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微波灰化的发展历史？
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磺化系统-----样品灰化&#47，如常规灰化和硫酸灰化 Pyro Sulphate Ashing——快速磺化，灰化时间由“小时”降至“分钟” 快速升温;磺化处理的革命，每种方法有高达十步独立升温设置 微波灰化方式无需使用特殊坩埚。Pyro Ashing——快速微波灰化系统 缩短分析时间！利用微波的“高能量”和气流中高浓度的氧气结合的方法是样品的灰化时间由传统的“小时”变为“分钟”来计时、石英和陶瓷坩埚均可使用 各类型号和灵活的附件可满足客户不同层次的需求，升至550°C仅需20分钟 最高工作温度可达1000°C 内置的抽风系统可解决您的工作环境的污染问题 多步升温程序可满足不同灰化需要！ 省去了标准的硫酸盐灰化炉必须进行预先燃烧来产生硫酸烟雾的过程 快速磺化，Ni，大大提高您的工作效率微波灰化&#47，同时，可显示炉温，紧靠碳化硅的温度控制系统不受气流影响，控制微波的输出功率和维持预设的灰化温度、Pt，且不受高温硫酸蒸汽对人体的侵害
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出门在外也不愁中国科学院院刊
蓬勃发展的中国空间微波遥感技术
The Vigorous Development of Space Microwave Remote Sensing Technology in China
&&&&&&&&姜景山&&&&&&(中国科学院微波遥感重点实验室
国家八六三微波遥感技术实验室北京
&&&&&&&&Jiang Jingshan&&&&&&(Key Laboratory of Microwave Remote Sensing Technology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, CNational Microwave Remote Sensing Laboratory, Beijing 100190, China)
中文关键词
&&&&&&&& 微波遥感，多模态，微波散射计，高度计，辐射计，微波月亮
英文关键词
&&&&&&&&Microwave remote sensing, Multimode remote sensor, Microwave scatterometer, Microwave altimeter, Microwave radiometer, Microwave moon
&&&&&&&&2012年是中国空间微波遥感首飞成功10周年。以载人航天”多模态”成果为起点，我国已发射了多颗微波遥感卫星，同时多颗规划中的微波遥感卫星已进入型号背景预研中。文章回顾了中国微波遥感发展的40年，重点介绍了空间微波遥感发展10余年的经历和成果，讨论了中国微波遥感发展思路、前景和目前存在的若干问题，并提出了若干创新思维和建议。
&&&&&&&&2012 is the ten years anniversary of the first launch of microwave remote sensor of China. Since with the “multi-mode remote sensor”onboard of Shenzhou IV spacecraft, China has launched several microwave remote sensing satellites, including Lunar Exploring satellites Chang’E-1 and Chang’E-2, meteorological satellites FY-3 serials, oceanic dynamical environment satellite HY-2，SAR satellite HJ-1C, etc. Besides those, several microwave remote sensing satellites have been set into pre-launch research. We have made great development in space microwave remote sensing technology with a completed system composed of theoretical research, project engineering, and comprehensive applications, which serves as an advanced technological method for economical construction and national security of China. This article reviews the forty years development of microwave remote sensing in China, especially the experiences and achievements acquired in recent ten years in space microwave remote sensing, and discusses the development routine, future directions, and some problems existed now, further more, it gives some innovative ideas and suggestions for future development.
