Криогенный гармонический фазовый детектор и система фазовой автоподстройки частоты на его основе

• Автор: Калашников, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений и обозначений

1. Введение

1.1. Вступление

1.2. Сверхпроводпиковый интегральный приемник

1.3. Направления развития СИП

1.3.1. Повышение частотного диапазона

1.3.2. Создание матричного приемника

1.3.3. Использование СИП в задачах радиоинтерферомстрии

1.4. Системы фазовой автоподстройки частоты для криогенных

генераторов
1.5. Постановка задачи
2.Исследование туннельной наноструктуры сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник в качестве гармонического смесителя и фазового детектора
2.1. Численный расчет гармонического смесителя, основанного на
туннельной наноструктуре сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник
2.2. Экспериментальное измерение зависимости выходной мощности гармонического смесителя от параметров приложенных сигналов
2.3. Анализ возможности функционального объединения
гармонического смесителя и фазового детектора в одной туннельной наноструктуре
2.4. Заключение
3.Система ФАПЧ на основе криогенного гармонического фазового
детектора
3.1. Численное моделирование систем ФАПЧ
3.2. Реализация системы ФАПЧ на основе КГФД
3.3. Сравнение системы ФАПЧ на основе КГФД с аналогами
3.4. Заключение
4.Исследование режимов работы и оптимизация КГФД

4.1. Исследование способов оценки эффективности синхронизации
4.2. Исследование джозефсоновского и квазичастичного режимов
работы КГФД
4.3. Оптимизация размера КГФД
4.4. Заключение
Заключение
Список публикаций автора
Литература

Список используемых сокращений и обозначений
БХЭ - болометр на холодных электронах
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ВЧ - высокая частота
ГС - гармонический смеситель
ГУН - генератор, управляемый напряжением
ДДП - длинный джозефсоновский переход
КГФД - криогенный гармонический фазовый детектор
KKJI — квантово-каскадный лазер
КПГ - криогенный перестраиваемый генератор
ПЧ - промежуточная частота
РСДБ - радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой
СГГ - сверхпроводниковый генератор гетеродина
СИС — сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник
СИП - сверхпроводниковый интегральный приемник
СК - спектральное качество
ФАПЧ - фазовая автоподстройка частоты
ФД - фазовый детектор
ALMA - название международного проекта по созданию астрономической обсерватории в Чили (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)
HEMT - high electron mobility transistor
TELIS - название международного проекта по созданию спектрометра лимбового зондирования терагерцового диапазона (от англ. Terahertz and Submillimeter Limb Sounder)
/пип - частота генерации ДДП [Гц]
G - коэффициент обратной связи петли ФАПЧ

имеет частоту порядка 600 ГГц. Такой сигнал получен в результате умножения сигнала синтезатора частотой около 25 ГГц на полупроводниковом умножителе при работе на двадцать седьмой гармонике. Сигнал второго опорного синтезатора частотой порядка 20 ГГц задан через порт -20 дБ направленного ответвителя 3. Выходной сигнал смесителя на промежуточной частоте 4...6 ГГц, проходя ответвитель 3 и элемент для задания постоянного тока смещения СИС-перехода 4, поступает на вход системы ПЧ усилителей 5. Далее он проходит через узкополосный (ширина полосы пропускания 30 МГц) фильтр б и попадает на измеритель мощности 7. Ток смещения задается блоком управления 8, Для измерений
использовалась автоматическая система И1ТЕС(Ж [63].
Для сравнения результатов эксперимента и теоретических расчетов выполнена предварительная калибровка мощности ВЧ-сигнала по
вызываемому им уровню накачки СИС-перехода. Калибровка выполнялась следующим образом: на ГС подавался один сигнал ВЧ, после чего измерялся скачок тока при смещении СИС-перехода 2.5 мВ. После этого в численной модели подбирался такой коэффициент а>, который вызывает
соответствующий прирост тока.
После согласования численной модели с экспериментом проведен анализ экспериментальных и рассчитанных зависимостей Рт(Уи,Рстп), представленных на рис. 2.4. Из сравнения сразу видно, что общий характер расчетных данных согласуется с экспериментальной картиной. Отметим также совпадение динамических диапазонов по мощности синтезатора, которое позволило нам поставить в соответствие экспериментальные значения Ртт и расчетные о%(а]).