JP3612919B2 - Radiometer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工衛星又は航空機等の飛翔体に搭載して地球表面や大気の観測を行う放射計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は、人工衛星に搭載して地球表面や大気を観測する従来の放射計を示す図であり、図において、1は放射計、2は観測用反射鏡、3は低温校正用反射鏡、4は高温校正源、5は一次放射器、6は受信機、7は信号処理部、8は回転機構、9は冷凍機、10は断熱容器、11は回転部、12は地球、13は低温校正時の校正信号となる約2.7Kである宇宙背景放射を放射する深宇宙である。図10は観測時の信号の流れを示す図である。図11は低温校正時の信号の流れを示す図である。図12は高温校正時の信号の流れを示す図である。図13は観測、低温校正、高温校正のタイミングを示す図である。
【0003】
次に動作について説明する。図10から図13までの図を用いて説明する。地球12の観測対象を走査して輝度温度を観測する放射計1は、観測用反射鏡2、一次放射器5、受信機6、信号処理部7を含む回転部9及び観測用反射鏡2を回転機構8により回転させている。この放射計1により測定される信号は、地球12の表面の地面や海水等の自然界から放射される極めて微弱な雑音電波であり、受信機6の雑音温度を可能な限り下げることが必要なため、受信機6を冷凍機9で冷却した断熱容器内に収納して使用されている。また、外部熱環境等より低雑音受信機6の利得変動があるため、一定周期毎に低温校正源と高温校正源を観測して放射計の入出力を校正する必要があり、ここでは、従来は低校正源として約2.7Kである深宇宙13からの宇宙背景放射を取得するために低温校正用反射鏡3を配し、高温校正源4としてヒータにより温度制御された電波吸収体を使用した場合で示している。この低温校正、高温校正、観測のタイミングは、図13に一例を示すとおりであり、低温校正用反射鏡3及び高温校正源4は、機械的に一次放射器5の走査円弧上に設置しており、1周期毎に1回、一次放射器5が低温校正用反射鏡3の真下を通過する際、低温校正信号の取得を行い、高温校正源4の真下を通過する際、高温校正信号の取得を行うようになっている。先ず、観測時の信号の流れを図10を用いて説明する。観測時には、地球12の表面から放射された電力は、観測用反射鏡2を介して一次放射器5で受信される。一次放射器5で受信された受信信号は受信機6により増幅検波及び積分された後、信号処理器7によってA/D変換及び編集され、図示していない送信機により観測信号として地上に送出される。次に低温校正時の信号の流れを図11を用いて説明する。低温校正時には、回転機構8により低温校正用反射鏡3が一次放射器5の真上に位置した時に、約2.7Kである深宇宙13からの宇宙背景放射が低温校正用反射鏡3を介して一次放射器5で受信される。一次放射器5で受信した後の信号の流れは、観測時と同じである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射計1は人工衛星又は航空機等の飛翔体に搭載し、受信出力の校正を行う場合には、宇宙背景放射を入力するための低温校正用反射鏡3及び高温校正源4を独立して配置し、それらを一定回転周期中に観測する必要があった。このため、低温校正用反射鏡3や高温校正源4を除く全ての機器を回転機構8により回転させ、一次放射器5を低温校正用反射鏡3及び高温校正源4からの電波が受信できる位置に制限する必要があった。このため、低温校正源となる宇宙空間と観測対象である地表の両方を観測できるよう、アンテナの切り替えを行う必要があり、アンテナの校正や駆動機構が複雑で大型化するという欠点があった。
【0005】
また、低温校正用反射鏡3の視野を確保するために、機器配置、衛星搭載位置が制限されていた。また、低温校正用反射鏡3の視野内に衛星構体、主反射鏡を保持するためのストラット等が入り込み、クリアーな視界が確保できないことにより、低温校正信号が宇宙背景放射である約2.7Kからズレると共に、変動し軌道上での衛星構体、ストラット等の雑音温度の変動量の不確定性より、低温校正信号に誤差が生ずるという問題があった。
【0006】