DOI10.3969/j.issn.13.Z01.004
&&&&&&&&2012年是中国空间微波遥感首飞成功10周年。首个空间微波遥感系统——“多模态微波遥感器”以载人航天工程“神舟”四号飞船为平台，于日成功进入轨道，从而使我国成为具有空间微波综合探测能力的国家。以载人航天“多模态”成果为起点，我国已发射了 “嫦娥一号”（CE-1）、“嫦娥二号”（CE-2）探月卫星、“风云三号”（FY-3）气象卫星、“海洋二号”（HY-2）卫星、“环境一号”（HJ-1C）等多颗微波遥感卫星，同时多颗规划中的微波遥感卫星已进入型号背景预研中。我国空间微波遥感技术已成为一个具有理论研究、工程技术发展及广泛应用领域的完整的科学技术体系，为经济建设和国家安全提供了先进的科技手段。空间微波遥感技术的发展，带动了一系列科技领域的发展，其频率已经扩展到亚毫米波段，其信息载体包括了电磁波的所有基本参量，其空间运行模式正在向空间分布式系统、特别是以分离式重组平台为核心的空间虚拟探测体系发展。空间微波探测将在未来的地球观测、深空探测中发挥重大作用。
&&&&&&&&中国微波遥感发展已走过近40年艰难而辉煌的发展历程，可分为4个阶段；
&&&&&&&&中国微波遥感起步于20世纪70年代初，自1975年全国遥感规划会议（筹）后正式成为国家研发项目。这一阶段以国家“七五”、“八五”科技攻关等项目作为牵引，进行了基础研究、基本型遥感器研制和若干应用研究。
&&&&&&&&国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”国家科技攻关计划，建立了全部基本型遥感器，包括：陆基散射计、机载散射计、机载高度计、陆基散射/辐射计、机载多波段辐射计、星载多模态微波遥感器、合成孔径雷达等，并进行了若干应用研究和基础研究。
&&&&&&&&多模态微波遥感器于日由“神舟四号”飞船成功送入轨道，开启了我国空间微波遥感新世纪。这一阶段进行了星载设备研制，发展新型遥感器，数据处理和全面应用研究。
&&&&&&&&以载人航天“多模态”成果为起点，我国已发射了多颗微波遥感卫星。同时，为适应多方面的需求，国家推出了多项举措，微波遥感技术得到迅速发展。国家相关部门已制定或正在制定长远的遥感发展计划，大力推动遥感技术的发展。
&&&&&&&&中国遥感技术发展已成为国际需求的重要组成部分，多方面实质性国际合作正在形成，国际上迫切需要中国微波遥感的参与和贡献。
&&&&&&&&进行了扇型波束杆状天线阵、笔型波束扫描型、扇型波束扫描型及全极化微波散射计及相关问题研究；研究了脉冲有限、波束有限体制、时域/频域转换等机理并研发了星载高度计，推动了成像高度计，延时多普勒体制等新型高度计研发；研发了星载微波辐射计，研究了综合孔径、全极化、高分辨率辐射计，开辟了毫米波、亚毫米波频段；研发了条带、扫描、聚束、InSAR、ISAR、CrSAR、Pol-InSAR等所有合成孔径雷达体制；提出了包括毫米波、亚毫米波遥感的“广义”微波遥感概念；研究了先进的创新型微波探测机理；推动了轻型、低耗功有效载荷机理及体制研究；深入研究了编队飞行，分离式可重构平台等；研究了先进的信息处理方法及技术；特别是SAR图像的光学视角处理方法研究；研发了海洋、大气探测的多种、新型先进数据获取技术。开展了微波遥感探月研究，推动国际探月及深空探测。
中国根据自身的国情和需求，在发展微波遥感的过程中为世界微波遥感的发展做出了应有的贡献。
