В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ НЭТИ) разрабатывают опытные образцы криогенных СВЧ-усилителей. Эти устройства необходимы для изучения квантовых свойств различных объектов. Проект стал победителем конкурса на получение грантов РНФ по Президентской программе исследовательских проектов в номинации «Проведение инициативных исследований молодыми учёными». Об этом сообщили в пресс-службе НГТУ НЭТИ.
«Разработка криогенной электроники для измерения параметров и состояний
различных квантовых структур является одним из направлений работы лаборатории
квантовой криогенной электроники (ЛККЭ) НГТУ НЭТИ», — рассказывает доцент кафедры конструирования и технологии радиоэлектронных средств НГТУ НЭТИ Дмитрий Вольхин.
В рамках этого направления коллективом лаборатории разработаны опытные образцы криогенных СВЧ-усилителей различных диапазонов частот. Усилители работают при температуре четыре кельвина внутри криоустановок в составе измерительных систем. Они необходимы для изучения квантовых свойств различных объектов.
В качестве активных элементов в разработанных усилителях используются зарубежные коммерчески доступные СВЧ-транзисторы. Они определяют основные параметры усилителей: коэффициент усиления, коэффициент шума, ширину полосы рабочих частот, потребляемую мощность.
Для улучшения основных параметров криогенных усилителей учёные планируют перейти от корпусных транзисторов и печатной технологии к полностью интегральной технологии изготовления таких устройств. Это значит, что будут созданы криогенные СВЧ интегральные микросхемы.
Очередным шагом на этом пути является исследование существующих отечественных СВЧ-транзисторов в бескорпусном исполнении на предмет их работоспособности при криогенных температурах. Из этих транзисторов будут созданы опытные образцы криогенных СВЧ-усилителей в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом.
Охлаждение СВЧ-усилителей уменьшает их собственный шум. Это значит, что такие устройства становятся способными принимать и усиливать сигналы сверхмалых энергий. Кроме того, снижается тепловой шум окружающей среды — уменьшается шумовой фон, на котором слабые сигналы становятся различимыми.
Эти свойства определяют температурные условия работы криогенных СВЧ-усилителей, которые по своему принципу действия мало отличаются от аналогов, работающих при комнатной температуре. Однако к криогенным СВЧ-усилителям предъявляются жёсткие требования по уровню коэффициента шума, коэффициента усиления и рассеиваемой мощности.
Научные результаты данного исследования позволят проектировать криогенные СВЧ-устройства в виде гибридных интегральных сборок. Они также будут полезны при проектировании полностью интегральных СВЧ-микросхем. Практические результаты, представляющие собой опытные образцы гибридных интегральных сборок криогенного СВЧ-усилителя, будут применены в лаборатории квантовой криогенной электроники и других заинтересованных лабораториях в криогенных измерительных установках.
