А.В. Щегляков1, А.В. Убайчин2

1,2 ООО «КБ СПАРТ» (г. Томск, Россия)
2 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (г. Томск, Россия)

1 AVSch-ov@yandex.ru, 2 anton.v.ubaychin@tusur.ru

Постановка проблемы. Проблема повышения быстродействия нулевых радиометров при измерении быстропротекающих радиотепловых процессов (например, солнечных вспышек, динамики плазмы, скачкообразного изменения шумовой температуры на границе суша-вода) остаётся актуальной в современной радиотеплолокации и радиометрии. Это связано с необходимостью получения точных данных в режиме реального времени для решения ряда научных и прикладных задач.

Цель. Разработать новый способ повышения быстродействия СВЧ-радиометра на основе нулевого метода измерений, создать новую структурную схему СВЧ-радиометра и синтезировать алгоритм его работы.

Результаты. Предложен новый способ повышения быстродействия СВЧ-радиометра на основе принципа многоприемниковости и показан алгоритм его работы. Приведена структурная схема СВЧ-радиометра с четырьмя приемниками, которая позволяет уменьшить время установления нулевого баланса более чем в три раза по сравнению с нулевым СВЧ-радиометром с двумя приемниками при исследовании быстропротекающих радиотепловых процессов со скачкообразным изменением шумовой температуры. Показаны временные диаграммы, поясняющие принцип работы предложенного СВЧ-радиометра с четырьмя приемниками. Представлены результаты работы алгоритма установления нулевого баланса и ошибок измерений быстропротекающих радиотепловых процессов со скачкообразным изменением шумовой температуры на основе аналитического
моделирования.

Практическая значимость. Применение разработанного СВЧ-радиометра с четырьмя приемниками позволяет исследовать «тонкие» эффекты при анализе быстропротекающих радиотепловых процессов в метеорологии, дистанционном зондировании, медицинской диагностике, неразрушающем контроле и других научно-прикладных областях.

Щегляков А.В., Убайчин А.В. Нулевой СВЧ-радиометр с четырьмя приемниками для исследования быстропротекающих радиотепловых процессов // Успехи современной радиоэлектроники. 2026. T. 80. № 5. С. 5–15. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202605-01

1. Венславский В.Б., Козлов А.К., Середин Д.В. Методика измерения радиотеплового излучения атмосферы с использованием сканирующего устройства // Успехи современного естествознания. 2024. № 10. С. 96–101. DOI 10.17513/use.38324. EDN BQIUQF.
2. Митник Л.М., Баранюк А.В., Кулешов В.П., Митник М.Л. Взрывные циклоны над северной частью Тихого океана: структура и параметры атмосферы по пассивным и активным микроволновым измерениям из космоса // Метеорология и гидрология. 2023. № 1. С. 18–30. DOI 10.52002/0130-2906-2023-1-18-30. EDN SRYJCK.
3. Yangjin Luo, Shengwei Zhang, Hao Lu A design of high speed and broadband hyperspectral microwave receiver subsystem for sounding atmosphere // 2019 Photonics & electromagnetics research symposium spring (piers-spring). P. 2215–2219.
4. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Исследование вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков методом микроволновой радиометрии // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 11 (370). С. 930–935.
5. Botov E.V., Ikonnikov V.N., Kanakov V.A. et al. Measurement of kinematic and thermal characteristics of high-speed gas-dynamic processes by means of microwave sounding // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2018. V. 54. № 5. P. 614–617.
6. Ikonnikov V.N., Kanakov V.A., Parkhachev V.V. A method for retrieving the two-dimensional temperature field of the fast-process front by approximating the measurement results of a multichannel radiometer // Radiophysics and Quantum Electronics. 2019. V. 62. № 1. P. 77–84.
7. Ubaychin A.V., Abdirasul T., Zhuk G. Microwave radiometer for sensor systems with self-contained power supplies // Sensor review. 2020. V. 40. № 3. P. 329–334.
8. Филатов А.В., Убайчин А.В., Параев Д.Е. Применение концепции нулевого метода измерений в микровоновых радиометрах // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2011. Вып. 4. С. 41–55.
9. Camps A., Tarongi J.M. Microwave radiometer resolution optimization using variable observation times. Remote Sensing. 2010. V. 2. P. 1826–1843.
10. Gainulina E.Y., Kornev N.S., Mineev K.V., Nazarov A.V., Orekhov Y.I. Application of low-loss transmission lines with an EHF radiometer in gas-dynamic experiments // Instruments and Experimental Techniques. 2021. V. 64. P. 157–160.
11. Филатов А.В., Убайчин А.В., Бомбизов А.А. Двухприемниковый микроволновый радиометр с высокой линейностью передаточной характеристики // Измерительная техника. 2012. № 11. С 37–40.