Лабораторный радиометр спектрометр как прототип для создания СВЧ гиперспектрометров космического базирования

Одной из важных задач дистанционного зондирования температурно-влажностных профилей атмосферы является повышение их пространственного разрешения, в том числе по вертикали. Для решения данной задачи, как показывают оценки, целесообразно использовать СВЧ гиперспектрометры, что подтверждается анализом расчетов весовых функций температуры и влажности для случая спектрального мультиплексирования, которое позволяет в разы улучшить вертикальное разрешение и в перспективе достичь вертикального разрешения не хуже 1 км при одновременном улучшении точностей восстановления на 35-50%.
Возможность создания всепогодного гиперспектрального радиометра в СВЧ диапазоне для работы как над океаном, так и над сушей, появилась благодаря развитию технологии создания промышленных систем коммуникации, полупроводниковой индустрии, достижений космической отрасли, которые привели к миниатюризации СВЧ приемников, обладающих низкой мощностью и малыми шумами и работающих на частотах вплоть до 200 ГГц. Гиперспектральные микроволновые системы могут быть построены с помощью нескольких блоков приемников с реплицированным шаблоном каналов, но сдвинутыми по частоте.
В ФГУП СКБ ИРЭ РАН разработан радиометр-спектрометр, позволяющий отработать ряд технологических и методических вопросов создания СВЧ гиперспектрометров. Он построен по схеме приемника полной мощности и имеет встроенные средства калибровки принимаемых сигналов.
Измерительные каналы радиометра формируются с использованием супергетеродинного квадратурного преобразования. Верхняя и нижняя боковые полосы преобразуется в полосу промежуточных частот. Гетеродин выполнен с использованием синтезатора частот, управляемого с компьютера, что позволяет программно изменять рабочие частоты в пределах рабочего диапазона.
Прибор имеет следующие основные характеристики:
• рабочий диапазон частот от 18,0 до 27,2 ГГц,
• спектральное разрешение 200 МГц,
• чувствительность приемника 0,03 К в полосе 200 МГц,
• стабильность поддержания температуры ключевых элементов радиометра 0,02 К;
Рупорно-зеркальная антенна имеет большой КПД главного лепестка (порядка 98%) и малый уровень боковых лепестков (минус 40 дБ).
В докладе приводятся результаты лабораторных тестов разработанного СВЧ радиометра спектрометра.
Исследование выполнено при поддержке РФФИ в рамках научного проекта №16-07-00956.