X/Ka双频低温接收前端设计

低温接收机是深空探测地面应用系统的重要组成部分,深空测控距离遥远,需要挖掘一切潜力提高地面设备的接收能力。带圆极化网络制冷技术对改善深空系统接收品质因素G/T作用明显。提出了圆极化网络制冷的X/Ka双频低温接收前端设计的若干关键技术,并给出样品研制测试结果。测试结果表明,X频段低温接收前端噪声温度小于20K,Ka频段低温接收前端噪声温度小于30K。     

ka频段低温接收前端设计

低温接收前端是深空探测地面应用系统的重要组成部分,深空测控距离遥远,需要挖掘一切潜力提高地面设备的接收能力。接收前端工作在低温环境,能够有效降低接收系统的噪声温度,提高系统的G/T值。提出了馈源制冷接收前端设计的若干关键技术,并给出样品研制测试结果。测试结果表明Ka频段采用馈源制冷低温接收前端噪声温度小于45K。     

场效应器件低温特性与低噪声放大器

高温超导滤波器与低噪声放大器(LNA)组成的射频接收机前端设备具有高选择性、高灵敏度和极低的噪声,因而展现出广阔的应用前景.本文研究了场效应器件的低温物理特性和电学参数,研制了一种适用于高温超导微波接收系统的低温低噪声放大器,在60K工作温度下,具有很好的噪声特性.包括高电子迁移率场效应晶体管在内的元件参数均在60K温度下进行了实际测量.放大器的各项指标与设计值吻合,工作频段为800MHz～850MHz,增益大于18dB,输入输出驻波比小于1.2,噪声系数小于0.22dB.     

深空测控系统X波段低温接收组件

为满足探月工程及火星探测等深空测控的需求,开展具有极低噪声和发射频率功率强抑制双重要求的X波段低温接收组件的研制。采用隔热技术和阻抗匹配技术实现了隔热传输线从常温(300K)到低温(12K)的良好隔热和极低损耗;采用超导滤波器实现低的引入噪声的同时实现对发射频率的强抑制,避免其对接收频段的干扰;通过场效应管参数提取及源极负反馈等电路设计方法实现了极低噪声低温放大器的研制。通过热仿真设计将低温工作部件降至所需温度,以降低其引入的噪声温度。通过以上关键技术的解决,实现了接收组件在8.4-8.5GHz频率范围内:噪声温度≤11.4K;增益≥56.1dB;发射频率抑制≥141dB。很好满足了深空测控系统极低噪声和发射频率强抑制的需求。     

炭电阻低温温度计(Ⅳ)

本文报道了炭电阻低温温度计批量性元件低温性能实验结果:低温稳定性、低温复现性、电阻-温度关系式等.并给出0—5.4T,小于4.2K 和0—10T、4.2K 的磁致电阻曲线.     

S波段高灵敏度低温接收机的研制

主要介绍研制的S波段高灵敏度低温接收机,该低温接收机具有噪声温度低、动态范围大等特点,保证了系统接收灵敏度,并对设计过程进行了阐述,特别是关键技术的分析,继而给出了样品研制测试结果。在物理温度小于20K的环境下,噪声温度小于13K。     

X波段低温低噪声放大器的研制

介绍了X波段低温低噪声放大器的设计和实验结果。该放大器采用HEMT器件三级级联,频率范围为8 500MHz~8 850 MHz,在环境温度大约20K的环境下,噪声温度小于11K,输入输出回波损耗小于-25dB,功耗小于25mW,0~40GHz内无条件稳定。     

Ka波段低温低噪声放大器的设计

介绍了Ka波段低温低噪声放大器的设计和试验结果。在物理温度20K的环境下,在4GHz频率范围内,噪声温度小于27K,增益大于18.5d B。     

X波段高灵敏度超导前端组件

X波段超导前端组件应用于高灵敏度接收机,选频放大微弱信号,抑制发射泄露信号干扰,能够显著提高接收机的灵敏度和抗干扰能力。该组件主要包括三种器件:高温超导滤波器、低温低噪声放大器和低温隔离器。组件在15K温度平台下,主要性能指标为:等效噪声温度小于13K,增益31dB,发射频率抑制度大于110dB,承受阻带连续波功率3W,输入输出驻波比均小于1.25。     

大口径低损耗微波真空窗设计

微波真空窗是宽频带低温接收机的关键部件,直接影响接收机的噪声温度。本文对馈源辐射张角、材料介电常数、大气压力等关键参数进行分析研究。通过理论设计、计算仿真、实验测试,完成了1.2～9 GHz宽频低温接收系统的大口径低损耗微波真空窗的研制,插损≤0.2 dB。突破了大口径馈源制冷的关键技术,解决了宽频低温接收系统噪声温度≤50 K的技术难题。