Охлаждаемые радиометры для радиоастрономических и атмосферных исследований в миллиметровом диапазоне длин волн тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

РГ6

Нижегородский государственный университет л п им. Н.И.Лобачевского

На правах рукописи

ВДОВИН Вячеслав Федорович

ОХЛАЖДАЕМЫЕ РАДИОМЕТРЫ ДЛЯ РАДИОАСТРОНОМИЧЕСКИХ И АТМОСФЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 1993

Работа выполнена в Институте прикладной физики РАН, Нижний Новгород.

Научный руководитель : доктор физико - математических наук,

профессор А.Г.Кисляксв

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук,

профессор А.В.Якимов кандидат физико- математических наук С.А.Пелшенко

Ведущая организация : МГТУ им. Н.Э.Баумана (г.Москва). Защита состоится "/,/" МФ/С?_19эЛ г. в

А часов

на заседании специализированного совета К 063.77.03 Нижегородского Государственного Университета им. Н.И.Лобачевского по адресу : 603600, г.Н.Новгород, ГСП-120, пр.Гагарина,23, корпус 4, ауд.

2.01

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Госуниверситета (кор.1)

Автореферат разослан ^Ц" ^АлА 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук, доцент

В.В.Черепенников

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

АКТУАЛЬНОСТЬ. Прогресс в разработке высокочувствительной аппаратуры миллиметрового диапазона длин волн и связанные с ним успехи миллиметровой радиоастрономии и атмосферной спектроскопии определяются применением новых входных элементов приемников, как правило, охлаждаемых- до криогенных тэмператур. Решение актуальных радиоастрономических и атмосферных задач требует непрерывного совершенствования высокочувствительной приемной аппаратуры мм диапазона длин волн.

Создание такой аппаратуры с использованием последних достижений полупроводниковой технологии, криоэлектронной техники, невозможно без детального комплексного радио- и тепло-физического анализа и расчета ее параметров.

Прежде всего необходимо теоретическое обоснование выбора структуры криорадиометров и их элементов, их оптимизация в зависимости от решаемой задачи, а также теоретическое и экспериментальное исследование их характеристик.

Насколько можно судить по публикациям, в разработках криорадиометров пока нет определившегося комплексного подхода, то есть свойства отдельных элементов не подбираются с учетом их функционирования в составе есзй системы. Не изучены многие вопросы метрологии криорадиометров, согласования элементов приемников, выбора охлаадения, применения конструкционных материалов и элементов приемников в условиях криогенных температур.

Цель исследования. На основе системного подхода разработать физические модели элементов криогенных приемных устройств и метрологическую базу для их исследования. Провести

оптимигпцив структурной схож крксротаометрз :т создать

| )

виоокойупствктельяун охлаждаемую пркзмную аппаратуру для космической и атмосферной спектроскопии в миллиметровом диапазоне длин волн.

Задачи исследования. '

!". Определить принципиальные и технические ограничения чувствительности и оптимальную, с точки зрения ее повышения, структурную схему криорадиометра коротковолновой части ш диапазона длин волн.

2. Провести теоретический анализ шумовых и теплэфизичэских характеристик криорадиометров и их элементов в диапазоне рабочих температур 20- 300 К.

3. Обосновать схемные решения криорэдиометров, их элементов, и определить состав необходимых устройств для измерений их характеристик.

4. Исследовать шумовые характеристики разработанной аппаратуры в лабораторных и натурных экспериментах.

Научная новизна результатов исследования. Установлены принципиальные и технические ограничения чувствительности радиометров в коротковолновой части мм диапазона применительно к наземным условиям наблюдений.

Теоретически и экспериментально изучены шумовые характеристики маловумящей охлаждаемой приемной аппаратуры коротковолновой части мм диапазона длин волн и ее компонент в диапазоне {температур 20 -300 К.

В совместной работе с Хельсинкским Технологическим Университетом (Финляндия) реализована чувствительность схлаадазмого рэдясметрз с ДБШ на урезн- лучших зарубежных

образцов.

