Development of new heterodyne-downconverter architectures for the next generation of radio-astronomy instrumentation

Abstract

Durante los últimos años ha aumentado el interés por desarrollar nuevas arquitecturas de receptores para la próxima generación de instrumentación de radioastronomía, con el fin de reducir el tiempo de observación y estudiar nuevos casos científicos que requieran de un gran ancho de banda instantáneo. En esta tesis presentamos dos arquitecturas diferentes para receptores heterodinos, que permiten alcanzar esos objetivos. La primera arquitectura es un convertidor descendente compacto para aplicaciones de arreglo de plano focal. Este convertidor descendente presenta una excelente pérdida de retorno y permite sintonizar su separación de banda lateral analógica con una etapa de amplificación balanceada. Además, para mejorar su rendimiento, se diseñó una metasuperficie para suprimir lazos retroalimentados en circuitos integrados de microondas estrechamente empaquetados. Se desarrolló un prototipo para la banda W que valida la arquitectura del convertidor descendente. La segunda arquitectura es un convertidor descendente heterodino multibanda de gran ancho de banda, que cubre toda la banda RF de forma instantánea. Funciona usando multiplexación de frecuencia analógica en combinación con separación de banda lateral digital. Seleccionamos la banda W extendida (67 a 116 GHz) para validar la arquitectura. Se diseñó, construyó y caracterizó un prototipo de diplexor, que incluye un novedoso híbrido en cuadratura de última generación con un gran ancho de banda. Además, presentamos una simulación que muestra que la arquitectura propuesta tiene el potencial de cubrir todo el ancho de banda RF instantáneamente con cuatro salidas IF.