Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20021 Amplificadores HEMT de Frecuencia Intermedia para los receptores.

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1 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20021 Amplificadores HEMT de Frecuencia Intermedia para los receptores de ALMA Juan Daniel Gallego Puyol

2 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20022 Experiencia del CAY en Amplificadores Criogénicos Gran número de amplificadores realizados para aplicaciones diversas (total>150): –IRAM: Grenoble, PdB, 30 m –HERSCHEL: CALTECH, DEMIRM, IRAM, JPL, KOSMA, SRON, DM (37) –ESOC: Estación DSN (New Norcia,Australia)  Rosseta, SMART –CFA: Harvard, USA  SMA –EMCOR: Observaciones atmosféricas –PRONAOS: Receptor mm. en globo estratosférico –Observatorio de Burdeos –INPE: Antena 14m, Brasil –CAY: bandas S, X, Q, K

3 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20023 Experiencia del CAY en Amplificadores Criogénicos Amplia experiencia con GaAs HEMT comerciales: –Más de 30 lotes probados (Fujitsu, Mitsubishi, Thomson, Toshiba, Starcomm...) Amplia experiencia con InP HEMTs experimentales: –JPL-TRW (CHOP program): (7 tipos, 14 lotes) –ETH (Suiza) (4 tipos, 7 lotes) –Chalmers (1 tipo, 1 lote) –HRL (3 tipos, 1 lote) (por experimentar)

4 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20024 InP HEMTs CHALMERS ETH JPL 0.3 mm

5 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20025 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

6 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20026 Medida de parámetros S criogénicos

7 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20027 Parámetros S criogénicos de un transistor

8 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20028 Criostato de ciclo cerrado

9 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 20029 Ejemplos de Amplificadores T amb =15 K C-Band (4-8 GHz) HERSCHEL –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

10 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200210 C-Band (4-8 GHz) FIRST

11 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200211 C-Band (4-8 GHz) FIRST

12 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200212 C-Band (4-8 GHz) FIRST

13 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200213 X-Band (8-12 GHz) Demonstration

14 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200214 X-Band (8-12 GHz) Demonstration

15 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200215 K-Band (20.5-24.5) VLBI

16 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200216 K-Band (20.5-24.5) VLBI

17 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200217 Fluctuaciones de Ganancia

18 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200218 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

19 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200219 Desarrollo de amplificadores ALMA El amplificador IF es un componente crítico –T rec = T mix + L T if Problema para banda ancha (4-12 GHz): REFLEXION –Aislador criogénico (PAMTECH) –Amplificador balanceado –Amplificador integrado Entregados amplificadores 4-8 GHz (YCF 2000): –NOVA –IRAM

20 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200220 Problemas para el desarrollo Necesidad de personal (técnicos especializados) !!!!! Definición de especificaciones –4-8 GHz ? –4-12 GHz con aislador ? –4-12 GHz integrado ? Transistores InP Industrialización competitiva económicamente

21 Centro Astronómico de Yebes Observatorio Astronómico Nacional ALMA CAY 9/8/2002SEA Toledo 200221 Conclusiones El OAN-CAY tiene una larga experiencia en el desarrollo de amplificadores criogénicos para IF, con resultados ampliamente reconocidos de características y fiabilidad. La fabricación de amplificadores para ALMA en España es técnicamente posible, y en línea con el trabajo realizado en el CAY. Es necesario definir el tipo de amplificador a desarrollar y su número. Es urgente solucionar el problema del personal técnico. Hay que asegurar el suministro de transistores de InP.