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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



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



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)



CAY

InP HEMTs

CHALMERS

ETH

JPL

JPL

0.3

mm



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



CAY

Medida de parámetros S criogénicos



CAY

Parámetros S criogénicos de un transistor



CAY

Criostato de ciclo cerrado



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



CAY

C-Band (4-8 GHz) FIRST



CAY




CAY

X-Band (8-12 GHz) Demonstration



CAY

K-Band (20.5-24.5) VLBI



CAY

Fluctuaciones de Ganancia



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



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



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



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!

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