Выведены формулы, разраортаны алгоритм я программы, произведены расчеты:

- • предельно достюшгаго флуктуационногс порога чувствительности идеального радиометра и степени елияния на нее квантовой эффективности преобразователя, потерь подводящего фидера и соотношения интенсивности принимаемого сигнала с уровнем фоновых излучений;

- основных характерней охлаждаемых ЛЕШ, определяющих их шумоЕые свойства (последовательное сопротивление, коэффициент неидеальности и физическая температура) из статических йАХ диода,

- оптимальной, с точки зрения достижения наивысшей чувствительности, согласующей цепи между выходом промежуточной частоты преобразовательного диода и транзистором первого каскада усилителя промежуточной частоты,

- эквивалентной шумовой температуры входа диссилатиьной линии с заданным законом изменения ее геометрического продля, находящейся под.воздействием перепада температур.

ВперБыэ созданная в отечественной практике высокочувствительная охлаждаемая приемная аппаратура коротковолновой части мм диапазона длин /волн, позволила провести обиягрный обзор радиоастрономических объектов в континууме и в спектральных линиях различных молекул (НОМ, Н'^М, Н00+, си, 13СО и т.п.) в ходе ¡1аолюдот;й па радиотелескопе Г1Ч& Крымской Астрофизической Обсерватории. И ряде обследованных источников выявлены плотные лдр.^, определены основные физические характеристики многих иг них.

Впервые в отечественной практике совместно с ИРЭ РАН проведены радиоастрономические наблюдения с радиометром на СИС - преобразователе.

Практическая значимость.

Создана серия высокочувствительных радиометров с охлаждаемыми до криогенных температур входными элементами для радиоастрономических и атмосферных исследований. В радиоастрономии двух - трех кратное снижение шумовой температуры охлаждаемых приемников, по сравнению с неохлажденными аналогами, позволило существенно сократить время наблюдений, сделать возможным наблюдение более слабых объектов и линий, провести картирование протяженных объектов, выявить тонкую структуру ряда спектральных линий межзвездных молекул .

Разработанные методика и устройства для измерения шумовых параметров криоэлектронных приемников и их элементов позволили существенно повысить точность стандартных методов измерения этих параметров, с высокой степенью точности оценить характеристики разработанной аппаратуры.

Изобретение автора "Способ определения температуры ДБШ" A.C.I332I32 позволяет существенно повысить точность определения физической температуры, что необходимо для точного-анализа шумов системы в целом, кроме того указанный способ позволяет провести быструю отбраковку диодных структур, непригодных к работе в условиях криогенных температур.

Спыт, методики и отдельные компоненты, разработанные в рамках данного исследования, были успешно применены при модернизации приемного комплекса для радиоастрономических

наблюдений на 13.8 -метровом радиотелескопе в Метсзхови Хельсинкского Университета и в. озонометрическом комплексе, изготавливаемом Хельсинским Технологическим Университетом (г. Отаниеми) для исследовательской станции Соданкила Финского Метеорологического Университета.

Результаты настоящей работы используются в ИПФ РАН при разработке и исследованиях криорадиометров .

Апробация.

Основные результаты работы доложены на научных семинарах Ш1Ф (1930, 1933, 1985, 1987, 1989, 1990 ,1992 И 1993г.Г.), Хельсинкского Технологического Университета (1992г.), Горьковского (Нижегородского) политехнического института (1983, 1993 г.г.), на областной конференции НТО им. А.С.Попова (1985), на I, 1У и У Всесоюзных школах-семинарах по распространению мм и субмм волн в атмосфере (Москва ,1983, Н.Новгород, 1991, Харьков, 1992), на 17 и 18 Всесоюзных конференциях по радиоастрономической аппаратуре (Ереван 1985 и 1989 г.г.), на 7 Всесоюзной конференции "Метрология в электронике" (1988, Москва),на заседаниях совета по радиоастрономии АН СССР (1983, 1985, 1988), на межотраслевом научно-техническом совещании в МВТУ им. Н.Э.Баумана (Москва, 1985, 1987), на Международной конференции по аппаратуре ММ и ИК волн в Пекине 1989г и на 4-см Советско-Финском симпозиуме по радиоастрономии в Ереване (1990).

Публикации.

По теме диссертации автором сделано 27 публикаций. Получено I авторское свидетельство на изобретение.

