专利名称：一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种毫米波云雷达，特别是一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达。
背景技术：
已有的毫米波云雷达包括磁控管或行波管电真空微波管发射机、带伺服系统可扫描天线、环行器、频率综合器、单通道接收机、数字接收机、信号处理器、显控计算机、通信系统、远端计算机和配电系统。磁控管毫米波发射机寿命短、多普勒速度提取能力差，行波管毫米波发射机寿命短、价格昂贵，不适合对云的长时间连续观测；带伺服系统的天线使得雷达结构复杂，没有天线罩防护使得有降水时雷达观测受到影响；单一的极化形式不利于云信息的提取。

发明内容
本发明的目的在于提供一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达，解决已有毫米波云雷达体积大、结构复杂、可靠性低、云信息提取能力弱、不适于长时间连续观测的问题。一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达，包括环行器、天线、频率综合器、数字接收机、信号处理器、显控计算机、通信系统、远端计算机和配电系统，还包括全固态发射机、天线罩、正交模耦合器、双通道接收机、功分器、耦合器A和耦合器B。其中，全固态发射机包括前级放大器、功率分配器、功率放大模块A、功率放大模块B、功率放大模块C、功率放大模块D、功率合成器、隔离器组件和控制检测电路；双通道接收机包括保护开关A、低噪声放大器A、第一混频器A、第二混频器A、放大器A、滤波器A、保护开关B、低噪声放大器B、第一混频器B、第二混频器B、放大器B、滤波器B、一本振功分器和二本振功分器。频率综合器的输出端与全固态发射机的输入端连接；全固态发射机的输出端与环行器的a端连接；环行器的b端与正交模耦合器双向连接；正交模耦合器与天线双向连接；环行器的c端与耦合器A的输入端连接；耦合器A的输出端与双通道接收机保护开关A的输入端连接；正交模耦合器与耦合器B的输入端连接；耦合器B的输出端与双通道接收机保护开关B的输入端连接；频率综合器的输出端分别与双通道接收机一本振功分器和二本振功分器的输入端连接；频率综合器的输出端与功分器的输入端连接；功分器的输出端分别与耦合器A和耦合器B的耦合端连接；频率综合器的输出端、双通道接收机的输出端分别与数字接收机的输入端连接；数字接收机的输出端与信号处理器的输入端连接；显控计算机分别与信号处理器、通信系统和配电系统双向连接；通信系统与远端计算机双向连接。前级放大器的输入端与频率综合器的输出端连接；前级放大器的输出端与功率分配器的输入端连接；功率分配器的输出端分别与功率放大模块A、功率放大模块B、功率放大模块C和功率放大模块D的输入端连接；功率放大模块A、功率放大模块B、功率放大模块C和功率放大模块D的输出端分别与功率合成器的输入端连接；功率合成器的输出端与隔离器组件的输入端连接；隔离器组件的输出端与环行器的a端连接；控制检测电路分别与前级放大器、功率放大模块A、功率放大模块B、功率放大模块C和功率放大模块D双向连接，与隔离器组件的输出端连接。保护开关A的输入端与耦合器A的输出端连接；保护开关A、低噪声放大器
A、第一混频器A、第二混频器A、放大器A和滤波器A顺次串联，滤波器A的输出端与数字接收机的输入端连接；保护开关B的输入端与耦合器B的输出端连接；保护开关B、低噪声放大器B、第一混频器B、第二混频器B、放大器B和滤波器B顺次串联，滤波器B的输出端与数字接收机的输入端连接；频率综合器的输出端分别与一本振功分器和二本振功分器的输入端连接；一本振功分器的输出端分别与第一混频器A和第一混频器B的输入端连接；二本振功分器的输出端分别与第二混频器A和第二混频器B的输入端连接。低功率Ka频段脉冲激励信号由频率综合器送出，经全固态发射机放大后，通过环行器、正交模耦合器到达天线，透过天线罩，以水平极化的方式向空中辐射。辐射出去的电磁波遇到云、雨气象目标，产生后向散射，被天线接收，成为气象目标的回波信号。回波信号通过正交模耦合器后分为两路，一路经环行器，进入双通道接收机的保护开关A，另一路进入双通道接收机的保护开关B，两路回波信号分别经低噪声放大、两次混频、放大、增益控制 和滤波器后输出中频信号。