また、校正を行うタイミング及び校正データ数については、その必要性に関わらず、校正用反射鏡3や高温校正源4を一次放射器5で観測可能な位置関係に制限されており、回転機構8による一回転周期に一回の校正タイミングでのみ可能であり、最適な校正タイミングで校正を行うことができないという問題があった。
【0007】
この発明は、上記のような課題を改善するためになされたものであり、独立した低温校正用反射鏡及び高温校正源を共に用いることなく、校正を可能とする放射計を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
第1の発明による放射計は、低温校正源を用いずに低温校正入力ができるように、観測用反射鏡と、第1の反射鏡と、第1の反射鏡駆動機構と、第2の反射鏡と、第2の反射鏡駆動機構と、冷凍機と、断熱容器と、一次放射器と、受信機と、信号処理器を具備したものである。
【0009】
また、第2の発明による放射計は、低温校正源及び高温校正源を用いずに校正入力ができるように、観測用反射鏡と、反射鏡と、反射鏡駆動機構と、冷凍機と、一次放射器と、受信機と、信号処理器とを具備したものである。
【0010】
また、第3の発明による放射計は、低温校正源及び高温校正源を用いずに校正入力ができるように、観測用反射鏡と、第1の反射鏡と、第1の反射鏡駆動機構と、第2の反射鏡と、第2の反射鏡駆動機構と、メッシュ型反射鏡と、メッシュ型反射鏡駆動機構と、冷凍機と、一次放射器と、受信機と、信号処理器とを具備したものである。
【0011】
また、第4の発明による放射計は、低温校正源及び高温校正源を用いずに校正入力ができるように、観測用反射鏡と、反射鏡と、反射鏡駆動機構と、冷凍機と、一次放射器と、RFスイッチと、無反射終端器と、受信機と、信号処理器とを具備したものである。
【0012】
また、第5の発明による放射計は、低温校正源及び高温校正源を用いずに校正入力ができるように、観測用反射鏡と、反射鏡と、反射鏡駆動機構と、冷凍機と、一次放射器と、RFスイッチと、RFスイッチ駆動機構と、ホーンと、電波吸収体と、受信機と、信号処理器とを具備したものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1を示す図である。図1は、低温校正源反射鏡を用いずに校正が可能な放射計の構成を示す図であり、図において14は反射鏡、15は反射鏡駆動機構である。また、図2はこの発明の放射計の観測時の信号の流れを示す図である。図3は、この発明の放射計の低温校正時の信号の流れを示す図である。図4は、この発明の放射計の高温校正時の信号の流れを示す図である。
【0014】
次に動作について、図2〜4を用いて説明する。観測時の信号の流れを図2を用いて説明する。観測時には、反射鏡14は反射鏡駆動機構15により、一次放射器5のビーム方向と平行で、地球12表面から放射される雑音電波が、観測用反射鏡2で反射及び集光され一次放射器5に導かれるビーム方向を妨げない方向に設定制御され、地球12表面から放射される雑音電波は、観測用反射鏡2により反射及び集光され一次放射器5に導かれる。一次放射器5に導かれた雑音電波は、断熱容器10内に配置され冷却された受信機6に入力し増幅及び検波、積分された後、信号処理器7によってA/D変換及び編集された後、図示していない送信機により観測信号として地上に送出される。低温校正時の信号の流れを図4を用いて説明する。低温校正時には、反射鏡駆動機構15を用いて反射鏡14を一次放射器5のビーム方向と垂直で直交した方向に制御する。この時、観測用反射鏡2及び高温校正源4からの電波は、前記反射鏡14に遮られ、一次放射器5の視野内には反射鏡14のみが介在することとなり、一次放射器5で受信される電波は冷却された一次放射器5自体が発生する熱雑音と反射鏡14の熱雑音のみとなる。一次放射器5の熱雑音及び反射鏡14の熱雑音は、冷凍機9により冷却された一次放射器5及び反射鏡14の物理温度と等価となり、冷凍機により冷却された物理温度が一次放射器5に入力される。冷凍機9により冷却される温度を例えば4K程度の極低温に冷却するように制御することにより、4K相当する電波が一次放射器に低温校正信号として一次放射器に入力される。受信された受信信号は、観測時と同じ処理により地上に送出される。また、高温校正時には、高温校正源4が機械的に一次放射器5の走査円弧上に設置されているため、図3に示すように回転機構8の制御により高温校正源4の直下に一次放射器5が位置する時に、高温校正源からの放射電波を一次放射器5で受信する。受信後の信号の流れは観測信号の同様に送出される。
