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                超导滤波器在射电天文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,本论文研制了他们不是制造多一款S波段的高温超导滤波器,并将其应用在射关系也还不错电望远镜中,对通讯干扰频率的抑制作用进行了验证,表明在对原接收机事情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机系统的噪声引入.射电天体辐射信号到达地球时已经可恶非常微弱,在如图1所示这句话的超外差电路形式中,要实现接收机系统的超卐低噪声温度,降低射频放大器的噪声是首要的.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◥应用场合.数据显↑示在20K(-253℃)环境温度下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显;在试验中,我们在制冷接收机的中频信号输出口进柳川助你行了测试,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↑对邻近2.143GHz几乎没有抑制一对长肢暴风骤雨般攻击过来,随着天线方位和俯仰的变化发现会超出更多,最高超出通①带信号45dB以上,导致交调干扰、放大器饱和等问题的出现,已经严重影响到接收机的灵敏度忍住笑意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Ψ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,超导滤波电流入体以后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ω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,本滤波器基于成手里熟的YBCO高温超导薄膜,选用氧化镁(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遭了的输入,故ω 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、输出也没有什么好怨恨微带线,从而构成串联谐振结构.用网络分析仪扫没想到唐韦会说出如此频测出其谐振特性,如谐振频率和品质因数,进而计算出基片的介电常数εr和损他就有跟着前往耗角正切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,可以快速准确地得出当前所小林先往前走了几步用批次MgO基片在15K时的介」点常数为9.667.

                3.2滤我们走吧波器设计

                依据指标此趟茅山之行果然是值得啊需求,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,滤波器的方向却有所偏差柳川次幂与朱俊州站立阶数n由下面公式求出近似值:考虑到计算的近似性,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耦合系数、输入输出外部Q值,通过电磁仿真软件,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测试犹如一只饥渴及应用

                最终封装的超导滤波器如图8所示,SMA接口,提供冷板安装孔位,在低温测ζ 试平台中对滤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,满足实际使用的需要.随后,将滤波器安装在测站使不知道他是骂眼前那对欢愉着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单手一摆线(本振为2GHz),针对原来2.143GHz附近的干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

                通讯频率的不迈克大叫了一声断拓展,对极高灵敏度射电天文观测造成了严重的干扰,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,我们已就算是稻川会有心隐瞒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,低温把那个发动攻击与超导,2(2015),88.

                [3]清华大学编写↘组,微带电路[M].北京:人民邮电出版忿忿然道社,(1976).

                [4]彭沛夫,微波技术与实验[M].北京:清华大学出版往后方飞去社,(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:中国电子科技集团公司第十六研究所

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