星载微波辐射计地面定标系统研究

论述了用星载微波辐射计性能测试的地面定标系统。该系统由定标负载，定标接收机，转以，微波屏蔽暗室，微机及附件组成，利用微机对地面定标系统转台转速和ＳＭＲ一些参数进行控制，并对测量定标数据进行实时采样，处理和显示。     

星载微波辐射计系统定标技术

在简要综述星载微波辐射计（ＳＭＲ）定标技术基础上，详细介绍了星载微波辐射计定标的基本原理及其地面试验系统，进行了星载微波辐射计星上定标误差分析并提出需要解决的问题。     

微晶玻璃低温线膨胀系数测试

在多光谱地面定标设备中,光学系统为满足红外波段定标需要消除杂散光,试验中光学镜的温度应降到～170℃以下。由于温差很大,在光学镜及其装卡机构设计中,必须考虑材料的线膨胀因素。为掌握光学镜低温下的变形情况,同时也为镜框的设计提供设计依据,因此设计前采用了简单易行的测试方法,即用低温应变片测试所用光学材料微晶玻璃的低温线膨胀系数。     

8mm辐射计特性参数测试及定标

文中简介了小口径天线毫米波辐射计定标系统的设计原理、结构、输出亮温的计算模型 ,研究了从液氮温度到室温范围内进行多点定标的方法 ,并对 8mm辐射计进行了特性参数测试及定标实验 ,得出了微波辐射计的定标方程和灵敏度、线性度、稳定度以及积分时间等指标。在该系统上按给定的程序进行定标 ,精度为 1 .0 6K。     

卫星红外遥感器辐射定标光机系统 热-结构耦合变形分析

辐射定标光机系统在模拟空间环境下的热变形直接影响定标光学系统成像质量,并决定星载遥感器辐射定标试验精度。文章建立的辐射定标光机系统有限元模型,以某卫星多光谱扫描仪辐射定标试验中的实测温度变化作为温度载荷,计算和研究了该系统在真空低温环境下的热-结构耦合变形的分布情况和分布规律。结果表明:在非均匀稳态低温环境下,该系统光学支架热变形使主镜及主反射镜发生刚性位移,引起垂轴方向位移、倾斜,黑体的离焦和光学系统焦距变化;反射镜表面畸变RMS值均为1/40波长以下,可以满足实际光学系统的面形准确度要求。     

一维综合孔径微波辐射计在轨定标方法

G矩阵反演法是一维综合孔径辐射计普遍采用的图像重构算法，其实现包含两个关键要素：系统响应G矩阵标定和有效的数值反演算法。目前，在轨运行的辐射计采用系统误差分步测量的定标方法。在G矩阵反演法和点源测量G矩阵的理论基础上，对相应点源测量试验过程和水体成像试验过程进行了介绍，并对成像精度进行了分析，验证了整体定标的可行性。接着，提出了在轨G矩阵定标方法，并分析了卫星机动对载荷的影响。相比于目前在轨应用的分步测量系统误差的定标方法，该方法利用外部定标源整体标定系统响应G矩阵，能够简化分步定标各系统参数的定标过程，实现符合设计的成像精度，为后续高精度的图像重构算法提供保证，给一维综合孔径辐射计在轨定标提供了新的思路。     

对地观测旋转扫描辐射计量上定标系统设计

文中介绍一种对地观测旋转扫描辐射计量上定标系统的设计。该星上定标系统由漫射板，定标灯，黑体，定标均衡装置，漫射板稳定性监测器和太阳入射角监测器等几部分组成。文中描述了该定标系统各部分的作用和功能，并针对提高星上定标精度提了几点建议。     

低温真空环境的红外背景模拟器的研制

红外背景模拟器是光学遥感器性能检测试验和辐射定标试验中的重要设备。针对某低温光学遥感器的光学定标试验,将仿真优化与实践经验相结合,研制了一套能够在120 K的低温真空环境中稳定工作的红外背景模拟器。该模拟器主要由真空低温面源黑体、冷光阑和电移台3部分组成。其中冷光阑的温度在90～300 K范围内连续可调,且温度均匀性在±3 K以内;电移台的三维运动控制精度≤10 mm。该模拟器能够适用于多种光学遥感器的红外性能检测试验和定标试验。     

