navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . VAKANTIE ONDERHOUD . . Bijeenkomst op 18 oktober 2018 . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

Ontvangers voor sub millimeter-golven

Samenvatting

De micrometer-golven zijn nog geen gemeengoed voor ons radioamateurs. De daarvoor benodigde componenten komen we wel tegen bij de Radio astronomen. Zij hebben belang bij gevoelige, ruisarme ontvangers. Er wordt daarom vaak het super-heterodyne principe toegepast. Het te ontvangen signaal wordt samen met het signaal van een referentieoscillator gemengd naar een veel lagere frequentie. Daar kan ruisarm worden gefilterd en gedecodeerd. Dergelijke zogenaamde heterodyne SIS-ontvangers worden in de Astronomie gebruikt voor het ontvangen van radiogolven met een golflengte van 1,5 tot 0,24 millimeter (een frequentie van 200 tot 1250 Gigahertz), het overgangsgebied tussen infrarood licht en radiogolven. Om de hoogfrequente astronomische signalen (bijvoorbeeld 1000 GHz) om te zetten in een lagere frequentie, worden deze gemengd met een referentie signaal van ongeveer dezelfde frequentie (bijvoorbeeld 1010 GHz). De heterodyne ont- vanger genereert een signaal op de verschilfrequentie van het as tronomische en het referentiesignaal (in het voorbeeld 10 GHz). Alle informatie die het hoogfrequente signaal bevat wordt geheel doorgegeven aan het laagfrequentie signaal.

Het hart van de heterodyne SIS-ontvanger is een supergeleidende tunneljunctie. Deze zet de twee hoogfrequente elektromagnetische signalen om in het laagfrequente elektrisch signaal. Een SIS (Supergeleider Isolator Supergeleider) tunneljunctie bestaat uit twee supergeleidende laagjes metaal met daartussen een uiterst dunne isolator, van slechts enkele atoomlagen dik. Voor een goede werking van de ontvanger is het noodzakelijk dat het oppervlak van de junctie uiterst klein is, circa een vierkante micrometer.

De werking van de tunneljunctie is enigszins vergelijkbaar met een diode die in een normale radio wordt gebruikt, maar een tunneljunctie is veel gevoeliger en heeft veel betere ruiseigen- schappen. Om gebruik te maken van de supergeleidende eigenschappen van de tunneljunctie moet de ontvanger worden afgekoeld tot 4 graden Kelvin (-269 graden Celsius). Verder is het ook noodzakelijk om de junctie in een magneetveld te plaatsen. Het magneetveld onderdrukt superstromen, Weerstandsloze stromen die geen spanningsverschil veroorzaken. Dit wordt in de ontvangers gedaan met behulp van supergeleidende magneetspoelen.

De Stichting SRON behoort tot de wereldtop in het ontwerpen van heterodyne ontvangers voor de hoogste frequenties (rond 1000 GHz). Zij heeft voor de Herschel-satelliet die dit voorjaar gelanceerd zal worden, een dergelijke ontvanger gemaakt. Dit instrument, HIFI genoemd, krijgt heterodyne SIS-ontvangers voor frequenties van 480 tot 1250 GHz. SRON levert zelf de ontvangers voor de twee frequentie banden tussen 960 en 1120 GHz.

(SRON proefschrift)
Pieter J. T. Bruinsma, PA0PHB

Meer informatie:

. .