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第1章 概论 1

参考文献 8

第2章 深空网所用的系统噪声概念 9

2.1概述 9

2.2噪声温度的概念 12

2.2.1热噪声 12

2.2.2系统工作噪声温度 13

2.2.3普朗克辐射定律噪声功率减小 14

2.2.4不同参考位置噪声温度的转换 17

2.2.5噪声温度和损耗分量 19

2.2.6接收机噪声温度和噪声系数 19

2.3天线 19

2.3.1天线噪声温度 19

2.3.2 DSN天线 21

2.3.3天线外部噪声源 23

2.4低噪声放大器 30

2.4.1接收机等效噪声温度 30

2.4.2级联放大器的噪声温度 30

2.5接收系统 32

2.5.1接收系统的品质因数 32

2.5.2接收系统工作噪声温度 32

2.6测量方法 47

2.6.1 Y因子噪声温度校准法 47

2.6.2衰减 50

2.6.3接收系统的非线性 51

2.6.4接收系统小型校准 55

2.7 DSN中的辐射计 55

2.7.1引言 55

2.7.2总功率辐射计 56

2.7.3迪克辐射计 58

2.7.4加噪声辐射计 58

2.7.5辐射计稳定性 62

2.8现状和未来 64

参考文献 70

第3章 红宝石脉泽 74

3.1引言 74

3.2红宝石特性 77

3.3旋子谐振、外加磁场、红宝石定向、低温需求和激励 78

3.4旋子晶格弛豫时间、反转比、跃迁概率、填充系数和磁Q 80

3.5红宝石脉泽的噪声温度 86

3.6红宝石脉泽用作噪声温度标准 91

3.7防射频干扰 94

3.8早期的DSN腔体脉泽 94

3.9梳型行波脉泽 97

3.10反射波脉泽 108

3.11 Ka频段返回腔体脉泽 110

3.12脉泽设计分析 112

参考文献 121

第4章 低温制冷系统 126

4.1简介 126

4.2使用低温冷却的优点 128

4.3开环制冷 130

4.4热传递 134

4.5装在天线上的制冷器的操作 138

4.6闭环氦制冷机 139

4.7小结 151

参考文献 152

第5章 高电子迁移率晶体管低噪声放大器 154

5.1引言——半导体的电导率 154

5.1.1载流子和能带间隙 154

5.1.2载流子的迁移特性 155

5.1.3施主杂质和受主杂质 157

5.1.4异质结——HEMT与MESFET 158

5.2多简称器件（MAD）——HEMT简史 159

5.2.1用于深空网和射电天文的HEMT——旅行者飞抵海王星 159

5.2.2深空网的InP基HEMT低噪声放大器 160

5.3 HEMT的生长技术 161

5.3.1分子束外延（MBE） 161

5.3.2金属有机化学气相沉积法（MOCVD） 162

5.4 HEMT材料的演变——从GaAs到InAs 163

5.4.1 AlGaAs/GaAs基低噪声HEMT器件的 优化结构 164

5.4.2 GaAs赝同晶HEMT器件——AlGaAs/InGaAs/GaAs基PHEMT 165

5.4.3 InP上InAlAs/InGaAs HEMT器件 167

5.4.4 GaAs基InAlAs/InGaAs HEMT器件——变形高迁移晶体管或MHEMT 168

5.5器件制造 169

5.5.1晶片的制备与清洁 169

5.5.2“混合”光刻照相 170

5.6 HEMT器件的噪声模型 174

5.6.1带噪线性二端模型 174

5.6.2半经验小信号噪声模型 175

5.7低噪声放大器的开发 179

5.7.1器件特性表征——低温探针测试台 180

5.7.2器件特性表征——低温探针台校准 181

5.7.3器件特性测量及模型 182

5.7.4无源元件特性测量及模型 186

5.8低噪声放大器的建模和特性表征 186

5.9子系统测量 190

5.10小结 192

参考文献 193

第6章 微波频率上的大气衰减和噪声温度 204

6.1概述 204

6.2地表气象模型 206

6.2.1 Tp （h）的计算 206

6.2.2 α（h， f）的计算 207

6.3水汽辐射计数据 212

6.3.1水汽辐射计及其数据处理方法 212

6.3.2由31.4GHz天空亮温度测量数据计算大气噪声度 212

6.3.3基于WVR测量数据的DSN大气噪声温度统计 215

6.4天气预报 218

6.5结束语——未来发展方向 220

6.5.1当前状态 220

6.5.2 Ka频段的近期发展 221

6.5.3天线组阵 221

6.5.4光通信 222

6.5.5天基中继转发站 222

参考文献 223

第7章 天线校准 225

7.1概述 225

7.2对校准系统的要求 228

7.3测量口面效率和指向精度的常规方法 228

7.3.1源尺度修正系数 229

7.3.2通量密度 231

7.3.3辐射源温度 232

7.4光栅扫描法 233

7.4.1系统噪声温度的波动 236

7.4.2 OTF测绘研发系统的设计 238

7.4.3测试结果 242

7.5盲指向校准 243

7.6卡西尼·木星微波观察活动（Cassini JMOC） 246

7.6.1引言 246

7.6.2观测 247

7.6.3结果 248

7.7深空网实用天线校准和测量设备（ACME） 251

7.7.1 ACME的主要功能 251

7.7.2子系统的设计和说明 252

7.7.3辐射计校准 253

7.7.4指向性能测量 253

7.7.5副反射器位置优化 254

7.8小结 254

参考文献 255

第8章 微波天线全息术 259

8.1引言 259

8.2全息系统仿真 262

8.3全息接收机信号分析 269

8.4数据处理的数学公式 272

8.5应用 276

8.5.1 34m口径波束波导研发天线 276

8.5.2波束波导天线的重力特性 278

8.5.3深空网34m口径波束波导天线实用网 281

8.5.4副反射器位置修正 283

8.6小结 284

参考文献 284