Структура к объем диссертации

- В -

Материалы диссертации изложены на 135 страницах машинописного текста и состоят из введения, четырех глав, заключения , приложения и списка литературы. Диссертация содержит 28 рисунков, и 20 таблиц. Библиография включает III источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы ее цель и задачи, решаемые для ее достижения. Показана научная новизна и практическая значимость работы. Описано внедрение результатов работы и ее апробация.

В первой главе представлено . современное состояние теоретических основ разработки и технической реализации высокочувствительных радиометрических приемников

миллиметрового диапазона длин волн.

Вторая глава представляет результаты теоретических исследований характеристик криорадиометров и их элементов, проведенные автором.

В п.2.1. проведен теоретический анализ достижимой пороговой чувствительности идеального приемного устройства и степень влияния на ее квантовой эффективности преобразователя, входных потерь и соотношения уровней принимаемого сигнала и сопутствующего фона. Предельные значения чувствительности радиометров при наблюдениях в коротковолновой части мм диапазона в условиях интенсивного фонового излучения атмосферы й подстилающих поверхностей не лучше 10 мК. При этом показано, что повышение квантовой эффективности преобразователя в 4 раза приводит к улучшению чувствительности всего на 20 %.

В п 2.2. приведены расчетныэ оценки шумовой температуры различных вариантов приемника, выполненные с целью оптимизации выбора элементов и уровней их охлаждения. Показана техническая возможной) достижения уровней шумовых температур близких к фоновым в п-х мм диапазоне (около 100 К),при охлаждении до 20 К Приведены результаты исследования характеристик и вкладов в

шумовую температуру приемника элементов входного подводящего

«

тракта: -волноводных и квазиоптических линии, гермоокон, терморазвязок и рупоров в общую шумовую температуру приемника, в соответствии с вариантом формулы Фрииса (I);

тп.г.*<ь1п- 1 > Та.1п.+ Ь1пТЛ-1 >/2 + Ь1АТ!Г/2 (1 >

где Ь1п - диссипативнне потери в элементах входного тракта, 1^,- потери преобразования смесителя,

Та ^ , тл. Т^-физическая и шумовые температуры элементов входного тракта, диода и УПЧ.

В п.2.3. проведена работа по синтезу оптимальной, с точки зрения достижения максимальной чувствительности, согласующей цепи между ПЧ-выходом смесителя и транзистором первого каскада УПЧ. Разработаны алгоритм и программа, проведены расчеты элементов оптимальной согласующей цепи для серийных отечественных ДБШ и транзисторов, обоснован вывод о целесообразности создания единого преобразовательно-усилительного модуля . Проведено сравнение различных типов полевых и биполярных транзисторов с точки грения достижения наивысшей чувствительности и степени влияния на нее паспортных характеристик транзисторов, параметров согласующей цепи и

значения величиш промежуточной частоты.

П. 2.4. исследованы характеристики, основных элементов. Ключевым моментом для реализации высокой' чувствительности радиометра является обеспечение предельных характеристик собственно диода с барьером Шоттки и эффективное охлаждение барьера и его окрестностей, ответственных за генерацию шумов. Основными параметрами, определяющими шумы диода являются его последовательное сопротивление Н3, коэффициет

неидеальности,концентрация носителей в эпитаксиальном слое диода ( N )и физическая температура диода. В п.2.4.1. автором проведен анализ указанных факторов из вольт-амперной характеристики диода, описываемой уравнением: 1Ш) = 10 (ехр(У^р) -1 } (2) где I и и - ток и напряжение диода,

10 и Яд- ток насыщения и последовательное сопротивление диода К и Та - постоянная Больцмана и физическая температура.

В работе проведен теоретический расчет Н3, т), Та из статических вольт-амперных характеристик. На способ определения физической температуры получено авторское свидетельство. Результаты расчетов послужили основой для проведения работ по выбраковке диодов и оптимизации конструкций смесителей. Проведен анализ тепловых сопротивлений типичных диодных структур и смесительных камер, хорошо согласующийся с экспериментальны!,ш данными, полученными из измеренных вольт-амперных характеристик.

Предложена и расчитана теплофизическая модель охлаждаемого смесителя на ДБШ, получены выражения для определения физической температуры барьерной зоны ДБШ.

