微波定标源亮温性能优化设计和反射率测定技术的研究
微波辐射计定标是实现被动遥感定量探测应用的基础。微波黑体定标源作为整个定标链路的起点，为辐射计定标提供参考辐射亮温，其辐射亮温的精度直接决定辐射计的定标精度。 本文针对星载涂敷锥体定标源的亮温精度提升需求，提出一种曲线内锥的涂敷方锥体设计，相比国内外研究，此设计不仅解决了涂敷方锥体一直存在的温度梯度问题，且同时实现宽带低反射率优化，显著提高辐射亮温精确性，为实际工程应用提供精度可达99.9％的辐射亮温。该曲线内锥轮廓由双抛物线拼接而成，实现底部加厚涂层和顶部薄涂层，形成了定标源电磁和温度性能同时优化的创新设计，显著提升辐射亮温精度(30K温差环境下亮温偏差从0.3K优化到约0.1K),且在整体设计中没有增加新的制造难度。 基于曲线内锥的锥体单元，本文针对太赫兹/亚毫米波段辐射计的应用需求，从几何结构和涂层选择两方面深入探讨定标源的小型化设计，目标是进一步提高辐射亮温精度。在50-500GHz的典型频带内，当锥体周期和涂敷厚度同步缩小时，小型锥体的温度梯度显著下降，辐射亮温精度进一步提高。与之相反，若保持涂层厚度不变，温度分布将恶化导致辐射亮温精度显著恶化。此外，由于小型锥体的表面反射减小，且薄涂层吸收不足，因此具有强吸收能力的吸波涂料更适合小型锥体，比如MF117。在实际加工中，为了保证辐射亮温的性能，还需严格控制小型锥体底部瑕疵的大小。该研究给出了如何利用小型化将亮温偏差大幅缩小的参考样例(30K温差环境下亮温偏差量级约0.05K)。 最后，本文对于定标源反射率的精确测量，着重讨论了单站测量系统中，不同照射方式对反射率测值准确性的影响机理。研究发现:小口径波束照射下，边缘效应的产生和接收口径小造成反射率测值的较大误差。为得到准确和稳定的反射率测值,单站测量应该选用大口径准直照射的天线(准直波束聚焦天线或者紧缩场测试环境)。在实际中，考虑到X波段和Ku波段的准直设计较难实现，在紧缩场测试环境下进行单站测量具有一定可行性，这为实际工程精确测定的实施提供机理参考。
被动遥感;微波辐射计;曲线内锥;小型化设计;辐射亮温;单站测量;定标精度
北京化工大学
硕士
电子信息
金铭;高青松
2023
中文
TP73;TP706
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）