Optimization of Low-Noise Amplifiers for Cryogenic Performance for Radio Astronomy

射电天文学低温性能低噪声放大器的优化

基本信息

  • 批准号:
    1911220
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 153.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project seeks to transform the understanding of low noise amplifiers and produce a new generation of such devices. Low noise amplifiers are a critical technology for radio astronomy, and they also have other practical applications. This project consists of a combined theoretical and experimental approach toward improving the understanding and performance of these devices and deploying new devices for astronomy. Continued US leadership in radio astronomy as well as quantum computing and advanced radar systems depends on such progress. Radio astronomy (such as the recent imaging of a black hole) addresses a basic human need to understand the universe. Quantum computing will provide increased cyber-security, and advanced radar systems help secure the national defense. This project will develop a theoretical solid-state physics-based description of the sources of noise in indium phosphide (InP) high electron-mobility transistors (HEMT) and use it to optimize the cryogenic performance of low noise amplifiers. In order to perform the experimental aspect of this work, a new test and measurement facility, an automated cryogenic probe station, will be developed and used. The chip sets produced by this project will facilitate the ongoing, and future, fabrication of new instruments and facilities such as the next-generation Very Large Array (ngVLA) and radio cameras for the Green Bank Telescope. These new facilities will enable transformative science in the areas of large-scale spectroscopic mapping of the Milky Way and nearby galaxies; studying the first galaxies via measurements of highly-redshifted carbon-monoxide (CO); and unveiling the formation of solar system analogs on terrestrial scales.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目旨在改变对低噪声放大器的理解,并生产新一代这样的设备。低噪声放大器是射电天文学的一项关键技术,它们也有其他实际应用。该项目包括理论和实验相结合的方法,以提高对这些设备的理解和性能,并为天文学部署新的设备。美国在射电天文学、量子计算和先进雷达系统方面的持续领导地位取决于这些进展。射电天文学(比如最近对黑洞的成像)解决了人类理解宇宙的基本需求。量子计算将增强网络安全,先进的雷达系统有助于确保国防安全。该项目将对磷化铟(InP)高电子迁移率晶体管(HEMT)中的噪声源进行基于固体物理的理论描述,并将其用于优化低噪声放大器的低温性能。为了进行这项工作的实验方面,将开发和使用一种新的测试和测量设备,即自动低温探针站。该项目生产的芯片组将促进正在进行的和未来的新仪器和设施的制造,如下一代甚大阵列(ngVLA)和格林班克望远镜的射电相机。这些新设施将使银河系和附近星系的大规模光谱测绘领域的科学变革成为可能;通过测量高度红移的一氧化碳(CO)来研究第一个星系;并揭示了太阳系类似物在地球尺度上的形成。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Theory of drain noise in high electron mobility transistors based on real-space transfer
基于实空间转移的高电子迁移率晶体管漏极噪声理论
  • DOI:
    10.1063/5.0069352
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Esho, Iretomiwa;Choi, Alexander Y.;Minnich, Austin J.
  • 通讯作者:
    Minnich, Austin J.
Self-heating of cryogenic high electron-mobility transistor amplifiers and the limits of microwave noise performance
低温高电子迁移率晶体管放大器的自热和微波噪声性能的限制
  • DOI:
    10.1063/5.0103156
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Ardizzi, Anthony J.;Choi, Alexander Y.;Gabritchidze, Bekari;Kooi, Jacob;Cleary, Kieran A.;Readhead, Anthony C.;Minnich, Austin J.
  • 通讯作者:
    Minnich, Austin J.
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分立 HEMT 温度相关微波噪声的实验表征:漏极噪声和实空间传输
Characterization of self-heating in cryogenic high electron mobility transistors using Schottky thermometry
  • DOI:
    10.1063/5.0063331
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Alexander Y. Choi;Iretomiwa Esho;Bekari Gabritchidze;J. Kooi;A. Minnich
  • 通讯作者:
    Alexander Y. Choi;Iretomiwa Esho;Bekari Gabritchidze;J. Kooi;A. Minnich
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    2015
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  • 作者:
    Simon Harper;Clive Dickinson;Kieran Cleary
  • 通讯作者:
    Kieran Cleary
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