Малошумящие СИС-приёмники для новых радиоастрономических проектов

Разработан, изготовлен и протестирован волноводный смеситель диапазона 211–275 ГГц на основе туннельных структур сверхпроводник–изолятор–сверхпроводник. Отработаны методы изготовления высококачественных туннельных структур на кварцевых подложках. Для расширения полосы приёмника были использованы туннельные переходы Nb/AlОх/Nb и Nb/AlN/NbN с высокой плотностью тока до 20 кА/см2. Проведено моделирование зависимости характеристик приёмных элементов от частоты сигнала при полосе промежуточных частот 4–12 ГГц. Измерения продемонстрировали хорошее совпадение входной полосы приёмных структур с результатами расчётов. Нескорректированная шумовая температура приёмника на частоте 265 ГГц составила 24 К, что лишь в 2 раза превышает квантовый предел. Разрабатываемые приёмники предназначены для ряда наземных вновь создаваемых радиотелескопов («Суффа», LLMA), а также для космической программы «Миллиметрон».

На английском языке
Low-Noise SIS Receivers for new Radio-Astronomy Projects
Rudakov K.I.
Dmitriev P.N.
Baryshev A.M.
Khudchenko A.V.
Hesper R.
Koshelets V.P.

We have developed, manufactured, and tested a waveguide mixer in the range 211–275 GHz on the basis of the tunnel structures superconductor–insulator–superconductor (SIS). The methods of manufacturing high-quality tunnel structures on quartz substrates have been developed. To extend the receiver band, the tunnel junctions Nb/AlOx/Nb and Nb/AlN/NbN with a high current density of up to 20 kA/cm2 are employed. The dependence of the characteristics of the receiving elements on the signal frequency has been simulated for the intermediate-frequency band 4–12 GHz. The measurements demonstrate a good agreement of the input band of the receiving structures with the calculated results. The uncorrected noise temperature of the receiver amounted to 24 K at a frequency of 265 GHz, which is only two times higher than the quantum limit. The receivers under the development are intended for a number of terrestrial newly-built radio telescopes (Suffa, LLMA), as well as for the Millimetron space program.