26.1.2. Приемные системы

Ввиду того, что обычно значения эффективных температур антенн малы, в качестве приемников большей частью используются нулевые радиометры, описанные в разд. 16.4. Источником опорного сигнала может быть обычное небо или согласованная нагрузка при низкой температуре.

Рис. 26. 2. Радиометр с мазером для радиоастрономических измерений. Частота Радиометр установлен в фокусе параболоида диаметром (См. [106].)

Сравнение производится на частотах, достаточно высоких для того, чтобы шум, обусловленный флюктуацией усиления приемника, стал ничтожно малым. В этом случае чувствительность приемника будет ограничена лишь собственными шумами, среднеквадратичное значение которых в градусах Кельвина равно

где постоянная времени интегрирующей цепи. При значениях шумовой температуры приемника, равной 4000° К, полосе пропускания и времени интегрирования, равном 100 сек, можно получить значение близкое к Методы усиления и синхронного детектирования в большинстве случаев подобны методам, применяемым в обычных приемниках, хотя с точки зрения

температурных измерений целесообразно использование малошу-мящих усилителей, описанных в гл. 17 [282, 310, 311, 312, 350, 351, 353, 354, 370, 382].

В качестве примера на рис. 26.2 приведена схема радиометра, работающего в диапазоне с использованием мазера. Мазер помещен [13, 106] в фокусе параболоида диаметром Для попеременного подключения антенны и рупора опорного сигнала ко входу приемника применен ферритовый коммутатор [187]. Рупор сравнения направлен на небо. Для изоляции мазера от излучения приемника применен четырехплечий циркулятор. Мощность накачки поступала от клистронного генератора, частота которого стабилизировалась объемным резонатором, предотвращающим медленный уход частоты. Гелий откачивался до давления около через -дюймовую трубку, ведущую к насосу, укрепленному на обратной поверхности отражателя. В этой схеме было достигнуто эффективное значение шумовой температуры, равное 85° К, из которых 20° К приходилось на шумы антенны. Минимальный наблюдавшийся флюктуационный порог радиометра равнялся приблизительно 0,04° К при времени интегрирования, равном 5 сек, что в 12 раз лучше, чем у обычных приемников. Примерно такие же характеристики были получены на частотах [331, 348]. В радиометре, работающем на частоте для сравнения сигналов был применен так называемый двухрупорный метод, основанный на использовании двух несколько смещенных идентичных первичных облучателей.

Приемник нового типа, представляющий собой динамический спектроанализатор, применяли Гудман и Лебенбаум [107]. В течение секунды этот приемник обеспечивал -кратный просмотр диапазона разбитого на три перекрывающихся поддиапазона. Устройство в целом состоит из нескольких приемников с качающейся частотой настройки, последовательно перекрывающих заданный диапазон частот. Выходные сигналы приемников подаются на индикатор, в котором использованы электронно-лучевые трубки с высокой разрешающей способностью. Электронно-лучевые трубки размещены друг над другом; развертка вертикальная, причем положение луча на развертке определяется частотой настройки соответствующего приемника, а интенсивность свечения пропорциональна силе принимаемого сигнала. Блок-схема типичных приемника и индикатора приведена на рис. 26.3. Три осциллографические трубки расположены предельно близко, поэтому возможна непрерывная фотозапись на подвижную пленку изменений частоты, времени и интенсивности с помощью лишь одного фотоаппарата.

Приемник, работающий в более высокочастотном диапазоне имеет коэффициент шума 6,6 дб с отклонением по диапазону дб. Позднее метод качания частоты был распространен на диапазон и при этом в качестве местного гетеродина была использована лампа обратной волны; балансный

смеситель преобразовывал и детектировал входные высокочастотные сигналы непосредственно в сигналы видеочастоты, которые после усиления подавались на индикаторы [330, 346].

Рис. 26.3. Типичный приемник с качающейся частотой и индикатор. Настройка первого и второго высокочастотного усилителя сопряжена с настройкой местного гетеродина. (См. [107].)

На рис. 26.4 приведена блок-схема радиометра, которыц использовал Лилли и [171] для наблюдения спектральной линии излучения.

Рис. 26. 4. Радиометр спектральной линии. Разность энергий, проходящих через фильтры сигнала и сравнений, фиксируется с помощью самописца. (См. [171].)

В этом радиометре использовано два полосовых фильтра, один из которых с полосой пропускания около служит при сравнении в качестве опорного для другого фильтра, настроенного на требуемую спектральную линию. В приемнике применены кристаллический смеситель и двойное преобразование частоты, причем перестройка в пределах спектра поддиапазона частот относительно фильтров сигнала и сравнения осуществлялась изменением частоты стабильного местного гетеродина. Разность энергий на выходах фильтров регистрировалась с помощью самописца.