【0015】
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2を示す図である。図において、14a,14bは反射鏡、15a,15bは反射鏡駆動機構である。
【0016】
次に動作について、図5を用いて、観測時、低温校正時及び高温校正時に信号入力の状況を説明する。観測時には、反射鏡駆動機構15a及び15bにより反射鏡14a及び14bを一次放射器5のビーム方向と平行で、地球12表面から放射される雑音電波が観測用反射鏡2で反射及び集光され一次放射器5に導かれるビーム方向を妨げない方向である14a´及び14b´の位置に設定制御され、地球12表面から放射される雑音電波は、観測用反射鏡2により反射集光され一次放射器5に導かれる。導かれた雑音電波は、断熱容器10内に配置され冷却された受信機6に入力し増幅及び検波、積分された後、信号処理器7によってA/D変換及び編集された後、図示していない送信機により観測信号として地上に送出される。また、低温校正時には、反射鏡駆動機構15a,15bを用いて反射鏡14a,14bを一次放射器5のビーム方向と垂直で直交した方向に制御される。この低温校正時においては、観測用反射鏡から入射する雑音電波は前記反射鏡14bに遮られ、一次放射器5には入力せずに、冷却された一次放射器5自身の熱雑音と反射鏡14aが有する熱雑音の和となる。一次放射器5の熱雑音及び反射鏡14aの熱雑音は、冷凍機9により冷却された一次放射器5及び反射鏡14aの物理温度と等価となり、冷凍機により冷却された一次放射器5及び反射鏡14aの各物理温度の和が一次放射器5に入力される。従って、冷凍機9により冷却される温度を例えば4K程度の極低温となるように断熱容器10内で制御することにより、4K相当の電波が一次放射器5に低温校正信号として一次放射器5に入力されることとなる。受信された受信信号は、観測時と同じ処理により地上に送出される。また、高温校正時には、反射鏡駆動機構15aにより反射鏡14aの鏡面方向を一次放射のビーム方向と平行になるように制御すると共に、反射鏡駆動機構15bにより反射鏡14bの鏡面方向を一次放射器5のビーム方向と垂直で直交する方向である14b´の位置に設定されるため、一次放射器5の視野内には反射鏡14bのみが存在し反射鏡14bの物理温度に対応する雑音温度が入力する。反射鏡14bは断熱容器の外部にあり300K程度の物理温度にヒータ等により温度制御することにより、300Kに相当する電波が高温校正信号として、一次放射器5に入力される。一次放射器5に入力した高温校正信号は、観測時と同様の処理により地上に送出される。
【0017】
実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3を示す図である。図において、14a、14bは反射鏡、15a,15bは反射鏡駆動機構、16はメッシュ型反射鏡、17はメッシュ型反射鏡駆動機構である。
【0018】
次に動作について、図6を用いて、観測時、低温校正時及び高温校正時毎に説明する。先ず、観測時について説明する。観測時には、冷凍機9で冷却され断熱容器10内に収納された反射鏡14a及びメッシュ型反射鏡16、更に断熱容器10外に設置した反射鏡14bを全て反射鏡駆動機構15a、メッシュ反射鏡駆動機構17及び反射鏡駆動機構15bにより一次放射器5のビーム方向と平行な位置に設定される。このため、地球12表面から放射される雑音電波は観測用反射鏡2で反射及び集光され、妨げられることなく一次放射器5に導かれる。一次放射器5に導かれた雑音電波は、断熱容器10内に配置された受信機6に入力し増幅及び検波、積分された後、信号処理器7によってA/D変換及び編集された後、図示していない送信機により観測信号として地上に送出される。次に、低温校正時には反射鏡駆動機構15aを用いて反射鏡14aを一次放射器5のビーム方向と垂直で直交した方向に位置するように制御される。このため低温校正時においては、観測用反射鏡2から入射する雑音電波は前記反射鏡14aに遮られ一次放射器5には入力せずに、一次放射器5で受信される信号は、冷却された一次放射器5自身の熱雑音と反射鏡14aが有する熱雑音の和となる。一次放射器5の熱雑音及び反射鏡14aの熱雑音は、冷凍機9により冷却された一次放射器5及び反射鏡14aの物理温度と等価となり、冷凍機9により冷却された一次放射器5と反射鏡14aの各物理温度の和が一次放射器5に入力される。