RU2488941C1 - Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн - Google Patents
Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488941C1 RU2488941C1 RU2012116861/08A RU2012116861A RU2488941C1 RU 2488941 C1 RU2488941 C1 RU 2488941C1 RU 2012116861/08 A RU2012116861/08 A RU 2012116861/08A RU 2012116861 A RU2012116861 A RU 2012116861A RU 2488941 C1 RU2488941 C1 RU 2488941C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calibrator
- temperature
- modulator
- wavelength range
- noise
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве меры шумовой температуры при точных измерениях малых уровней шумовой температуры источников сигналов, а также для встроенного контроля в радиосистемах различного назначения. Достигаемый технический результат - обеспечение высокой точности эталонных уровней шумовых температур для калибровки измеряемых шумовых сигналов миллиметрового диапазона длин волн. Электрически управляемый модулятор - калибратор миллиметрового диапазона волн - содержит волноводную вставку с размещенной в ней управляемой внешним источником тока монолитно-интегральной схемой (МИС), состоящей из ряда параллельных цепочек последовательно соединенных GaAs-диодов с барьером Шоттки, а также вентиль, при этом волноводная вставка с упомянутой МИС и вентиль размещены в термостате, а чувствительным элементом термостата является температурный датчик, расположенный на корпусе волноводной вставки. 3 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике КВЧ и может быть использовано в качестве эталона шумовой температуры в миллиметровом диапазоне длин волн при измерении малых уровней шумовой температуры источников сигналов, в частности в радиотеплолокации земных покровов и в атмосферных исследованиях.
Для обнаружения излучения, тестирования и отладки радиоаппаратуры широко применяются различного рода индикаторы излучения, а для ее калибровки - генераторы шума и другие источники излучения.
Например, спектрорадиометрическая аппаратура, в частности предназначенная для наблюдения слабых спектральных линий излучения примесных газов стратосферы на фоне значительного и сравнительно быстро меняющегося тропосферного излучения, требует обязательной калибровки, повторяющейся через интервалы времени, меньшие характерного времени тропосферных вариаций и вариаций параметров самой аппаратуры. Такая калибровка в миллиметровом диапазоне длин волн обычно производится путем размещения перед антенной или включения в ее тракт специальных согласованных нагрузок, одна из которых находится при температуре среды, окружающей аппаратуру, а другая при температуре кипящего азота. При этом время измерения принимаемого излучения составляет обычно примерно от трети до половины длительности всего цикла измерение-калибровка, хотя имеются варианты калибровочных устройств, свободные от подобных потерь времени наблюдений.
Известен калибратор, работающий в диапазоне миллиметровых длин волн с применением методики абсолютной калибровки малых шумовых сигналов с использованием «теплой» (при температуре окружающей среды) и «холодной» (при температуре кипения жидкого азота) согласованных нагрузок (см. А.А. Красильников, Ю.Ю. Куликов, В.Г. Рыскин, В.М. Демкин, Л.М. Кукин, В.Л. Михайловский, В.Н. Шанин, М.З. Шейнер, В.А. Шумилов, A.M. Щитов. Новый малогабаритный микроволновый спектрорадиометр-озонометр // Приборы и техника эксперимента. 2011. №1. С.127-133.).
Недостатками этого калибратора является громоздкость, необходимость наличия криоагента, что не всегда возможно, и ограниченное время непрерывной работы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является модулятор-калибратор на основе микросхемы, состоящей из цепочек GaAs-диодов с барьером Шоттки (Л.И. Федосеев, В.Г. Божков, В.А. Геннеберг, И.В. Петров, А.П. Шкаев. Радиометр 3-миллиметрового диапазона длин волн с модулятором-калибратором // Изв. ВУЗов - Радиофизика. 2007. Т.50. №10-11. С.948.). Этот модулятор-калибратор позволяет реализовать функции и индикатора, и источника шумового излучения с помощью одного прибора. Он имеет регулируемый интервал калибровочных шумовых температур от 0,6Т0 до (2÷3)Т0, где Т0 - температура окружающей среды, не нуждается в использовании криогенного охлаждения, малогабаритен и не имеет ограничений в непрерывном функционировании.
Недостатком прототипа является зависимость калибровочных уровней шумовой мощности, а значит, и шумовой температуры, не только от тока, протекающего через диоды микросхемы, но и от температуры самих диодов, которая испытывает значительные вариации во времени. Таким образом, данное устройство не является источником высокостабильных уровней шумовой температуры и недостаточно качественно выполняет функции калибратора шумовых сигналов.
Задачей, на которую направлено изобретение, является создание электрически управляемого высокостабильного модулятора-калибратора, обеспечивающего высокую точность эталонных уровней шумовых температур для калибровки измеряемых шумовых сигналов миллиметрового диапазона длин волн.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн, как и прототип, содержит волноводную вставку с размещенной в ней управляемой внешним источником тока монолитно-интегральной схемой (МИС), состоящей из ряда параллельных цепочек последовательно соединенных GaAs-диодов с барьером Шоттки, а также вентиль.
