Детектирование миллиметрового электромагнитного излучения на точечных джозефсоновских контактах в селективном и широкополосном режимах

• Автор: Куликов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 c. : ил

ГЛАВА I. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДДОЗЕФСО-НОВСКИМ КОНТАКТОМ.

1.1. Эффект Джозефеона

1.2. Джозефсоновский контакт как детектор

1.3. Характеристики джозефсоновских детекторов

1.4. Обзор экспериментальных работ по селективному

и широкополосному детектированию

1.5. Постановка задач

ГЛАВА 2. СЕЛЕКТИВНЫЙ ПРИЕМНИК С "КРОСС-МОДУЛЯЦИЕЙ".

2.1. Практические схемы селективных приемников

2.2. Соотношение основных частот

2.3. Отклик контакта на ПЧ

2.4. Источники шумов в селективном приемнике
2.5. Прохождение сигнала через резонансный трансформатор
2.6. Пороговая чувствительность приемника, анализ результатов и оптимизация
ГЛАВА 3. ОТКЛИК СЕЛЕКГИВГОГО ПРИЕМНИКА.
3.1. Зависимость ширины входной полосы приемника от параметров контакта, частоты воздействующего сигнала и степени согласования контакта с СВЧ трактом
3.2. Разрешающая способность приемника
3.3. Отклик селективного приемника на СВЧ сигналы
с различным спектром
3.4. Влияние скорости сканирования на форму отклика ...
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЛЕКТИВНОГО РЕЖИМА
ДЕТЕКТИРОВАНИЯ.

4.1. Описание макетов селективных приемников и установки для исследования их характеристик
4.2. Измерение параметров приемника
4.3. Результаты экспериментов
4.4. Обсуждение результатов и выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО РЕЖИМА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ.
5.1. Зависимость отклика радиометра от напряжения смещения на контакте
5.2. Влияние фонового излучения на характеристики контакта и радиометра
5.3. Основные характеристики радиометра
5.4. Стабилизация режима работы джозефсоновского детектора в модуляционном радиометре
5.5. Испытание радиометра на радиотелескопе РТ-25х2
5.6. Обсуждение результатов, выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ОПИСАНИЕ МАКЕТОВ ШИРОКОПОЛОСНЫХ РАДИОМЕТРОВ И
УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ВВЕЩЕНИЕ.
В последние десятилетия происходит все более интенсивное освоение миллиметрового диапазона длин волн электромагнитных колебаний. Это обусловлено развитием ближней радиолокации с высоким разрешением, радиотеплолокации»радиоастрономии, метеорологических наблюдений, волноводной радиосвязи, радиоспектроскопических методов исследования вещества и других исследований [I,2].
Миллиметровый диапазон длин волн в настоящее время считается перспективным для связи в космическом пространстве, а также связи Земля-космос[3].
В миллиметровом диапазоне длин волн лежат наиболее интенсивные вращательные полосы газов, составляющих планетные атмосферы и имеющих подавляющее распространение в межзвездной среде [4].
Освоение миллиметрового диапазона длин волн требует в свою очередь создания высокочувствительных приемных устройств, обладающих определенными характеристиками. Одним из путей решения этой задачи является создание приемных устройств на основе эффекта Джозефсона[5,6]. Со времени открытия эффекта Джозефсона в 1961 г. до настоящего времени происходит активное изучение физических особенностей этого эффекта. Сильная нелинейность вольтамперной характеристики джозефсоновского контакта, наличие джозефсоновской генерации позволяет реализовать на его основе различные типы приемных устройств: смесители (преобразователи вверх и вниз), параметрические усилители как с внешней накачкой, так и самонакачкой, квадратичные детекторы [см.обзоры 7-12]. Их достоинствами являются низкий уровень собственного шума по сравнению с аналогичными полупроводниковыми устройствами, быстродействие, простота СВЧ схемы, способность сохранять свои свойства до достаточно высоких частот.
Наиболее простым типом приемного устройства является квадратичный детектор, действие которого основано на эффекте изменения вольтамперной характеристики (ВАХ) контакта под действием СВЧ излу-

ГЛАВА 3. ОТКЛИК СЕЛЕКТИВНОГО ПРИЕМНИКА.
В этой главе будет рассмотрено поведение отклика селективного приемника в зависимости от параметров контакта, разрешающая способность приемника, его отклик на сигналы со сложным спектром и влияние скорости сканирования на вид его отклика.
3.1. Зависимость ширины входной полосы приемника от параметров контакта, частоты воздействующего сигнала и степени согласования контакта с СВЧ трактом.
При использовании селективного приемника в качестве анализатора спектра в нем, как и в большинстве спектральных приборов, спектральное распределение выходного сигнала отличается от истинного спектрального распределения входного сигнала. Для определения истинного спектрального распределения необходимо иметь сведения об искажающих свойствах приемника. Характеристикой их служит аппаратная функция приемника Сі(ш) , устанавливающая связь между входным ^р(со) и выходным /(ц) спектральными распределениями и представляющая собой отклик приемника на монохроматический входной сигнал [92].
Отклик селективного приемника возникает в результате взаимодействия джозефсоновской генерации с внешним сигналом, поэтому вид аппаратной функции, а соответственно, и ширина входной полосы приемника, в основном будет зависеть от формы линии джозефсоновской генерации и будет определяться следующими факторами:
а) характеристиками самого контакта,
б) влиянием низкочастотных наводок,
в) влиянием внешней СВЧ системы,
г ) влиянием фонового излучения,
д) величиной амплитуды ПЧ сигнала ( см.раздел 2.3 ).