Радиометр (в радиоастрономии)

Радиометр в радиоастрономии, радиотехническое устройство для измерения мощности излучения малой интенсивности в диапазоне радиоволн (длины волн от 0,1 мм до 1000 м). Применяется в качестве приёмного устройства радиотелескопов, а также в радиотеплолокации для составления тепловых карт поверхности Земли. Мощность излучения, попадающего на вход Р. с антенны, принято выражать т. н. эквивалентной температурой излучения Т, определяемой с помощью закона Рэлея — Джинса: р = kTDf (k = 1,38×10^-23 вт/гц×град — постоянная Больцмана, Df — ширина полосы принимаемых частот). В этом случае чувствительность Р., т. е. минимальное изменение входной температуры ЛГ, которое может быть зафиксировано инструментом, определяется выражением:

,

где t — время накопления сигнала; Т_ш — т. н. эквивалентная температура входных шумов, характеризующая уровень собственных шумов Р.; a — коэффициент порядка единицы, зависящий от схемы Р. Параметр  часто называют радиометрическим выигрышем, Р. позволяет регистрировать сигналы, в q раз меньшие его собственных шумов. Наиболее распространена модуляционная схема Р. В этой схеме приёмник с помощью переключателя (модулятора) периодически подключается к антенне и к её эквиваленту, в качестве которого может служить, например, небольшая антенна, направленная в «холодную» область неба. Таким путём исключается постоянная составляющая шумов и выделяется полезный сигнал, который после усиления, детектирования и преобразования в числовой код подаётся на ЭВМ. Схема Р. строится обычно на основе приёмника супергетеродинного типа или прямого усиления. С целью снижения входных шумов на входе современного Р. используются малошумящие параметрические усилители или мазеры. Типичные параметры Р.:

Т_ш = 100 K, Df = 10⁸ гц, t = 1 сек, a =  ;

при этом чувствительность DT = 1,4×10^-2К. При охлаждении входных усилителей Р. до температуры жидкого гелия можно достичь Т_ш » 20 K и при Df  = 10⁹ гц получить DT » 10^-3 K.

  Дальнейшее снижение Т_ш для системы радиотелескоп — радиометр, а соответственно, и DT ограничивается на поверхности Земли шумовым излучением неба (атмосферного и космического происхождения), составляющим в минимуме на сантиметровых волнах около 10 K.

  Лит.: Есепкина Н. А., Корольков Д. В., Парийский Ю. Н., Радиотелескопы и радиометры, М., 1973; Николаев А. Г., Перцов С. В., Радиотеплолокация, М., 1964.

  Д. В. Корольков.

Блок-схема модуляционного радиометра: 1 — антенна; 2 — эквивалент антенны; 3 — модулятор; 4 — усилитель высокой частоты; 5 — детектор; 6 — усилитель низкой частоты; 7 — синхронный детектор; 8 — генератор опорного напряжения; 9 — преобразователь «аналог-код».