80～345K连续调温腔型黑体

介绍一种工作在低压低温环境下(低压1.1×10~(-7)Pa,低温77K)的黑体标准辐射源装置。该装置采用先进的圆柱内锥加锥口的几何腔型,采用辐射式温控的恒温方式,具有80～345K连续可调的温度范围,温控稳定性优于土0.02K/30min,在腔体内锥底部(系统有效利用面),温度均匀性优于±0.02K,积分发射率达到0.9999±0.0001。该黑体已经成功地用于卫星多光谱扫描仪地面辐射定标。     

综合孔径辐射计灵敏度计算公式的比较

灵敏度是综合孔径辐射计的关键技术指标。文中对现有文献中综合孔径辐射计的灵敏度计算公式进行归纳与比较,并证明在被测场景的亮度温度分布均匀的条件下,综合孔径辐射计的灵敏度和反演得到的亮度温度(即图像的亮度温度)的标准差在数值上是几乎相等的。     

级联宽带开关和放大器的设计和实验

叙述了３ｍｍ微波辐射计接收机前端的级联宽带开关和放大器的设计与实验结果；该级联器件的噪声系数为ＮＦ≤３ｄＢ，增益Ｇ为７２ｄＢ，带宽范围为１００～１０００ＭＨｚ。开关是ＨＰ公司的ＭＧＳ－７１００８开关管，其３ｄＢ带宽为ＤＣ～３０００ＭＨｚ，放大器则用ＡＴ－４１５８６微波晶体三极管和ＩＮＡ－１０３８６集成微波放大器进行放大器的设计。对放大器的多种因素作了考虑，给出了放大器的电路结构，对级联器件在不同状态作了测试，得到三种曲线。结果表明，用于３ｍｍ双通道机载辐射成像系统时，工作稳定，成像效果良好。     

星载微波辐射计天馈系统噪声温度分析

星载微波辐射计在轨运行时,影响天线温度的因素与天馈系统的空间与时 间的不稳定性有关。在最坏情况下,裸露在卫星舱外的天线物理温度的变化值可达±
150℃,而且太空环境和卫星舱内环境存在一定的温度差异,使得连接天线与开关 的波导存在一定的温度梯度。依次分析了反射面对观测信号传输的影响,天线馈源物理 温度在-150℃～150℃范围内时的噪声温度,温度梯度对计算连接波导噪声温度的影响。利 用上述的分析结果,确定了天馈系统的在轨测温方法以满足星载微波辐射计精确定标的要求 。
     

使用计算机实现微波辐射计中的周期定标技术

介绍了一种利用计算机来构成周期定标全功率微波辐射计的新系统，给出了这种系统的接口电路硬件结构及相应的软件框图，并使用该系统进行了辐射计灵敏度的实验，其结果表明：该系统可以大大提高全功率微波辐射计的灵敏度，而且直接输出被测目标的天线温度值。     

基于混合仿真对高速电路电源网络的优化设计

随着遥感相机工作频率的提高,成像电子学系统中的电源噪声成为影响图像质量的一个重要的因素,过大的电源噪声会干扰所传输视频信号,并影响到成像的清晰度和系统噪声。传统设计方法仅通过"目标阻抗"来判断电源阻抗是否满足要求,缺少对电源噪声的准确分析,且该方法将电源/地网络(P/G网络)中的电流设定为负载最大电流,容易造成电源"过设计"的情况。为此,文章提出一种新型的电源设计方法,该法将信号分析和电源设计结合一体进行,通过建立混合仿真模型对电源噪声进行分析计算,该混合模型包含了信号的传输通道模型、P/G网络模型、器件封装模型,并将器件驱动端口翻转引起的电流变化以及信号产生的回流引入仿真模型中。通过仿真计算不仅可以得到电源的瞬态噪声,还能够根据计算结果进行降噪设计,有效的控制了P/G网络上噪声的变化,采用本方法可以有效控制去耦电容的添加数量,保证了电源完整性设计的有效性和可行性。     

某地球静止轨道卫星成像辐射计热控设计

对某地球静止轨道卫星成像辐射计的热控设计进行了研究。根据辐射计热特点,考虑一般温度、温度梯度和日温度变化等热控需求,给出了成像辐射计中光学基板等温化、阳光直射时扫描镜等光学部件散热,以及次镜支持材料选择等关键热控设计原则。用NEVADA、SINDNG软件对冬至、春秋分、夏至,以及阳光与卫星轨道面夹角α=-8.8°,8.8°的5种条件的初期和末期10个工况进行了仿真分析。结果表明：设计的热控方案可行,基本满足成像辐射计的使用要求。     