従って、冷凍機9により冷却される温度を例えば4K程度の極低温となるように断熱容器10内で制御することにより、4K相当の電波が一次放射器5に低温校正信号として一次放射器5に入力されることとなる。受信された受信信号は、観測時と同じ処理により地上に送出される。また、高温校正時には、反射鏡駆動機構15aにより反射鏡14aの鏡面方向を一次放射のビーム方向と平行になる反射鏡14a´の位置となるように制御し、併せてメッシュ型反射鏡駆動機構17によりメッシュ型反射鏡16を一次放射器5のビーム方向と平行となる方向に設定すると共に、反射鏡14bの鏡面方向を一次放射器5のビーム方向と垂直で直交する方向である14b´の位置に設定することにより、一次放射器5の視野内には反射鏡14bのみが存在し反射鏡14bの物理温度に対応する雑音温度が入力する。反射鏡14bは断熱容器の外部にあり300K程度の物理温度にヒータ等により温度制御することにより、300Kに相当する電波が高温校正信号として、一次放射器5に入力される。一次放射器5に入力した高温校正信号は、観測時と同様の処理により地上に送出される。更に、高温校正時には、反射鏡駆動機構15aにより反射鏡14aの鏡面方向を一次放射のビーム方向と平行となる反射鏡14a´となる位置に制御し、メッシュ型反射鏡駆動機構17によりメッシュ型反射鏡16を一次放射器5のビーム方向と直交する方向であるメッシュ反射鏡16´の位置に制御すると共に反射鏡14aの鏡面方向を一次放射器5のビーム方向と垂直で直交する方向である14b´の位置に設定されるため、一次放射器5の視野内には反射鏡14b´及びメッシュ反射鏡16´が存在し物理温度に対応する雑音温度が入力する。反射鏡14bは断熱容器10の外部にあり300K程度の物理温度にヒータ等により温度制御されているが、加えてメッシュ反射鏡16´の物理温度が加算されメッシュ反射鏡の物理温度が合計温度が例えば200Kになるように設定しておくことにより、200Kに相当する雑音電波を高温校正信号として、一次放射器5に入力することができる。従って、高温校正源の温度を2種類設定することが可能ならしめている。一次放射器5に入力した高温校正信号は、観測時と同様の処理により地上に送出される。
【0019】
実施の形態4.
図7は、この発明の実施の形態4を示す図である。図において、14は反射鏡、15は反射鏡駆動機構、18はRFスイッチ、19は無反射終端器、20はRFスイッチ制御器である。
【0020】
次に動作について、図7を用いて説明する。観測時には、反射鏡駆動機構15により反射鏡14を一次放射器5のビーム方向と平行である反射鏡14´の位置に設定するように制御されると共に、RFスイッチ制御器20で一次放射器5からの信号が受信機6に入力するように制御される。従って、地球12表面から放射される雑音電波は、観測用反射鏡2により反射及び集光され一次放射器5に導かれる。一次放射器5に導かれた雑音電波は、断熱容器10内に配置され冷却された受信機6に入力し増幅及び検波、積分された後、信号処理器7によってA/D変換及び編集された後、図示していない送信機により観測信号として地上に送出される。次に、低温校正時には、RFスイッチ制御器20により受信機6が無反射終端器19側に接続されるようにRFスイッチ18を切り換え制御される。受信機6には無反射終端器19の物理温度に相当する雑音電波が入力されることになり、冷凍機9により冷却される温度を例えば4K程度の極低温となるように断熱容器10内に収納した無反射終端器19の温度を制御することにより、4K相当の雑音電波が一次放射器5に低温校正信号として一次放射器5に入力されることとなる。受信された受信信号は、観測時と同じ処理により地上に送出される。また、高温校正時には、RFスイッチ制御器20を用いて受信機6が観測時と同様に一次放射器5に接続されるように切り換え制御されると共に、反射鏡駆動機構15により反射鏡14の鏡面方向を一次放射のビーム方向と直交する位置に設定されるように制御される。このため、一次放射器5には反射鏡14の物理温度に対応する雑音温度が入力する。反射鏡14は、断熱容器10の外部にありヒータ等を用いて300K程度の物理温度に温度制御されることにより、物理温度300Kに相当する電波が高温校正信号が一次放射器5に入力される。一次放射器5に入力した高温校正信号は、観測時と同様の処理により地上に送出される。
【0021】
実施の形態5.
