Радиометр

Рис. 1. Блок-схема радиометра: СМ - смеситель частот, Г - генератор, УПЧ - усилитель промежуточной частоты, Д - детектор, - интегрирующее устройство, РУ - регистрирующее устройство.

Эл.-магн. излучение большинства космич. тел имеет непрерывный частотный спектр (рис. 2, а) и представляет собой шум, т.е. случайные по амплитуде и во времени всплески эл.-магн. поля. Антенна, настроенная на частоту , вырезает из непрерывного спектра сигнала сравнительно узкий интервал частот с центром на частоте (рис. 2, б). С выхода антенны сигнал поступает на вход Р. - на меситель СМ, где в результате смешения двух частот - частоты сигнала и частоты, поступающей от генератора Г (гетеродина), возникает комбинац. колебание с промежуточной частотой (обычно равной разности смешиваемых частот). Поскольку амплитуда колебаний промежуточной частоты (ПЧ) пропорциональна амплитудам обоих смешиваемых колебаний, модуляция сигнала, несущая информацию, сохраняется и в колебаниях промежуточной частоты. Сигнал промежуточной частоты усиливается усилителем (УПЧ), работающим в интервале .

Рис. 2. Изменение формы сигнала и его спектра при прохождении через узлы радиометра.

Полосой усилителя определяется интервал частот, регистрируемых Р. сигнал промежуточной частоты ПЧ (рис. 2) выпрямляется детектором Д, выделяющим постоянную составляющую, и накапливается интегрирующим устройством с характерным временем интегрирования . Вид сигналов после детектирования и интегрирования, а также частотные характеристики детектора и интегратора приведены на рис. 2, г и 2, д. Далее сигнал поступает на регистрирующее устройство РУ (напр., самопишущий вольтметр), записывающее изменения регистрируемого сигнала за время , напр. за время прохождения радиоисточника через диаграмму направленности антенны.

Р. характеризуется рабочей длиной волны (частотой ) и чувствительностью, к-рая определяется уровнем шумов (эквивалентной шумовой температурой T_ш.вх. на входе приемного устройства), полосой усиливаемых частот и временем накопления сигнала . Самый слабый сигнал (), к-рый можно зарегистрировать Р.:
.
Т.о., с помощью Р. можно регистрировать значения (приращения антенной температуры), к-рые много меньше темп-ры шумов на входе приемника (см. Радиотелескоп). В зависимости от задачи, решаемой с помощью того или иного радиотелескопа, Р. делятся на ряд типов: спектральный, модуляционный, корреляционный и др. Спектральный Р. используют при исследовании радиоизлучения космич. объектов в спектр. линиях, напр., в линии излучения нейтрального водорода ( см), и в линии молекулы OH ( см). Наиболее распространенные Р. модуляц. типа (модулятор - устройство, периодически подключающее к входу приемника то антенну, то ее эквивалент) позволяют методом синхронного детектирования выделять слабый полезный модулиров. сигнал, принятый антенной на фоне более сильного, но немодулированного шума приемного устройства. В корреляционном Р. (напр., при приеме сигнала с одной антенны двумя несвязанными по входу приемниками) с помощью коррелятора выделяется полезный сигнал на фоне некоррелированных (не связанных друг с другом) более мощных шумов приемников.

Чувствительность совр. Р. повышают во много раз благодаря применению малошумящих усилителей высокой частоты - параметрич. усилителей, усилителей на туннельных диодах, мазеров, что позволяет регистрировать приращение темп-ры шума на входе Р. в сотые и даже тысячные доли К.

(В.Н. Курильчик)