Разработка и исследование малошумящего болометра и входного преобразователя частоты супергетеродинного измерителя ослаблений

• Автор: Адерихин, Владимир Ильич
• Шифр специальности: 05.11.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 223 c. : ил

Основные обозначения^ сокращения

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БОЛОМЕТРА И БОЛОМЕТРИЧЕСКОГО СМЕСИТЕЛЯ

§1.1. Болометр

§ 1.2. Болометрический смеситель

§ 1.3. Шумы болометра

Выводы

ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БОЛОМЕТРА

И БОЛОМЕТРИЧЕСКОГО СМЕСИТЕЛЯ

§ 2.1. Болометр как элемент электрической цепи

§ 2.2. Коэффициент передачи болометрического смесителя

§ 2.3. Теоретический спектр шума болометра

§ 2.4. Коэффициент шума болометрического смесителя
Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК БОЛОМЕТРА
§ 3.1. Методика измерения шумов болометра
§ 3.2. Результаты экспериментального исследования шумов
3.2.1. Предварительные результаты
3.2.2. Конструкции болометров
3.2.3. Роль контактов между нитью и выводами
3.2.4. Зависимость шума от длины нити
3.2.5. Шум болометра, обусловленный флуктуационными отклонениями нити
3.2.6. О флуктуациях температуры болометра. Зависимость шума от тока
3.2.7. Зависимость шума от давления воздуха
3.2.8. Зависимость шума от размеров области газовой среды

3.2.9. О конвекции
3.2.10. Выходное сопротивление болометра для шумов
3.2.11. Практические рекомендации
§ 3.3. Малошумящий болометр
§ 3.4. Частотная характеристика
§ 3.5. Эквивалентные тепловые параметры
§3.6. Мощностный параметр болометра
§ 3.7. Температурный коэффициент сопротивления
Основные результаты и выводы
ГЛАВА 4. ВХОДНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИЕМНИКА
§ 4.1. Балансный болометрический смеситель на
диапазон частот 1-100 МГц
4.1.1. Высокочастотная часть смесителя
4.1.2. Низкочастотная часть смесителя
4.1.3. Коэффициент передачи
4.1.4. Шумы смесителя
4.1.5. Коэффициент шума
4.1.6. Схема смесителя и характеристики
4.1.7. Шум болометра в смесителе
4.1.8. Чувствительность смесителя
§4.2. Динамический диапазон измерительного приемника
4.2.1. Погрешности измерения ослабления, обусловленные шумом
4.2.2. Динамический диапазон
Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Литература
Приложение. Акты о внедрении

ОСНОВНЫЕ ОБОШАЧЕНШ И СОКРАЩЕНИЯ
Ш - коэффициент шума
у и2 - среднеквадратичное (эффективное, действующее) значение величины и
е , I , и , р - мгновенные значения (и переменные составляющие) э.д.с., тока, напряжения и мощности, соответственно Е , I , 1/ ,Р - амплитудные значения (и постоянные составляющие) э.д.с., тока, напряжения и мощности, соответственно А - ослабление в децибелах С -теплоемкость; электрическая емкость / - частота
с/ - активная электрическая проводимость £ - коэффициент теплообмена
к - коэффициент трансформации КилКсм~ коэффициент передачи смесителя по напряжению Кр - коэффициент передачи смесителя по мощности [ - длина нити
т - отношение мощности гетеродина к мощности постоянного тока М - ослабление в разах
п - относительная спектральная плотность шума болометра Р - мощность постоянного тока на болометре Рг - мощность гетеродина на болометре Р^Ро+Рг - суммарная мощность на болометре Р - сопротивление
Р0- сопротивление болометра постоянному току в рабочей точке Рк- сопротивление "холодного" болометра при комнатной темпеН - мощностный параметр болометра к - постоянная Больцмана
ратуре

параметр Г заменяется на Гс
При отсутствии ВЧ мощности на болометре (Рг = 0) выражение (2.30) принимает вид (2.15). Это говорит о том, что выходное сопротивлениевнутреннего эквивалентного источника (рис. 5а), соответствующего схеме (рис.1), содержащей болометр, температура которого по какой-либо причине изменяется, равно ее входному сопротивлению^^ для внешнего источника (рис.З).
Этот вывод может быть обобщен и на случай наличия на болометре высокочастотной мощности.
Взяв модуль(01= її выражения (2.28) для напряжения промежуточной частоты на болометре (или на нагрузке ), определим коэффициент передачи смесителя по напряжению. Он имеет одинаковый вид для трех рассматриваемых схем смесителей(различие заключается в разных выражениях для Г , входящих в (9^ ):
к _ и __ і.
(2.36)
и т/2 (тд ^1+шЧ*
Здесь ис = л/РР0Рс - амплитуда напряжения ВЧ сигнала непосредственно на болометре.
Подставляя (1.23) в (2.36), получим:
ис р
А// — 7~^~ 1 т. л Г
_ , — • (2.37)
и У^Г 1-Г0'АР0-ГрРг V
Проведем оптимизацию параметров, входящих в (2.37), исходя из требования максимума коэффициента передачи, ограничиваясь случаем низких частот ( сит« I) и считая, что мощности гетеродина и источника постоянного тока не ограничены.
Очевидно, что/(^растет с увеличением Га' . Поэтому, полагая в (2.37) Г0'1 (чему соответствуют условия Ри>Рн^>Р0), получим известное выражение (1.44).
Для нахождения оптимального соотношения между мощностями