&&&&&&&&在国际上首次用微波探测仪从月球轨道上获取了全月微波亮温图，绘制了首个“微波月亮”，是月球研究中的开创性工作；提出并工程实现了笔型波束扫描型散射计测海洋风场；首次实现了成像微波高度计研制，并获取成像数据；首次实现了扇形波束扫描型散射计研制并成功进行航空校飞，验证了机理。据了解，至少今后几年，国际上没有发射新的散射计卫星计划。中法海洋卫星（CFOSAT）的中方载荷扇形波束扫描型散射计可能填补这一空白；推动了地球静止轨道毫米波/亚毫米波辐射计探测技术的研究；FY-3号卫星纳入世界气象卫星运行中，其数据已为国际用户服务；HY-2号卫星为国际用户提供海洋探测数据，获得好评。HY-2 卫星是目前世界上最主要的一颗在轨运行的综合性海洋动力环境卫星，备受法国空间中心、欧洲气象卫星开发组织、澳大利亚气象局等相关国家和国际组织的关注。首次提出在小型飞机上实现遥感信息的“机-星-地”实时传输并用于灾害监测等应用中。率先提出无人机信息的“机-机-地”实时传输方法并技术实现。
（1）多模态微波遥感——中国空间微波遥感从这里腾飞（图1）。多模态微波遥感系统成功发射已10年。这10年中，“多模态”成为中国空间微波遥感的先驱。
图1 中国第一个在太空使用的微波遥感器——“多模态微波遥感器”
&&&&&&&&多模态微波遥感器在轨运行4个多月，累计工作600多个小时，仪器设备工作正常，传回了大量的海面辐射数据、散射数据和海面高度数据等。利用这些数据，研究人员反演出海面平均高度和有效波高，海洋风场和海面温度。在轨飞行期间，国家海洋局在南海布局了测量船和平台同步测量，验证多模态工作状态及数据的有效性。多模态微波遥感器为我国星载微波遥感器的研发奠定了基石，在微波遥感技术发展史上具有标志性意义。多模态微波遥感器的成功发射，结束了我国没有空间微波遥感的历史，大大提升了我国对地观测的能力，使我国微波遥感跻身世界先进行列。
&&&&&&&&（2）嫦娥探月卫星。“嫦娥一号”（CE-1）、“嫦娥二号”（CE-2）探月卫星在国际上首次用微波探测仪从月球轨道上获取了全月微波亮温图，绘制了首个“微波月亮”（图2—4）。
（3）“海洋二号”（HY-2）卫星。日，HY-2卫星在太原卫星发射中心成功发射（图5）。HY-2卫星是我国第三颗海洋卫星，也是我国首颗海洋动力环境卫星，能够全天候、全天时进行全球探测，获取包括海面风场、浪高、海流、海温等多种海洋动力环境参数，直接为灾害性海况预警预报提供实测数据，并为海洋防灾减灾、海洋权益维护、海洋资源开发、海洋环境保护、海洋科学研究以及国防建设等提供支撑服务（图6）。
图2“嫦娥一号”、“嫦娥二号”卫星模拟图
图3“嫦娥一号”、“嫦娥二号”微波探测仪实物图及技术指标
图4“微波月亮”
图5 海洋二号（HY-2）卫星在轨模拟图
（4）“风云三号”（FY-3）卫星——我国新一代极轨气象卫星。日，“风云三号”A（FY-3A）星在太原卫星发射基地发射升空，日，“风云三号”B（FY-3B）星成功发射（图7—8）。
图6 HY-2 卫星雷达高度计海面高度图
图7 FY-3A气象卫星
图8 FY-3A卫星微波湿度计全球亮温图
（5）环境探测卫星（HJ-1C）。HJ-1C星是一颗合成孔径雷达卫星，将与2008年9月成功发射的“环境一号”A、B卫星组成环境与灾害监测预报小卫星星座，形成对我国大部分地区灾害与环境情况的动态监测预报能力（图9）。
图9 HJ-1C星在轨模拟图
中国微波遥感发展的实践提示我们，在考虑中国空间微波遥感技术发展时必须注意国家的国策和需求、国家的技术发展现状以及国际发展水平。
我国在相当一段时间内，空间微波遥感发展的研究重点仍是地球及其空间，同时适当发展深空及太阳系行星的探测与研究，其发展应坚持“四性”、“三个面向”的原则。“四性”既是指战略性、前瞻性、创新性、适用性。“三个面向”指面向国家需求、面向国际前沿、面向全球动向。科研工作者要转变观念，转变发展模式，以动态的思维考虑问题，坚持需求牵引，以最大程度的满足需求为前提, 力争在理论、技术和工程设计方面有较大的突破。
