Радиометр-поляриметр диапазона 0,8 см для натурных и лабораторных измерений

Микроволновые аэрокосмические исследования окружающей среды стали нормой нашей жизни. Без них, к примеру, не обходится ни один расчет прогноза погоды. Микроволновые радиометры используются в диагностике лесных пожаров и измерении влажности почв, в исследовании атмосферных процессов и структуры поверхностного волнения. Наряду с радиометрами, устанавливаемыми на космические аппараты, необходимы радиометрические приемники для широкого спектра наземных измерений, таких как лабораторные исследования излучательных характеристик различных типов поверхностей, натурные измерения параметров морской поверхности с береговых оснований и морских платформ, диагностика атмосферных процессов и т.п.
В работе описывается разработанный микроволновый радиометр-поляриметр диапазона 0,8 см, который представляет собой модуляционный радиометр прямого усиления с центральной частотой 36,0 ГГц и полосой 2 ГГц. Для переключения поляризаций входящего излучения используется фарадеевский вращатель принимаемой поляризации (ФВПП), установленный на входе радиометра после корригированной рупорной антенны. Проходные потери ФВПП составляют не более 0,7 ДБ, развязка ортогональных поляризаций – не менее 21 ДБ во всей полосе частот ±1 ГГц.
Данные принимаемые радиометром оцифровываются четырехканальным АЦП и с помощью микропроцессора Atmega128 передаются на компьютер через интерфейс RS232. Предусмотрена возможность работы радиометра в нескольких режимах, которые задаются с компьютера перед началом работы. Модуляционные режимы предусматривают работу радиометра по приему от одной до четырех поляризаций принимаемого излучения, повернутых относительно входного волновода СВЧ-тракта на 0°, -45°, +45°, 90°. Кроме радиометрических данных, оцифровываются и передаются на компьютер данные двух инклинометров в диапазоне ±90°, установленных в ортогональных плоскостях, и трех термодатчиков, расположенных на модуляторе, СВЧ-усилителе и корпусе радиометра. Все элементы радиометра, включая платы АЦП, источников питания и драйверов устройств, установлены в герметичном алюминиевом корпусе, в котором поддерживается с помощью устройства термостатирования температура около 42°С с точностью 0,1°С на плите, где закреплены все СВЧ-устройства. Чувствительность радиометра в режиме приема четырех поляризаций составила порядка 0,1 К.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 11-05-00493_а).