JPL深空通信與導航叢書：深空網低噪聲係統 [Low-Noise Systems in the Deep Space Network] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《JPL深空通信與導航叢書：深空網低噪聲係統》描述瞭DSN中各種低噪聲係統，包括它們的開發、校準和操作，以及這些係統是如何用於跟蹤和科學試驗的。其中一章敘述前端的總係統噪聲溫度校準，其他章節詳細闡述幾種低噪聲接收機前端，還有大氣和天綫增益的校準。

內頁插圖

目錄

第1章 概論
參考文獻

第2章 深空網所用的係統噪聲概念
2.1 概述
2.2 噪聲溫度的概念
2.2.1 熱噪聲
2.2.2 係統工作噪聲溫度
2.2.3 普朗剋輻射定律噪聲功率減小
2.2.4 不同參考位置噪聲溫度的轉換
2.2.5 噪聲溫度和損耗分量
2.2.6 接收機噪聲溫度和噪聲係數
2.3 天綫
2.3.1 天綫噪聲溫度
2.3.2 DSN天綫
2.3.3 天綫外部噪聲源
2.4 低噪聲放大器
2.4.1 接收機等效噪聲溫度
2.4.2 級聯放大器的噪聲溫度
2.5 接收係統
2.5.1 接收係統的品質因數
2.5.2 接收係統工作噪聲溫度
2.6 測量方法
2.6.1 y因子噪聲溫度校準法
2.6.2 衰減
2.6.3 接收係統的非綫性
2.6.4 接收係統小型校準
2.7 DSN中的輻射計
2.7.1 引言
2.7.2 總功率輻射計
2.7.3 迪剋輻射計
2.7.4 加噪聲輻射計
2.7.5 輻射計穩定性
2.8 現狀和未來
參考文獻

第3章 紅寶石脈澤
3.1 引言
3.2 紅寶石特性
3.3 鏇子諧振、外加磁場、紅寶石定嚮、低溫需求和激勵
3.4 鏇子晶格弛豫時間、反轉比、躍遷概率、填充係數和磁Q
3.5 紅寶石脈澤的噪聲溫度
3.6 紅寶石脈澤用作噪聲溫度標準
3.7 防射頻乾擾
3.8 早期的DSN腔體脈澤
3.9 梳型行波脈澤
3.10 反射波脈澤
3.11 Ka頻段返迴腔體脈澤
3.12 脈澤設計分析
參考文獻

第4章 低溫製冷係統
4.1 簡介
4.2 使用低溫冷卻的優點
4.3 開環製冷
4.4 熱傳遞
4.5 裝在天綫上的製冷器的操作
4.6 閉環氦製冷機
4.7 小結
參考文獻

