Согласующие цепи смесителей на сверхпроводниковых туннельных переходах

• Автор: Корюкин, Олег Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание

Список сокращений и условных обозначений:

Введение

Глава 1 Обзор сверхпроводниковых устройств для приемников СВЧ

1.1 Общая характеристика СИС-переходов

1.2 СИС-смесители миллиметровых и субмиллиметровых волн

1.3 Интегрирование СИС-переходов

1.4 Масштабное моделирование

1.5 Электромагнитное моделирование в компьютерных симуляторах

1.6 Интегрирование компонентов сверхпроводникового гетеродинного

приемника
1.7 Основные виды измерений схем смесителей на СИС-переходах
1.8 Проекты по созданию сверхпроводниковых приемников
1.9 Заключение по Главе 1. Постановка задачи и цели диссертационной
работы
Глава 2 Разработка новых конструкций волноводных СИС-смесителей
2.1 Масштабное моделирование 3 мм смесителя
2.2 Электромагнитное моделирование 3 мм смесителя
2.3 Волноводный СИС-смеситель терагерцового диапазона
2.4 Смеситель с волноводным зондом
2.5 Балансный смеситель с двумя волноводными зондами
2.6 Выводы по Главе
Г лава 3 Квазиоптические СИС-смесители
3.1 Конструкция смесителя
3.2 Компьютерное моделирование
3.3 Экспериментальное исследование
3.4 Анализ работы смесителя
3.5 Исследование цепей согласования квазиоптического смесителя по
промежуточной частоте

3.6 Измерение АЧХ и анализ параметров интегральной приемной
микросхемы
3.7 Тестирование чипов СИП с помощью Фурье-спектрометра и анализ
АЧХ приемника
3.8 Выводы по Главе
Заключение
Публикации по теме диссертационной работы
Цитированная литература

Список сокращений и условных обозначений:
СИС - сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник;
СВЧ - сверхвысокие частоты;
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;
ВАХ - вольтамперная характеристика;
СИП - сверхпроводниковый интегральный приемник;
ГС - гармонический смеситель;
ФТС - спектрометр с преобразованием Фурье;
ФФО - флакс-флоу осциллятор; тип джозефсоновского осциллятора; Я) - сопротивление СИС перехода на напряжениях ниже щелевого;
Ям - сопротивление СИС перехода в нормальном состоянии;
1С - критический ток сверхпроводникового контакта, СИС перехода;
1Ё - скачок тока на щели;
А - площадь туннельного перехода;
С] - собственная емкость СИС перехода; ф - плотность критического тока;
- напряжение щелевой особенности на ВАХ СИС перехода;
Ь - константа Планка;
кв - константа Больцмана;
- активный импеданс источника сигнала;
Я[ - активный импеданс нагрузки цепи;
Тс — критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние; Тях - шумовая температура приемника;
Тм - шумовая температура

Приближенные методы. Для того, чтобы ускорить расчет сложных структур применяют следующие методы: замена металла с потерями на идеальный проводник и метал с нулевой толщиной; использование диэлектриков без потерь; разбиение сложной структуры на функциональные части для быстрого расчета или детального расчета отдельной части.
Методы повышения точности. После того, как сделаны предварительные расчеты с упрощенными моделями, необходимо проверить всю структуру, проведя максимально точный расчет с максимально мелким разбиением. При этом используется геометрия, максимально приближенная к реальной или максимально соответствующая реальной.
Сравнение трехмерных и планарных симуляторов. В таблице 1.1 приведено сравнение основных характеристик планарных и трехмерных симуляторов.
Таблица 1.1. Сравнение планарных и трехмерных симуляторов.
Трехмерные (3-D): HFSS CST Microwave Studio 2.5-D (слоистые структуры, межслойные токи вдоль оси Z): Microwave Office (EMSight)
Метод конечных элементов Улучшенный метод моментов спектральной области
Волноводы и антенны Для тонкопленочных структур
Высокая точность и достоверность Быстрее расчет
Достоверность. Компьютерное моделирование с помощью коммерчески доступных пакетов электромагнитных симуляторов является удобным и давно (уже порядка 20 лет) применяемым и хорошо изученными проработанным инструментом, используемым многими научными группами по всему миру.
Кроме того, для того, чтобы убедиться, что расчет на компьютере ерен, необходимо изготавливать реальнее структуры и проверять их экспериментально измеренные параметры на совпадение с расчетными. В