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接收机作为通信系统中不可缺少的一部分,主要用来接收环境中的有用信号,其性能的好坏直接决定了接收信号的质量。随着科技发展,通信质量亟待提高,这对接收机的性能提出了更高的挑战。超导接收机较常规的微波接收机而言,具有更好的特性,如灵敏度高,抗干扰能力强,噪声小等,已被逐渐应用在射电天文、信号基站、航天、深空探测等领域,吸引了越来越多科学家的兴趣。因此,对超导接收机的研究意义重大。 本文研究的是高性能微波接收机前端子系统,主要包括超导滤波器和低温低噪声放大器的设计与研制。在滤波器研制时,设计了一种新型谐振器,它具有二次谐波抑制和小型化的特点。经过一系列的加工和组装,可得最终的滤波器实物。然后将它放置于低温环境中(77K),进行超导特性的测试。超导滤波器的带内插损耗小于0.28dB,带外抑制好于45dB,二次谐波的频率大于3f0,滤波器的整体尺寸较小,仅为22mm×11mm。实测和仿真结果相差不大,验证了方案可行性。 在低噪声放大器设计中,首先对它的基本原理进行详细介绍。根据设计原理,开始低噪声放大器的设计。该模块设计的主要亮点为:在设计偏置电路与稳定电路时,将低噪放中的扼流线圈替换为1/4波长微带线加旁路电容,晶体管的源极串联微带负反馈,最终实现低噪放全频段的稳定,同时避免了引入阻性元件带来的噪声。经过低噪放的原理图仿真、版图与原理图的联合仿真、实物加工等过程,最终研制了一款高增益、低噪声、全频段稳定的低噪声放大器。通过低温测试可得,低噪声放大器具有更小的噪声,这对于接收机子系统的灵敏度将有较大的改善。 通过上述两个模块的创新设计,进而可以提高接收机子系统的整体性能。将设计好的两个模块进行级联,置于低温环境中。在 77K 液氮温度下测试表明,超导子系统的噪声小于0.8dB,增益为28.5dB左右。与常规子系统相比,超导子系统具有灵敏度更高,抗干扰能力强,小型化等特点。