図8は、この発明の実施の形態5を示す図である。図において、14は反射鏡、15は反射鏡駆動機構、16はRFスイッチ、20はRFスイッチ制御器、21はホーン、22は電波吸収体である。
【0022】
次に動作について、図8を用いて説明する。観測時には、反射鏡駆動機構15により反射鏡14を一次放射器5のビーム方向と平行である反射鏡14´の位置に設定するように制御されると共に、RFスイッチ制御器20を用いて一次放射器5からの信号が受信機6に入力するようにRFスイッチ16を切り換え制御される。地球12表面から放射される雑音電波は、観測用反射鏡2により反射及び集光され一次放射器5に導かれる。一次放射器5に導かれた雑音電波は、受信機6に入力し増幅及び検波、積分された後、信号処理器7によってA/D変換及び編集された後、図示していない送信機により観測信号として地上に送出される。次に、低温校正時には、RFスイッチ制御器20により受信機6がホーン21からの信号が受信機6に接続され入力するようにRFスイッチ16が切り換え制御される。ホーン21の前面に冷凍機9で冷却された電波吸収体22を配置することにより、ホーン21には電波吸収体22の物理温度に相当する雑音電波が受信され、RFスイッチ16を介して受信機6に入力する。ここで、電波吸収体22の冷却温度が例えば4K程度の極低温となるように断熱容器10内に収納した無反射終端器の温度を制御されることにより、4K相当の雑音電波がホーン21及びRFスイッチ16を介して低温校正信号として受信機6に入力されることとなる。受信された受信信号は、観測時と同じ処理により地上に送出される。また、高温校正時には、RFスイッチ制御器20を用いて受信機6が観測時と同様に一次放射器5に接続されるように切り換え制御されると共に、反射鏡駆動機構15により反射鏡14の鏡面方向を一次放射のビーム方向と直交する位置に設定されるように制御される。このため、一次放射器5には反射鏡14の物理温度に対応する雑音温度が入力する。反射鏡14は、断熱容器10の外部にありヒータ等を用いて300K程度の物理温度に温度制御されることにより、物理温度300Kに相当する電波が高温校正信号が一次放射器5に入力される。一次放射器5に入力した高温校正信号は、観測時と同様の処理により地上に送出される。
【0023】
【発明の効果】
第1の発明によれば、地上からの電波を反射する観測用反射鏡と、一次放射器と、一次放射器の前に配置した反射鏡と、反射鏡を一次放射器のビーム方向と平行及び直交する方向の2状態に設定するための駆動機構と、受信機と、一次放射器及び反射鏡と受信機を冷却するための冷凍機と、一次放射器及び反射鏡と受信機を外界から遮断する断熱容器と、高温校正源と、信号処理器を具備することにより、低温校正用反射鏡を用いることなく冷凍機の冷却により生成させた低温校正雑音の入力が可能となり、低温校正用反射鏡の介在に伴う観測幅の制約を受けない観測が実施できるという効果がある。また、冷却機の冷却により安定した低温校正源を確保できることから、校正精度が向上ができるという効果がある。更に、走査周期と無関係に校正タイミングを設定でき、最適な校正タイミングでのデータ取得が可能となる効果がある。
【0024】
また、第2の発明によれば、地上からの電波を反射する観測用反射鏡と、一次放射器と、観測用反射鏡と一次放射器の間に配置した第1の反射鏡及び第2の反射鏡と、一次放射器のビーム方向と平行及び直交する方向の2状態に設定するための反射鏡駆動機構と、受信機と、一次放射器及び反射鏡と受信機を冷却するための冷凍機と、一次放射器及び反射鏡と受信機を外界から熱的に遮断するための断熱容器と、信号処理器を具備することにより、高温校正源、低温校正用反射鏡及び回転機構を用いることなく低温校正雑音及び高温校正雑音の入力が可能となり、高温校正源及び低温校正用反射鏡の配置設定に伴う観測幅の制約を受けない観測が実施できると共に、回転機構が無くなることから簡易な放射計を構成できるとう効果がある。また、冷却機の冷却により安定した低温校正源を確保できることから、校正精度が向上ができるという効果がある。更に、走査周期と無関係に校正タイミングを設定でき、最適な校正タイミングでのデータ取得が可能となる効果がある。
【0025】
また、第3の発明によれば、地上からの電波を反射する観測用反射鏡と、一次放射器と、観測用反射鏡と一次放射器の間に配置した第1の反射鏡と、第2の反射鏡と、メッシュ型の反射鏡と、反射鏡とメッシュ型反射鏡を一次放射器のビーム方向と平行及び直交する方向の2状態に設定するための反射鏡駆動機構と、メッシュ型反射鏡駆動機構と、受信機と、一次放射器及び反射鏡と受信機を冷却するための冷凍機と、一次放射器及び反射鏡と受信機を外界から熱的に遮断するための断熱容器と、信号処理器を具備することにより、高温校正源、低温校正用反射鏡及び回転機構を用いることなく低温校正雑音及び高温校正雑音の入力に加えて中間温度の校正が可能となり、校正精度を向上することが可能となると共に、高温校正源及び低温校正用反射鏡の配置設定に伴う観測幅の制約を受けない観測が実施でき簡易な放射計を構成できるという効果がある。更に、走査周期と無関係に校正タイミングを設定でき、最適な校正タイミングでのデータ取得が可能となる効果がある。
【0026】
また、第4の発明によれば、地上からの電波を反射する観測用反射鏡と、一次放射器と、観測用反射鏡と一次放射器の間に配置した反射鏡と、一次放射器のビーム方向と平行及び直交する方向の2状態に設定するための反射鏡駆動機構と、無反射終端器と、RFスイッチと、受信機と、一次放射器、反射鏡、無反射終端器とRFスイッチ及び受信機を冷却するための冷凍機と、一次放射器、反射鏡、無反射終端器とRFスイッチ及び受信機を外界から熱的に遮断し収納するための断熱容器と、信号処理器を具備することにより、高温校正源、低温校正用反射鏡及び回転機構を用いることなく低温校正雑音及び高温校正雑音の入力が可能となり、高温校正源及び低温校正用反射鏡の配置設定に伴う観測幅の制約を受けず回転機構が無い簡易な放射計を構成できるという効果がある。また、冷却機の利用により安定した低温校正源が確保でき、校正精度が向上できるという効果がある。
【0027】
また、第5の発明によれば、地上からの電波を反射する観測用反射鏡と、一次放射器と、観測用反射鏡と一次放射器の間に配置した反射鏡と、一次放射器のビーム方向と平行及び直交する方向の2状態に設定するための反射鏡駆動機構と、電波吸収体と、RFスイッチと、RFスイッチ駆動機構と、受信機と、一次放射器と、反射鏡と、RFスイッチ及び受信機を冷却するための冷凍機と、一次放射器、反射鏡、電波吸収体、RFスイッチ及び受信機を外界から熱的に遮断し収納するための断熱容器と、信号処理器とを具備することにより、高温校正源、低温校正用反射鏡及び回転機構を用いることなく低温校正雑音及び高温校正雑音の入力が可能となり、高温校正源及び低温校正用反射鏡の配置設定に伴う観測幅の制約を受けず回転機構が無い簡易な放射計を構成できるという効果がある。また、冷凍機の利用による安定した低温校正源が確保でき、校正精度が向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す放射計の構成例を示す図である。