（1）面向国家需求。胡锦涛总书记2008年在中国科学院第十四次和中国工程院第十一次院士大会上指出：“我们必须把自然灾害预测预报、防灾减灾工作作为关系经济社会发展全局的一项重大工作进一步抓紧抓好。从长远看，要加快遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络通信技术的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成，建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台，完善国家和地方灾情监测、预警、评估、应急救助指挥体系。”
（2）从战略层面考虑。首先，确立重点和有限的目标。中国是发展中国家，综合国力有限，因此我们发展空间微波遥感必须强调重点和有限的目标。第二，提高投入产出比。国民经济发展和国家安全对空间微波遥感有着广泛的需求，我们应当制定出深层次的发展计划，这样才能提高投入产出比，用有限的投入获得最大的输出。第三，跨跃式发展。在空间微波遥感技术的发展方面, 中国和世界水平仍有一定差距，我们必须采取在某些领域利用现有成果，“跨跃式”发展的方针。第四，自主创新和国产化。要重视自主创新能力建设和主要技术的国产化。第五，注重创新和特色。重视基础性创新，形成自己的特色。
根据发展战略设想，我们需要在以下几个方面做工作：
（1）提高现有遥感器的性能水平，同时发展具有新机理的遥感器。发展星载高分辨率成像技术，包括与传统SAR 可比拟的新型星载高分辨率成像技术，星载小型多模态微波遥感器以及星载高频段（至1 000THz）微波辐射计，提高空间分辨率。发展新型微波遥感器，包括成像雷达高度计、微型微波遥感器、高空间分辨率微波辐射计，发展能适应模块化平台（Fractionated)的微波遥感器等等。如全极化微波辐射计，深空探测仪，多频或扫描无源雷达和微波摄像仪。
（2）扩展更高的应用频率并实现基本国产化，力争在近20年突破 400GHz—1 000GHz频段，特别是在天线、前端准光学、被动基本电路设计、集成化及包装工艺等技术领域。
（3）遥感器微小型化。在目前和将来的对地观测计划中，微小卫星或自主组合型卫星阵将起非常重要的作用。有效载荷的微小型化是关键问题，解决的途径主要为：一是从遥感器微小型化的机理方面入手，另一个是从解决天线的微小型化入手。
&&&&&&&&（4）加强基础研究。微波遥感理论研究：从当代科技水平和能力出发，考虑理论问题和技术可行性；微波遥感信息定量化研究。毫米波、亚毫米波频段电磁波与目标相互作用的研究，尤其在大气窗口频率；信息提取方法和算法，多参数信息的融合处理（多频段、多入射角、多极化）；多遥感器数据以及其他非遥感数据融合。建立全球微波遥感信息库，建立空间信息系统数据库。微波遥感图像（SAR）似光学图像化处理方法研究。
&&&&&&&&中国的微波遥感已站在世界的前列，但与世界先进国家相比尚存在差距，还不能充分地满足广大用户的需求，我们的思维和概念仍停留在发展的初期阶段，创新能力、前瞻思维不足，特别是多数人忙于当前的工程任务，无暇考虑如何持续发展，如何创新，如何好、快、省地发展，这将带来不好的后果。
