Широкополосные преобразователи частот диапазонов волн 13,6 и 3.5 см для астрофизических исследований

• Автор: Маршалов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Перечень сокращений и обозначений
Глава 1. Обоснование требований к широкополосным каналам радиоастрономических приемников и постановка задач исследования
1.1. Обоснование требований к широкополосным преобразователям частот радиоастрономических приемных устройств диапазонов волн 3.5, 6 и 13 см..
1.2. Обоснование требований к гетеродинам преобразователей частот
1.3. Выводы и постановка задач исследований
Глава 2. Методика проектирования широкополосного приемного канала и разработка канала на диапазон волн 3.5 см
2.1. Обоснование структуры и выбор элементной базы для ШПК
2.2. Принципы конструирования микроплат ШПК
2.3. Разработка широкополосного модулятора для ШПК
2.4. Разработка высокочастотного фильтра для ШПК
2.5. Исследование смесителя и анализ эффективности подавления комбинационных помех
2.6. Разработка выходного усилителя промежуточных частот
2.7. Разработка принципа конструирования микросборки
2.8. Выводы:
Глава 3. Экспериментальные исследования широкополосных приемных каналов
3.1. Экспериментальное исследование параметров ШПК диапазона волн 3.5 см
3.2. Разработка и исследование ШПК диапазона волн 13 см
3.3. Разработка и исследование ШПК диапазона волн 6 см
3.4. Выводы:
Глава 4. Разработка и исследование микросборок гетеродинов для радиоастрономических приемников диапазонов волн 3.5, 6 и 13 см
4.1. Обоснование схемы и конструкции гетеродина для преобразователей частот диапазонов волн 3.5 / 13 см
4.2. Экспериментальное исследование двухчастотного гетеродина для ШПК диапазонов волн 3.5 и 13 см
4.3. Разработка и исследование гетеродина для ШПК диапазона волн 6 см
4.4. Выводы

Глава 5. Результаты конструирования блоков преобразования частот и их
использования на радиотелескопах при радиометрических и
РСДБ наблюдениях
5.1. Конструирование блоков преобразования частот
5.2. Разработка и исследование блока преобразования частот, расширяющего
полосу приема при использовании системы преобразования сигналов УЬВА 4
5.3. Результаты радиоастрономических наблюдений
в диапазонах волн 3.5 и 13 см
5.4. Результаты радиоастрономических наблюдений в диапазоне волн 6 см
5.5. Выводы
Заключение
Цитируемая литература
Публикации по теме диссертации

Перечень принятых сокращений и обозначений
Сокращения:
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика,
БПЧ - блок усиления и преобразования частот,
ИФД - импульсно фазовый детектор,
ЗКПЛ - заземленная копланарная линия передачи,
КСВ - коэффициент стоячей волны напряжения,
МИС - монолитная интегральная схема,
МКУ - модулятор коэффициента усиления,
МПЛ - микрополосковая линия передачи,
МШУ - малошумящий широкополосный усилитель,
ПВЗ - параметры вращения Земли,
ППФ - полосно-пропускающий фильтр,
РПУ — радиоастрономическое приемное устройство,
РСДБ - радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой,
СКО - среднеквадратическое отклонение,
СПМ - спектральная плотность мощности,
СПС - система преобразования сигналов,
СЭ - согласующий элемент,
ТКМ - температурный коэффициент мощности,
ТКС - термокомпрессионная сварка,
ТКУ - температурный коэффициент усиления,
УВЧ - усилитель высокой частоты,
УГС - усилитель гетеродинного сигнала,
УПЧ - усилитель промежуточных частот,
ФАПЧ - фазовая автоподстройка частоты,
ФВЧ - фильтр верхних частот,
ФНЧ - фильтр нижних частот,
ШПК - широкополосный приемный канал,

возникает скачок волнового сопротивления, который приводит к росту КСВ между элементами схемы и, как следствие, к увеличению неравномерности АЧХ ШПК. Также для установки данных микросхем требуется возможность создания в диэлектрической подложке металлизированных отверстий малого диаметра (0.2-0.3 мм) для получения надежного электрического контакта нижней части корпуса микросхемы с основанием микросборки.
Для обеспечения высоких характеристик кристаллов СВЧ МИС при установке в микросборку необходимо выравнивание плоскости кристалла с диэлектрической подложкой для минимизации длины соединительных перемычек. Это требует применения диэлектрических подложек сравнимых по толщине с устанавливаемыми кристаллами МИС (0.1-0.15 мм). Кроме того, подложка также должна обеспечивать возможность механической обработки и формирования вырезов (окон) для установки в них кристаллов, которые должны непосредственно соединяться с основанием микросборки.
Поэтому для ШПК необходимо определять диэлектрическую подложку в паре с типом линии передачи, что позволит найти компромисс между взаимно противоречащими требованиями.
Среди диэлектрических подложек, допускающих механическую обработку и создание металлизированных отверстий малого диаметра (0.2 мм), рассматривались органические наполненные диэлектрики R03003 (sr = 3) и RO3010 (гг = 10.2) различной толщины (от 0.127 до 0.768 мм)[19], а в качестве линий передачи — микрополосковая и заземленный копланар, наиболее подходящие для установки элементов микросборки ШПК. Последний тип линии отличается от традиционной копланарной линии наличием дополнительного опорного слоя на обратной стороне подложки, соединенного с проводниками в верхнем слое через металлизированные отверстия. Такой тип линии передачи имеет меньшую ширину центрального проводника по сравнению микрополосковой и традиционной копланарной линиями передачи.
Для каждой толщины диэлектрической подложки в пределах от 0.127 до 0.762 мм были вычислены геометрические размеры линий передачи,