【図2】この発明の実施例1を示す放射計の観測時を示す図である。
【図3】この発明の実施例1を示す放射計の低温校正時を示す図である。
【図4】この発明の実施例1を示す放射計の高温校正時を示す図である。
【図5】この発明の実施例2を示す放射計の構成例を示す図である。
【図6】この発明の実施例3を示す放射計の構成例を示す図である。
【図7】この発明の実施例4を示す放射計の構成例を示す図である。
【図8】この発明の実施例5を示す放射計の構成例を示す図である。
【図9】従来の放射計の構成例を示す図である。
【図10】従来の放射計の観測時を示す図である。
【図11】従来の放射計の低温構成時を示す図である。
【図12】従来の放射計の高温構成時を示す図である。
【図13】従来の放射計の観測タイミングを示す図である。
【符号の説明】
1 放射計、2 観測用反射鏡、3 低温校正用反射鏡、4 高温校正源、5一次放射器、6 受信機、7 信号処理器、8 回転機構、9 冷凍機、10断熱容器、11 回転部、12 地球、13 深宇宙、14 反射鏡、15 反射鏡駆動機構、16 メッシュ型反射鏡、17 メッシュ型反射鏡駆動機構、18 RFスイッチ、19 無反射終端器、20 RFスイッチ制御器、21 ホーン、22 電波吸収体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiometer that is mounted on a flying object such as an artificial satellite or an aircraft and observes the surface of the earth and the atmosphere.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a diagram showing a conventional radiometer that is mounted on an artificial satellite and observes the surface of the earth and the atmosphere. In the figure, 1 is a radiometer, 2 is a reflector for observation, 3 is a reflector for low-temperature calibration, 4 is a high-temperature calibration source, 5 is a primary radiator, 6 is a receiver, 7 is a signal processing unit, 8 is a rotating mechanism, 9 is a refrigerator, 10 is an insulated container, 11 is a rotating unit, 12 is the earth, and 13 is a low temperature. It is a deep space that emits a cosmic background radiation of about 2.7K that becomes a calibration signal at the time of calibration. FIG. 10 is a diagram showing a signal flow during observation. FIG. 11 is a diagram illustrating a signal flow during low-temperature calibration. FIG. 12 is a diagram showing a signal flow during high-temperature calibration. FIG. 13 is a diagram showing the timing of observation, low temperature calibration, and high temperature calibration.
[0003]
Next, the operation will be described. This will be described with reference to FIGS. 10 to 13. A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The
[0005]
In addition, in order to secure the field of view of the low-
[0006]
In addition, the calibration timing and the number of calibration data are limited to the positional relationship in which the
[0007]
The present invention has been made to improve the above-described problems, and is intended to provide a radiometer that can be calibrated without using an independent low-temperature calibration reflector and a high-temperature calibration source. It is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The radiometer according to the first aspect of the invention provides an observation reflector, a first reflector, a first reflector driving mechanism, and a second reflector so that a low-temperature calibration input can be performed without using a low-temperature calibration source. A mirror, a second reflecting mirror driving mechanism, a refrigerator, a heat insulating container, a primary radiator, a receiver, and a signal processor are provided.
