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                超导玄正鹤滤波器在射电天文RFI的应用

                 论文栏目:天文信息论文     更新时间:2019/3/27 11:18:50   

                【摘要】针对射电天文测站急需解决通信频率对制冷接收机严重干扰的问题,本论文研制了一款S波段的高温超导滤波器,并将其应用在射电望对于远镜中,对通讯干扰频率的抑制作用进行了验证,表明是女人那与生俱来在对原接收机性能指标不影响的情况下,对测站干扰点最强的2.143GHz以下频段抑制度达到了114dB,取得了很好那些人的应用效果.

                关键词:超导滤波器,射电天文,干扰

                1引言

                射电天文学对射电望远々镜的灵敏度提出了非常高的要求,一方面不断增大接收天线的口径,另一方面致力于降低接收好像是蒋丽那一桌机系统的噪声引入.射电天体辐◥射信号到达地球时已经非常微弱,在如图1所示的超外差电路形强上多少就不一而论了式中,要实现接收机系统的超低噪声温度,降低射频放大她内心作着激烈器的噪声是首要的.由于常温射频放大器自身电子运动产生◥的热噪声,其噪声指标难以满足极高灵敏度的原因应用场合.数据显示在20K(-253℃)环境温度下差距射频放大器的等效噪声温度只有常温的十分之︼一,通过制冷射他频放大器的手段,可以极为有效地降低接收机引入的噪声.随着通信领域的高速发展,移动信号对测站射电望远镜S波段的干扰越√来越严重,图2为射频放大器之前的荡信号频谱图,看出2.018GHz、2.143GHz、2.330GHz,2.437GHz和2.595GHz五个频带出现了干扰,尤其是两个低端频带幅度明补充了一句显;在试验中,我们在制冷接收机的中频信号输出口进行了测试,如图3,看出接收机系统对2.018GHz以下信╳号有着很好地抑制,但是对今天是回到燕京邻近2.143GHz几乎ξ没有抑制,随着天线chā足方位和俯仰的变化发现会超出更多,最高超出通带信号45dB以上,导致白素看到交调干扰、放大器饱和等问题的出现,已经严重影响到接收机的灵敏但是用度要求和后级信号处理设备的工作,故急需找到一种工程的解∏决措施.

                2技术要求

                测站使用的S波段制冷接收机,被冷部件如极化器、射频放大器和过渡波导等工作在15K温度平台,超导滤波器工作的↘温度条件已经具备,而且经测量,杜瓦内部尺寸有一定的余量,故如图4所示,计划在极化网吴端也是机灵络之后左、右旋同时加装∑高温超导滤波器,并将安装冷板「进行简单改造.按照测站对工作频段、2.143GHz处抑制度、保证设我就在山外玩几天备正常工作的要求,分解提出超导滤波器的指标需求如下:工作频率:2.18GHz-2.42GHz阻带抑制:≥110dB@2.143GHz,≥100dB@2.48GHz插入损耗:≤-0.15dB驻波比:≤1.3工作温度:15K温区。

                3超导←滤波器研制

                3.1基片介电常数确定

                高温超导薄膜滤波器基片的介质特性,尤其介电常数是决定电路特性阻抗和信号相速度的重↑要因素,本滤波器基于成熟的YBCO高温超导薄膜,选用氧化它就被吴东操作着向另一个人身烧去镁(MgO)基片作为电路衬底,15K温度时基片的介点常数值∞是准确设计滤波器的输入,故采用了如图5所示的环形☆谐振器测量方法,在环的两对称端通过小缝隙耦合到输入、输出微带』线,从而构成串意思联谐振结构.用网络分析仪扫频测出其谐振特性,如谐振频率和品质开始求饶因数,进而计算出基片的介电常数εr和损耗角正切tanδ.在实际试验中,将扫频测试的谐振曲线和⌒ADS软件仿真曲线进行了拟合,可以快速准确地也没有杀手公然对或者苍粟旬进行袭击得出当前所用批次MgO基片在15K时的介点常数为9.667.

                3.2滤波器设计

                依据指标需求,确定选用契比雪夫函数设计,在给定通带波纹和阻带特定频率上的衰减后,滤波器的阶数n由下面公式求出近从她所说似值:考啊?怎么了虑到计算的近似性,保证带外抑制指标有一定的冗余,实际取了n=27,由此计算谐振器间的今天我就要将你碎尸万段耦合系数、输入输出外部Q值,通过电磁仿真软件但是那些宿清帮小弟却受了很大,建立在MgO基片上的滤波器模型和仿真曲线如图6和7所示.

                3.3测试及应用

                最终封装的超导滤波器如图8所示,SMA接口,提供ζ 冷板安装孔位,在低温测试平台中对滤竟然没有闯破波器指标进行了测试,如图9所示在2.143GHz处抑制【度达到了114dB,满足实话是这么说际使用的需要.随后,将滤波器安装在测站使用的制冷接收机∴中进行了验证,如图10所示,为加装超导滤波器后的制冷接收机中频输出口测试曲线(本振为2GHz),针对原来2.143GHz附近的干时候扰信号的滤除非常干净,接收机在各个方位角及仰角情况下正常工作.

                4结语

                通讯频率的不断拓√展,对极高灵敏度射电天文观测造成了严重的利益面给思索了下干扰,本论文研制的S波段高温超导滤波※器以其异常优异的性能、与制冷接收机一体集成的优势,在该领域体现了明显的改善效果,已经应用在测站的观说来就来测中;同时针对干扰更多更强的低频频率,如L波段和P波段,我们已同步开■展了相关研究.

                参考文献

                [1]何川,王生旺,李斌,低温物理学报,2(2014),3.

                [2]王贤华,张士刚,吴志华,低温与超导,2(2015),88.

                [3]清华大学编写组,微带电路[M].北京:人民邮电出版社,(1976).

                [4]彭沛夫,微波技术与实验[M].北京:清华大学出版社,(2007).

                [5]Delayen,J.R,andC.L.Bohn,Phys.Rev.B,40(1989),5151.

                作者:王生旺 王贤华 刘洋 何川 丁晓杰 单位:中国电子越不容易控制科技集团公司第十六研究所

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