П.2.4.2. посЕящен вопросу оценки вклада шумов диссипатшзтсс входных 'элементов охлаздаемых приемников, находящихся под воздействием перепада температур. Проведен теоретический анализ шумев для наиболее часто встречзкншся в практике вариантов элементов:- конического тонкостенного терморззвязывающего волновода и конического рупора не соединенного механически с "теплой" стенкой.

В главе 3 представлены результаты экспериментальных исследований характеристик охлаждаемых радиометров, разработанных при участии автора диссертации.

В п.3.1.' представлены описание и анализ вкладов шумов различных практически реализованных вариантов приемных модулей созданных на основе ДБШ -смесителя. При этом лучшие результаты (шумовая температура в окрестностях 100 К ) получены в приемном модуле с одновходовым ДБШ -смесителем, охлажденным волноводным диплексером и НЕМТ - УПЧ.

В п.3.1.2. представлены результаты исследования балансных смесителей на ГИС -планарных ДБШ в приемных модулях 3-х, 2 -х и 1,3 -х мм диапазонов длин волн. Интегральный модуль 3-х мм диапазона смеситель - УПЧ успешно использовался для радиоастрономических наблюдений на радиотелескопе РТ-22 КрАО.

В п.3.2. рассмотрены основные результаты исследования характеристик приемника 3 -х мм диапазона на SIS смесителе, разработанного в ИРЭ РАН. Испытания проводились на радиотелескопе РТ-25х2, и поддтвердили вывод, о преимуществе СИС -смесителя с точки зрения достижения минимума собственных шумов приемника в коротковолновой части мм диапазона.

Вместе с тем, в большинстве практических случаев

(особенно при использование охлаждаемого кольцевого фильтра в качестве диплексера) проигрыш по чувствительности охлаждаемых до 20 К приемников на ДБШ по сравнению с'СИС. не очень.велик и окупается простотой, надежностью и невысокой стоимостью криогенной системы. В п. 3.3. дан анализ оригинальных методик и устройств, разработанных и использованных для измерений шумовых характеристик радиометров с погрешностями , не превышающими 10 -20 %. П 3.4. посвящен специфике технической реализации разработанных приемных модулей коротковолновой части мм .диапазона и вопросам криогенного' и вакуумного обеспечения . Детальный анализ микрокриогенных систем, пригодных для этих задач вынесен в приложение.

• В главе 4 приведены примеры практического использования криорадиометров для радиоастрономических и атмосферных исследований, представлены основные результаты, полученные при использовании разработанной аппаратуры. Профиль линии озона, полученный с использованием охлажденного приемника за 5-7 минут интегрирования , существенно качественнее и информативней, чем получаемый на неохлажденном приемнике в течении получаса.

При помощи охлажденного радиометра проведен обзор более 100 внегалактических объектов из каталога Шарплесса , представляющих собой темные туманности . При этом получена информация, позволяющая определить их основные физические характеристики. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В завдючение диссертации сформулированы основные результаты диссертации.

Теоретически показано, что предельная температурная' чувствительность радиометра, ограниченная атмосферным излучением, в коротковолювой части т диапазона составляет около Ю мК и слабо зависит от квантовой эффективности преобразователя. При 4 -х кратном изменении эффективности наблюдается изменение предельной чувствительности радиометра не более чем на 20% . Такое отношение эффективностей соответствует отличию ДБИ1 -смесителя по сравнению с-' СИС, и, следовательно, свидетельствует о несущественном преимуществе СИС-смесителя при наблюдениях в условиях значительных фоновых сигналов.

В случае приема слабого измеряемого сигнала на фоне более интенсивного (например, при наличии'*- атмосферного фона) чувствительность по приращению температуры объекта при То £ 3-10 К существенно (в несколько раз) хуже, чем при величинах сигналов в несколько десятков Кельвин.

Предложен подход к определению ':. оптимального диапазона промежуточных частот супергетеродинного приемника, основанный на анализе формулы чувствительности радиометра и испЬльзовании ряда эмпирических зависимостей. Этот оптимум лежит в диапазоне 0,7 -I ГГц. Указанный вывод подтвержден экспериментально.