微波无线传能系统中直流阻抗匹配器设计

微波无线传能系统存在整流电路输出直流功率随直流负载变化而急剧下降，以及多路不同功率直流合成效率低的问题。为解决上述问题，本文探索在整流电路和直流负载之间设计直流阻抗匹配器。通过场效应管控制阻抗匹配器的开断实现输入电压与平均输入电流之比不变，从而保证匹配器的等效输入阻抗恒定不变，达到与整流电路匹配的目的。设计和制作了一款输入阻抗为400欧姆的直流阻抗匹配器。测试表明，即使直流负载从400~6000欧姆大动态变化，该直流阻抗匹配器能够稳定地实现约60%整流效率。对两路直流功率合成，与直接合成相比，该直流阻抗匹配器将合成效率提升了5.75%~19.18%。     

半导体发光条辐射定标源辐照场均匀性的研究

文章研究了半导体发光条辐射定标源辐照场均匀性，从辐射度学的基本原理出发，计算了计半导体发光条在焦面处产生的辐照度及其空间均匀性，并实际测试了辐照度空间均匀性，实验结果和计算结果相符，表明这种半导体发光条在均匀性方面满足轻小型卫星遥感器的星载辐射定标要求。     

一种新型窄带高性能带通滤波器的设计

在现代通信系统的射频前端中，微波带通滤波器是必不可少的重要器件。带通滤波器设计中，由于微带线的平面结构、加工方便及低成本等特点而成为最常用的微波滤波器实现方式。文章提出了一种集低插入损耗、高选择性、结构紧凑多种特点于一体的高性能窄带微波带通滤波器的设计方法。该种滤波器由基于平行耦合线和准集总电感耦合形式的四分之一波长短路谐振器实现。相比于常规滤波器，使用该种方法设计的滤波器可以集多种优势于一体，充分利用了微带传输线结构的特点。四级级联滤波器的耦合矩阵及网络变换方法被应用于该滤波器的设计并进行了详细的理论分析。为了验证本文提出方法的有效性，使用本文设计方法仿真设计了一个中心频率为1.575GHz的滤波器并进行了加工测设，仿真与测试结果的良好吻合充分证明了设计方法的有效性。     

熔体混合法制备Al-22%Si合金的组织和性能研究

本研究采用熔体混合法制备了Al-22wt.%Si合金,通过正交设计实验方法,研究了高温熔体过热温度、低温熔体过热温度及混合保温时间对合金显微组织和性能的影响。研究结果表明,高温熔体过热温度对初生硅相的平均直径影响最大,其次为混合保温时间,而低温熔体过热温度的影响最小。正交实验获得最佳制备工艺参数为:高温过热温度1000℃,低温过热温度850℃,混合保温时间30min,此时初生硅平均直径最小,为24.96μm,分布均匀,形态规整,合金布氏硬度最大为116.3HB,相对耐磨性提高近40%。     

基于90°旋转定标和场景校正相结合的非均匀性校正技术

非均匀性是影响红外遥感系统探测灵敏度的重要因素之一。随着红外遥感系统探测性能的提升,探测幅宽越大、辐射分辨率越高,对非均匀性要求也越高,而传统的非均匀性校正技术残差较大,难以满足要求,非均匀性已经成为限制红外系统在各领域深入应用的严重问题。针对高灵敏度长线阵推扫型海洋红外遥感系统,提出一种采用90°旋转定标(side-slither)和基于场景相结合的自适应校正技术。首先根据海洋背景红外辐射特性模型和系统响应特性,完成红外图像的仿真;通过side-slither定标技术,实现对图像的预校正以及盲元替换;根据side-slither原理,分析链路中影响校正残差的各因素,主要包括平台偏航和场景的高频动态变化,导致所有像元不能对同一辐射强度的场景成像,增大校正后图像的非均匀性残差。为进一步抑制非均匀性残差,对图像进行基于场景的自适应校正,仿真结果表明,经side-slither定标和恒定统计场景校正后,图像非均匀性残差能接近或小于时间噪声水平,满足高灵敏度探测需求,能够为后续红外弱目标的检出提供高品质图像。