16.4.4. Различные погрешности

В радиометрах сравнения важное влияние оказывает неодинаковость двух источников. Например, если источник сигнала сравнения находится при температуре приблизительно 290° К, а температура источника сигнала составляет всего несколько градусов, то всегда будет существовать смещение порядка 290° К. Если такое смещение вычитается посредством постоянного напряжения на выходе, то останется паразитный сигнал, определяемый из уравнения (16.65) с помощью выражения

где и — температуры источников измеряемого сигнала и сигнала сравнения. Таким образом, желательно сделать по возможности равными, что достигается путем добавления шумов к более холодному источнику. Температура источника сигнала сравнения должна быть стабилизирована до необходимой степени.

Однако остается еще один источник погрешности из-за медленных изменений усиления усилителя, и поэтому обычно требуется калибровка радиометра [91, 101, 286] от известного источника шумов. Мэчин, Райл и Вонберг [152] использовали систему, в которой мощность источника сигнала сравнивается с мощностью местного источника шума. С помощью соответствующего механизма обратной связи можно сделать так, что мощность местного или стандартного источника будет автоматически приравниваться мощности сигнала. Таким образом, этот метод становится независящим от усиления и ширины полосы пропускания приемника, который используется теперь лишь как индикатор баланса. Далее, вводя на выходе местного источника шума известное затухание, можно отрегулировать рабочую область этой системы без калиброванного переключения усиления приемника. Такое переключение удобно осуществлять с помощью ферритового устройства; так, например, устройство, изображенное на рис. 16.25, пригодно для применения, такого метода обратной связи.

Опыт с супергетеродинными радиометрами показал, что их чувствительность ограничена из-за отсутствия точного согласования полных сопротивлений модулятора и источника сигнала. При этом возникают три довольно значительных источника погрешности.. Полное сопротивление однодиодного смесителя на промежуточной частоте в значительной степени зависит от полного сопротивления цепи смесителя на высокой частоте, и поэтому любое рассогласование вызывает колебания полного сопротивления нагрузки усилителя промежуточной частоты с частотой 30 гц. А так как усиление и коэффициент шума усилителя промежуточной частоты зависят от полного сопротивления входной нагрузки на промежуточной частоте, то на выходе второго детектора будут наблюдаться изменения. Если смеситель согласован не очень хорошо, то некоторая часть мощности гетеродина будет отражаться к модулятору и по возвращении вызовет колебания задающего тока с частотой 30 гц и последующим изменением полного сопротивления кристалла на промежуточной частоте и коэффициента шума. Другой паразитный сигнал обусловлен шумом гетеродина, который после последовательного отражения от кристаллического смесителя и источника модулируется так же, как и полезный сигнал, и, более того, попадает в балансный смеситель через канал сигнала. Подавление этих паразитных сигналов в 100 раз по мощности можно получить, помещая между смесителем и модулятором ферритовый изолятор, что позволяет полезному сигналу проходить в приемник и предотвращает прохождение энергии в обратном направлении.

Ферритовый модулятор, показанный на рис. 16.25, выполняет функции модулятора и изолятора. Поэтому, если считать, что паразитный сигнал возникает в приемнике, он должен пройти через феррит дважды, претерпевая общий поворот фазы на 90°. Благодаря этому он попадет в поглощающую нагрузку при любом положении модулирующего переключателя.

Среди многих современных радиометров прибор, описанный Дрей ком и Ивеном [57], работал на частоте и в нем использовались лампы бегущей волны с шириной полосы

Рис. 16. 26. Прямой радиометр с усилением по высокой частоте. Усиление по высокой частоте осуществляется на лампе бегущей волны. Ферритовый переключатель и схема компенсации шума объединены в одно устройство. Частота ширина полосы температура шума системы 4000° К. (См. [57].)

Коэффициент шума системы равнялся 11,5 дб, что создавало общий шум эквивалентной системы, равный 4000° К- При времени интегрирования 100 сек значение составляло приблизительно 0,01° К. Используемая схема показана на рис. 16126, из которой видно, что здесь применяется ферритовый переключатель и компенсация шума. Были также построены радиометры для работы в полосе 1,4 Ггц [338] и для работы на миллиметровых волнах [345, 374].