Новым в предлагаемом электрически управляемом модуляторе-калибраторе миллиметрового диапазона длин волн является то, что для получения высокостабильных калибровочных уровней шумовой температуры волноводная вставка с МИС и вентиль размещены в термостате, который стабилизирует температурный режим МИС, при этом чувствительным элементом термостата является температурный датчик, расположенный на корпусе волноводной вставки.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На Фиг.1 представлена функциональная схема модулятора-калибратора.
На Фиг.2 приведено изображение монолитно-интегральной микросхемы (МИС) модулятора-калибратора.
На Фиг.3 показано размещение МИС модулятора-калибратора в волноводе.
Модулятор-калибратор состоит из волноводной вставки 1 длиной 10 мм, в продольном сечении которой размещена монолитно-интегральная схема (МИС) 6, содержащая ряд параллельных цепочек 7 из нескольких последовательно включенных диодов с барьером Шоттки. На вход модулятора-калибратора подается измеряемый шумовой сигнал. Выходной фланец волноводной вставки 1 соединен с вентилем 2 для исключения влияния импеданса источника излучения на приемник, который подключен к выходу модулятора-калибратора. С внешнего модуля 5 подается управляющий сигнал на МИС 6 через специальный вывод 8 волноводной вставки 1, к которой прикреплен температурный датчик 3 термостата 4. Все элементы модулятора-калибратора расположены в термостате 4.
Модулятор-калибратор работает следующим образом. Когда управляющее напряжение равно нулю, Модулятор-калибратор открыт, и измеряемый шумовой сигнал с его выхода через вентиль 2 поступает на вход приемника. При подаче на вывод 8 МИС 6, расположенной в волноводной вставке 1, управляющего напряжения с внешнего модуля 5, которое обеспечивает ток порядка 2 мА через ряд параллельных цепочек 7, эффективная шумовая температура излучения модулятора-калибратора достигает величины около 160 К. При этом входной тракт модулятора-калибратора заперт с уровнем запирания 20 дБ. При увеличении тока эффективная шумовая температура на выходе модулятора-калибратора возрастает (вплоть до 560 К при токе 50 мА). Таким образом, обеспечиваются два и более эталонных уровней шумовой температуры, необходимых для калибровки интенсивности принимаемого излучения, аналогичных используемым в методике абсолютной калибровки.
Шумовая температура диода с барьером Шоттки Td описывается следующей формулой (см. Л.И. Федосеев, В.Г. Божков, В.А. Геннеберг, И.В. Петров, А.П. Шкаев. Радиометр 3-миллиметрового диапазона длин волн с модулятором-калибратором // Изв. ВУЗов - Радиофизика. 2007. Т.50. №10-11. С.948.):
где Т0 - температура окружающей среды, где находится диод,
Te - температура электронного газа последовательного сопротивления Rs,
Rj и Cj - дифференциальное сопротивление и емкость барьера Шоттки,
η - показатель идеальности вольт-амперной характеристики ДБШ,
GC=ωCj - емкостная проводимость барьера Шоттки.
При увеличении тока через диод до некоторой характерной величины, его шумовая температура достигает своего минимума и становится равной
Таким образом, управляя импульсами тока МИС 6 определенной величины, на вход приемника можно последовательно подавать измеряемый сигнал и два (или несколько) калибровочных уровней шумовых температур, т.е. данное устройство выполняет функцию одновременно и модулятора, и калибратора. Для дальнейшей работы достаточно один раз снять зависимость эффективной шумовой температуры излучения от величины тока МИС 6, т.е. прокалибровать модулятор-калибратор по методике абсолютной калибровки.
Однако выходной уровень мощности шума модулятора-калибратора согласно выражениям (1) и (2) пропорционален величине физической температуры диодов МИС 6, которая может значительно изменяться во время измерений. Авторами установлено, что из-за сильного влияния окружающей температуры на величину шумовой температуры устройство-прототип не может являться источником высокостабильных уровней шумовой температуры и недостаточно качественно выполняет функции калибратора шумовых сигналов. Поэтому для обеспечения стабильных уровней эталонных шумовых сигналов необходимо поддерживать постоянную температуру МИС 6. Эту роль в описанном выше процессе работы предлагаемого модулятора-калибратора выполняет термостат 4, чувствительным элементом которого в цепи обратной связи является температурный датчик 3, с высокой точностью реагирующий на все колебания температуры МИС 6.
Таким образом, благодаря включению в конструкцию данного модулятора-калибратора термостата, который стабилизирует температурный режим всего устройства, удается обеспечить долговременную стабильность эталонных уровней шумовой температуры для калибровки измеряемых шумовых сигналов миллиметрового диапазона длин волн.
