前置放大器在高頻信號檢測系統(tǒng)中的作用

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

對于一個信號檢測系統(tǒng)來說除了檢測的頻率范圍和靈敏度以外，動態(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)與輸入功率成線性關(guān)系，當(dāng)增大輸入信號的功率,直到輸出響應(yīng)呈現(xiàn)飽和趨勢(比線性響應(yīng)值低了3dB), 這時的功率是動態(tài)范圍的上限;反之，當(dāng)減小輸入信號功率，直至不能檢測出信號，這時的功率是動態(tài)范圍的下限.對于一個基于約瑟夫森結(jié)的高頻信號檢測系統(tǒng)它的動態(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，在以下的實驗中將兩個不同電壓噪聲密度的前置放大器分別接入高頻信號檢測系統(tǒng)進行頻譜檢測,得到的結(jié)果證實了這一點。

ATA-5210是用于極微小信號檢測的前置放大器，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前置放大器進行了高頻信號檢測，實驗結(jié)果證明：在溫度一定、結(jié)的特性不變的情況下，高頻信號檢測系統(tǒng)的小檢測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到輸入信號時，使用輸入電壓噪聲密度較小的前置放大器*有可能很好地檢測出輸入信號的頻譜。

因此，對于一個基于約瑟夫森結(jié)的高頻信號檢測系統(tǒng)通過選擇輸入電壓噪聲密度更低的前置放大器來提高系統(tǒng)的性能是*可行的.