Преобразование сверхвысоких частот сверхпроводниковыми пленками в резистивном состоянии

• Автор: Сулима, Владимир Степанович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 134 c. : ил

I. НЕЛИНЕЙНЫЕ СВОЙСТВА СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА СВЧ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ (литературный обзор)
1.1. Исследования сверхпроводников на СВЧ
1.2. Нелинейные свойства сверхпроводников на СВЧ
1.3. Динамические свойства тонких сверхпроводниковых пленок
1.4. Шумы в тонких сверхпроводниковых пленках
1.5. Применение сверхпроводниковых пленок в приемных устройствах
П. ТОНКАЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВАЯ ПЛЕНКА В ПОЛЕ СВЧ
2.1. Вольт-амперные характеристики пленки в поле СВЧ
2.2. Динамическое сопротивление и отклик элемента на
СВЧ электромагнитное поле
2.3. Эффективность преобразования СВЧ на тонкой сверх-проводниковой пленке
2.4. Частотные характеристики
2.5. Выбор оптимального режима работы нелинейного
элемента
Краткие выводы
Ш. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Образцы и экспериментальная конструкция преобразователя

3.2. Экспериментальная установка и методика СВЧ эксперимента
3.3. Установка для измерения шумов и методика их измерения
IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВЧ СВОЙСТВ СВЕРХ-ПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНОК
4.1. Особенности нелинейных элементов
4.2. Преобразование СВЧ
Краткие выводы
V. ШУМЫ В СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНКАХ В РЕЗИСТИВНОМ СОСТОЯНИИ
5.1. Физические представления о шумах в тонких сверхпроводниковых пленках
5*2. Эксперимент
Краткие выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

К числу важнейших задач современной радиофизики и электроники относятся освоение новых частотных диапазонов электромагнитных волн и повышение чувствительности радиоприемных устройств. Их решение требует применения высококачественных нелинейных элементов, обеспечивающих преобразование сигналов. Однако используемые в настоящее время в СВЧ диапазоне нелинейные элементы в традиционном исполнении с повышением рабочих частот ухудшают свои характеристики - падает коэффициент передачи, снижается чувствительность приемников. Соответственно, необходимо либо проводить работу по существенному улучшению используемых, привычных элементов, либо искать принципиально новые, отвечающие современным требованиям.
За последние 10-15 лет благодаря прогрессу в радиоэлектронике достигнуто значительное снижение шумов приемной аппаратуры; параметры существующих приемных систем, малошумяших входных устройств и элементов приблизились к рубежу, принципиально достижимому в интервале обычных температур. Для преодоления этого рубежа необходимо глубокое охлаждение. Причем в этом случае дополнительно появляется возможность использования в аппаратуре эффектов, присущих только этому низкотемпературному интервалу. Одной из таких возможностей является использование нелинейных свойств сверхпроводников для преобращования сигналов сверхвысоких частот [1-5] •
К моменту постановки задачи настоящей работы сложились основные представления о свойствах сверхпроводящего состояния вещества, выяснилось, что эти необычные свойства можно использовать для создания радиотехнических устройств. Были созданы

результата измерений величину коэффициента передачи, которая может быть достигнута на том или ином конкретном нелинейном элементе. Такая оценка может быть получена непосредственно из семейства вольт-амперных характеристик I = Г(и_,(^вч) для определенного нелинейного элемента и его режима согласования со сверхвысокочастотным трактом.
Обратимся к рис.12, на котором представлено такое семейство. Выберем интересующую нас рабочую точку А , проведем через нее нагрузочную прямую и отметим ближайшие к рабочей точки пересечения В и С прямой с вольт-амперными характеристиками, характеризуемые соответственно ( Р, , Ц ) и ( Р2 ,1)г ). Воспользуемся теми соотношениями, что максимальная амплитуда биений }^акС равна сумме амплитуд токов гетеродина и сигнала 7маке = I +1
1МГ 1Мс»
а минимальная - разности:
г Мин _ т
'мг ~*мс '
В нашем случае более удобны соотношения (которые выполняются тем лучше, чем ( Р,“Р2 ) меньше Р2 ):
'Гр7'* = Тр, > Уя +Урс

Ур^ = у^ = 1/рг-Урс ,
из которых следует, что режим преобразования, в котором изменение напряжения на нелинейном элементе и, соответственно, выходное напряжение промежуточной частоты определяется точками пересечения В и С , будет реализован при условиях
21/рг = Уё}+Ур2 и гЩ=Щ-1[рг

рс4(Ур,-уй;)*■
При этом амплитуда изменения относительно уровня гетеродина