然后经数字接收机进行A/D、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，再送往信号处理器进行脉冲压缩、时域积累、FFT和频域积累处理，输出功率谱密度分布数据。再经显控计算机进一步处理后，生成回波强度、径向速度、速度谱宽和线性退极化比数据，通过通信系统，提供给远端计算机。配电系统提供雷达系统所需的各种电源。频率综合器产生的测试信号经功分器一分为二后，通过耦合器A和耦合器B进入双通道接收机，用于接收系统通道特性、回波强度与速度的测试和标校。Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达通过天线、正交模耦合器、双通道接收机、数字接收机、信号处理器和显控计算机实现双极化信息的接收和处理。线性退极化比是用来表示同极化接收与正交极化接收回波功率差异情况的参数，表示为
rnD 1Λ1正交极化通道接收功率/1λ
g同极化通道接收功率⑴
毫米波云雷达对云、雨目标的线性退极化比的有效探测范围在-5 -30dB之间。天线为卡塞格伦型式，采用固定垂直指向工作方式，省略伺服系统从而简化了系统结构。天线罩采用蜂窝结构A夹层，为玻璃钢材料，使天线具有全天候工作能力。全固态发射机由四路功率放大模块进行功率合成实现。低功率Ka频段脉冲激励信号经前级放大器放大后，通过一分四功率分配器，提供给功率放大模块A、功率放大模块
B、功率放大模块C和功率放大模块D进行放大，再经功率合成器和隔离器组件后，输出高功率信号。控制检测电路为前级放大器、功率放大模块A、功率放大模块B、功率放大模块C和功率放大模块D提供调制脉冲信号，并接收前级放大器、功率放大模块A、功率放大模块B、功率放大模块C、功率放大模块D和隔离器组件送出的各种检测信号。双通道接收机的保护开关A和保护开关B，用于保护双通道接收机免受发射漏功率的损坏。同极化回波信号经低噪放大器A放大后，在第一混频器A与一本振信号进行混频，输出一中频信号，一中频信号在第二混频器A与二本振信号进行混频，输出二中频信号，二中频信号在放大器A中进行放大和增益控制，经滤波器A滤波后，输出同极化中频信号给数字接收机。正交极化回波信号经低噪放大器B放大后，在第一混频器B与一本振信号进行混频，输出一中频信号，一中频信号在第二混频器B与二本振信号进行混频，输出二中频信号，二中频信号在放大器B中进行放大和增益控制，经滤波器B滤波后，输出正交极化中频信号给数字接收机。一本振功分器将频率综合器送来的一本振信号一分为二后分别送给第一混频器A和第一混频器B。二本振功分器将频率综合器送来的二本振信号一分为二后分别送给第二混频器A和第二混频器B。本发明同已有毫米波云雷达相比，发射机峰值功率较低，主要通过采用全固态、高占空比毫米波发射机，大口径、高增益卡塞格伦天线，脉冲压缩和脉冲积累技术来提高探测威力。本发明可以获取云、雨目标的线性退极化比信息，能够更好反映气象目标形状、相态和空间取向特征；采用卡塞格伦天线，有效降低雷达系统损耗，提高探测威力；采用固定指向工作方式降低了系统复杂性，提高了可靠性；天线罩使雷达系统具有全天候工作能力，保证观测数据质量；采用全固态发射机，体积小、重量轻、环境适应性强，适宜长时间连续工作，运行成本低。本发明可广泛应用于云自动观测、人工影响天气、航空气象保障、军事气象保障领域。


图1 一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达示意图。图2 —种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达的全固态发射机示意图。图3 —种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达的双通道接收机示意图。1.全固态发射机 2.环行器 3.正交模耦合器 4.天线 5.天线罩 6.功分器7.耦合器A 8.耦合器B 9.频率综合器10.双通道接收机11.数字接收机12.信号处理器13.显控计算机14.通信系统15.远端计算机16.配电系统17.前级放大器18.功率分配器19.功率放大模块A 20.功率放大模块B21.功率放大模块C 22.功率放大模块D 23.功率合成器 24.隔离器组件 25.控制检测电路 26.保护开关A 27.低噪声放大器A 28.第一混频器A 29.第二混频器A 30.放大器A 31.滤波器A 32.保护开关B 33.低噪声放大器B34.第一混频器B 35.第二混频器B 36.放大器B 37.滤波器B 38. 一本振功分器 39. 二本振功分器。
