МАРС-3

МАТРИЧНАЯ
РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА ДЛЯ РАТАН-600
«МАРС-3»
Завершение монтажных работ
А.Б.Берлин , Н.А.Нижельский,
М.Г. Мингалиев, П.Г.Цыбулев, Д.В.Кратов,
В.В.Смирнов, А.М.Пилипенко
Разработана для аппаратурного обеспечения
проекта «Генетический код Вселенной»
(рук. акад. Ю.Н.Парийский)
Этапы «МАРС-1» - «МАРС-2»- «МАРС-3»
• «МАРС-1» (2001) - 1 радиометрический модуль,
исследованный в схемах «Total power», радиометра с
добавлением шумов (РДШ), модуляционной (МОД)
• «МАРС-2»(2003) - круглосуточно работающая более 3
лет 3-канальная система (МОД) с параметрами:
Центральная частота 30 ГГц
Полоса приема 4 ГГц
Тсис = 220 К ( 6 мК/c1/2 каждый канал)
• «МАРС-3»(2006) - 16-канальная система (МОД) с
полосами 5 ГГц, расчетная Тсис = 200 - 210К, 5 мК/c1/2
Основа матричных систем
«МАРС-1» - «МАРС-2» – «МАРС-3»радиометрический модуль, включающий в
себя все элементы классического радиометра: входной
МШУ, выходные усилители, фильтр, детектор, ПУНЧ
• Радиометрический модуль «МАРС-2» с широкополосным
ферритовым быстродействующим модулятором
Структурная схема 3-канальной матричной
радиометрической системы «МАРС-2»
СВЧ часть трехканальной матричной
системы «МАРС-2», работающей на
РАТАН-600 более 3 лет
В 2004 году в системе «МАРС-2» подверглась реконструкции
входная часть (добавлена возможность смены положений
анализаторов линейной поляризации на +-45о)
Фокальная линия вторичного зеркала №1
РАТАН-600 с первичными облучателями
Слева –трехканальная матричная система «МАРС-2», справа –
трехчастотный облучатель с совмещенными фазовыми центрами
на волны 13-31-49 см
Исследование радиационных поясов Юпитера с
высоким разрешением на РАТАН-600
с помощью системы «МАРС-2»
Новая элементная база приемного
модуля «МАРС-3»
1. Вместо гибридного входного малошумящего
усилителя (3 каскада PHEMT) применен готовый
монолит (ф. Fujitsu) с шумами (160-170 К) ниже,
чем у гибридной схемы.
2. В выходных каскадах установлены монолиты
класса "безусловно стабильные", с однополярным
питанием, меньшими шумами и значительно
сниженным против использованных в «МАРС-2»
тепловыделением.
Радиометрический модуль МАРС-3 с
широкополосным (5 ГГц) модулятором и модуль
генератора шума
«МАРС-3»
Эскиз СВЧ блока
• Входная часть:
• Первичные облучатели
• переходы с возможностью
вращения на +-45о
• волноводы или скрутки +-45о
• повороты с ответвителями
для калибровки
• модуляторы (16 шт.)
Радиометрические модули
(16 шт.)
на новой элементной базе
СВЧ часть системы «МАРС-3»
Входные тракты, модуляторы и приемные модули
смонтированы на общей термостатируемой плите.
На нижней стороне монтажной плиты установлены
линейки питания модулей и термостаты
При создании «МАРСа-3» особое внимание
уделено отработке технологии изготовления
большого числа волноводных элементов
(первичные облучатели, переходы с круглого на
прямоугольное сечение, повороты, скрутки,
направленные ответвители)
Первичные облучатели и переходы на
прямоугольное сечение для 16-канальной
(32 входа) системы «МАРС-3»
Волноводные элементы системы «МАРС-3»:
скрутки на +-45о и повороты в Е- и Нплоскостях
Сменные рупоры-эквиваленты для
наблюдения протяженных объектов и
фоновых излучений
Выбор технологии и разработка приспособлений для
изготовления волноводных элементов: изгибания (а) и
скрутки волноводов (b), прецизионной пайки фланцев (c и d)
Для питания активных элементов использованы
высокостабильные первичные источники
питания
отечественного производства
(«Микроакустика», Екатеринбург, 12 блоков)
Выводы:
• 1. Использование новых технологий и высокого уровня
интеграции показало рентабельность построения
матричных систем в фокальной плоскости РАТАН-600,
который допускает увеличение числа элементов до 100 и
более.
• 2. В режиме прохождения радиоисточников через
неподвижную диаграмму антенны можно
в корень из N раз повысить чувствительность
радиотелескопа и в N раз сократить число дней для
накопления сигнала от слабых объектов.