Claims (1)
- Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн, содержащий волноводную вставку с размещенной в ней управляемой внешним источником тока монолитно-интегральной схемой (МИС), состоящей из ряда параллельных цепочек последовательно соединенных GaAs-диодов с барьером Шоттки, а также вентиль, отличающийся тем, что для получения высокостабильных калибровочных уровней шумовой температуры волноводная вставка с МИС и вентиль размещены в термостате, который стабилизирует температурный режим МИС, при этом чувствительным элементом термостата является температурный датчик, расположенный на корпусе волноводной вставки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116861/08A RU2488941C1 (ru) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116861/08A RU2488941C1 (ru) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2488941C1 true RU2488941C1 (ru) | 2013-07-27 |
Family
ID=49155772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116861/08A RU2488941C1 (ru) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488941C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU489465A1 (ru) * | 1974-01-04 | 1986-08-30 | Центральная Аэрологическая Обсерватория Государственного Управления Гидрометеослужбы При Совете Министров Ссср | Калибратор метеорологического радиолокатора |
SU1709262A1 (ru) * | 1989-12-22 | 1992-01-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов | Калибратор периодических сигналов |
US6628216B2 (en) * | 2002-02-13 | 2003-09-30 | Intersil Americas Inc. | Calibration of resistor ladder using difference measurement and parallel resistive correction |
-
2012
- 2012-04-27 RU RU2012116861/08A patent/RU2488941C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU489465A1 (ru) * | 1974-01-04 | 1986-08-30 | Центральная Аэрологическая Обсерватория Государственного Управления Гидрометеослужбы При Совете Министров Ссср | Калибратор метеорологического радиолокатора |
SU1709262A1 (ru) * | 1989-12-22 | 1992-01-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов | Калибратор периодических сигналов |
US6628216B2 (en) * | 2002-02-13 | 2003-09-30 | Intersil Americas Inc. | Calibration of resistor ladder using difference measurement and parallel resistive correction |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Федосеев Л.И. и др. Радиометр 3-миллиметрового диапазона длин волн с модулятором-калибратором, ИЗВ. ВУЗОВ, РАДИОФИЗИКА, 2007, т.50, №10-11, с.948. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hesler et al. | Responsivity and noise measurements of zero-bias Schottky diode detectors | |
US7642516B2 (en) | Method for stabilizing the temperature dependency of light emission of an LED | |
US8858069B2 (en) | Optical fiber temperature distribution measuring device | |
Hesler et al. | NEP and responsivity of THz zero-bias Schottky diode detectors | |
US11231327B2 (en) | Method for calibrating microwave radiometer | |
CN105424180B (zh) | 一种太赫兹激光功率计的校准方法 | |
Alaruri et al. | High-temperature remote thermometry using laser-induced fluorescence decay lifetime measurements of Y/sub 2/O/sub 3: Eu and YAG: Tb thermographic phosphors | |
Luo et al. | Online junction temperature and current simultaneous extraction for SiC MOSFETs with electroluminescence effect | |
US10119860B2 (en) | Method for calibrating absolute responsivity of terahertz quantum well detector and device thereof | |
CN102680803A (zh) | 基于参考负载温度实时监测的微波狄克辐射计 | |
RU2488941C1 (ru) | Электрически управляемый модулятор-калибратор миллиметрового диапазона длин волн | |
Piepmeier et al. | Aquarius L-band microwave radiometer: 3 years of radiometric performance and systematic effects | |
RU2577389C1 (ru) | Способ калибровки термоэлектрических датчиков тепловых потоков | |
US10852200B2 (en) | Temperature measuring apparatus and a method of measuring temperature | |
RU2510513C2 (ru) | Радиометр с трехопорной модуляцией | |
Courts | One year stability of Cernox™ and DT-670-SD silicon diode cryogenic temperature sensors operated at 77 K | |
CN104266751B (zh) | 多波长激光功率检定仪及其检定方法 | |
Chae et al. | A study of compensation for temporal and spatial physical temperature variation in total power radiometers | |
RU2534452C1 (ru) | Способ дистанционного измерения температуры среды | |
CN204154386U (zh) | 多波长激光功率检定仪 | |
Tian et al. | Physical temperature sensing of targets with shelters under indoor scenes by a revised Ku band microwave radiometer | |
RU2743318C1 (ru) | Радиометр с системой калибровки | |
RU2589525C1 (ru) | Способ дистанционного измерения температуры | |
Ikamas et al. | Optical Performance of Liquid Nitrogen Cooled Transistor-Based THz Detectors | |
Scandurra et al. | Fast Johnson noise thermometry using a temperature dependent sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201119 Effective date: 20201119 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201119 Effective date: 20210402 |