星载微波辐射计热定标源计量测试技术研究

热定标源为星载微波辐射计提供高精度、高稳定的标准辐射亮温信号,用于微波辐射计在轨实时定标,在我国风云三号、海洋二号等气象与海洋观测卫星的微波探测载荷中得到广泛应用。热定标源物理温度与微波发射率的计量标定技术至关重要,直接关系到卫星探测的有效性和准确性。针对星载热定标源性能评价需求,围绕其关键的热特性和电磁特性,开展了计量测试技术研究,总结分析了物理温度测量与控制精度、温度不均匀度、温度稳定度以及微波发射率及频率范围等参数的现有测试方法与结果。同时根据我国遥感卫星定量化以及下一代气象卫星微波遥感载荷在轨定标需求,对更高性能星载热定标源的技术实现途径和发展趋势进行了分析与展望。

星载微波辐射计热定标源热设计与应用

设计开发了一种星载微波辐射计热定标源,运用有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)软件对其进行热特性仿真分析,并通过热真空环境模拟试验对其进行验证。仿真表明,热定标源温度随着传递距离的增大(从源体底部向尖劈顶部、从中心向四周)而线性减小;尖劈高度方向的温度梯度d T/dh大于半径方向的温度梯度d T/dr,两者随着空间环境温度的增加(2.7 K→293 K)而逐渐减小。通过试验考核,热定标源温度精度在±0.15 K/16 s范围内,温度均匀性≤0.15 K,具有良好的温度稳定性和均匀性,验证了热定标源热设计的合理性与可行性。

微波辐射计热定标源的研究与计算

描述了微波辐射计热定标源在本实验室的最新研究结果 ,给出了一种实验热定标源的结构和工作原理 ,并利用密集分布的散射粒子矢量辐射传输 (DVRT)模型推导得出了一种可以计及隔离层多次散射效应影响的亮温计算迭代公式 .数值计算证明该亮温计算公式是正确的 。

星载微波辐射热定标源辐射性能研究与应用

基于周期性阵列角锥结构星载微波辐射热定标源,运用时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain,FDTD),建立有限大辐射体电磁波散射模型,探索该结构下热定标源在6.3～230 GHz内辐射特性变化趋势,分析热定标源辐射性能(包括反射率r和发射率e)随涂层厚度t、角锥高宽比以及角锥宽度p的变化规律。研究结果表明:热定标源反射率在低频段主要依赖涂层吸波性能,高频段则主要取决于涂层界面反射率;在低频段内,随涂层厚度的增加,热定标源反射率逐渐减小,发射率有所增大,但在高频处,呈现出较快的震荡趋势;在特定涂层厚度下,随着角锥高宽比增加,热定标源在全工作频段内反射率减小,发射率增大,且随着角锥宽度的增加,反射率增大,发射率减小。综合热定标源辐射性能研究结果,结合型号产品具体应用需求,设计开发出热定标源产品,并进行发射率测量,实测发射率均为0.998。

一种可用于微波辐射计热定标源的测温控温系统

介绍测温控温的微波热定标源研究中所用的热定标源的结构及测温控温电路系统