ИННОВАЦИИ В ТЭК проект Минэнерго России Личный кабинет

Карточка проекта

СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СКВИДА С ЧЕТЫРЬМЯ ДЖОЗЕФСОНОВСКИМИ КОНТАКТАМИ

Инициатор

ФГБУ высшего профессионального образования "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Контактная информация

ФГБУ высшего профессионального образования "Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
8(495) 9392588

www.msu.ru

Сроки

26.02.2020 - 30.12.2022

Параметры проекта

Повышение эффективности системы приема и обработки сигнала в широком диапазоне частот в портативной аппаратуре и на подвижных объектах, базовый элемент активных электрически малых антенн

Описание проекта

Наименование проекта: СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СКВИДА С ЧЕТЫРЬМЯ ДЖОЗЕФСОНОВСКИМИ КОНТАКТАМИ

От применения каких импортных технологий, оборудования и материалов проект позволяет отказаться: сверхпроводящие, рефрижераторы-охлождение, кремневые подложки.

Область применения результатов реализации проекта (краткое описание маркетинговых исследований): Изобретение направлено на повышение линейности усиления в гигагерцовом диапазоне частот без использования цепей обратной связи. СВЧ-усилитель на основе высокотемпературного СКВИДа включает идентичные и параллельно соединенные первый и второй джозефсоновские контакты, образованные в слое высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) и размещенные вдоль бикристаллической границы подложки, и входной индуктивный элемент, включенный между смежными токоподводами джозефсоновских контактов. Дополнительно введены третий и четвертый джозефсоновские контакты, причем критический ток первого, второго джозефсоновских контактов совпадает, третьего - меньше этой величины, а четвертого контакта - превышает эту величину. Слой ВТСП имеет форму дорожки, которая дважды пересекает бикристаллическую границу и образует замкнутый контур с упомянутым индуктивным элементом, расположенным по одну сторону бикристаллической границы. Третий и четвертый джозефсоновские контакты размещены в местах пересечений упомянутой дорожки с бикристаллической границей, а ширина дорожки в месте размещения четвертого контакта превышает одноименную для третьего контакта. Патентуемый СВЧ-усилитель на основе высокотемпературного СКВИДа включает параллельно соединенные первый и второй джозефсоновские контакты, образованные в слое высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) в форме петли и размещенные вдоль бикристаллической границы подложки, и входной индуктивный элемент, включенный между смежными токоподводами упомянутых джозефсоновских контактов. Дополнительно введены третий и четвертый джозефсоновские контакты, причем критический ток первого и второго джозефсоновских контактов совпадает, третьего - меньше величины критического тока первого и второго переходов, а четвертого контакта - превышает эту величину. Петля в слое ВТСП замкнута дорожкой, которая дважды пересекает бикристаллическую границу и образует замкнутый контур с упомянутым индуктивным элементом, расположенным по одну сторону бикристаллической границы. Третий и четвертый джозефсоновские контакты размещены в местах пересечений упомянутой дорожки с бикристаллической границей, а ширина дорожки в месте размещения четвертого джозефсоновского контакта превышает одноименную для третьего джозефсоновского контакта. Усилитель может характеризоваться тем, что отношение критического тока упомянутого четвертого джозефсоновского контакта к критическому току остальных джозефсоновских контактов более 4. Усилитель может характеризоваться и тем, что бикристаллическая подложка выполнена из сапфира с углом разориентации границы 24°, а также тем, что слой ВТСП представляет собой соединение общей формулы YBa2Cu3O7-x и образован на подслое из CeO2. Технический результат изобретения состоит в обеспечении повышенной линейности отклика без использования цепей обратной связи в гигагерцовом диапазоне частот. В основе изобретения лежит оптимизация конструкции устройства сверхпроводящего высокотемпературного СВЧ-усилителя на СКВИД: параллельно основной индуктивности двухконтактного СКВИДа подключены два последовательно соединенных джозефсоновских контакта, которые находятся всегда в сверхпроводящем состоянии и играют роль нелинейной индуктивности. Введение дополнительного нелинейного шунтирования индуктивного элемента посредством джозефсоновских контактов обеспечивает нелинейное преобразование входного магнитного сигнала в джозефсоновскую фазу двухконтактного интерферометра, что обеспечивает при надлежащем подборе параметров линейную зависимость выходного напряжения от величины приложенного потока.
Требования к энерго-, природо-, трудосбережению: Повышенная надежность и эффективность эксплуатации, упрощение конструкции, значительно дешевле западных аналогов, потребление электроэнергии снижено на 50%; энергосбережение,длительный срок эксплуатации, оптимизация устройства. Все это дает преимущества перед другими устройствами даного типа.