Создание ряда высокочувствительных криоэлектронных радиометров

Сотрудниками кафедры под руководством д.т.н. А.В. Ипатова разработан и создан в кооперации с промышленностью ряд высокочувствительных радиометров – криоэлектронных радиоастрономических приемных устройств (РПУ) сантиметрового и дециметрового диапазонов — на волны 1.35 см, 3.5 см, 6 см, 13 см, 18 см и 21 см, предназначенный для приема излучения естественных космических радиоисточников и космических аппаратов. РПУ представляют собой двухканальные устройства, в которых сигналы правой и левой поляризаций усиливаются малошумящими усилителями и преобразуются в полосу промежуточных частот (100–1000 мГц). В радиометрах реализована схема с шумовым пилот-сигналом, обеспечивающая получение максимальной чувствительности.

Для реализации низких шумовых температур усилительные устройства радиометров всех диапазонов располагаются в криостате и охлаждаются до температуры 20 К («водородный уровень»). В вакуумной полости криостата, помимо собственно усилителей, выполненных на НЕМТ-транзисторах и отличающихся предельно низкими шумами, расположены части входных трактов (поляризаторы, анализаторы и вентили), что позволяет снизить шумовую температуру радиометров до предельно низкого уровня. Шумовые температуры РПУ на фланцах криоблока составляют от 5 К на длинных волнах до 20 К на волне 1.35 см.

РПУ работают совместно с цифровым выходным устройством радиометра (ЦВУР), которое состоит из четырех измерительных каналов, соединенных с управляющим компьютером. ЦВУР обеспечивает точные радиометрические измерения, ведущиеся одновременно в двух диапазонах частот по двум поляризациям. ЦВУР разработан под руководством проф. Н. Е. Кольцова.

Разработанный ЦВУР работает в полосе частот (100–1000) МГц, что позволяет подключать его к любым радиоастрономическим приемникам. Он функционирует как в модуляционном режиме радиометрии, обеспечивающем максимальную чувствительность радиотелескопа, так и в компенсационном режиме, совместимом с радиоинтерферометрией. Чувствительность этого модуля доведена до практически теоретического предела, а динамический диапазон (26–30 дБ) увеличен на 10-12 дБ, по сравнению с ранее существовавшей в России аппаратурой. Нелинейные искажения уменьшены в 3–4 раза. Это дает возможность применять разработанный модуль как для измерения весьма слабых, так и для анализа сильных сигналов.