Приемная решетка диапазона 1 см на основе модулей " МАРС ":
поиск оптимального решения.

Выполнена разработка нового варианта приемно-усилительного радиометрического модуля для матричной радиометрической системы "МАРС-2". Модуль сконструирован на основе MMIC технологий с использованием последних разработок электронной промышленности. Структурная схема модуля (рис.1) включает в себя:

  • входной малошумящий усилитель,
  • два выходных усилителя,
  • полосно-пропускающий фильтр,
  • СВЧ детектор и
  • предварительный усилитель НЧ,

Рис. 1. Структурная схема радиометрической системы "МАРС-2".
  • диапазон частот 28-32 ГГц,
  • шумовая температура не более 185 К,
  • общее усиление по СВЧ не менее 65 дБ,
  • вход модуля волноводный сечением 7.2х3.4 мм,
  • суммарные потери в волноводно-микрополосковом переходе
  • и согласующих цепях около 0.7 дБ.

Аналогично предыдущей разработке[1], входной усилитель - трехкаскадный на PHEMT транзисторах EC2612 ( United Monolithic Semiconductors, France ). В качестве выходных усилителей используются серийные микросхемы HMMC5040 Hewlett-Packard. Полосно-пропускающий фильтр обеспечивает затухание не менее 20 дБ при отстройке от границ рабочего диапазона на 1.5 ГГц. Детектор выполнен на GaAs диоде Шоттки фирмы Hewlett-Packard. В качестве входных переключателей применены ферритовые быстро-действующие модуляторы на основе волноводного циркулятора с магнитной памятью ( рис. 2 ), разработанные и изготовленные в отраслевом НИИ, г. Санкт-Петербург.


Рис. 2. Радиометрический модуль и ферритовый быстродействующий модулятор.

Модуляторы имеют высокие технические характеристики (потери менее 0.3 дБ и развязки не менее 20 дБ в полосе частот не менее 4 ГГц при центральной частоте 30 ГГц) и переключаются управляющими разнополярными импульсами тока амплитудой 8-10 А и длительностью 2-3 мкс. Для обеспечения работы матричной системы спроектированы и изготовлены высокостабильные термостатированные регулируемые блоки питания. Для питания модуляторов разработан и изготовлен специальный блок управления. Вариант матричной радиометрической системы (рис. 3), состоящей из трех модуляционных радиометров на базе модулей "МАРС-2" смонтирован в общем термостате.


Рис. 3. Трехканальный вариант матричной радиометрической системы.

Проведены лабораторные испытания матричной системы в радиометрическом режиме, исследованы зависимости параметров модулей от режимов питания отдельных усилительных микросхем. Для калибровки по радиоисточникам система была установлена на одном из приемных комплексов РАТАН-600 (рис. 4).


Рис. 4. Система "МАРС-2" на фокальной линии вторичного зеркала РАТАН-600.

Реализованная чувствительность единичного канала системы "МАРС-2" сравнима с чувствительностью штатного криогенного приемника близкого диапазона 1.38 см (рис. 5), а возможность одновременной регистрации нескольких прохождений значительно увеличит информативность наблюдений.



Рис. 5. Сравнительная запись калибровочного источника на одиночном
канале " МАРС-2 " и криогенном приемнике.

По результатам исследования работы системы "МАРС-2" сформулированы предложения по проектированию многоэлементной матрицы "МАРС-3" [2].

  • 1. A.B. Berlin2, G.M. Timofeeva2, N.A. Nizhelskij1, A.V. Bogdantsov1, O.M. Pylypenko3, V.M. Chmil3, Yu.N. Meshkov, A.N. Zdor "MARS (MAtrix Radiometric System) Project", Astron .& Astrophys.Transactions, vol.19, 3-4, pp. 558-565, 2000.

  • 2. А.Б. Берлин " МАтричная Радиометрическая Система ( МАРС ) ", Отчет САО РАН, N 292, 2002.