具体实施例方式一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达，包括环行器2、天线4、频率综合器9、数字接收机11、信号处理器12、显控计算机13、通信系统14、远端计算机15和配电系统16,还包括全固态发射机1、天线罩5、正交模稱合器3、双通道接收机10、功分器6、耦合器A 7和耦合器B 8。其中，全固态发射机I包括前级放大器17、功率分配器18、功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21、功率放大模块D 22、功率合成器23、隔离器组件24和控制检测电路25 ;双通道接收机10包括保护开关A 26、低噪声放大器A 27、第一混频器A 28、第二混频器A 29、放大器A 30、滤波器A 31、保护开关B 32、低噪声放大器B 33、第一混频器B 34、第二混频器B 35、放大器B 36、滤波器B 37、一本振功分器38和二本振功分器39。频率综合器9的输出端与全固态发射机I的输入端连接；全固态发射机I的输出端与环行器2的a端连接；环行器2的b端与正交模耦合器3双向连接；正交模耦合器3与天线4双向连接；环行器2的c端与耦合器A 7的输入端连接；耦合器A 7的输出端与双通道接收机10保护开关A 26的输入端连接；正交模耦合器3与耦合器B 8的输入端连接；耦合器B 8的输出端与双通道接收机10保护开关B 32的输入端连接；频率综合器9的输出端分别与双通道接收机10 —本振功分器38和二本振功分器39的输入端连接；频率综合器9的输出端与功分器6的输入端连接；功分器6的输出端分别与I禹合器A 7和I禹合器B 8的耦合端连接；频率综合器9的输出端、双通道接收机10的输出端分别与数字接收机11的输入端连接；数字接收机11的输出端与信号处理器12的输入端连接；显控计算机13分别与信号处理器12、通信系统14和配电系统16双向连接；通信系统14与远端计算机15双向连接。全固态发射机I前级放大器17的输入端与频率综合器9的输出端连接；前级放大器17的输出端与功率分配器18的输入端连接；功率分配器18的输出端分别与功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21和功率放大模块D 22的输入端连接；功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21和功率放大模块D 22的输出端分别与功率合成器23的输入端连接；功率合成器23的输出端与隔离器组件24的输入端连接；隔离器组件24的输出端与环行器2的a端连接；控制检测电路25分别与前级放大器17、功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21和功率放大模块D 22双向连接，与隔离器组件24的输出端连接。保护开关A 26的输入端与耦合器A 7的输出端连接；保护开关A 26、低噪声放大器A 27、第一混频器A 28、第二混频器A 29、放大器A 30和滤波器A 31顺次串联，滤波器A 31的输出端与数字接收机11的输入端连接；保护开关B 32的输入端与耦合器B 8的输出端连接；保护开关B 32、低噪声放大器B 33、第一混频器B 34、第二混频器B 35、放大器B 36和滤波器B 37顺次串联，滤波器B 37的输出端与数字接收机11的输入端连接；频率综合器9的输出端分别与一本振功分器38和二本振功分器39的输入端连接；一本振功分器38的输出端分别与第一混频器A 28和第一混频器B 34的输入端连接；二本振功分器39的输出端分别与第二混频器A 29和第二混频器B 35的输入端连接。低功率Ka频段脉冲激励信号由频率综合器9送出，经全固态发射机I放大后，通过环行器2、正交模耦合器3到达天线4，透过天线罩5，以水平极化的方式向空中辐射。