Библиографическое описание:Охлаждаемый сверхширокополосный квадратурный направленный ответвитель : научное издание / В. С. Черников, Е. Ю. Хвостов, В. К. Чернов. - Текст : непосредственный // Труды Института прикладной астрономии РАН. - 2022. - № 60. - С. 44-48. - ISSN 2224-7440, DOI 10.32876/ApplAstron.60.44-48.
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 совокупности с 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.