第5章 高電子遷移率晶體管低噪聲放大器
第6章 微波頻率上的大氣衰減和噪聲溫度
第7章 天綫校準
第8章 微波天綫全息術
參考文獻

前言/序言

　　噴氣推進實驗室（JPL）是設在加利福尼亞理工學院帕薩迪納的一個研究部。JPL的曆史可追溯到20世紀30年代早期，當時畢業於加州理工學院古根海姆航空實驗室的學生FrankMalina，就他的畢業論文嚮導師TheodorevonKarman提齣瞭一個設計、建造和測試火箭發動機的建議。建議被接納後，Malina就開始著手研究工作。他很快挑選瞭兩個助手，而且他們的閤作研究獲得瞭很大進展。實際上加州理工學院禁止他們進一步開展實驗（與噪聲過大有關），於是他們將實驗設備搬到瞭約距加州理工學院校園12km的一個乾燥的河榖內，正好在帕薩迪納市所轄範圍外，即現在的LaCanada市，也是目前JPL所在的位置。
　　實驗在整個20世紀30年代都進展得很順利，直至第二次世界大戰開始，Karman將該項研究擴建成瞭一個新的實驗室，後來稱為噴氣推進實驗室。JPL的成功實驗使其在整個“二戰”期間和以後都獲得瞭美國陸軍的資助。此時，美國正在研製彈道導彈，JPL參與瞭無綫電跟蹤和導彈控製項目，而這一跟蹤係統就是目前用於跟蹤航天器的全球深空網（DSN）的先驅。
　　蘇聯在1957年發射瞭第一顆人造地球衛星。第二年，JPL並入新成立的國傢航空航天局，自此，JPL及DSN就一直領導或支持著對太陽係每一顆行星和其他諸多天體的探測活動。
　　當前JPL的目標之一是更深入地瞭解太陽係的起源和演化，進而瞭解宇宙中生命的起源和進化。這一目標將由那些到達行星、行星的衛星、小行星和彗星的機器人航天器來承擔。除此之外，JPL還支持探測宇宙邊界的許多宇宙飛行器的星載觀測，而且，這些探測活動所獲得的數據還在穩步增長中。而DSN的目標是從航天器獲取遙測數據、嚮航天器發送遙控指令、獲取航天器的位置和速度、進行甚長基綫乾涉觀測、進行射電和天文研究、為射電科學試驗測量無綫電波的各種變化、搜集科學數據、監視和控製測控網的性能。
　　DESCANSO係列叢書的主編JosephH.Yuen規定瞭DSN技術的範圍和描述。本書是該係列叢書之一，闡述構成所有DSN地麵站前端的低噪聲微波係統。微波前端是確定接收鏈路乃至整個地麵站靈敏度和性能的關鍵。接收係統的靈敏度和性能用G／T值來錶示，這裏G是天綫增益，T是整個接收鏈路的總噪聲溫度，通常稱為係統工作噪聲溫度Top。為瞭提高地麵站的接收能力，必須提高G／T值，它可以通過增大天綫增益或減小Top來實現。過去，DSN既增大天綫增益G，也減小係統工作噪聲溫度Top，但事實錶明，在一定程度上減小Top比增大G會更加經濟和有效。
　　因為地麵站的微波前端對於確定接收鏈路的靈敏度和性能至關重要，接收係統的設計者們有責任付齣巨大努力來減小Top、標校和保持前端的低噪聲。Top確定的越精確，就越能減小航天器任務設計中允許的容差，而減小航天器功率設計容差能夠大大降低成本，對於同樣的航天器功率而言，就意味著增大科學數據的傳送速率，或在這兩者之間進行摺衷。因此，提高接收鏈路的校準精度是極其重要的。精確的噪聲溫度校準對於保持地麵站的低噪聲性能也同樣重要，同時，天綫增益的測量精度也非常重要。本書還介紹瞭目前天綫校準和其他一些新技術。
　　在行星際距離上成功完成無綫電通信很睏難，也極富挑戰性。在DSN係統中為達到所需的係統靈敏度，都需采用極低噪聲的前端。本書描述瞭DSN中各種低噪聲係統，包括它們的開發、校準和操作，以及這些係統是如何用於跟蹤和科學試驗的。其中一章敘述前端的總係統噪聲溫度校準，其他章節詳細闡述幾種低噪聲接收機前端，還有大氣和天綫增益的校準。
　　本書適閤於通信係統、射電和天文颱、空間研究設施和乾涉測量天文颱的設計和操作者們閱讀。本書給齣瞭嚴密而詳細的分析，為便於參考，還匯集瞭一些關鍵的公式。在係統噪聲溫度計算中一般不使用精確定義（比通常工業中使用的更精確），它們都基於IEEE標準和規範，而技術人員通常都不使用，其他書本也沒有探究得如此詳細。然而，所有的分析過程和公式都用來自現場的測量數據的實例充分說明。詳細的說明使讀者利用有限的知識就足以理解全文，但必要時，仍不缺乏嚴密的推導，雖然有些部分可能用到研究生程度的微積分知識，但具備高等代數和大學微積分知識的讀者一般就能夠理解本書中的內容。分析是通過示例和詳細研究計劃給齣的，所以測量數據校準誤差的均值和統計分析並不需要進行數學運算。
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