Перспективный многоприемниковый микроволновый радиометр на основе модифицированного метода нулевых измерений

• Автор: Убайчин, Антон Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Микроволновые радиометры. Современный уровень и тенденции развития
1.1. Общие сведения
1.2. Одноприемниковые схемы радиометров
1.2.1. Компенсационные радиометры (радиометры полной мощности)
1.2.2. Модуляционные радиометры (радиометры Дикке)
1.2.3. Нулевые радиометры
1.3. Двухприемниковые схемы радиометров
1.3.1. Модуляционные радиометры (схема Грахама)
1.3.2. Корреляционные радиометры
1.3.3. Балансные радиометры
1.4. Многоприемниковые схемы радиометров
1.5. Выводы по главе. Постановка задачи исследований
Глава 2. Многоприемниковый нулевой радиометр
2.1. Требования к алгоритму функционирования многоприемникового нулевого радиометра
2.2. Структурная схема многоприемникового нулевого радиометра
2.3. Модификация нулевого метода, положенная в основу функционирования многоприемникового радиометра.
Алгоритм выполнения
2.4. Анализ флуктуационной чувствительности одного приемника
2.5. Флуктуационная чувствительность многоприемникового
нулевого радиометра
2.6. Динамические характеристики радиометра
2.7. Способ повышения линейности передаточной характеристики
2.8. Калибровка многоприемникового радиометра
2.9. Влияние неидеальности входного тракта на точность измерений
Выводы
Глава 3. Нулевой СВЧ-радиометр с шестью приемными каналами

3.1. Входной СВЧ-блок
3.1.1. СВЧ-узлы входного блока
3.1.2. Схема управления генератором шума
3.1.3. Термостат входного блока
3.1.4. Локальные нагреватели согласованных нагрузок циркуляторов
3.2. Радиометрические приемники
3.3. Цифровой блок управления на базе микроконтроллера
3.4. Расчет шумовой температуры приемников и флуктуационной чувствительности радиометра
Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования характеристик шестиприемникового микроволнового нулевого радиометра
4.1. Калибровка радиометра
4.2. Режимы работы радиометра
4.3. Определение флуктуационной чувствительности
4.4. Линейность передаточной характеристики
4.5. Влияние изменений коэффициента передачи приемников в статике
на точность измерений
4.5.1. Изменение усиления в низкочастотном тракте передачи сигналов
4.5.2. Изменение усиления в высокочастотном тракте передачи сигналов
4.6. Температурная и долговременная стабильность измерений
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ Документы по внедрению и использованию результатов диссертационной работы
Введение

В любых средствах массовой информации можно найти сообщение, касающееся изменения климата, глобального потепления, изменения уровня океанов и общего состояния окружающей среды. Человек в большей степени несет ответственность за изменения, которые происходят вокруг нас. В мониторинге изменений и в обеспечении надежных данных для моделей, прогнозирующих скорость изменения климата, огромную роль играют измерения. Многие измерения для решения экологических проблем являются особенно трудными. Их особенностью является то, что они должны фиксировать малые изменения в течение больших промежутков времени (режимные измерения). Это обстоятельство требует создания систем с высокой стабильностью измерений, как по времени (долговременная стабильность), так и при изменении условий рабочей среды, в первую очередь температуры.
Современные радиолокационные средства, устанавливаемые на самолетах и космических аппаратах, в настоящее время представляют один из наиболее интенсивно развивающихся сегментов радиоэлектронной техники. Всемирная метрологическая организация "Международное бюро мер и весов" уделяет большое внимание микроволновым радиометрам вследствие особого интереса к дистанционным исследованиям. Дистанционное зондирование Земли, одно из основных направлений космических исследований, позволяет решать задачи природопользования, контроля загрязнения окружающей среды, оперативного контроля чрезвычайных ситуаций антропогенного и природного характера [1-5]. Измерение и анализ колебаний радиотеплового излучения, являющегося гауссовым случайным процессом, в различных спектральных диапазонах позволяет решить много важнейших задач, связанных с изучением природных ресурсов Земли, ее экологическим мониторингом, и другие задачи, как, например, определение местоположения подповерхностных вод в засушливых регионах, определение вертикальных профилей влажности и т.п. [6-14].
В области дистанционного зондирования Земли наблюдается неуклонный рост качественных показателей аппаратных радиосредств получения информации о земных покровах [15-19]. Миниатюризация аппаратных средств, снижение энергопотребления, повышение чувствительности приемной аппаратуры позволяют оснащать спутники комплексом датчиков, способных вести непрерывный синхронный мониторинг окружающей среды. В научных исследованиях природных сред на очереди изучение
После усиления огибающих сигналов в УПТ и интегрирования в И, на выходе вычитающего устройства из (1.28), (1.29) получим напряжение, пропорциональное разности
и*Т5-Т6*Топ-Та, (1.30)
в которое не входят собственные шумы усилителей.
Как и для корреляционной схемы, в балансном радиометре возникают сложности при калибровке прибора на выбранный диапазон измерений и требуется высокая идентичность УВЧ.
1.4. Многоприемниковые схемы радиометров
В многоканальных (многоприемниковых) компенсационных радиометрах [118] флуктуационная чувствительность увеличивается за счет уменьшения влияния флуктуаций коэффициентов передачи. На рисунке 1.13 представлена схема компенсационного радиометра с А'-приемниками, состоящая из антенный, СВЧ-делителя мощности Д, одинаковых усилителей высоких частот УВЧ, УВЧ2,...УВЧц, сумматора СМ, квадратичного детектора КД, усилителя постоянного тока УПТ, интегратора И, компенсатора Кмп, регулируемого источника опорного напряжения ИОН, регистратора Р.
Рисунок 1.13 Структурная схема многоприемникового компенсационного
радиометра