Радиометрический модуль на основе MMIC-технологии (" МАРС-1 "):
первые результаты исследования макета на РАТАН-600

Проведены испытания первого образца приемно-усилительного радиометрического модуля " МАРС " элемента матрицы для аппаратурного обеспечения астрофизической программы "Космологический Ген Вселенной". Модуль разработан совместно с ОАО "НПП "Сатурн" (Киев, Украина) и представляет собой миниатюрный радиометр прямого усиления (без входных трактов) с параметрами: диапазон частот 27 - 33 ГГц, шумовая температура модуля 185 К, полное усиление по СВЧ 67 дБ.




Рис. 1. Структурная схема одноканального варианта радиометра "МАРС-1".

Габаритные размеры:
  • радиометрический модуль 13 х 24 х 59 мм,
  • генератор шума 13 х 24 х 29 мм,
  • вход модуля - волноводный, сечение - 7.2 х 3.4 мм.


Рис. 2. Радиометрический модуль и модуль генератора шума.
  • Суммарные потери в волноводно-микрополосковом переходе и согласующих цепях около 0.7 дБ.
  • Входной усилитель трехкаскадный, изготовлен по гибридно-интегральной технологии на РНЕМТ- транзисторах ЕС2612 фирмы UMS ( United Monolithic Semiconductors, Франция ).
  • Питание усилителя осуществляется от двуполярного источника питания +-5 В.
  • В модуляторах применены GaAs MMIC фирмы Hewlett-Packard типа HHMC1002.
  • В качестве выходных усилителей успешно испытаны серийные микросхемы HMMC-5040 Hewlett-Packard.
  • Полосно-пропускающий фильтр обеспечивает затухание 20 дБ при отстройке на 1.5 ГГц от границ рабочего диапазона частот, изготовлен по тонкопленочной технологии на подложке из кварца толщиной 0.2 мм и помещен в канал сечением 3х1.5 мм.
  • Детектор изготовлен на GaAs диоде Шоттки фирмы Hewlett-Packard.

На основе описанного радиометрического модуля реализован модуляционный радиометр, на котором проведены пробные наблюдения на радиотелескопе РАТАН-600. Подтверждается перспективность применения модуля в качестве одного из элементов матричной радиометрической системы МАРС (1). На рис. 3 приведена часовая запись шумов атмосферы на нескольких волнах РАТАН-600 и продемонстрирована эффективность атмосферной чистки рабочей длины волны эксперимента ( 1.0 см ) опорной вблизи линии водяного пара ( 1.4 см ) в связи с почти 100% корреляцией атмосферных шумов на этих волнах в ближней зоне РАТАН-600.



Рис. 3. Часовая запись флуктуаций атмосферы на нескольких волнах РАТАН-600.

Литература
  • 1. A.B. Berlin, G.M. Timofeeva, N.A. Nizhelsky, A.V. Bogdantsov, O.M. Pylypenko, V.M. Chmil, Yu.N. Meshkov, A.N. Zdor " MARS (Matrix Radiometric System) Project ", Astron .& Astrophys. Transactions, vol. 19, 3 - 4, pp. 558 - 565 ( 2000 ).