Récepteurs de bande 3 de l'ALMA

Les travaux de développement des récepteurs de bande 3, récepteurs à faible bruit extrêmement sensibles dans la plage 84 - 116 GHz et un élément d'une importance cruciale du projet du vaste réseau d'antennes millimétriques/sub-millimétriques d'Atacama (ALMA), a abouti à la livraison de soixante-treize (73) de ces récepteurs.

Gestionnaire de projet : Keith Yeung
Ingénieur de projet : Stéphane Claude
Chercheur de projet : Doug Johnstone

L'Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC (IHA-CNRC) a développé les détecteurs hétérodynes de 84 - 116 GHz pour le vaste réseau millimétrique/sub-millimétrique d'Atacama (ALMA). L'ALMA est situé à une altitude de 5000 mètres dans la plaine Chajnantor du Nord du Chili - le site d'astronomie sous-millimétrique le plus accessible au monde. La résolution et la sensibilité du réseau constituent une grande évolution par comparaison aux installations existantes. L'ALMA est prêt à devenir la plus importante installation radioastronomique des prochaines décennies.

Cartouche finale en cours de chargement pour l'expédition au Front-End Integration Centre européenne au Royaume-Uni, avec le gestionnaire de projet (à gauche) et l'ingénieur de projet (à droite) au premier plan.

Le programme de développement de récepteurs a compris deux phases. La phase de développement de prototypes (2002-2008) a comporté le développement de 8 prototypes de cartouches répondant aux exigences strictes de l'ALMA. La deuxième phase a été la production des soixante-cinq (65) récepteurs finaux pour livraison au Front-End Integration Centres (FEICs) à Charlottesville (Virginie), Oxford (R.-U.), et Taipei (Taiwan) dans la période commençant en avril 2008 et se terminant en décembre 2011. La vérification et l'expédition des récepteurs a été complété en février 2012.

Le programme de production des récepteurs de bande 3 a devancé la date cible d'achèvement et a été complété selon le budget.

Photographie de cartouches de la bande 3

Le noyau du récepteur est un mélangeur à diode tunnel supraconducteur-isolant-supraconducteur (SIS) qui convertit le signal RF capté par le radiotélescope en un signal de fréquence intermédiaire (FI) centré à 8 GHz et ayant une largeur de bande de 4 GHz. Le détecteur à SIS doit fonctionner à une température de 4 K. On emploie un amplificateur à transistors à haute mobilité d'électrons (HEMT) cryogénique pour amplifier le signal FI de 40 dB avant qu'il soit transmis au système de fin de processus de l'ALMA.

Les spécifications du récepteur sont très exigeantes. La plage de couverture RF est de 84 - 116 GHz, et la largeur de bande IF est de 8 GHz. La température de bruit du récepteur doit être inférieure à 17 K sur 80 % de la bande de fréquence opérationnelle RF, et doit être inférieure à 27 K à toutes les fréquences pour les réponses à bandes latérales doubles. La stabilité en amplification et en phase des récepteurs doit être de moins d'une partie par 10⁴ par seconde. Ces spécifications de conception ont présenté un défi technique considérable.

Liens connexes

Site web ALMA à l'IHA-CNRC

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Instituts:

• Institut Herzberg d'astrophysique du CNRC