微信换脸盛铂科技助力风云系列卫星

这几天朋友圈里大家都被一则关于微信的新闻刷了屏，就是腾讯微信启动页首次变脸，由之前沿用了6年的美国卫星拍摄的“蓝色弹珠”替换成由中国“风云四号”拍摄的地球图景。今天盛铂科技也来蹭蹭热点，因为在我国发射的“风云系列”气象卫星的背后盛铂科技也出了不少力，尤其和大家在微信启动画面中看到的高清地球图景有关哦！

左边，美国的；右边，中国的！

关于气象卫星成像:

我们在微信启动画面看到地球图景可不是拿着个高级相机就能拍摄出来这么简单，它的背后可隐藏很多高科技哦！通常卫星成像采用了光学、红外和微波成像技术的结合，整个系统非常复杂。我国风云四号卫星上装载了我国研制的干涉式大气垂直探测仪，该探测仪与多通道扫描成像辐射计装载于同一颗卫星，实现了成像观测和大气垂直探测相结合的综合观测。同时，该卫星还装载了我国首次研制的闪电成像仪，实现了区域闪电探测功能，是一位闪电猎手！

气象卫星成像的挑战:

风云系列卫星都搭载有全功率的微波辐射计，用于对各种地表、海表、大气等目标要素进行微波成像。由于微波辐射计属于被动扫描成像，因此需要对每条扫描线进行定标。在轨运行时主要通过星上热源观测黑体和冷空反射镜观测外空两点定标的方法实现。但是，星上黑体常常受到外空环境影响，使黑体温度梯度过大，影响道定标精度。所以，辐射计定标的另外一个重要手段就是在地面利用稳定的具有相同或相似频段的噪声源进行定标。

微波成像仪（微波辐射计）定标的理论分析:

微波成像仪属于被动式接收机。其热噪声具有平稳性和遍历性的随机过程，具有正态（高斯）概率分布和均匀功率谱，正态概率密度为

式中a为均值

为方差

具有均匀功率谱的噪声成为白噪声，其谱密度在全频率域上是常数，实际噪声只在正频率范围内分布，故其单边谱密度为

其中K为波尔兹曼常数，

为接收机的等效噪声温度（绝对温度）

常温下，当

由于噪声谱密度在全部频率域上为常数，则噪声功率无穷大，显然不可能。而实际设备带宽有限，故可假定输入端为带限白噪声。带限白噪声的定义为，在一定频带内谱密度均匀，而在此频带外为0的噪声。设单边带带宽为B，则噪声功率为

替换在匹配状态下由噪声源提供给负载的功率。

由于目标要素的辐射功率非常小，因此定标时需要给定尽可能低的基准点，盛铂科技NBS系列低温噪声源，由于液氮的使用可提供输出端口低至76°K的噪声温度。

盛铂科技微波辐射计定标解决方案:

系统概述：

盛铂科技NBS系列的标准校准系统是基于基本物理常量的热噪声和黑体辐射,在极低的噪声系数（噪声温度）条件下来提供精度极高的测量数据。NBS使用极为简单，是一种理想的噪声源校准，辐射仪测试和验证，以及低噪声放大器测试设备。黑体作为一个热源，当接触液态氮导致液氮蒸发，产生大量的氮气。通过一个毫米波喇叭天线对照黑体，天线的噪声温度其实也就是黑体的温度。NBS的物理系统使用液态氮的沸点来准确定义黑体温度和NBS的噪声温度。

NBS并不需要每年一次的频率校准，因为它本身就是一个主要的噪声宽带标准。

系统特点：

1）18 GHz - 325 GHz频率范围

2）可更换的频带（只需要增加很少的费用）

3）低压液氮自动填充

4）控制器可显示噪声温度和精度

5）可选临时负载和开关

经过波导喇叭与已知的插入损耗对应一个部分浸入在低温液体氮的黑体。这种结构的好处是可以获得更好的精度、降低噪声温度和改进的可重复性。

这种喇叭的插入损耗通常比在液氮中的传统波导终端要小。较低的插入损耗也提供了一个需要的比较低的有效噪声温度。反过来, 由于较低的损失和事实上喇叭还处于室温中，这个准确度能够提到2-3倍。收到热噪声来自于液氮所吸收的微波辐射，从而消除与任何温度梯度相关的不确定性。反射损失是在室温环境下产生的，因此与开关和室温终端的集成也会更简单些。

NBS的设计思路是蒸发液氮里的空气、水分蒸汽和微波腔体外的二氧化碳。这种自动氮清洗的设计消除了潜在的危险和节省了昂贵的氦设备的费用。

系统组成：

NBS系统结构图如下图所示：

如上图所示，系统可详细分解为如下几个部分

1）NBS-000 微波腔体组件

这部分的组件包含了黑体，液氮和喇叭，它的功能是可以精确的设置黑体温度。

2）NBS-001 控制单元

它的功能是

1. 当黑体温度与大气压力是直接相关时，控制器内的气压计将会测量大气压力并确定黑体的温度。

2. 它同时也会实时监测水浴和喇叭之间的水流，当水流停止时，一个错误提醒会显示在控制器上。

3. 通过控制自动填充系统，该控制器也会监测液氮来保证有充足的液氮。

4. 噪声温度和大气压力也会都显示在控制器上。

3）NBS-002 水洗，真空保温，低噪填充系统

它的功能是

1. 保持温度一直在25 ℃ 。

2. 液氮储层和自动灌装系统是确保与液氮能够被不断填满。

4）各个频段的喇叭天线

它的功能是

1. 我们可以提供不同频段的喇叭天线，这些喇叭天线是用来计量不同频段的频率范围。

2. 喇叭天线是用来对照黑体，接收在液氮与黑体接触时蒸发的大量氮气。

方案总结:

NBS系列低温噪声源标准在测量极低的噪声系数（噪声温度）时，它能够提供最高的精度。对于噪声源校准、辐射计测试和检验，以及低噪声放大器测试，简单易用的NBS系列是理想的解决办法。

功能和优点：

• 可扩展的频率范围从18到325 GHz

• 精度提高2-3倍

• 自动氮气吹扫功能，省去了氦气加压设备

• 主要校准标准

• 辐射计参考源

• SATCOM地球站一致性验证

应用：

• 噪声温度校准

• 噪声源校准

• 辐射计参考源

• 低噪声放大器（LNA）噪声系数（NF）测量

• 天线系统有效输入噪声温度测试

• 卫星地球站一致性验证

最后再悄悄透露一下，我国承担“风云”系列气象卫星的载荷部分研制的航天某所正是采用盛铂科技的NBS系列低温噪声源标准系统作为其微波辐射计的标校关键设备，所以我们才有了如此震撼的美图。