[0009]
In addition, the radiometer according to the second invention is provided with an observation reflecting mirror, a reflecting mirror, a reflecting mirror driving mechanism, a refrigerator, and a primary so that calibration input can be performed without using a low temperature calibration source and a high temperature calibration source. A radiator, a receiver, and a signal processor are provided.
[0010]
In addition, the radiometer according to the third aspect of the invention provides an observation reflecting mirror, a first reflecting mirror, and a first reflecting mirror driving mechanism so that calibration input can be performed without using a low temperature calibration source and a high temperature calibration source. A second reflector, a second reflector driving mechanism, a mesh reflector, a mesh reflector driving mechanism, a refrigerator, a primary radiator, a receiver, and a signal processor. It is what you did.
[0011]
In addition, the radiometer according to the fourth invention is provided with an observation reflecting mirror, a reflecting mirror, a reflecting mirror driving mechanism, a refrigerator, and a primary so that calibration input can be performed without using a low temperature calibration source and a high temperature calibration source. A radiator, an RF switch, a reflection-free terminator, a receiver, and a signal processor are provided.
[0012]
In addition, the radiometer according to the fifth aspect of the present invention provides an observation reflector, reflector, reflector drive mechanism, refrigerator, primary unit so that calibration input can be performed without using a low-temperature calibration source and a high-temperature calibration source. A radiator, an RF switch, an RF switch driving mechanism, a horn, a radio wave absorber, a receiver, and a signal processor are provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a
[0014]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. The signal flow during observation will be described with reference to FIG. At the time of observation, the reflecting
[0015]
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 14a and 14b are reflecting mirrors, and 15a and 15b are reflecting mirror driving mechanisms.
[0016]
Next, the operation of the signal will be described with reference to FIG. 5 at the time of observation, low temperature calibration, and high temperature calibration. At the time of observation, the reflecting
[0017]
FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In the drawing, 14a and 14b are reflecting mirrors, 15a and 15b are reflecting mirror driving mechanisms, 16 is a mesh type reflecting mirror, and 17 is a mesh type reflecting mirror driving mechanism.
[0018]
Next, the operation will be described for each observation, low temperature calibration, and high temperature calibration with reference to FIG. First, the observation time will be described. At the time of observation, the reflecting
[0019]
FIG. 7 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 14 is a reflecting mirror, 15 is a reflecting mirror drive mechanism, 18 is an RF switch, 19 is a non-reflective terminator, and 20 is an RF switch controller.
[0020]
Next, the operation will be described with reference to FIG. At the time of observation, the reflecting
[0021]
FIG. 8 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention. In the figure, 14 is a reflecting mirror, 15 is a reflecting mirror drive mechanism, 16 is an RF switch, 20 is an RF switch controller, 21 is a horn, and 22 is a radio wave absorber.
[0022]
Next, the operation will be described with reference to FIG. At the time of observation, the reflecting
[0023]
【The invention's effect】
According to the first invention, the reflecting mirror for observation that reflects radio waves from the ground, the primary radiator, the reflecting mirror disposed in front of the primary radiator, the reflecting mirror parallel to the beam direction of the primary radiator, and Drive mechanism for setting two states in orthogonal directions, receiver, primary radiator, reflector and refrigerator for cooling receiver, primary radiator, reflector and receiver cut off from outside By providing a heat insulating container, a high temperature calibration source, and a signal processor, low temperature calibration noise generated by cooling the refrigerator can be input without using a low temperature calibration reflector. There is an effect that it is possible to carry out observations that are not limited by the observation width associated with the interposition of the. In addition, since a stable low-temperature calibration source can be secured by cooling the cooler, there is an effect that calibration accuracy can be improved. Furthermore, the calibration timing can be set regardless of the scanning cycle, and there is an effect that data can be acquired at the optimal calibration timing.