辐射出去的电磁波遇到云、雨气象目标，产生后向散射，被天线5接收，成为气象目标的回波信号。回波信号通过正交模耦合器3后分为两路，一路经环行器2，进入双通道接收机10的保护开关A 26，另一路进入双通道接收机10的保护开关B 32，两路回波信号分别经低噪声放大、两次混频、放大、增益控制和滤波器后输出中频信号。然后经数字接收机11进行A/D、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，再送往信号处理器12进行脉冲压缩、时域积累、FFT和频域积累处理，输出功率谱密度分布数据。再经显控计算机13进一步处理后，生成回波强度、径向速度、速度谱宽和线性退极化比数据，通过通信系统14，提供给远端计算机15。配电系统16提供雷达系统所需的各种电源，并可通过显控计算机13进行加断电控制。频率综合器9产生的测试信号经功分器6 —分为二后，通过耦合器A 7和耦合器B 8进入双通道接收机10，用于接收系统通道特性、回波强度与速度的测试和标校。Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达通过天线4、正交模耦合器3、双通道接收机10、数字接收机11、信号处理器12和显控计算机13实现双极化信息的接收和处理。线性退极化比是用来表示同极化接收与正交极化接收回波功率差异情况的参数，它可以表示为
rnD_ini正交极化通道接收功率，、
^ _ °§同极化通道接收功率； 毫米波云雷达对云、雨目标的线性退极化比的有效探测范围在-5 -30dB之间。天线4为卡塞格伦型式，直径2m，增益大于53dB，波束宽度小于O. 35°，采用固定垂直指向工作方式，省略伺服系统从而简化了系统结构。天线罩5采用蜂窝结构A夹层，为玻璃钢材料，使天线4具有全天候工作能力。全固态发射机I采用芯片及空间功率合成技术进行设计，由四路功率放大模块进行功率合成实现。IOdBm的Ka频段脉冲激励信号经前级放大器17放大后，通过一分四功率分配器18，提供给20W功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21和功率放大模块D 22进行放大，再经功率合成器23和隔离器组件24后，输出不小于50W的峰值功率。控制检测电路25为前级放大器17、功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21和功率放大模块D 22提供调制脉冲信号，并接收前级放大器17、功率放大模块A 19、功率放大模块B 20、功率放大模块C 21、功率放大模块D 22和隔离器组件24送出的各种检测信号。双通道接收机10的保护开关A 26和保护开关B 32采用PIN开关，用于保护双通道接收机10免受发射漏功率的损坏。同极化回波信号经低噪放大器A 27放大后，在第一混频器A 28与一本振信号进行混频,输出一中频信号,一中频信号在第二混频器A 29与二本振信号进行混频，输出二中频信号，二中频信号在放大器A 30中进行放大和增益控制，经滤波器A 31滤波后，输出同极化中频信号给数字接收机11。正交极化回波信号经低噪放大器B 33放大后,在第一混频器B 34与一本振信号进行混频,输出一中频信号,一中频信号在第二混频器B 35与二本振信号进行混频，输出二中频信号，二中频信号在放大器B 36中进行放大和增益控制，经滤波器B 37滤波后，输出正交极化中频信号给数字接收机11。一本振功分器38将频率综合器9送来的一本振信号一分为二后分别送给第一混频器A 28和第一混频器B 34。二本振功分器39将频率综合器9送来的二本振信号一分为二后分别送给第二混频器A 29和第二混频器B 35。
权利要求
