Конструкторско-технологическое обеспечение создания модуля СВЧ радиометрического приемника многоканального многочастотного радиотермографа

Технология микроволновой радиометрии находит применение в различных сферах народного хозяйства. Метод позволяет дистанционно получать информацию о температуре как на поверхности, так и в глубине исследуемого объекта, за счет приема электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Существующие одноканальные и одночастотные микроволновые радиометры не позволяют измерить внутреннюю температуру и определить местоположение источника повышения температуры с необходимой точностью, многоканальные одночастотные и одноканальные многочастотные микроволновые радиометры также не позволяют решить полностью поставленные задачи, поэтому целесообразно разработать многоканальный многочастотный радиометр, который позволит обеспечить выполнение данных требований. Работа посвящена разработке основного элемента многоканального многочастотного радиотермографа – модуля сверхвысокочастотного (СВЧ) радиометрического приемника, обеспечивающего высокую точность измерений температуры и местоположения источника повышения температуры при высоких требованиях по динамическому диапазону, помехозащищенности, малому шуму и энергопотреблению. В настоящее время публикаций, посвященных данной тематике исследований, в литературных источниках нет. Сложность решения поставленных задач требует разработки специального конструкторско-технологического обеспечения создания модуля СВЧ радиометрического приемника на этапах разработки и производства. Научная новизна: 1. Разработан алгоритм моделирования конструктивных параметров МИС МШУ, переключателя и входящих в них элементов, позволяющий исследовать влияние изменения параметров на рабочие характеристики и оценить наиболее значимые из них для обеспечения выполнения заданных требований к прямым и обратным потерям, динамическому диапазону и малому энергопотреблению МШУ и переключателя, базовым элементом которых является транзистор. 2. Разработаны методики проведения технологических операций калибровки приемника, позволяющие осуществить калибровку как по температуре источника, так и по глубине его залегания, и тем самым повысить точность радиометрических измерений. 3. Разработан способ подавления внешних импульсных помех при эксплуатации прибора, базирующийся на программной реализации итерационных процедур выявления и дискриминации импульсных помех, позволяющий повысить точность измерений от 2 до 10 раз в зависимости от интенсивности помех. 4. Разработан алгоритм расчета внутреннего теплового поля по результатам измерения параметров электромагнитных волн объекта на его поверхности в нескольких частотных диапазонах, что позволило разработать программное обеспечение визуализации 3D изображения теплового поля с применением сплайновой интерполяции. Практическая значимость работы: 1. Предложенная методика конструкторско-технологического обеспечения создания модуля СВЧ приемника радиотермографа с введением дополнительных операций и соответствующего технологического оборудования в технологический процесс его производства позволяют обеспечить улучшение его параметров назначения. 2. Впервые разработанные макеты многочастотных многоканальных модулей СВЧ приемников для радиотермометрии обеспечивают точность относительных измерений температуры до 0,1 оС и определение местоположения источника повышенной температуры до 1 мм. 3. Общность конструкторско-технологических решений основных элементов СВЧ приемника позволяет использовать их для других применений, включая сельское хозяйство, мелиорацию и т.д.