Das 9mm SF-System soll im Endausbau aus einer Hornmatrix von 3x3 Hörner bestehen. Das erste Modul mit 3 Hörnern ist fertig und im Teleskop Effelsberg eingebaut. Der Dewar hat ein Volumen von 72 l und eine Oberfläche von 1,251m2. Das Gesamtgewicht beträgt 370Kg. Einen erheblichen Gewichtsanteil liefert die Item-Rahmenkonstruktion mit den Spannungseinschüben. (Reinalu) wiegen jeweils 4,5Kg. Der Kühltopf ist aus Aluminium(ALMg3) gefertigt.
Das Phasenzentrum des Horns liegt 234mm hinter der Hornapertur.
Die Temperatur im Kühltopf ist an der 15K-Stufe des Refrigerators 21K, am Ende des Kühlbalkens 25K und am letzten HEMT-Verstärker 27K. Bei einer Pumpzeit von 56 Stunden ist ein Vakuum von 1 Micron erreichbar. Die Leckrate entspricht im Bereich von
1 bis 7 Micron etwa 2,5 x 10-4
| Year of manufacturing | 1995 |
|---|---|
| Type | HEMT, cooled |
| Number of Horns | 3 |
| Channels | 6 x Total-Power, 6x Polarisation |
| Centre frequency | 32 GHz |
| IF-Bandwidth | 2-4 GHz |
| RF Bandwidth | 31 - 33 GHz |
| Oscillator | 29 GHz |
| max. V/F Frequency | 5 Mhz |
| Output Pulses | Symmetrisch |
| Polarisation | LHC and RHC |
| Elipticity | max. 0.3 db |
| Feed | Secundary Focus Horn |
| Transition to Dewar | Choke-flange, Waveguide |
| Angle: Feed-Dewar | Horn1: λ = 1,04° Horn2: λ = 0° Horn3: λ = 0,48° fexibel Δλ = 0,5° |
| Distance Feed | Horn1⇔Horn2: 486,3 mm Horn2⇔Horn3: 225,1 mm |
| Calibration | Noise Diode |
| Cooldown duration | 18 hours |
| Kanal | Tsys HEMT | Tsys 9mm SF | Calibration-value: |
Stability time:15min (TA=80 K) |
ΔTsys time:15min(TA=80 K) |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | 76 K | 69 K | 11 K | 7,3*10-4 | 16 mK |
| B1 | 63 K | 72 K | 9 K | 5,0*10-4 | 12 mK |
| A2 | 72 K | 72 K | 7 K | 5,0*10-4 | 12 mK |
| B2 | 72 K | 69 K | 7 K | 6,0*10-4 | 13 mK |
| A3 | 62 K | 75 K | 9 K | 5,7*10-4 | 15 mK |
| B3 | 68 K | 74 K | 10 K | 6,0*10-4 | 13 mK |
Der Hohlleiteraufbau besteht eingangs aus einem Empfangshorn, einem Rund-Rechteck-Koppler integriert mit einem Rund-Quadratisch-Übergang und einem Hybrid Polarizer.
Der Hybrid Polarizer am Kopplerausgang ermöglicht die Auskopplung von rechts- und linkszirkularen Signalen. Um eine gleichmäßige Aufteilung der Rauschdiode auf die Polarisationskanäle zu erreichen, wird sie unter 45° eingekoppelt
Aus Anpassungsgründen muß der HEMT-Eingang und der Mixer-Eingang mit einem Isolator bestückt sein. Trotz Isolatoren konnten nur ausgesuchte und gut zusammenpassende Kombinationen aus HEMT, Isolator, RF-Filter und Mixer aufgebaut werden. Bei einer Bias-Spannung von 2,5V benötigt der Mixer eine LO-Leistung von 0dBm.
Die thermische Ankopplung erfolgt über einen Aleminium-Balken, der mechanisch fest mit der 15 K-Stufe des Refrigerator verbunden ist. Die Ankopplung der Bauelemente erfolgt über flexible Kupferbänder. Dadurch wird verhindert, daß der Refrigeratortakt an die Bauelemente übertragen wird.
Jede ZF-Prozessor-Platte ist als austauschbares Modul aufgebaut worden. Jedes Modul ist ausgerüstet mit einem Polarimeter und 2 Total-Power Kanälen. Jedes Signal liegt als LINE-DRIVER-SIGNAL am Ausgang an.
Die links- bzw. rechtszirkularen Anteile werden über einen Power-Divider auf den Polarimeter- bzw. Total-Power Eingang aufgeteilt. Im Polarimeterzweig wird mittels eines Mixers die Phase um 180° geschaltet.
Der Polarimeteraufbau wurde mit einem modifizierten Phasen- Diskriminator (Grypstra) der Firma Anaren entwickelt. Die Linearität liegt bei 1,1 %.
Bei einer ZF-Bandbreite von 2-4Ghz war der Phasenabgleich nicht unproblematisch. Die ZF-Verstärker haben bei dieser Bandbreite sehr unterschiedliche Eigenschaften. Es wurden unterschiedliche Kombinationen getestet, um einen ebenen Bandpaß mit geringen Phasengang zu erreichen. Der Phasenunterschied zwischen den beiden ZF-Prozessor Kanälen liegt übers Band gesehen bei max 2°.
In den Total-Power Kanälen wurden neu entwickelte Detektoren mit Backward-Dioden der Firma Marconi eingesetzt. Die Linearität liegt bei 1,1 %.
