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8/10/2001 Reunión ALMA (Madrid) 1
Centro Astronómico de YebesObservatorio Astronómico Nacional ALMA
CAY
Amplificadores de FI para los receptores de ALMA
Juan Daniel Gallego Puyol
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CAY
Experiencia del CAY en Amplificadores Criogénicos
• Gran número de amplificadores realizados para aplicaciones diversas (total>150):
– IRAM: Grenoble, PdB, 30 m – HERSCHEL (FIRST): CALTECH, DEMIRM, IRAM, JPL, KOSMA, SRON
– ESOC: Estación DSN (New Norcia,Australia) Rosseta, SMART
– CFA: Harvard, USA SMA
– EMCOR: Observaciones atmósfericas
– Observatorio de Burdeos– INPE: Antena 14m, Brasil
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CAY
Experiencia del CAY en Amplificadores Criogénicos
• Amplia experiencia con GaAs HEMT comerciales
• Varios lotes de InP HEMTs probados:
– JPL-TRW (11)
– ETH (Suiza) (5)
– Chalmers (1)
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CAY
InP HEMTs
CHALMERS
ETH
JPL
JPL
0.3
mm
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CAY
Proceso de desarrollo de amplificadores criogénicos
• Especificaciones
• Medida de componentes a temperatura criogénica !!
• Diseño
• Fabricación– Mecanizado CAM
– Dorado electrolítico
– Grabado de substratos
– Bonding y soldadura
• Medida
• Ajuste
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CAY
Medida de parámetros S criogénicos
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CAY
Parámetros S criogénicos de un transistor
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CAY
Criostato de ciclo cerrado
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CAY
Ejemplos de Amplificadores Tamb=15 K
• C-Band (4-8 GHz) FIRST– Tn = 3.4 K
– G = 27.3 ± 1.4 dB
• X-Band (8-12 GHz) demonstration prototype– Tn = 6.5 K
– G = 22.9 ± 1.4 dB
• K-Band (20.5-24.5 GHz) VLBI– Tn= 8.9 K
– G= 26.1 ± 1 dB
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CAY
C-Band (4-8 GHz) FIRST
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CAY
C-Band (4-8 GHz) FIRST
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CAY
C-Band (4-8 GHz) FIRST
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CAY
X-Band (8-12 GHz) Demonstration
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CAY
X-Band (8-12 GHz) Demonstration
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CAY
K-Band (20.5-24.5) VLBI
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CAY
K-Band (20.5-24.5) VLBI
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CAY
Fluctuaciones de Ganancia
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CAY
Resumen de la capacidad del CAY
• Lider en el desarrollo de amplificadores criogénicos en Europa, y competitivo en EEUU.
• Dimensionado para producción de prototipos y pequeñas y medianas series (<50/año) (limitado por personal)
• Amplia capacidad en todo el proceso de desarrollo.
• Instrumentación adecuada para producción y medida
• Experiencia en transferencia a industria para producción:– ALCATEL espacio: DM/QM/FM para FIRST
– TTI: Criostato y amplificadores S/X
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CAY
Desarrollo de amplificadores ALMA
• El amplificador IF es un componente crítico– Trec = Tmix + L Tif
• Problema para banda ancha (4-12 GHz): REFLEXION– Aislador criogénico (PAMTECH)
– Amplificador balanceado
– Amplificador integrado
• Entregados amplificadores 4-8 GHz (YCF 2000):– NOVA
– IRAM
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CAY
Problemas para el desarrollo
• Falta de coordinación entre los grupos europeos– Grupo de trabajo de receptores
• Definición de especificaciones (nivel europeo)
• Interfaces
• Programación
• Financiación
• Industrialización competitiva económicamente
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CAY
Conclusiones
• El OAN-CAY tiene una larga experiencia en el desarrollo de amplificadores criogénicos para IF, con resultados ampliamente reconocidos de características y fiabilidad.
• Queda mucho trabajo por hacer para ALMA. El OAN-CAY puede aportar mucho a las decisiones que se tomen sobre amplificadores FI.
• Es necesario organizar urgentemente el trabajo de investigación y coordinar los distintos grupos que trabajan en el desarrollo de receptores.
• ¡Necesitamos ayuda de los astrónomos que tengan responsabilidad dentro del proyecto!