[0024]
According to the second invention, the observation reflector that reflects radio waves from the ground, the primary radiator, the first reflector disposed between the observation reflector and the primary radiator, and the second radiator Reflector, reflector driving mechanism for setting two states parallel and orthogonal to the beam direction of primary radiator, receiver, refrigerator for cooling primary radiator, reflector and receiver And a heat-insulating container for thermally isolating the primary radiator, reflector and receiver from the outside, and a signal processor, without using a high-temperature calibration source, a low-temperature calibration reflector and a rotating mechanism. Low-temperature calibration noise and high-temperature calibration noise can be input, and observations that are not subject to the observation width restrictions associated with the arrangement of the high-temperature calibration source and reflector for low-temperature calibration can be performed. There is an effect that can be configured. In addition, since a stable low-temperature calibration source can be secured by cooling the cooler, there is an effect that calibration accuracy can be improved. Furthermore, the calibration timing can be set regardless of the scanning cycle, and there is an effect that data can be acquired at the optimal calibration timing.
[0025]
Further, according to the third invention, the observation reflecting mirror that reflects radio waves from the ground, the primary radiator, the first reflecting mirror disposed between the observation reflecting mirror and the primary radiator, and the second Reflector, mesh-type reflector, reflector drive mechanism for setting the reflector and mesh-type reflector in two states parallel to and orthogonal to the beam direction of the primary radiator, and mesh-type reflector A drive mechanism; a receiver; a refrigerator for cooling the primary radiator and reflector and the receiver; a heat insulating container for thermally isolating the primary radiator, reflector and receiver from the outside; and a signal By including a processor, it is possible to calibrate intermediate temperatures in addition to low-temperature calibration noise and high-temperature calibration noise without using a high-temperature calibration source, low-temperature calibration reflector and rotating mechanism, and improve calibration accuracy. As well as high temperature calibration sources and low temperature schools Constraints receiving no observation of the observation width due to the arrangement setting of use reflector there is an effect that can be configured simple radiometer can be performed. Furthermore, the calibration timing can be set regardless of the scanning cycle, and there is an effect that data can be acquired at the optimal calibration timing.
[0026]
According to the fourth aspect of the invention, the observation reflector for reflecting radio waves from the ground, the primary radiator, the reflector disposed between the observation reflector and the primary radiator, and the beam of the primary radiator Reflector driving mechanism for setting two states parallel and orthogonal to the direction, non-reflective terminator, RF switch, receiver, primary radiator, reflective mirror, non-reflective terminator and RF switch, A refrigerator for cooling the receiver, a primary radiator, a reflecting mirror, a non-reflective terminator, an RF switch, a heat insulating container for thermally blocking and storing the receiver from the outside, and a signal processor. This makes it possible to input low-temperature calibration noise and high-temperature calibration noise without using a high-temperature calibration source, a low-temperature calibration reflector, and a rotating mechanism. Simple release with no rotation mechanism There is an effect that can be configured in total. In addition, a stable low-temperature calibration source can be secured by using a cooler, and the calibration accuracy can be improved.
[0027]
According to the fifth aspect of the invention, the observation reflector that reflects radio waves from the ground, the primary radiator, the reflector disposed between the observation reflector and the primary radiator, and the beam of the primary radiator Reflector driving mechanism, radio wave absorber, RF switch, RF switch driving mechanism, receiver, primary radiator, reflecting mirror, and RF for setting the two states parallel and orthogonal to the direction A refrigerator for cooling the switch and the receiver, a primary radiator, a reflecting mirror, a radio wave absorber, an RF switch and a heat insulating container for thermally shutting out and storing the receiver from the outside, and a signal processor This makes it possible to input low-temperature calibration noise and high-temperature calibration noise without using a high-temperature calibration source, a low-temperature calibration reflector, and a rotating mechanism. Rotation mechanism without any restrictions There is an effect that can be configured have a simple radiometer. Further, there is an effect that a stable low-temperature calibration source can be secured by using a refrigerator and the calibration accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
FIG. 2 is a diagram showing an observation time of a
FIG. 3 is a diagram showing a low-temperature calibration of the
FIG. 4 is a diagram showing a high temperature calibration of the
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a conventional radiometer.
FIG. 10 is a diagram showing the time of observation of a conventional radiometer.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional radiometer at a low temperature configuration.
FIG. 12 is a diagram showing a high-temperature configuration of a conventional radiometer.
FIG. 13 is a diagram showing observation timing of a conventional radiometer.
[Explanation of symbols]
1 Radiometer, 2 Reflecting mirror for observation, 3 Reflecting mirror for low temperature calibration, 4 High temperature calibration source, 5 Primary radiator, 6 Receiver, 7 Signal processor, 8 Rotating mechanism, 9 Refrigerator, 10 Thermal insulation container, 11 Rotating Part, 12 earth, 13 deep space, 14 reflector, 15 reflector drive mechanism, 16 mesh reflector, 17 mesh reflector drive mechanism, 18 RF switch, 19 non-reflective terminator, 20 RF switch controller, 21 Horn, 22 radio wave absorber.
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