Forskare vid Chalmers har utvecklat en ny generation av förstärkare, som European Space Agency (ESA) ska använda världen över för att ta emot signaler från sina rymdsonder och satelliter. Med de nya förstärkarna kommer ESA att kunna mäta data som idag döljs i brus.

ESA:s station DSA2 (Deep Space Antenna 2) är försedd med en 35-meters parabolantenn. DSA2 är beläget i Cebreros, nära Avila, Spanien.
Foto: European Space Agency/ESA

Forskargruppen har utvecklat och byggt 30 ultrakänsliga kylda förstärkare för mottagning av satellitsignaler. De kommer bland annat att användas i parabolantennen Cerbreros, som ska uppgraderas inom några veckor. Cerbreros ger daglig information om rymdprojekten Venus Express, Mars Express och Rosetta.

ESA:s satelliter undersöker och bevakar bland annat atmosfärförändringar på jorden. Deras rymdsonder samlar data om solsystemet, de olika planeterna och även kometerna. Signalerna från både satelliter och rymdsonder tas emot av antenner, som är utspridda över jordens yta för att signalerna ska kunna tas emot oberoende av jordens rotation. I dessa antenner är förstärkare ett av de viktigaste byggblocken.

De nya förstärkarna från Chalmers har flera fördelar jämfört med sina föregångare. Framför allt ger de lägre brus, vilket medför stora möjligheter för bland annat rymdforskningen.

─ Kommunikationen blir säkrare. Tillgängligheten till satelliterna blir också bättre, eftersom man kommer att kunna följa dem längre ner mot horisonten där atmosfärbruset ökar, säger Piotr Starski, en av de chalmersforskare som har utvecklat förstärkarna.

Bruset i förstärkare anges i så kallad brustemperatur, och mäts i Kelvin. De nya förstärkarna har ett brus på bara 4 Kelvin.

─ Det är exceptionellt bra för den här typen av kretsar, på gränsen till ”state of the art”, säger Piotr Starski. Dessutom har vi använt ett modernare byggsätt som har gjort förstärkarna mycket mindre och billigare än sina föregångare.

Förstärkarna är byggda med så kallade integrerade monolitiska mikrovågskretsar (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit), vilket betyder att de är kompletta komponenter som är mycket enklare att montera. Tidigare har man inte lyckats bygga kylda MMIC-förstärkare med tillräckligt bra prestanda. Men chalmersforskarnas förstärkare har lika bra prestanda som hybridbyggda förstärkare, som är betydligt dyrare och mer komplicerade att tillverka.

Tillverkningen av förstärkarna har gjorts i samarbete med företaget Low Noise Factory. Anledningen till att ESA beställde förstärkarna av just Chalmers uppges vara att Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers är en av mycket få platser i världen som kan utveckla kylda förstärkare med lågt brus och tillräckliga prestanda, speciellt som MMIC, enligt ett pressmeddelande.

Länk till animation som visar hur de Chalmerstillverkade förstärkarna används i parabolantennen Cerbreros.

Filed under: SvenskTeknik