Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.32876/ApplAstron.60.44-48
Ключевые слова: directional coupler, broadband receiving system, circular polarization, cryo-cooled (cryo-coolable) to liquid hydrogen temperature, направленный ответвитель, широкополосная приемная система, круговая поляризация, охлаждение до температуры жидкого водорода
Аннотация: Целью данной работы является разработка сверхширокополосного квадратурного направленного ответвителя, работающего в диапазоне 3-16 ГГц, с возможностью охлаждения до температур ~10 K для уменьшения активных потерь и использования в составе высокочувствительных радиоастрономических систем. Применение данного устройства в совокупностиПоказать полностьюс облучателем с ортогональными линейными поляризациями позволяет сформировать правую и левую эллиптические поляризации с коэффициентом эллиптичности не более 3 дБ. Методика, используемая при разработке, представляет собой проектирование отдельных секций устройства с помощью справочных данных, анализ полноценного устройства путем электродинамического моделирования и векторный анализ изготовленного макета при температурах ~300 K и 10 K. При криогенном охлаждении взяты в расчет характеристики СВЧ-тракта измерительного криостатируемого блока. При разработке корпуса учтены негативные факторы, которые могут быть вызваны эффектами теплового сжатия. Использованы соединения со скользящим контактом и специальная форма корпуса. Для плотного прилегания слоев конструкции предусмотрена система отверстий под винты. Выбран материал с близкими значениями коэффициентов температурного расширения по всем направлениям и сопоставимыми со значением данного параметра для меди. Представлены результаты разработки макета сверхширокополосного квадратурного направленного ответвителя с рабочей полосой 3-16 ГГц и возможностью охлаждения до температуры ~10 K. Из электродинамической модели были найдены параметры топологии устройства и определены оптимальные толщины диэлектрических слоев. В работе приведены результаты измерений характеристик направленного ответвителя при температурах 300 K и 10 K. The purpose of this work is the development of an ultra-wideband 3-16 GHz quadrature directional coupler (hybrid) cryo-coolable up to 10 K. Such cooling ability allows to reduce active losses for use in very sensitive radio astronomic systems. Using the hybrid with a bi-linear polarization antenna enables to create signals with elliptical polarization with axial ratio less than 3 dB. The applied methods were the design of separate coupler parts based on reference data, electrodynamic analysis of the device and vector measurements of the fabricated model at 300 K and 10 K temperatures. The parameters of microwave components of the cryogenic unit were accounted. To eliminate negative effects of thermal compression a special casing shape was developed and sliding contact connections were developed. For tight adherence the coupler was provided with a bolthole system. A dielectric material was selected as a suitable stuff which had close values of thermal expansion directional coefficient comparable with the value of such characteristic for copper. The work provides the development of an ultra-wideband 3-16 GHz quadrature directional coupler (hybrid) cryo-coolable up to 10 K and measurement of the hybrid parameters at 300 K and 10 K temperatures. The topology of the device and thickness of the dielectric layers were derived from the electrodynamic model.
Журнал: Труды Института прикладной астрономии РАН
Выпуск журнала: № 60
Номера страниц: 44-48
ISSN журнала: 22247440
Место издания: Санкт-Петербург
Издатель: Институт прикладной астрономии Российской академии наук