4. РАДИОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК (РАДИОМЕТР)
4.1. Типы радиометрических приемников и
предельная флюктуационная чувствительность
Радиометрический приемник предназначен для измерения антенных
температур при высоком уровне помех. Основной характеристикой радиометра является его флюктуационная чувствительность. Она определяется как минимально обнаруживаемое приращение антенной температуры, при котором среднее значение выходного сигнала равно действующему значению его флюктуаций [7]. Идеальным устройством для
приема шумоподобных сигналов в широком спектре частот является
устройство, состоящее из нешумящего усилителя, квадратичного детектора и интегратора, считывающего сигнал во время наблюдения.
Для обеспечения высокой чувствительности приемников разработано
несколько схем их построения. Основными являются следующие типы
схем радиометров: компенсационная, модуляционная, аддитивно-шумовая и корреляционная.
Стабильность работы радиометра определяется степенью постоянства коэффициента шума, полосы пропускания приемного устройства и
коэффициента усиления. Если первые два параметра изменяются медленно и их влияние можно учесть при обработке результатов измерения, то изменение коэффициента усиления простым способом учесть не
удается. Так как флюктуации на выходе, обусловленные изменением
коэффициента усиления, не зависят от флюктуаций, вызванных шумами
системы, то выражение для флюктуационной чувствительности с учетом этих изменений имеет вид
где Тш – шумовая температура приемника; F – эквивалентная ширина
полосы пропускания низкочастотной части приемника, включая интегратор; f – эффективная ширина полосы пропускания высокочастотной
части приемника до детектора; Gу – эффективное значение изменений
коэффициента высокочастотного усиления по мощности; Gу – среднее
значение коэффициента усиления.
При записи (4.1) предполагалось, что постоянное напряжение, возникающее из-за шумов системы, компенсируется в первом каскаде усиления по низкой частоте, и поэтому изменение коэффициента усиления
последетекторных каскадов не влияет на чувствительность приемника. В выражении (4.1) определяющую роль играет член (Gу/Gу)2,поэтому во всех системах радиометров стабилизации коэффициента усиления уделяется особое внимание.
Простейшим типом радиометра является компенсационный радиометр (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Упрощенная функциональная схема компенсационного
радиометра:
1 – антенна; 2 – усилитель высокой частоты; 3 – смеситель; 4 – гетеродин; 5 –
усилитель промежуточной частоты; 6 – интегратор; 7 – вычитающее устройство; 8 –
источник опорного сигнала; 9 – регистратор
Принципиальная схема такого радиометра не отличается от схемы супергетеродинного приемника. Лишь для