3.2. Etalonnage sur charge cryogénique
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Cet étalonnage est réalisé en plaçant devant la face antenne un bac tel que les absorbants pyramidaux soient totalement
immergés dans l'azote liquide. On rencontre dans ce cas deux principaux problèmes : d'une part des phénomènes de
condensation sur les antennes et de formation de nuages à la surface de l'azote et d'autre part l'établissement d'ondes
stationnaires entre la surface liquide et les antennes dues à un coefficient de réflectivité de la charge en champ proche
non nul.
Afin de pallier aux problèmes liés à la condensation de la vapeur d'eau atmosphérique, nous avons
placé sur le bac un écran thermique constitué de deux films de kapton maintenus en température par une circulation
d'air chauffé. Cet écran chauffé permet ainsi de limiter les turbulences à la surface de l'azote et d'éviter les problèmes
de condensation sur les antennes.
Le second problème, qui est d'ordre électromagnétique, est dû à la désadaptation de la charge de
calibration avec l'antenne. Le radiomètre observe une fraction de la température de bruit de son ampli LNA émise par
l'antenne et réfléchie par la charge. La charge se comporte comme un court-circuit ce qui provoque l'apparition
d'ondes stationnaires. Ce phénomène a pu être mis en évidence par des mesures continues durant deux heures environ.
L'évaporation de l'azote au cours de la mesure produit une variation de la distance entre la surface réfléchissante et
l'antenne qui se traduit sur le signal radiométrique par des oscillations périodiques, la période de ces oscillations étant
fonction de la fréquence observée. La figure 1 présente les signaux observés à 5.05 GHz (a) sur une durée de 1.8 heures
et à 23.8 GHz (b) sur une durée de 1.5 heures. Au cours de ces essais, nous avons noté un taux d'évaporation de l'azote
de 2 cmh" 1 environ. On constate sur les oscillogrammes que la distance séparant deux minima permet effectivement de
retrouver la fréquence d'observation : à 5 GHz (X = 6cm), on mesure une période du signal T de 1.5 h, soit une
variation de la distance charge-antenne D de 3 cm. Dans le cas d'ondes stationnaires, il est connu que 2D = X, ce que
nous vérifions. De même à 24 GHz (X = 1.26 cm), on mesure T = 0.34 h, soit D = 0.34*2 = 0.68 cm et 2D = 1.36 cm.
Ce phénomène rend difficile l'exploitation de ce type d'étalonnage, et nous nous sommes intéressés à un étalonnage sur
une surface d'eau liquide, corps froid aux hyperfréquences.
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Figure I : Variation au cours du temps du
signal radiométrique reçu par PORTOS
en étalonnage cryogénique à 5.05 GHz
(a) et à 23.8 GHz (b). Avec un taux
d'évaporation de l'azote de l'ordre de
2 cmh'l, on retrouve la condition
d'établissement d'ondes stationnaires, soit
2D = X, où D représente la variation de la
distance charge-antenne entre deux
minima du signal.
0.60 0.75 0.30
Tnps (hwt)