完整版實體量測

(1).完整版實體微波輻射計電路圖與實作圖

下圖 4.8 為完整版實體微波輻射計的電路圖，由圖可看出，前面三個 switch 中間的為 Dicke switch，下面的為 calibration switch，經過 LNA 放大、濾波器濾 波、由功率偵測器輸出到中頻，經由直流放大器阻抗匹配，再經過交流耦合器去 直流，最後±1電路跟積分器的濾波，由硬體作資料擷取的動作。與初版差異在 功率偵測器前不需要多 LNA 來把訊號放大，因為新的功率偵測器可輸入動態範 圍比較大，還有就是射頻的輸出阻抗不同，所以中頻的直流放大器電阻調整阻抗

匹配問題。

圖 4.8 完整版整體微波輻射計電路圖

下圖 4.9(a)(b)、圖 4.10 為實體輻射計的側視圖與俯視圖，溫控的設定在實體 微波輻射計的側邊。

(a)實體輻射計的左側視圖

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圖 4.9 (b)實體輻射計的右側視圖

圖 4.10 實體輻射計的俯視圖

完整版與初版差異在整體微波輻射計少了後端 LNA，及在原本的功率偵測 級部分只剩下功率偵測器，還有量測結果有包含天線端。整體微波輻射計分成 RF、功率偵測器、IF 三部分，下圖 4.11、4.12、4.13 為 RF、功率偵測器與 IF 實 作圖，RF 內包含了 switch、LNA 及 filter，IF 包含直流放大器、AC Coupling、±1電路 及積分器，最後由 IF 的 output 接到資料擷取的硬體讀取資料。

圖 4.11 RF 電路

圖 4.12 功率偵測器

圖 4.13 IF 整體電路

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(2). 完整版實體微波輻射計量測 a.量測方法

下圖 4.14 為目標物量測方法，用保鮮盒裝目標水溫放置 Horn 前面量測，下 面有墊吸波材料，目標水溫用 K-type 溫度計量測如圖 4.15。

圖 4.14 量測目標物方法

圖 4.15 量測目標物溫度 b.操作步驟

先設定資料擷取卡的通道與輸出頻率如下圖 4.16 左側。第一個選擇資料擷取 的通道，選擇 Dev1/ctr0，再來第二個選擇輸出頻率，再來最後一個 lines 中選擇 Dev1/port0/line2，基本設定即完成。

圖 4.16 量測介面

又整體微波輻射計有三個通道(reference source、hot source、horn)，因為實 作結果三路的增益不同，故會有路徑差異需要校正。所以量測步驟要先校正路徑 差，操作如圖 4.17、圖 4.18，先設定 TEC 號碼 2 的溫度讓 hot source waveguide 和 horn 量測的目標物兩路的溫度一樣，選擇 diff 中 horn 和 waveguide 分別按下 OK 鍵後開始量測，量測兩路記錄下來後再按 OK 鍵讓它停止動作。

圖 4.17 兩路差量測介面

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圖 4.18 溫度控制介面

再來就是做冷熱源校正，操作如圖 4.19，選擇 cal，先把 TEC 號碼 2 的 hot source waveguide 溫度調到 77 度，因為冷源是由 horn 這路接收，我們可以自己決定冷 源溫度並在程式裡面設定冷源的溫度(及圖 4.19 上面 temp 那邊輸入)。分別在 hot 和 cold 按下 OK 鍵後開始量測，量測記錄完再按下 OK 鍵讓她停止動作。

最後就是選擇 meas 開始做量測，按下 OK 鍵及開始量測，若要停止量測在按 一次即可。

圖 4.19 冷熱源校正介面

(3)量測結果

由於每次量測的值都會有些誤差，以下比較幾次的結果。量測結果數值看圖 4.20 中的 output variable。

(a)冷源設定為 288.7K，結果如圖 4.20，量測幾個水溫與液態氮，目標水溫 值如圖中土黃色線所標示，量測結果如白色線，量測結果變動小於 1K。

圖 4.20 冷源 288.7K 量測水溫結果圖

圖 4.21 前面溫度即為前一張圖 4.20 所示，最後量測的數據為液態氮的輸出，

會有誤差可能原因是液態氮自體輻射率比水小的問題，導致量測到的亮溫溫度所 提供的能量比較小，所以經由 radiomter 此系統換算出來的溫度比較低，但穩定 度還是有達到小於 1K。

圖 4.21 冷源 288.7K 量測液態氮結果圖

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(b) 冷源設定為 77K，量測水溫結果如圖 4.22，即拿液態氮當冷源校正，目標水 溫值如圖中土黃色線所標示，量測結果如白色線，最後一個目標水溫為 290.4K 無法標示在圖上，會有這樣的誤差及前面所說因為液態氮自體輻射率小於水的關 係，若拿液態氮當冷源校正時，整體校正曲線斜率會改變，導致量測出來的溫度 與實際目標水溫不同，越接近高溫誤差越小如圖中紅色箭頭的值，最後一個誤差 7.9K，但目標物的穩定度還是小於 1K。

圖 4.22 冷源 77K 量測水溫結果圖

(c)冷源設定為 290K，量測水溫與乾冰，結果如圖 4.23，目標水溫值如圖中土黃 色線所標示，量測結果如白色線，目標物變動小於 1K。

圖 4.23 冷源 290K 量測水溫與乾冰結果圖