Измерения Холодным рупором

[NickName]

Приветствую всех.

Мне нужна информация о том, кто в России занимался измерениями коэффициента шума с его использованием.

Знаю, что Холодный рупор (помимо RW3BP и меня) использовал с волноводным коммутатором Иван RA3WDK (диапазоны 5.6 и 10 GHz??) и Виктор UA9FAD на 24 GHz, вероятно, что кто-то еще. Если можно, краткую инфу о диапазоне, времени когда это было (с точностью до года), небольшой комментарий об успешности-неуспешности, подтверждении результатов другими методами, на ваше усмотрение пара слов о рупоре, горячей нагрузке, другая инфо.

[RA3WDK]

Дмитрий,  с 2012 по 2015 год занимался экспериментами с МШУ на 5,7 и 10 ГГц (с холодным рупором)
Фото с моего сайта - http://ra3wdk.qrz.ru/LNA/MeasureNF4.jpg
http://ra3wdk.qrz.ru/LNA/MeasureNF3.jpg

5760
http://ra3wdk.qrz.ru/Horn_3cm/cold_horn.jpg
КСВ этого рупора http://ra3wdk.qrz.ru/Horn_3cm/c_horn.gif

По приборам время от времени удавалось проверить те же МШУ - считаю погрешность измерения
+/- 0,15-0,2 дб (не менее).
Метод холодного рупора хорош при настройке МШУ и подборе активного элемента. Важно, что бы КСВ системы, куда ставится МШУ был такой же хороший, как у холодного рупора !

[NickName]

Иван, спасибо большое. Также посмотрите ЛС.

[noise1]

Долго баловались с НГШ, САТУРН, ИСТОК..... пока ВНИИФТРИ не доказал, что слишком сложно это, даже температура волновода или коаксиального отрезка, соединяющего НГШ с МШУ влияет на результат. Оказалось, что обычный "горячей" ГШ при соответствующей калибровке дает такую же погрешность, как и НГШ. Кто хочет замучится, могу отдать азотный ГШ, играйтесь.

[ur5lx Сергей]

Вопрос актуален и для меняю Как измерить  реальный NF ? Или достаточно сравнить по отношению Земля -небо?
Тогда есть ли пересчет отношения земля -небо в NF?

[ua3ow Александр]

Сергей, здесь на сайте на мой взгляд, вроде как достаточно информации по этой теме от Сергея Георгиевича RW3BP, Дмитрия UA3AVR, Ивана RA3WDK и других специалистов в этом направлении. Добавить как бы уже и нечего. Хотя и есть определённые наработки в этой кропотливой работе. Измерить точно реальный NF в домашних условиях, особенно в городской черте, довольно таки сложно. Это из практики. +/_ 0,2дб, как написал RA3WDK, это хороший показатель для радиолюбительской лаборатории.  Сравнить два усилителя по отношению Земля - небо, как один из вариантов измерений, вполне практикуется. А пересчитать в NF без каких либо привязок по температуре К, -?. Да и всякого рода шумы, скажем от соседского компьютера или светильника на столбе. Сложный вопрос.

[RW3BP]

Я уже писал об этом, но хочу напомнить. На 77 ГГц была задача определить чувствительность приемника с новым МШУ. Сначала я старался сделать это по измерениям земля/небо, но там имелись параметры, которые трудно было точно определить. Это шум атмосферы, который можно определить только расчетным путем и никогда нет полной уверенности, что расчет соответствует данному состоянию атмосферы (в отличие от 3 см диапазона, где шумом атмосферы можно пренебречь).
Второе, это шумовая температура антенны, которую трудно оценить на данном диапазоне.
В конечном счете надежные измерения удалось сделать с помощью поглотителя, охлажденного до температуры жидкого азота. Это известный способ применяемый в радиоастрономии. К сожалению на более низких частотах это реализовать сложнее. Растут размеры поглотителя и объем жидкого азота.
На рисунке слайд из моей презентации на Microwave Update 2017.

[NickName]

Вопрос актуален и для меняю Как измерить  реальный NF ? Или достаточно сравнить по отношению Земля -небо? Тогда есть ли пересчет отношения земля -небо в NF?

