Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.C.130

Бортовой нулевой радиометр с упрощенной конструкцией входного СВЧ-блока

Жук Г. Г. (1), Убайчин А.В. (1), Щегляков А. В. (1), Абдирасул уулу Т. (1), Кречетов Д. С. (1), Алексеев Е. В. (1)
(1) Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Российская Федерация
Применение микроволновых радиометров в дистанционном зондировании позволяет с высокой эффективностью решать задачи измерения влагозапаса почвы, прогнозирования пожароопасных мест, обнаружение различных объектов на поверхности Земли и т.д. [1,2].
Использование микроволновых радиометров в составе малых беспилотных летательных аппаратах позволяет в значительной степени упростить, ускорить и удешевить процесс дистанционного зондирования в виду того, что малых беспилотных летательных аппаратах обладают высокой мобильностью, им не требуются использование специальной инфраструктуры (не требуют взлётно-посадочных полос, космодромов) и т.д.
Существенным недостатком использования малых беспилотных летательных аппаратах в качестве средств - носителей микроволновых радиометров являются их конструктивные особенности, обусловленные ограничениями по массогабаритным параметрам и энергопотреблению бортовой аппаратуры. В связи с этим, актуальна задача упрощения конструкции микроволнового радиометра без ухудшения его метрологических характеристик.
Среди многочисленных системных и схемотехнический решений построения микроволновых радиометров особое место занимает нулевой метод измерений. Технически, реализация нулевого метода заключается в сравнении энергии сигнала антенны с энергией двух или более эталонных генераторов шума. Нулевые радиометры обладают самой высокой устойчивостью результатов измерений в независимости от условий окружающей среды [3].
Конструкция классических нулевых радиометров являются самой сложной. Стоит отметить, что ко входному СВЧ-блоку подключается три источника шумового сигнала: антенна и два опорных генератора шума. Это влечет за собой сложности при реализации, увеличению стоимости и массогабаритных параметров [4].
Для снижения массогабаритных параметров нулевого радиометра путем модификации конструкции входного СВЧ-блока, а именно путем замены активного генератора шума (выполненных, например, на основе лавинно-пролетных диодов, работающих в режиме обратного пробоя) на малошумящий усилитель подключенный входом к входу и исключения направленного осветителя и дополнительного СВЧ-переключателя.
Применение малошумящего усилителя в качестве опорного генератора шума позволяет упростить конструкцию МР на системном уровне при одновременном снижении веса и потребление энергии, и повышение чувствительности.
Результаты проведенного математического моделирования предлагаемой реализации нулевого радиометра показали, что использование низкотемпературного опорного генератора шума позволяет повысить чувствительность по сравнению с классическими нулевыми микроволновыми радиометрами. Повышенная чувствительность достигается за счет уменьшении омических потерь на входе МР, что приводит к уменьшению собственных шумов радиометра и снижением шумовой температуры генератора шума. Уменьшение шумов генератора шума приводит к уменьшению флуктуирующей составляющей вольт-секундных площадей [5], при реализации нулевого метода. Уменьшение флуктуаций вольт-секундных площадей также снижает разброс результатов измерений, что эквивалентно увеличению чувствительности.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 21-79-00168, https://rscf.ru/project/21-79-00168/

Ключевые слова: Дистанционное зондирование, пассивные СВЧ-устройства, нулевой метод, долговременная стабильность, микроволновая радиометрия.
Литература:
  1. ) А.В. Убайчин, А.В. Филатов, П.Е. Орлов. Основы микроволновой радиометрии. Учебное пособие // Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники. – 2014. – 85 с.
  2. ) Camps, A. and Tarongi, J.M. (2010), “Microwave radiometer resolution optimization using variable observation times”, Remote Sensing, Vol. 2 No. 7, pp. 1826-1843.
  3. ) А.В. Убайчин, А.В. Филатов. Многоприемниковые микроволновые радиометрические системы на основе модифицированного метода нулевых измерений: моногр. – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2014. – 154 с.
  4. ) А.В. Филатов. Радиометрические системы нулевого метода измерений: монография – Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. – 276 с.
  5. ) A.V. Ubaichin, T. Abdirasul Uulu, E.V. Alekseev, G.G. Zhuk, D.E. Minenko «Fluctuation sensitivity of microwave radiometers» Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 29 ноября – 1 декабря 2017 г. Томск: В-Спектр, 2017: в 2 частях. – Ч. 1.

Вопросы создания и использования приборов и систем для спутникового мониторинга состояния окружающей среды

134