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高温超导混频器,是利用高温超导Josephson结良好的高频性能和高度的非线性效应来实现混频的。高温超导Josephson结谐波混频器具有许多独特的优点:灵敏度和谐波次数高、所需的本振和微波信号功率小、噪声低、工作频带宽等。
为了提高高温超导混频器的性能,我们对高温超导结的制备工艺进行了改变,制备出了高性能的高温超导双晶结;并利用高温超导谐波混频测量系统针对3mm波段进行了谐波混频实验,测量和分析了高温超导混频器的变频效率等参数间的相互关系,及这些参数对混频器性能的影响。我们具体开展的工作有:
1)用离子束刻蚀法代替酸腐蚀法,成功制备了YBCO/YSZ、YBCO/MgO高温超导双晶结,最高特征电压IcRN=630μV,并且使得制备结的工艺得到了稳定,为高温超导混频器的应用打下了基础。
2)在结上集成了对数周期天线,以加强双晶结与微波的耦合;同时采取了降低系统噪声和加强系统微波耦合的措施,利用高温超导双晶结,在G-M制冷机上得到300GHz微波信号下的100次谐波混频。
3)通过谐波混频实验,测量了高温超导谐波混频器的重要指标--变频效率及其他参数,分析了各参数间的关系,如变频效率与本振信号功率、直流偏置、谐波次数等参数的关系,中频输出信号与本振功率信号的关系等。
在今后的工作中,将继续探索制备工艺,以制备出具备更高频率响应的双晶结;此外将分析表征混频器性能好坏的另一个重要指标--噪声系数与相关参数的关系,以及噪声系数对混频器性能的影响,为高温超导混频器真正走上实用化奠定基础。