Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Терно Терло Зерен Рулорн нмеенн хуоен лрерыо Тер.юое ганнон лтеолтоне уронено Рнс. 12, Кввзнентнчесеня прерыватель н линза. Более сложные схемы, в которых применяются антенные решетки или группы рупоров, используются для получения более широкого поля зрения н решения задачи лучнзего приближения характеристик таких устройств к характеристикам инфракрасных апертур. Предпочтительными в таких устройствах являются антенны Кассегрена, так как в них возможен непосрелственный и удобный доступ к фокальной плоскости Калибровка. Характеристики антенны с гочки зрения нх использования е радиометрнн кожно охарактеризовать коэффиииентами эффективности и параметрами диаграммы направленности Однако интегральный вклад боковых лепестков измерить трудно и интенсивность теплового потока, принимаемого по боковым лепесткам от близлежащих участков земной поверхности, точно вычислить невозможно.
Поэтому хотелось бы непосредственно оиенигь радиометрические характеристики антенны. Для радиометров с оптическим прерыванием или с переключением луча такая радиометрическая калибровка антенны позволяет в то же время произвести первичную проверку приемника. При этом используется устанонка поглошающего экрана над апертурой антенны. Проводя при этом измерение коэффиииента отражения, можно определить нзлучательную способность экрана Так как при этом перекрывается весь телесный угол, соответствующий антенне, ГГл, то можно измерить только ту темп часть эффективности антенны, которая определяется рассеянием При эго Ч емпература антенны должна быть равна эффективной температуре экрана.
Более точную калибровку можно произвести, используя поглошающую поверхность с известной гемпературой, площадь которой приближено соответствует гранииам телесного Угла тленного луча Однано, так кан калибровка в дальней зоне поля обычно оказывается непрактичной, то при калибровке в ближней зоне поля необходимо оценить влияние факторов, связанных с измерениями йбй 88 Антенна радпомптроп в ближней зоне, на иоэффнниенг усиления. Для малых апертур, которые обыч. но применяются в миллиметровом диапазоне, таная схема работает удовлетворительно, в этом случае в качестве простого и недорогого стандарта можно использовать щиты из поглошающего материала, нагреваемые нихромовой проволокой Для малых углов места влияние тепловых сигналов от поверхности земли и источников, лежащих на горизонте, может быть значительным. Для изме.
рения такого влияния в миллиметровом диапазоне была разработана схема, пока сйннгн на рис. !3 Этот метод получил назнание «мсптп измерений с перемещающимся отражателем» (МИПО) (Чагг — Чаг!аб)е гапйе геПес!ог). репе / / узпу — -)- ЕНппспЬеиие переиещенвп етрампптепп рис. ГЗ, Схема, попс юнпи нето« «впнбровии с испо«виан«нивы перемещвеното отрвжа- тепн (П1.
В методе МИПО на испытываемую антенну воздействуют два различных тепловых сигнала, которые определяют температурный контраст. Большой отражатель, установленный под углом 45' к горизонту, создает сигнал с зе. нитной температурой неба; окружающие объекты, по предположению, имеют общую фоновую температуру. При изменении расстояния между отражателем и антенной взаимное соотношение межлу этими температурами, т. е. тепловыми сигналами, принимаемыми главным лучом и боковыми лепестками, меняются. Обрабатывая кривые. получающиеся прн использовании этого метода, можно вычислить коэффициент усиления и ширину луча антенны. Получаемые при этом результаты обычно дают заниженное значение коэффициента усиления и завышенные значения ширины луча по сравнению с непосредственными измерениями характеристик диаграммы направленности Для больших углов места в качестве стандартов при измерениях исполь.
вуются астрономические радиоисточники. В табл. 4 приведены значения яркости некоторых таких источников. Таблица 4 Яркость некоторых радиоисточииков в единицах потока (еднница потока равна 10-2" Вт/(мх.Гц) Длин« волны, си Рвпиоисточин» 20 тб 500 170 560 1450 700 800 3400 2200 1050 2500 1600 950 6500 4300 1300 Кассиопея А Лебедь А Телец А Пр и не ч вы не. Яуиостнвн темпервтурв полной Луны, усреднение« по лунному диску, 200 263 Гл. 8. Пассивньгс системы 8.4.
Радиометрические приемиики [12] Шумовки температура, приемника. На зажимах антенны вклад шума приемника может быть представлен в виде шумовой температуры Та, которая непосредственно суммируется с фононой шумовой температурой антенны Тл Роль отдельных источников, порождающих шум приемника Тп, отражает следующая формула: й Т„ Т -(Е,— 1)т,+Б,т,„+ (291 бпн Первый член определяет увеличение шумовой температуры, которое сбздается фидерной линией. имеющей коэффициент потерь йн. Второй член содержит шумовую температуру ВЧ предусилителя (напрнмер, мазера, параметрического усилителя нли усилителя на ЛБВ). Если коэФфициент усиления предуси.