Проанализированы различные блок -схемы криорадиометров, характер изменения шумовых характеристик 'приемников и их элементов в диапазоне физических температур от 20 до 300 К. Выявлено, что среди охлаждаемых приемников на ДБШ -смесителях наименьшую шумовую температуру (на 15-30 % по сравнению с прочими; обеспечивает приемник с однодиодным смесителем и охлаждаемым диплексером. ' Данный вывод, полученный из

теоретического анализа, подтвержден лучшим из практически достигнутых результатов, достигнутым на приемнике 3 -х мм диапазона с шумовой температурой около 100 К.

Показана возможность и предложены способы определения основных параметров, определяющих шумовые характеристики смесителя из статических ВАХ (последовательного сопротивления, физической температуры и. т.д.). Это лозволяет осуществлять отбор пригодных для охлаждаемых смесителей диодных структур, повышать точность определения шумовых характеристик смесителей, оценивать эффективность охлаждения барьерной зоны охлаждаемого ДБШ.

Предложена теплофизическая модель смесителя типа "куб в кубе", теоретически решена задача 3 -х мерного теплового потока в такой смесительной камере, определены тепловые сопротивления, разности температур диода и охлаждаемой поверхности диода. Обнаружено, что относительный перегрев диода в камере, изготовленной из латуни отличается от случая с камерой из отожженной меди всего на 3 К, что не окупает больших технологических трудностей при обработке меди. Установлено, что основной причиной перегрева планарного ДБШ является тепловое сопротивление несущей конструкции диода (даже в лучших, с точки зрения охлаждения диодах, перегрев превышает 10 К). Показано, что метод оценки теплового режима ДБШ целесообразно использовать также и .для неохлаждаемых структур.

Исследован вопрос оптимального согласования узла ДБШ -смеситель - УПЧ. Разработан,алгоритм, составлена программа и проведены расчеты оптимального, по критерию наивысшей

чувствительности, согласования ДЕД1 и УПЧ для ряда промышленных приборов. Показана потенциально более высокая чувствительность схем с использованием полевых транзисторов (на 60 -80% лучше известных лучших образцов биполярных транзисторов). Чувствительность при использовании биполярных транзисторов в УПЧ с ростом частоты увеличивается (30 % на октаву), для полевых транзисторов-уменьшается (20% на октаву). Выявлен оптимум дифференциального сопротивления ДБШ и его влияние на чувствительность. Оптимальное значение лежит для всех исследований сочетаний: элементов в окрестностях 150 Ом. В области больших значений наблюдается плавный рост ДТ (15-20 % на октаву). В области малых значений - резкий рост в несколько раз. Оптимум расположен для полевых транзистров - в районе единиц Ом, для биполярных - десятков Ом. ' Экспериментально подтвержден преимущество использования единого интегрального узла смеситель -УПЧ в приемнике для радиоастрономических .исследований. Шумовая температура приемника с интегральным узлом на ЗОй лучше предшествовавшего ему аналога с раздельными элементами .

Предложен метод и произведен расчет шумовой температуры диссипатиЕной линии передачи, находящейся под воздействием перепада температур. Из решения задачи теплопроводности получено распределение-физической температуры по длине линии, существенно отличающееся от линейного распределения.Вычислено значение шумовой температуры линии в равновесном стационарном приближении . Установлено, то полученное значение шумовой температуры линии на 25" меньше, чем рассчитываемое в линейном приближена:. Таким образом, использование разработанного

метода снижает погрешность при оценке шумовой температуры.

Разработаные устройства и методики измерения шумовых характеристик криорадиометров и их элементов позволяют оценивать характеристики криорадиометров с погрешностью не хуже 10 -15 %.

Создана серия криорадиометров, конкурентоспособных на мировом рынке, использование которых в атмосферных и астрономических наблюдениях позволило получить результаты, представляющие научный и практический интерес.

