Методы и средства обеспечения достоверности и точности измерений параметров собственного излучения тел в СВЧ радиометрии

• Автор: Бутакова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 287 с. : ил. + Прил. (31с. )

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
1.1. Постановка задачи. Особенности СВЧ радиометрии
1.2. Об измерениях с помощью СВЧ радиометра
1.3. Черное тело в СВЧ диапазоне
1.3.1. Свойства АЧТ по законам Планка и Рэлея-Джинса.
Взаимодействие излучения с веществом
1.3.2. Теории, снимающие требование больших
размеров моделей АЧТ
1.3.3. Статистические свойства излучения АЧТ
1.3.4. Единицы измерения в СВЧ радиометрии,
связь с измерением температуры
1.4. Теория апертурных шумовых СВЧ излучателей
1.4.1. Открытый конец волновода как элемент модели
черного тела
1.4.2. Диаграмма направленности элемента черного тела на СВЧ
1.4.3. Вибратор Герца, запитанный шумовым сигналом
1.4.4. Черные тела в классической радиометрии. Аналогия полостных микроволновых моделей АЧТ и безэховых камер
1.4.5. Микроволновые модели черного тела в виде
нефазированной антенной решетки (НФАР)
1.5. Уравнение радиометрических измерений
1.6. Параметры апертурных излучателей СВЧ шума
ВЫВОДЫ к главе
Глава 2. ТИПЫ АПЕРТУРНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ШУМА В СВЧ РАДИОМЕТРИИ
2.1. Тепловые излучатели
2.1.1. Многогранная полость с зеркально отражающими стенками. Эталонный тепловой излучатель
2.1.2. Многокамерные тепловые СВЧ излучатели
2.2. Газоразрядные излучатели
2.2.1. Плазма как источник микроволнового шума.
Излучатели с полым катодом

2.2.2. Эталонные газоразрядные излучатели
2.2.3. Излучатель "Солнце"
2.2.4. Излучатели в виде полости с трубками ГШ
2.3. Полупроводниковые излучатели
2.3.1. Эталонный полупроводниковый излучатель в виде НФАР
2.3.2. Излучатели с управляемыми шумовой температурой, поляризацией и размером апертуры
ВЫВОДЫ к главе
Глава 3. КАЛИБРОВКА РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ТРАКТА
3.1. Национальные системы обеспечения единства и точности измерений в области СВЧ радиометрии
3.2. Калибровка радиометра как абсолютного
энергетического измерителя
3.2.1. Об измерении радиационных температур
некалиброванным радиометром
3.2.2. Градуировка шкалы СВЧ радиометра
3.2.3. Чувствительность радиометра для измерения температуры живой ткани и криогенных температур
3.3. Аттестация первичного источника сравнения
3.3.1. Непосредственное измерение коэффициента черноты
3.3.2. Методы аттестации, основанные на "подсветке"
3.3.3. Измерение температуры и коэффициента отражения
через полупрозрачную среду
3.3.4. Методы,- в которых используется реверберационная камера
3.4. Калибровка радиометра с антенной по неизотермическому черному телу
3.5. Сличение с излучателями, прошедшими
метрологическую аттестацию
3.5.1. Измерение высоких радиояркостных температур при помощи низкотемпературной модели АЧТ
3.5.2. Сличение излучателей с разными размерами апертур
методом замещения в ближней зоне
3.5.3. Непосредственное сличение апертурных излучателей
СВЧ шума

3.5.4. Автоматизация измерения затухания поляризационных аттенюаторов
3.5.5. Оценка нестабильности излучателей между поверками
3.6. Измерение поляризационных характеристик
апертурных излучателей
3.7. Погрешности измерения радиошума апертурных излучателей
ВЫВОДЫ к главе
Глава 4. СВЧ РАДИОМЕТРИЯ И АНТЕННАЯ ТЕХНИКА
4.1. Взаимосвязь СВЧ радиометрии и антенной техники
4.2. Измерение с помощью модуляционного радиометра
внешних энергетических параметров антенн
4.2.1. Применение "горячих" источников в традиционных приложениях радиометрического метода
4.2.2. Измерение омических потерь и коэффициента
полезного действия антенны
4.2.3. Измерение коэффициентов усиления и рассеяния
4.3. Корреляционный метод антенных измерений
4.3.1. Измерение диаграммы направленности
4.3.2. Измерение амплитудно-фазового распределения поля
4.4. Антенна-аппликатор для локального объема
4.5. Контроль формы параболического зеркала
с помощью шумового пилот-сигнала
4.6. Интерференционные волноводные устройства
в радиометрическом тракте
ВЫВОДЫ к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ.
1. Метод расчета СВЧ разветвлений путем синтеза матрицы рассеяния и строгого решения ключевой задачи Со волнах
на стыке прямоугольных волноводов с Нро волнами)
Дополнительная литература С к приложению 1)
2. Акты внедрения и другие документы. Перечень
(Ксерокопии - см. в отдельной брошюре).

для элемента Гюйгенса
F СП) = (cos9 +1)2. С12)
Подставим формулы СП), (12) в соотношения СЮ). С учетом удвоения мощности излучения вибратора Герца в одном полупространстве находим КНД и эффективную поверхность однонаправленного вибратора Герца и.элемента Гюйгенса в направлении максимума их ДН
Dr =3, Аэф * 0.238 I2 = Sr. С13)
Вибратор Герца и элемент Гюйгенса практически реализовать не удается из-за их очень слабого излучения. Значение эффективной поверхности (13) можно считать оценкой размеров (почти) неизлучающего элемента черного тела в СВЧ диапазоне.
1. 3. 3. Статистические свойства излучения АЧТ.
Излучение характеризуется корреляционными свойствами элементов излучающей поверхности, селективностью (шириной полосы), степенью поляризации и пространственным распределением (диаграммой излучения или направленности). В идеальном шумовом излучателе -апертуре изотермической "черной" полости, много большей длины волны, возникают статистически изотропные полностью некоррелированные плоские волны. Излучение такой полости может быть выражено через сумму двух некоррелированных ортогонально поляризованных плоских волн с одинаковой спектральной интенсивностью [114]. Величина Gb С3),(4) не зависит от направления. Поэтому мощность излучения ограниченной "черной" площадки в интервале частот от £ до df в единичном телесном угле dft в направлении угла 9-, измеренного от нормали к площадке, пропорциональна [205]
FCif, 9) = cos 9 - закон Ламберта. (14)
Диаграмма Ламберта и хаотическая поляризация являются результатом отсутствия корреляции между различными элементами излучающей поверхности. Черное тело минимального размера - элемент АЧТ должен характеризоваться тем, что точки, принадлежащие элементу, некорре-лированы с точками за границами элемента, но могут быть коррелиро-ваны внутри него. При этом каждый элемент АЧТ должен обладать диаграммой Ламберта и одной конкретной поляризацией.
Поверхность, излучающая как черное тело, может быть представлена в виде решетки элементов АЧТ, нефазированных между собой. Согласно [115], множитель полностью расфазированной (нефазмрован-ной) антенной решетки равен единице. Отсюда получаем, что диаграмма направленности всей поверхности черного тела, равна диаграмме