лнтеля бкв достаточно высок, то третий член, содержащий шумовую температуру смесителя и УПЧ, становится пренебрежимо малым. В усилителях с очень низким уровнем шумов потери в фидерных линиях могут играть важ. ную роль. Например, если Т» 150 К при отсутствии потерь н йк 1, то увеличение потерь в линии, находящейся при температуре окружающей среды, на О,! дБ приводит к возрастанию Тл на 10 К. В приемниках без предуснлителей основным фактором становится шу. мовая температура смесителя и УПЧ Тм. (30) Тп=Тм=(Рв — !) Те, где Р, — коэффициент шума смесителя и УПЧ В радиометрах без режекцив сигнала зеркального канала используется понятие двухполосной шумовой температуры Т'и, связанной с Тв соотношением Т'» Тя!2.
Соответствующий двухполосный коэффициент шума при Рчл 1 приближается к Р,!2. В настраиваемых по высокой частоте радиометрах входящие в (30) Тм и Рч относятся к усилителю основного канала приема и в втой ситуации неопределенность, связанная с наличием зеркального канала, отсутствует. Шумовую температуру, вносимую в систему приемником Т,„=т +Т можно вычислить, исходя из вышеуиазанных параметров Однако в выражение для минимальной обнаруживаемой разности температуры или чувствительности входят также и другие параметры.
Интегральная чувствительность по мощности. Простейший радиометр, т. е. приемник, измеряющий мощность сигнала, показан на рис. !4. Выходная Гл Рис !4, Пркеннни немвести. 8лй Рпдиометрические приемники мощность сигнала постоянного тока Рп, характеризующая температуру системы, зависит от шумовой полосы Вне я постоянной приемника С: Ри=С(ЛТ и Внь) . (3!) Увеличение этого уровня вследствие появления сигнала равно л ( н). 132! В выражение для флуктуаций шумовой мощности на низких частотах входит также низкочастотная шумовая полоса выходного канала. При Тчч л ЬТ Р„„=2С(йт,„)э Вни В,„.
(33! Чувствительнгсть определяется иэ условия Ре Рьг, при котором мини. мальная обнаруживаемая разность температур бт (34) Если воспользоваться понятием идеального интегратора с постоянной интегрирования тт, то выражение для чувствительности можно записать в виде б~ т2а = Тзп (Вне т2) (35) ЬТэ 6 =— х— Тх (36) где О, и Т, — иоэффициент усиления и шумовая температура предусилителя и Тт — шумовая температура части приемного устройства после предусилителя. Для болыпих Т1 оптимальный коэффициент усиления становится низким. при этом ширина полосы принимает такие большие значения, которые на на прантике оказываются неприемлемыии 265 Для того чтобы облегчить сравнение результатов измерений, ЬТ, обыч— П2 но определяют при тт ! с; при этом величина Т.чВ нн является показателем качества радиометрических приемников В табл.
5 и 6 приведены данные, которые позволяют оценить возможности некоторого улучшения использования ширины полосы частот. В диапазоне миллиметровых волн для исключения мешающего воздействия высоких шумовых температур приемников могут применятьСя полосы частот шириной вплоть до нескольких гига2ерц. Максимальное время интегрирования в общем случае определяется конкретными характеристиками системы. Однако а радиоастрономии применение дискретных цифровых методов позволяет совместно использовать данные, полученные в течение многих дней, т.
е, осуществлять эффективно интегрирование. наличие квадратного корня в (35) не позволяет получитгь однако, выигрыш, пропорциональный полному времени интегрирования Зависимость величины ЬТьич в (35) от ширины полосы также влияет иа оптимальное распределение усиления по каснадам в радиометрах с очень низким уровнем шума (!3!. Для приемника с предусилителем, е котором произведение коэффициента усилеаия на ширину полосы постоянно, оптимальное значение коэффициента усиления предусилителя равно Гл В. Пассивные системз! Таблица 5 Ширина полосы высокочастотного шума Выи (Я вЂ шири полосы нл уроине ЗдБ) (12) вии/и Фильги л-каскадиый, все каскады настроены нз одну чзстогу п=! п=2 п=ьо (гауссов) т-каскадный, каждый каскад — 2п-полюсиый фильтр Бзгтериорсэ и=1, л=2 щ=1, =3 я=2, ч=2 3,14 1,96 1,50 1,48 1,26 1,30 Таблица 6 Ширина полосы низкочастотного шума Вьи и эквивалентное ярема интегрирования т ( — ширина полосы на уровне ЗдБ) [12) иьк Филь р Идеальный Нь( и-звениый /сС-фильтр, меня равна тип л=! л=2 о=ьо (гауссов) 1/(2В) посзоявная вре.
1,57В 1, 22В 1,06В 2тлс 4т НС 1/2,21 1/2,12В Идеальный ингегратор 1/2т, *г,.-г,.~ „э( —,) ] Укажем, например, что при отсутствии стабилизации усилеиия приемника изменение коэффиинен|а усилении на О,! эй и более приводит ч тому, что основную роль начинает играть член ЬО/б Флуктуации шумов приемника 67,//, воздействуют на систеыу аналогичным образом, однако они обычна 26в Радиометрическне приемники мошности вследствие нестабильности работы элементов щ исмникз не достнглют геаретической чувствизельносги Гак как флуктуапии выходного сигнала, возннкаюшие вследствие случайных изменений коэффициента усиления, и флуктуации, вызванные шумами в системе, независимы, то 8.4 Радиометрические приемника имеют меньшее значение Следовательно, для достижения максимальной чув.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
