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超导滤波器在射电天文RFI的应用

 论文?#25913;?天文信息论文     更?#29575;?#38388;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波段的高温超导滤波器并将其应用在射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性能指标不影响的情况下对测站干扰点最强的?#20445;常x?#20197;下频段抑制度达到了?#20445;保䣔n?#21462;得了很好的应用效果

关键词超导滤波器射电天文干扰

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?#20302;?#30340;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所示的超外差电路?#38382;?#20013;要实现接收机?#20302;?#30340;超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ˣ?#22330;?#29615;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?#34892;?#22320;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波段的干扰越来越严重图为射频放大器之前的信号频谱图看出?#20445;福x保常x常常x常Px?#21644;ǣȣ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行了测试如图?#24120;?#30475;出接收机?#20302;?#23545;?#20445;福x?#20197;下信号有着很好地抑制但是对邻近?#20445;常x?#20960;乎没有抑制随着天线方位和俯仰的变化发现会超出更多最高超出通带信号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要求和后级信号处理设备的工作故急需?#19994;?#19968;种工程的解决措施

技术要求

测站使用的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?#20445;?#28201;度平台超导滤波器工作的温度条件已经具?#31119;?#32780;且经测量杜瓦内部尺寸有一定的余量故如图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?#20445;常x?#22788;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?#28023;保福xx?#38459;带抑制?#20445;保䣔n保常x|保䣔n福x?#25554;入损耗ܣ?#20445;?#39547;波比?#20445;?#24037;作温度?#28023;保?#28201;区

超导滤波器研制

?#24120;被?#29255;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٣£ã高温超导薄膜选用氧化镁ͣϣ基片作为电路衬底?#20445;?#28201;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?#25512;?#36136;因数进而计算出基片的介电常数ţ和损耗角正切?#27169;?#22312;?#23548;?#35797;验中将扫频测试的谐振曲线和?#27169;尤?#20214;仿真曲线进行了拟合可以快速准确地得出当前所用批次ͣ基片在?#20445;?#26102;的介点常数为

?#24120;?#28388;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?#23548;?#21462;了由此计算谐振器间的耦合系数输入输出外部值通过电磁仿真软件建立在ͣ基片上的滤波器模型和仿真曲线如图和所示

?#24120;?#27979;试及应用

最终封装的超导滤波器如图所示ӣͣ接口提供冷板安装孔位在低温测试平台中对滤波器指标进行了测试如图所示在?#20445;常x?#22788;抑制度达到了?#20445;保䣔n?#28385;足?#23548;?#20351;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?#20445;?#25152;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ǣȣ针对原来?#20445;常x?#38468;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.

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干扰本论文研制的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波段和波段我们已同步开展了相关研究

参考文献

?#20445;?#20309;川王生旺李斌低温物理学报?#20445;常?

ۣ王贤华张士刚吴志华低温与超导?#20445;福福?

?#24120;?#28165;华大学编写组微带电路ۣͣݣ?#26412;?#20154;民邮电出版社?#20445;P?

ۣ彭沛夫微波技术与实验ۣͣݣ?#26412;?#28165;华大学出版社

ۣ?#27169;壚eʣ遥ạ̃nP校󣮣遥zn保福保保?

作者?#21644;?#29983;旺 王贤华 刘洋 何川 丁晓杰 单位中国电子科技集团公?#38236;?#21313;六研究所

  • 参考文献
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