1.一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达，包括环行器(2)、天线(4)、频率综合器(9)、数字接收机(11)、信号处理器(12)、显控计算机(13)、通信系统(14)、远端计算机(15)和配电系统(16)，还包括全固态发射机(I)、天线罩(5)、正交模耦合器(3)、双通道接收机(10)、功分器(6)、耦合器A (7)和耦合器B (8);其中，全固态发射机(I)包括 前级放大器(17)、功率分配器(18)、功率放大模块A (19)、功率放大模块B (20)、功率放大模块C (21)、功率放大模块D (22),功率合成器(23)、隔离器组件和控制检测电路(25);双通道接收机(10)包括保护开关A (26)、低噪声放大器A (30) (27)、第一混频器A (28)、 第二混频器A (29)、放大器A (30)、滤波器A (31)、保护开关B (32)、低噪声放大器B (36) (33)、第一混频器B (34)、第二混频器B (35)、放大器B (36)、滤波器B (37)、一本振功分器(38)和二本振功分器(39)；频率综合器(9)的输出端与全固态发射机(I)的输入端连接；全固态发射机(I)的输出端与环行器(2)的a端连接；环行器(2)的b端与正交模耦合器(3)双向连接；正交模耦合器(3)与天线(4)双向连接；环行器(2)的c端与耦合器A (7)的输入端连接；耦合器A(7)的输出端与双通道接收机(10)保护开关A (26)的输入端连接；正交模耦合器(3)与耦合器B (8)的输入端连接；耦合器B (8)的输出端与双通道接收机(10)保护开关B (32) 的输入端连接；频率综合器(9)的输出端分别与双通道接收机(10)—本振功分器(38)和二本振功分器(39)的输入端连接；频率综合器(9)的输出端与功分器(6)的输入端连接； 功分器(6)的输出端分别与耦合器A (7)和耦合器B (8)的耦合端连接；频率综合器(9) 的输出端、双通道接收机(10)的输出端分别与数字接收机(11)的输入端连接；数字接收机(11)的输出端与信号处理器(12)的输入端连接；显控计算机(13)分别与信号处理器(12)、 通信系统(14)和配电系统(16)双向连接；通信系统(14)与远端计算机(15)双向连接；前级放大器(17)的输入端与频率综合器(9)的输出端连接；前级放大器(17)的输出端与功率分配器(18)的输入端连接；功率分配器(18)的输出端分别与功率放大模块A (19)、功率放大模块B (20)、功率放大模块C (21)和功率放大模块D (22)的输入端连接；功率放大模块A (19)、功率放大模块B (20)、功率放大模块C (21)和功率放大模块D (22)的输出端分别与功率合成器(23)的输入端连接；功率合成器(23)的输出端与隔离器组件的输入端连接；隔离器组件的输出端与环行器(2)的a端连接；控制检测电路(25)分别与前级放大器(17)、功率放大模块A (19)、功率放大模块B (20)、功率放大模块C (21)和功率放大模块D (22)双向连接，与隔离器组件的输出端连接；保护开关A (26)的输入端与耦合器A(7)的输出端连接；保护开关A (26)、低噪声放大器A (30) (27)、第一混频器A (28)、第二混频器A (29)、放大器A (30)和滤波器A (31)顺次串联，滤波器A (31)的输出端与数字接收机(11)的输入端连接；保护开关B (32)的输入端与耦合器B (8)的输出端连接；保护开关B (32)、低噪声放大器B (36) (33)、第一混频器B (34)、第二混频器B (35)、放大器 B (36)和滤波器B (37)顺次串联，滤波器B (37)的输出端与数字接收机(11)的输入端连接；频率综合器(9)的输出端分别与一本振功分器(38)和二本振功分器(39)的输入端连接；一本振功分器(38)的输出端分别与第一混频器A (28)和第一混频器B (34)的输入端连接；二本振功分器(39)的输出端分别与第二混频器A (29)和第二混频器B (35)的输入端连接；低功率Ka频段脉冲激励信号由频率综合器(9)送出，经全固态发射机(I)放大后，通过环行器(2)、正交模耦合器(3)到达天线(4)，透过天线罩(5)，以水平极化的方式向空中辐射；辐射出去的电磁波遇到云、雨气象目标，产生后向散射，被天线(4)接收，成为气象目标的回波信号；回波信号通过正交模耦合器(3)后分为两路，一路经环行器(2)，进入双通道接收机(10)的保护开关A (26)，另一路进入双通道接收机(10)的保护开关B (32)，两路回波信号分别经低噪声放大、两次混频、放大、增益控制和滤波器后输出中频信号；然后经数字接收机(11)进行A/D、数字下变频和滤波处理后，形成反映信号强度和相位信息的数字正交I/Q信号，再送往信号处理器(12)进行脉冲压缩、时域积累、FFT和频域积累处理，输出功率谱密度分布数据；再经显控计算机(13)进一步处理后，生成回波强度、径向速度、速度谱宽和线性退极化比数据，通过通信系统(14)，提供给远端计算机(15);配电系统(16)提供雷达系统所需的各种电源；频率综合器(9)产生的测试信号经功分器(6)—分为二后，通过耦合器A (7)和耦合器B (8)进入双通道接收机(10)，用于接收系统通道特性、回波强度与速度的测试和标校；Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达通过天线(4)、正交模耦合器(3)、双通道接收机(10)、数字接收机(11)、信号处理器(12)和显控计算机(13)实现双极化信息的接收和处理；线性退极化比是用来表示同极化接收与正交极化接收回波功率差异情况的参数， 表示为rnD 1Λ1正 交极化通道接收功率/1λg同极化通道接收功率⑴毫米波云雷达对云、雨目标的线性退极化比的有效探测范围在_5 -30dB之间；天线(4)为卡塞格伦型式，采用固定垂直指向工作方式，省略伺服系统从而简化了系统结构；天线罩(5)采用蜂窝结构A夹层，为玻璃钢材料，使天线(4)具有全天候工作能力； 全固态发射机(I)由四路功率放大模块进行功率合成实现；低功率Ka频段脉冲激励信号经前级放大器(17)放大后，通过一分四功率分配器(18)，提供给功率放大模块A (19)、功率放大模块B (20)、功率放大模块C (21)和功率放大模块D (22)进行放大，再经功率合成器(23)和隔离器组件后，输出高功率信号；控制检测电路(25)为前级放大器(17)、功率放大模块A (19)、功率放大模块B (20)、功率放大模块C (21)和功率放大模块D (22)提供调制脉冲信号，并接收前级放大器(17 )、功率放大模块A (19 )、功率放大模块B (20 )、功率放大模块C (21)、功率放大模块D (22)和隔离器组件送出的各种检测信号；双通道接收机(10)的保护开关A (26)和保护开关B (32)，用于保护双通道接收机 (10)免受发射漏功率的损坏；同极化回波信号经低噪放大器A (30)放大后，在第一混频器 A (28)与一本振信号进行混频,输出一中频信号,一中频信号在第二混频器A (29)与二本振信号进行混频，输出二中频信号，二中频信号在放大器A (30)中进行放大和增益控制，经滤波器A (31)滤波后，输出同极化中频信号给数字接收机(11);正交极化回波信号经低噪放大器B (36)放大后,在第一混频器B (34)与一本振信号进行混频,输出一中频信号,一中频信号在第二混频器B (35)与二本振信号进行混频，输出二中频信号，二中频信号在放大器B (36)中进行放大和增益控制，经滤波器B (37)滤波后，输出正交极化中频信号给数字接收机(11);一本振功分器(38)将频率综合器(9)送来的一本振信号一分为二后分别送给第一混频器A (28)和第一混频器B (34);二本振功分器(39)将频率综合器(9)送来的二本振信号一分为二后分别送给第二混频器A (29)和第二混频器B (35)。
全文摘要
本发明公开了一种Ka频段固定指向双极化全固态毫米波云雷达，包括全固态发射机(1)、天线罩(5)、正交模耦合器(3)、双通道接收机(10)等。全固态发射机(1)的输出信号通过环行器(2)和正交模耦合器(3)到达天线(4)，透过天线罩(5)向空中辐射；回波信号经双通道接收机(10)、数字接收机(11)、信号处理器(12)和显控计算机(13)处理后，通过通信系统(14)提供给远端计算机(15)；配电系统(16)提供所需电源；频率综合器(9)产生的测试信号通过功分器(6)、耦合器A(7)和耦合器B(8)后用于测试。本发明为云观测提供了新工具，体积小，结构简单，可靠性高，适用于对云的长时间连续观测。
文档编号G01S13/02GK102998670SQ20121049596
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者魏艳强, 苏卓楠, 蒋晓燕, 关博, 周亭亭, 张哲 申请人:北京无线电测量研究所