微波遥感在国际上发展已50余年。1978年，美国发射的海洋卫星SEASAT显示了当时国际微波遥感的水平，是之前近20年研发的结果。50多年来，社会、科技、经济及人们的思想、整个地球环境等，与微波遥感开始出现时相比发生了根本性的变化。因此，现在考虑问题不能仍停留在几十年前，要以”当代”的眼光看问题，思考问题。几十年前形成微波遥感时，以当时的技术水平，对谱段有较明确的范围界定，即主要指厘米波长和毫米波长。随着应用的拓展和技术的发展，遥感谱段已涵盖了包括短毫米、亚毫米谱段在内的更宽的范围，因此近年说微波遥感时，往往包括了更短波长。“广义”不是严格科学意义上的定义，而是指在习惯理解上的范围，主要指频段拓展、信息载体拓展、应用拓展及信息的融合处理等。
&&&&&&&&为实现“十八大”报告中提出的建设“美丽中国”、“海洋强国”的思想并加强在南海维权中的应用，为中国的“海空一体系列海洋卫星”做好准备；加强灾害性气象研究，加强与民生相关的探测及全球变化相关的遥感研究。加强研制先进的气象卫星有效载荷；从“灾害信息学”的角度，深入研究地震预报的理论和技术问题；积极参与国际合作研究，重点放在中国的资源和环境问题，尤其是灾害监测，成为“灾害信息学”的重要组成部分；加强海量数据的高速处理，尤其是SAR数据的优化处理和分析；天基观测及监视网应加强目标识别技术的发展；加强遥感技术在西部开发和生态文明建设中的应用。
&&&&&&&&向先进数据处理技术要高精度、高效益的遥感信息；通过对采样数据的超分辨分析及相干处理、利用相位信息，可实现高分辨率图像。通过定标和验证，提高定量化水平等。
&&&&&&&&采用压缩感知等先进处理方法对数据的深入挖掘可以提升遥感系统的应用能力；通过极化、相位干涉处理可获得高程信息；利用极化散射矩阵特征分解或处理，可获得目标本证信息等。
&&&&&&&&对数据处理的深入研究可以促进新机理和新型遥感器系统的产生；利用低分辨力散射计和辐射计信息通过超分辨分析，可获得更高分辨率的地面特性等。
&&&&&&&&星上自主、自适应处理；针对分布式系统、离散重构平台信息的处理；动目标监测；在轨目标识别、捕获、跟踪；软件无线电技术的应用；压缩感知处理技术的发展及应用；混沌理论的利用及信号处理方法论研究；多种类信息的融合处理。
&&&&&&&&加强目标特性及电磁波与介质相互作用研究，开展空间微波背景研究，开辟更高频率技术，短毫米波技术及相关研究，亚毫米波技术及相关研究，全电磁波综合探测，提高空间分辨率及时间分辨率，星载技术微小型化研究，强功能信息处理方法及理论研究等。
从1975年通县会议正式在国家层面上讨论遥感规划算起中国的微波遥感发展已走过近40年，初步建立了理论、技术及基础设施的科学技术体系并正在推进其应用。自“多模态”成功遨游太空以来，我国空间微波遥感已经取得了令人瞩目的进步，但我们要清醒地认识到，我国微波遥感发展任重道远。我们要继续努力工作，使我国微波遥感发展在较短时间内有大的创新和发展，使我国早日成为微波遥感强国，为国民经济建设和国家安全做出更大的贡献。
姜景山 中国工程院院士，微波遥感及空间信息科学专家，中科院空间科学研究中心研究员。我国航天遥感技术的倡导者之一，微波遥感技术的主要开创者。先后参与我国首颗卫星的研制及之后多颗应用卫星探测系统研制工作，曾任载人航天工程应用系统副总指挥,“神舟四号”主载荷——多模态微波遥感系统主任设计师，是我国探月工程主要推动者之一，曾担任探月工程副总设计师，在我国卫星、载人航天、探月工程三大里程碑意义的工作中均做出了多方面的贡献。E-mail:您现在的位置： >
微波滤波器
微波滤波器[浏览次数：约1957次]
微波滤波器的发展历程