Предложена и реализована на практике оптимальная структура криорадиометра коротковолновой части мм диапазона длин волн. Шумовая температура приемника, построенного на охлаждаемом до 20 К ДБШ -смесителе в 3-х мм диапазоне составила около 200 К с использованием отечественной элементной базы и около 100 - при использовании импортного НШТ -УПЧ и собственного смесителя. Шумовая температура приемников в диапазонах 2 и 1,3 мм составила около 350 К и 1000 . К соответственно. Экспериментально подтверждено, что

криорадиометры и спектрометры на их основе, охлаждаемые до 20 К, являются эффективным средством для радиоастрономических наблюдений как в континууме, так и в спектральных линиях молекул межзвездных газов НСЫ, НС0+, СО и т.д. При этом время наблюдений сокращается по сравнению с неохлажденным аналогом а в 10 раз. При использовании разработанных приемных систем проведен обзор большого числа радиоастрономических объектов из каталога Шарплесса, выявлены плотные ядра в ряде из наблюдавшихся объектов, получена информация об основных физических характеристиках многих из них,

Проведено охлаждение приемного модуля озонометрического комплекса. Это значительно повысило его чувствительность и позволило исследовать тонкую структуру линии стратосферного озона на вращательном переходе НО ГГц.

Проведены первые в отечественной практике радиоастрономические наблюдения с приемником на СИС -смесителе.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Вдовин В.Ф., Ларичев Ю.Д., Рыскин В.Г. Охлаждаемый смеситель на ДБШ,- Заключительный отчет по теме 330-002-Гелий-01 -Горький: ИПФ АН СССР, -1980,-J6 гос.per.7805042, с. 30-46.

2. Малошумящий охлаждаемый радиометр мм диапазона длин волн./ В.Ф.Вдовин, А.Г.Кисляков, В.И.Лебедь и др.// сб. трудов I Всесоюзной школы-симпозиума по распространению мм и субмм волн в атмосфере.- под ред. М.А.Колоскова и А.В.Соколова,- М.: ИРЭ АН СССР,-1983,- С.244-247.

3. Криоэлектронный радиометр для радиоастрономических измерений в миллиметровом диапазоне волн./ В.Ф.Вдовин, В.Н.Воронов, Л.Г. Гассанов и др. в сб."Радиоастрономическая аппаратура" сб. тезисов ХУП Всесоюзной конференции по радиоастрономической аппаратуре.- Ереван: изд-во АН Арм.ССР.- 1985,с. 130- 131.

4. Буров А.Б., Воронов В.Н., Вдовин В.Ф. и др. Наблюдения ряда молекулярных облаков галактики на волнах 2,6 и 3,4 мм в континууме и в линиях молекул HCN и СО. - Астрономический циркуляр изд. Бюро астрономических сообщений АН СССР, 1985, N 1404, октябрь.

5. A.C. Л 1382132 (СССР) Способ определения температуры диода с барьером Шоттки в охлаждаемом смесителе; авт. изобр. .Вдовин В.

Ф. - Заявка 11.05.86 гё 4081642, опубл.в Б.И. 1989г.

ß Спектральные радиоастрономические наблюдения в интервале длин волн 2 -4 мм. /И.И.Зинченко, А.Б.Буров, В.Ф.Вдовин и др. -Письма в Астрономический журнал , т.13, Is 7, 1987, с.582-588.

7. Обзор молекулярных облаков, связанных с областями Н II из каталога Шарплесса в линии J=I-0 HCN. Результаты наблюдений. / А.Б.Буров, В.Ф.Вдовин, И.И.Зинченко и др./ Письма в Астрономический Журнал, т.14, № 6, 1988, с. 492- 502.

8. Вдовин В.Ф., Дрягин Ю.А., Лапкин И.В. Измерение шумовой температуры малошумящих широкополсных усилителей СВЧ-диапазо-на. -// в сб. тезисов докладов 7 Всесоюзной научно- технической конференции "Метрология в радиоэлектронике", -М.: НПО ВНИИФТРИ, -1988, с.146- 147.

9. Вдовин В.Ф., Лапкин И.В. Низкотемпературные регулируемые генераторы шума.// там же, с.144- 145.

10. Охлаждаемый радиометр 3-х мм диапазона длин волн. /В.Ф.Вдовин, В.Г.Божков, В.Н.Воронов и др.// "Радиоастрономическая аппаратура" сб. тезисов ХИ Всесоюзной конференции по радиоастрономической аппаратуре.- Ереван: изд-во АН Арм.ССР.- 1989, с. 145-146.