Beim Aufbau der V/F Konverter wurden 10MHz Typen der Firma Teledyne Philbrick verwendet. Die Ausgangspulse sind symmetrisch und liefern für 1 V Eingangsspannung einen Ausgang von 5MHz. Die Linearität liegt unter 0,2 %.
Bei Stabilitätsmessungen mit 50Ω (300K)am Eingang ergab sich bei einer 30minütiger Messdauer und 1s Integrationszeit ein RMS von 1x10-5. Bei FFT-Messungen waren keine periodischen Anteile zu erkennen.
Aus Platzgründen sitzt der Refrigerator mitten zwischen den ZF-Platten. Befürchtungen, daß der ZF-Prozessor durch die Nähe des Refrigerators gestört wird, haben sich nicht bestätigt.
| Horn 1 A1 Tumb: 294 K |
HEMT 32-HA-2 Tumb: 22 K |
|||
|---|---|---|---|---|
| Stufe 1 | U1 = 2.2 V | I1 = 9.3 mA | U1 = 2.3 V | I1 = 6.1 mA |
| Stufe 2 | U2 = 2.2 V | I2 = 6.1 mA | U2 = 2.5 V | I2 = 5.0 mA |
| Stufe 3 | U3 = 2.2 V | I3 = 8.0 mA | U3 = 2.7 V | I3 = 7.5 mA |
| Stufe 4 | U4 = 2.2 V | I4 = 9.0 mA | U4 = 2.8 V | I4 = 8.0 mA |
| Tsys = 310 K | Gain = 19.7 dB | Tsys = 76 K | Gain = 25.4 dB | |
| Horn 2 A2 Tumb: 295 K |
HEMT 32-HA-4 Tumb: 23 K |
|||
|---|---|---|---|---|
| Stufe 1 | U1 = 2.2 V | I1 = 8.0 mA | U1 = 1.9 V | I1 = 4.1 mA |
| Stufe 2 | U2 = 2.2 V | I2 = 7.0 mA | U2 = 2.9 V | I2 = 4.3 mA |
| Stufe 3 | U3 = 2.2 V | I3 = 8.0 mA | U3 = 2.8 V | I3 = 6.0 mA |
| Stufe 4 | U4 = 2.2 V | I4 = 9.0 mA | U4 = 2.9 V | I4 = 6.5 mA |
| Tsys = 306 K | Gain = 21.2 dB | Tsys = 72 K | Gain = 26 dB | |
| Horn 3 A3 Tumb: 297 K |
HEMT 32-HA-10 Tumb: 23 K |
|||
|---|---|---|---|---|
| Stufe 1 | U1 = 2.1 V | I1 = 8.0 mA | U1 = 2.0 V | I1 = 4.1 mA |
| Stufe 2 | U2 = 2.1 V | I2 = 3.0 mA | U2 = 2.4 V | I2 = 3.7 mA |
| Stufe 3 | U3 = 2.1 V | I3 = 7.5 mA | U3 = 2.4 V | I3 = 5.3 mA |
| Stufe 4 | U4 = 2.1 V | I4 = 9.0 mA | U4 = 2.4 V | I4 = 6.0 mA |
| Tsys = 301 K | Gain = 21.8 dB | Tsys = 62 K | Gain = 26.5 dB | |
| Horn 1 B1 Tumb: 295 K |
HEMT 32-HA-1 Tumb: 23 K |
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|---|---|---|---|---|
| Stufe 1 | U1 = 2.0 V | I1 = 8.3 mA | U1 = 2.1 V | I1 = 4.3 mA |
| Stufe 2 | U2 = 2.0 V | I2 = 7.1 mA | U2 = 2.6 V | I2 = 3.8 mA |
| Stufe 3 | U3 = 2.0 V | I3 = 8.2 mA | U3 = 2.5 V | I3 = 6.1 mA |
| Stufe 4 | U4 = 2.0 V | I4 = 9.0 mA | U4 = 2.5 V | I4 = 6.3 mA |
| Tsys = 317 K | Gain = 20.1 dB | Tsys = 63 K | Gain = 25.2 dB | |
| Horn 2 B2 Tumb: 298 K |
HEMT 32-HA-3 Tumb: 23.1 K |
|||
|---|---|---|---|---|
| Stufe 1 | U1 = 2.2 V | I1 = 7.0 mA | U1 = 1.9 V | I1 = 4.1 mA |
| Stufe 2 | U2 = 2.2 V | I2 = 8.0 mA | U2 = 2.8 V | I2 = 4.6 mA |
| Stufe 3 | U3 = 2.2 V | I3 = 8.2 mA | U3 = 2.6 V | I3 = 6.1 mA |
| Stufe 4 | U4 = 2.2 V | I4 = 9.0 mA | U4 = 2.7 V | I4 = 6.1 mA |
| Tsys = 364 K | Gain = 18.9 dB | Tsys = 72 K | Gain = 24.1 dB | |
| Horn 3 B3 Tumb: 297 K |
HEMT 32-HA-5 Tumb: 26 K |
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|---|---|---|---|---|
| Stufe 1 | U1 = 2.2 V | I1 = 6.5 mA | U1 = 2.3 V | I1 = 5.1 mA |
| Stufe 2 | U2 = 2.8 V | I2 = 8.0 mA | U2 = 2.3 V | I2 = 5.6 mA |
| Stufe 3 | U3 = 2.8 V | I3 = 8.0 mA | U3 = 2.3 V | I3 = 6.2 mA |
| Stufe 4 | U4 = 2.8 V | I4 = 8.0 mA | U4 = 2.6 V | I4 = 7.0 mA |
| Tsys = 300 K | Gain = 19 dB | Tsys = 68 K | Gain = 24.1 dB | |