ТУСУР Устройства криоэлектроники Скотников Никита Усиление СВЧ-колебаний

ТУСУР Устройства криоэлектроники Скотников Никита

Усиление СВЧ-колебаний при низких температурах Основная проблема системы дальней связи: обнаружение полезного сигнала на фоне шума (помех). Шумы Поступают вместе с полезным сигналом Сигнал 1 каскад мазе р Возникают в усилителе Приемни к 2 каскад n каскад

Усиление СВЧ-колебаний при низких температурах Мазер — устройство, усиливающее СВЧ-сигналы при очень малом уровне шумов. Принцип действия похож на работу лазера: инверсия заселенности между двумя верхними уровнями осуществляется посредством накачки с самого нижнего на самый верхний уровень. Источником мощности накачки служит местный СВЧгенератор, а выходной сигнал мазера представляет собой усиленную копию входного сигнала.

Усиление СВЧ-колебаний при низких температурах Энергетические уровни мазера:

Усиление СВЧ-колебаний при низких температурах

Параметрический усилитель варактор нагрузка генератор Недостатки перед мазером: создает больше шумов Преимущества: если система подачи жидкого гелия отказала, тогда мазер прекращает работу и шумы в приемной системе возрастают приблизительно в тысячу раз. Параметрический усилитель может работать и при комнатной температуре.

Линии задержки Энергия гиперзвуковых волн передается в виде колебаний кристаллической решетки, или, согласно квантовому подходу, в виде когерентного потока фононов. Фонон-фононное взаимодействие: Сигнал Линия задержки Сигнал t

Линии задержки Применение линий задержки: селекция неподвижных и движущихся объектов в радиолокационной станции. Сигнал Линия задержки -X Результа т

Сверхпроводящие кабели При времени нарастания импульсов около 20 нс обычный высококачественный кабель, используемый для соединения достаточно удаленных устройств какой-либо системы, обычно имеет диаметр около десяти или более сантиметров. С понижением температуры происходит: Улучшение качества диэлектрика: за счет снижения потерь на электрострикцию. Улучшение качества металла: за счет снижения сопротивления проводника.

Сверхпроводящие кабели

Магнитные зеркала ( пробки) формируются двумя одинаковыми катушками с током, протекающим в одних и тех же направлениях. Явление отражения частиц от магнитных зеркал используется в устройствах для удержания заряженных частиц в ограниченной области пространства, например в термоядерных установках. удерживает плазму от выхода за пределы установки

Термоядерные установки Токама к (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза.

Сферический токамак

Стелларатор

Сверхпроводящий подшипник Компания Nexans на основе сверхпроводников сконструировала бесконтактный магнитный подшипник для мощных электродвигателей. Такие двигатели планируется ставить на военные корабли.

Гироскоп Гироско п — устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено, относительно инерциальной системы отсчета. Применение: системы стабилизации

Создание низких температур Ожижение газов • Жидкий азот – 77 К (дешевый) • Жидкий гелий – 4 К (дорогой) • Жидкий кислород 90 К (агрессивен) • Жидкий воздух – 80 К (агрессивен) • Жидкий водород – 20 К (взрывоопасен) сжатие – охлаждение - расширение

Создание низких температур Ожижение газов

Сохранение низкой температуры Криостат -термостат, в котором рабочий узел или исследуемый объект поддерживается при температурах менее 120 К (криогенных температурах) за счёт постороннего источника холода. Стеклянный гелиевый криостат: 1 — охлаждаемый узел; 2 — сосуд Дьюара с гелием; 3 — сосуд Дьюара с азотом

Измерение низкой температуры Германиевые термопреобразователи сопротивления. Они предназначены для измерения температур в интервале от 0, 1 до 300 К. Изготавливаются они из кристаллического германия с многокомпонентным легированием. Сопротивление германия увеличивается с понижением температуры и при гелиевых температурах исчисляется сотнями и тысячами Ом. Коэффициент преобразования при этих температурах составляет 102. . . 103 Ом/К. Серийные германиевые термопреобразователи сопротивления имеют предел допускаемых погрешностей 0, 05. . . 0, 1 К.

Спасибо за внимание!