11. Apparatus for spectral radio astronomical observations at millimeter wavelengths. / I.I.Zlnchenko, A.F.AndrlJanov, A.B. Burov, V.F.Vdovin et al./ Conf.DIg. of Internationale Conference on Millimeter Wave and Far-Infrared Technology (ICMWFT'89) / Dragon Spring Hotel, Beijing, China,- June 1923, 1989.

12. Вдовин В.Ф., Лапидус А.Д. Об оптимальном включении элементов входной части радмометра / Препринт ИПФ АН СССР № 270, 1990.-

Горький, 12 С.

13. Vdovln V., Zlnchenico I.I.: Cryogenically Cooled Radiometers lor Short Millimeter Raves: Design, Measurements and Applications./ Proc. of Fourth Soviet-Finnish Syrnp. on Radio Astronomy.- Ashtarack, Armenia,- 1991, P.28-36.

14. Автоматизированная экспериментальная установка для измзрг?п;1 поверхностного сопротивления пленок ВТСП на волнах I- 3 п.

■ /В.Ф.Вдовин, И.И.Сютенко, И.В.Лапкин и др. / Вопроси радиоэлектроники, сер.Тепловые рейва, термостатированно и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры (TF30), вып. 2, 1931, с.49 -57.

15. Испытания радиометра с СИС -смесителем на радиотелескопе РТ-25х2./ С.В.Шитов, В.Ф.Вдовин, И.И.Зинченко и др.- Препринт ИПФ РАН Л 309, - 1992, 18 с.

16. Исследования монолитного балансного смесителя коротковолновой части миллиметрового диапазона. - В.Г.Божков, В.Ф.Вдовин, В.Н.Воронов, И.В.Лапкин и др./ Радиотехника и электроника, вып.4 , 1992, стр. 736 - 743.

17.А 110 GHz Ozone Radiometer with a Cryogenically Cooled Planar Schottky Mixer. O.Kolstinen, H.Valmu, A.Raisanen, V.Vdovln, Yu.

Drjagin and I.Laplcln./ Accepted to IEEE MTT-S Int. Mlcrlwave Symp. June 14 -18, 1993.

18.Yu.A.Dryagin, K.Kuittinen, I.V.Lapkin, E.Oinaskallio, J.Peltonen V.P.Vdovln, I.I.Zinchenko. LOW-NOISE PLANAR SHOTTKY DIODE MIXER FOR THE 3-MM RADIO ASTRONOMICAL RECEIVER.- Preprint N 335,/ INSTITUTE OP APPLIED PHYSICS, RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES, Nizhnly Novgorod - 1993, 14 p (to be published).

- :зо -

СОДЕРЖАНИЕ стр.

Введение. 4

Глава I. Радиометрическая аппаратура миллиметрового диапазона длин волн и проблемы ее совершенствования. 11

I.I. Предельная чувствительность радиометров с охлаждаемыми входными элементами приемников. 11

- 1.2. Теоретические и технические основы разработки охлаждаемых радиометров. 17

1.3. Метода исследования шумовых'параметров приемников мм диапазона еолн. 38

Глава 2. Теоретический анализ и оптимизация характеристик криорадиометров и их элементов. 43

2.1. Анализ принципиальных ограничения чувствительности радиометра. 43

2.2. Исследование температурных зависимостей шумовых характеристик приемных устройств. 55

2.3. Выбор промежуточной частоты и оптимизация согласования смесителя с предварительным каскадом усилителя

промежуточной частоты. 68

2.4. Характеристики основных элементов охлаждаемых

приемников. 78

Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик криорадиометров. 103

3.1. Исследование характеристик приемных модулей крк.>о.-эщо!,;»трсв*с £БШ -смесителем, охлаждаемым до 20 К. 103

3.2. Испытания приемника 3 -х мм диапазона на SIS

смесителе. --117

3.3. Метода.-:« и устройства для iîï:прении характеристик

криорадиометров. 129

3.4. Конструктивные особенности и исследование сйсйсте

материалов и элементов криорадиометров мм волн. 149

Глава 4. Криорадиометры для радиоастрономических и

атмосферных исследований е коротковолновой части мм диапазона

длин волн. 161

Заключение: 179

Список литературы. 185

Приложение. Криогенное обеспечение охлаждаемой

приемной аппаратуры миллиметрового диапазона длин. волн.