Supraleitende koplanare Mikrowellenfilter für radioastronomische Empfänger bei 15 K

Abstract

In dieser Arbeit wird die anwendungsorientierte Entwicklung von Empfangsfiltern für das Radioteleskop des Max Planck Institutes für Radioastronomie (MPIfR) in Effelsberg vorge-stellt. Dort bestand großes Interesse an Bandpassfiltern für das 21 cm bzw. 11 cm Band, die bei radioastronomischen Polarisationsmessungen zum Einsatz kommen sollen. Für beide Bänder sind jeweils zwei zirkularpolarisierte Empfangskanäle auf ein Polarimeter geschaltet, das eine Empfängerrauschtemperatur von ca. 5 K besitzt. Die schmalbandigen Vorfilter für jeden einzelnen Kanal sollen daher im Durchlassbereich eine extrem kleine Dämpfung und möglichst identische Übertragungscharakteristiken (Streuparameter) bei einer Betriebstemperatur von 15 K aufweisen. Dabei soll dieses Ergebnis ohne jegliche nachträgliche mechanische Abstimmung, wie z. B. durch die Verwendung keramischer Schrauben, erreicht werden. Für die spätere Endmontage auf einem Kaltfinger im Hochvakuum, wird zudem ein möglichst hoher Grad an Miniaturisierung der einzelnen Bandpässe angestrebt, um die Packungsdichte des Komplettsystems zu erhöhen. Neben der notwendigen Filtersynthese, um die geforderten Übertragungscharakteristiken zu erreichen, werden die benötigten Materialien mit ihren Eigenschaften beschrieben, mittels derer die elektrischen Anforderungen der konzipierten Netzwerke erfüllt werden können. Darüber hinaus werden die Bauelemente, um das Ziel einer hohen Integration der einzelnen Bandpässe zu erreichen, und die Entwicklung sowie Auslegung koplanarer Leitungsresonatoren in Mäanderform für den modularen Aufbau der Bandpässe vorgestellt. Mit den gewonnenen Resultaten aus Simulationen und insbesondere Mes-sungen an realisierten Filterexemplaren schließt diese Arbeit.