在学校攀登计划创新团队、基金委国家重大科研仪器研制项目等项目支持下，近日，实验室在35-40GHz频段针对太阳射电定标首次研制成功绝对定标黑体。相关内容以“Research on Calibration Sources for a 35–40 GHz Millimeter-Wave Solar Radio Observation System”为题在顶刊IEEE Trans. Antennas & Propag.（IF：4.824）发表（https://doi.org/10.1109/TAP.2023.3253283），硕士生邹涛为第一作者，实验室主任严发宝为通信作者，校外合作者包括电子科技大学文岐业教授、西安交通大学刘海文教授等。

太阳耀斑爆发是灾害性空间天气的主要源头，所产生的高能粒子可直接威胁人类空间设施与深空探测等太空活动安全，还会增加导航误差、损毁地面通信与电力设施等。实验室研制首套毫米波(35-40GHz)太阳射电观测仪器用于获取科学数据，而定标是太阳射电信息定量化的关键操作，目前主要采用相对定标。因此，研制吸波黑体绝对定标源具有重要意义。

图1 绝对定标黑体

目前国内没有专门针对太阳毫米波射电的黑体，而国外高性能的定标黑体对中国属于禁运状态，自制的决定定标源一般发射率不够导致定标精度不够，因此太阳射电定标一般采用相对定标。针对35-40GHz太阳射电观测系统的绝对定标需求，实验室联合合作者一起研制出一种具有高发射率、温度均匀性良好的贴片式黑体定标源。

为突破黑体高发射率技术，本研究采用时域有限积分法对黑体定标源的反射率进行仿真研究，对不同高宽比的锥体结构、不同厚度的吸波贴片材料进行仿真设计；进一步，为突破黑体温度均匀性技术，采用有限元法对黑体的温度均匀性进行热分析，仿真结果表明采用圆锥结构能有效地改善黑体的发射率和温度均匀性，锥体贴片厚度为1mm、高度为50mm时，黑体的反射率低于-50dB，温度均匀性优于0.38K。在以上研究基础上，本研究基于商用与自研宽带吸波材料贴片及铝合金圆锥制作黑体定标源，基于FPGA实现了黑体温度的模糊控制及采集系统。

图2 黑体反射率仿真值

由于黑体在微波段的反射信号极弱，为捕捉黑体的反射信号、实现黑体发射率的精确测量，在研究过程中引入时域门测量技术，滤除环境、天线耦合等反射的杂散信号。通过双站测试法，测得发射率在35-40GHz均高于0.9995。通过温度均匀性实验，测得黑体的温度均匀性优于0.2K。该黑体定标源具有制作简单、成本低、在恶劣的自然环境中易于更换等优点，为35-40GHz毫米波太阳射电连续谱仪提供了绝对定标源。

图3 黑体时域门测试信号

图4 黑体反射率测量值

空间电磁探测技术实验室自2018年初由空间科学研究院陈耀教授、机电与信息工程学院严发宝副教授联合成立，作为山东大学空间科学攀登计划团队的重要组成部分，围绕微波探测与智能信息处理关键技术突破，积极对接国家战略和地方需求，获得了国家自然基金重大科研仪器研制项目、基金委重大项目课题、国家重大科技基础设施——子午工程II期、jw装发预研等项目资助。近两年获得技术类竞争性科研立项经费近2000万元，有效推动了跨学院的多学科汇聚交叉创新与融合发展。