Сергей, приветствую. Измерить NF можно, если известны параметры антенны, ее диаграмма, лишние шумы которые она принимает помимо неба. При разработке метода определяется диаграмма, предпринимаются усилия по согласованию. Если использовать одиночный рупор, то сделать это сравнительно просто, я использовал расчетный метод. И с ним тоже могут быть вопросы: у меня температура рупора высчитывалась по диаграмме направленности, т.е. исходя из поля антенны в дальней зоне. В реальности поглощающие (и шумящие) поверхности могут находиться прямо за рупором, и мне хочется понять насколько близкое окружение влияет на температуру рупора. Расчетный метод упирается в вычислительные ресурсы, модели получаются электрически большими по размерам, а методы IE HFSS пока мне не очень помогают.

Когда все висит на тарелке, то сложностей еще больше, добавляются лишь приблизительно известные параметры антенны. Калибровать СВЧ и mm приемные системы можно используя два опорных источника, Луну и землю. Раньше так даже радиотелескопы калибровали. И все равно остаются параметры, которые приходится брать оценочно (например, температуру spillover-"перелива"), и де-факто вносящие неопределенность. Что-то можно посчитать, назвать какие-то цифры; и я подобное делал, см. материалы Örebro.

Добавить как бы уже и нечего. .. Это из практики. +/_ 0,2дб, как написал RA3WDK, это хороший показатель для радиолюбительской лаборатории. 

Александр, спасибо за фотку. Видимо, вы тоже имели опыт с Холодным рупопром, а я в начале ноября собирал информацию об этом, хотел упомянуть в публикации, которая должна выйти в следующем году. К сожалению, на сегодня текст уже ушел издателю. Хотелось бы показателей по точности лучше 0.1 dB, и об этом я писал тоже. Метод сложный, как справедливо заметил Анатолий noise1; если им заниматься, то трудоемкий, и хотелось бы получить за труды что-то большее, чем дают обычные методы с Y-фактором.

[RW3BP]

По измерениям земля/небо у меня получалась шумовая температура системы около 90К. Шумовая температура системы это шумовая температура приемника плюс шумовая температура антенны. Если приемник с новым МШУ имеет Тш = 65К, то получается, что Тш антенны около 25К. В принципе это вполне может быть, так как я не надеялся на столь хорошие параметры МШУ и выбирал рупор облучателя ближе к максимальному усилению антенны. Так что перелив через край зеркала довольно большой.

[ua3ow Александр]

Дмитрий, спасибо за оценку фото. Думаю не столь важно что его не будет в публикации.
 Рупор был изготовлен  по рекомендации Сергея Георгиевича RW3BP, где то в конце 2009г. Отдельное спасибо за представленные работы по измерениям!
 И с тех пор стал незаменимым инструментом при настройке различных МШУ - 23см. Хлопот конечно было много в изготовлении, но без труда .....  Для соседей - до сих пор большая загадка, что это за устройство . Одни считают, что оно для сбора чистой дождевой воды. Другие - космическая электростанция, так как не видят подводки электрических проводов. Но не как не антенна. В общем, хорошее устройство в том и в другом смысле.

[NickName]

Тш антенны около 25К.

Это не так много, как мне кажется. Или цифра в норме. Можно сделать оценку: скажем, эффективность главного лепестка eta_M=0.7, на побочный прием, задний и боковые лепестки, перелив приходится, соответственно, 0.3. Допустим, что на теплую землю приходится даже не все 0.3, а только половина побочных направлений, т.е. 0.15. Теплая земля пусть будет 290 K, и тогда шум антенны получается 290*0.15=43.5 K.

Если кому интересна наука, стоящая за этими расчетами, рекомендую книжку Крауса "Радиоастрономия". Там есть и типовые задачки. Книжку можно найти на ресурсе Радиоастрономия и радиоастрономические наблюдения, библиотека (множество благодарностей RU3MD, благодаря которому ресурс живет), или скачать тут, стр. 215, задачка на эту тему 6.7.

Думаю не столь важно что его не будет в публикации.

Любой опыт важен, пусть даже самый незначительный на первый взгляд. Если человек что-то делал, то все равно же были какие-то соображения, какие-то замечания по деталям и т.п. Железка рано или поздно сломается-заржавеет, а замечания и соображения останутся, и могут оказаться интересными. Даже если простая строчка с упоминанием, что такой-то и такой-то человек экспериментировал в такие-то годы с рупором, это уже что-то значит. Метод-то неразработанный или нераспространенный, но достойный всяческого внимания, просто "less traveled road", как говорят англичане. Может не все, или не совсем англичане, но David Stockton GM4ZNX and Ian White GM3SEK говорили точно, . Ладно ...
.