过测量脉冲往返时间来确定卫星到星下点的距离，继而计算得到星下点的海面高度，辐射计用于辅助高度计校正雷达信号经过湿对流层时由水汽产生的延迟误差，湿对流层造成的延迟量最大可以达到40cm左右，而高度计的海面高度测量精度一般要求为2cm～5cm，因此必须要对湿对流层造成的延迟进行修正，必须利用一同搭载的水汽校正辐射计进行实测，因此校正辐射计是高度计卫星的标配。

卫星测高技术发展至今，测高技术与方法主要分为两种，第一种为高度计与辐射计独立设计、协同工作。由于高度计和辐射计对天线指标要求不同，辐射计对天线主波束效率指标要求高，高度计更注重天线增益指标的设计。在上世纪90年代前，同时兼顾高效率和高增益的大口径天线设计、加工手段并不成熟，故星载高度计和辐射计采用独立设计、协同工作的方式。而高度计和校正辐射计均需配备大口径反射面天线，天线口径在1.0m、1.2m左右不等，高度计与辐射计独立设计在天线指向一致性保证、整星布局等方面会带来一些困难。此外，高度计和辐射计独立设计，与卫星平台有各自独立的接口，增加总线容量，并且由于高度计为主动探测，辐射计为被动探测且探测频段与高度计接近，天线旁瓣对发射信号的泄漏增大了对电磁兼容的设计要求。

第二种方法为单频高度计与双频辐射计一体化设计。目前高增益、高效率、大口径天线的设计、加工技术已日益成熟，随着处理器设计和加工能力的逐步提升，基于DSP、FPGA等嵌入式处理器的高速信号处理平台，在计算能力、控制逻辑、存储容量等方面已经能够满足一体化设计的条件。因此，一体化设计方案具有可行性。采用高度计与辐射计一体化设计的测高卫星有GFO卫星与SARAL卫星，但其高度计均仅有一个频点(Ku或Ka频段)，辐射计均仅有两个频点(Ka和K频段)，即目前的一体化设计只有两种频段三个频点的一体化，其湿对流层延时改正精度比传统的三频辐射计差。

发明内容

本发明提出了一种一体化设计的Ku+Ka双频高度计与Ku+K+Ka三频辐射计系统，采用Ku+Ka双频高度计可保证测高精度的同时降低雨衰的影响，采用Ku+K+Ka三频辐射计可显著提高湿对流层延迟校正精度，同时，高度计和辐射计一体设计可以保证波束指向性一致的同时，减少系统尺寸重量、提高载荷间时序协调性。

为了达到上述目的，本发明提出了一体化设计的高度计辐射计系统，包括：

天馈子系统，其用于实现高度计及辐射计射频信号的发射和接收；

与天馈子系统连接的高度计，所述高度计采用Ku+Ka双频高度计；

与天馈子系统连接的辐射计，所述辐射计采用Ku+K+Ka三频辐射计；

分别与高度计、辐射计连接的时序与信息处理单元，其用于根据高度计及辐射计的回波信号同时完成所述高度计的测高功能和所述辐射计的测量功能。

进一步，所述天馈子系统包含：