　　1915 年，德国科学家 K.W.Wagn-er 开创了一种以“瓦格纳滤波器”闻名于世的滤波 器设计方法，与此同时，在美国，G.A.Canbell 则发明了另一种以图像参数法而知名的 设计方法。1917 年，两国的科学家分别发明了 LC 滤波器，次年美国第一个多路复用系 统面世。从此许多科研人员开始积极地和系统地对采用集总元件电感和电容的滤波器设 计理论的研究。 随着滤波器设计理论的深入研究、材料领域的不断进步及工作频率的日益升高，滤 波器设计由原先的集总参数元件滤波器逐渐扩展到分布参数元件滤波器。1939 年， P.D.Rich-temeyer 报道了介电滤波器，由于当时材料的温度稳定性不高使用该种滤波器 不足以实际应用。20 世纪 70 年代以来，随着陶瓷材料的发展，介电滤波器的应用得到 了迅速发展。近年来，小型化的趋势促进了各种类型微带滤波器的发展。20 世纪 80 年 代，出现了高临界温度超导材料，被认为极有可能用于设计出极低损耗和极小尺寸的新 颖微波滤波器。目前，高温超导滤波器已逐步使用在军事和商业领域。
微波滤波器的概述
　　微波滤波器，作用是控制信号的频率响应， 使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤 波器，而阻断无用信号频率分量的传输。微波滤波器分低通、高通、带通和带阻四种类型（高通常用宽频带的带通滤波器代替），它们的结构、参数和设计方法因不同的工作频率、频带宽度、功率容量等指标而有显着差别。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一。
微波滤波器的分类
　　微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。
微波滤波器的主要参数
　　插入衰减（IL） ：传输功率 PL 与输入功率 Pin 之比，以 dB 为单位，表示为：
　　式中丨Γin丨是输入端的反射系数。
　　波纹：表示相应幅度的最大值与最小值之差，以 dB 为单位。
　　带宽： 对于带通滤波器， 定义为通带内对应于 3dB 衰减量的上变频与下变频的频率差， 即
　　阻带抑制：通常以 60dB 作为阻带抑制的设计值。
　　品质因数（Q） ：定义为在谐振频率下， 平均储能与一个周期内平均耗能之比。Q 描述了滤波器的频率选择性， 越高， Q 带宽越窄， 谐振曲线越尖锐， 频率选择能力越强。 各种品质因素的关系为：
　　式中总功耗（对应有载品质因素 QLD ）包含滤波器的功耗（对应无载品质因数 QF ） 及外界负载的功耗（对应外部品质因素 QE ） QF 越高，插入损耗 IL 越低。
微波滤波器的发展趋势
　　阶跃阻抗谐振器滤波器：阶跃阻抗结构的传输线谐振器久为人知，但一般用阻抗变 换器。阶跃阻抗谐振器是由两个以上具有不同特性阻抗的传输线组合而成的横向电磁场 或准横向电磁场模式的谐振器。根据此谐振器设计的带通滤波器比一般的发夹线微带滤 波器尺寸小一半以上，此外，通过调节耦合线段与非耦合线段的阻抗比，还可以控制寄 生通带在频率轴上的位置，从而具有较好的抑制谐波性能。另外，此谐振器与已知的平 行耦合线、发夹型、交指型等结构相结合，又能设计出满足不同性能要求的滤波器。在 基于多媒体的全球个人通信系统中将表现出极大的优越性。
　　有源微波滤波器；蜂窝通信、GPS 和电视广播等微波系统，一般要求使用低价格、 高性能、全集成的商用收发设备。但该频段的集成谐振器的 Q 值较低、损耗较高。利用 有源器件的负阻特性去抵消谐振电路的损耗来改善 Q 值， 是微波有源滤波器的基本原理， Q 值得改善降低了滤波器的通带消耗提高了阻带抑制，使矩形系数得到了明显改善。微 波有源滤波器的目的是不失真地通过所要求的通带信号，同时尽可能大地抑制不需要的 阻带信号。因此，研究和发展微波有源滤波器是实现该频段低损耗和高性能微波集成滤波器的重要手段，具有很大的市场潜力。
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