前置放大器在高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)中的作用

利用約瑟夫森效應(yīng)獲取電磁信號(hào)的頻譜信息是超導(dǎo)電子學(xué)的重要應(yīng)用之一，在實(shí)驗(yàn)室已搭建的高頻信號(hào)頻譜檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上研究了前置放大器的噪聲參數(shù)對(duì)整個(gè)高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們將兩個(gè)不同輸入電壓噪聲密度的低噪聲放大器應(yīng)用于檢測(cè)系統(tǒng)并對(duì)所得的結(jié)果進(jìn)行了比較。討論了在前置放大器方面對(duì)基于約瑟夫森效應(yīng)的液氮溫區(qū)的小型高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的可能性。

對(duì)于一個(gè)信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)除了檢測(cè)的頻率范圍和靈敏度以外，動(dòng)態(tài)范圍也是非常重要的指標(biāo).平方律檢波系統(tǒng)的電壓響應(yīng)與輸入功率成線(xiàn)性關(guān)系，當(dāng)增大輸入信號(hào)的功率,直到輸出響應(yīng)呈現(xiàn)飽和趨勢(shì)(比線(xiàn)性響應(yīng)值低了3dB), 這時(shí)的功率是動(dòng)態(tài)范圍的上限;反之，當(dāng)減小輸入信號(hào)功率，直至不能檢測(cè)出信號(hào)，這時(shí)的功率是動(dòng)態(tài)范圍的下限.對(duì)于一個(gè)基于約瑟夫森結(jié)的高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)它的動(dòng)態(tài)范圍及上下限取決于結(jié)的特性,工作溫度和系統(tǒng)噪聲.其中,系統(tǒng)噪聲可能主要取決于前置放大器的噪聲電，在以下的實(shí)驗(yàn)中將兩個(gè)不同電壓噪聲密度的前置放大器分別接入高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行頻譜檢測(cè),得到的結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)。

ATA-5210是用于極微小信號(hào)檢測(cè)的前置放大器，采用超低噪聲的電源供電，電壓增益46dB。

帶寬：帶寬（-3dB）1kHz~5MHz 
電壓：大輸出電壓2Vp-p 
增益倍數(shù)：電壓增益46dB 
超低噪聲電源 

ATA-5210前置放大器進(jìn)行了高頻信號(hào)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：在溫度一定、結(jié)的特性不變的情況下，高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的小檢測(cè)功率主要取決于前置放大器的輸入電壓噪聲參數(shù);在功率很小、使用輸入電壓噪聲密度較大的前置放大器不能正確地檢測(cè)到輸入信號(hào)時(shí)，使用輸入電壓噪聲密度較小的前置放大器*有可能很好地檢測(cè)出輸入信號(hào)的頻譜。

因此，對(duì)于一個(gè)基于約瑟夫森結(jié)的高頻信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)選擇輸入電壓噪聲密度更低的前置放大器來(lái)提高系統(tǒng)的性能是*可行的.