Amplificadores de baixo ruído para aplicações em radioastronomia

Abstract

Atualmente, a investigação do Universo representa um desafio enorme para a Humanidade e qualquer descoberta ou inovação é sempre significativa. A radioastronomia tem sido responsável por alguns destes avanços tais como a descoberta de pulsares e da radiação cósmica de fundo em microondas. O nosso conhecimento acerca do Universo é ainda limitado e esta busca pelo desconhecido continua. A prova disso mesmo está no início da construção do Square Kilometre Array que é rotulado como o maior e mais sensível radiotelescópio do mundo. Este projeto vai abrir novos horizontes na descoberta científica e terá como objectivo responder a algumas questões fundamentais da astronomia. Este trabalho enquadra-se precisamente na área da radioastronomia. Inovação nesta área de investigação exige o desenvolvimento e o teste de novas tecnologias de recetores de radioastronomia. A necessidade de elevada resolução exige recetores contribuindo com pouco ruído relativamente à medição a efetuar e uma largura de banda muito maior do que um sistema de telecomunicações normal. O componente crítico no desempenho do recetor em termos de ruído é o amplificador de baixo ruído. Este trabalho de Mestrado consiste no desenho e implementação de um amplificador de baixo ruído funcional na banda X para ser selecionado como candidato para uma experiência em radioastronomia. Os resultados da simulação do amplificador e do respetivo desempenho em laboratório também estão documentados.

Nowadays, understanding the Universe still represents a great challenge for the mankind and what may look like a small step forward becomes a huge leap all from a sudden. Radio astronomy has been responsible for some of these huge scientific leaps with many discoveries made in radio frequencies such as the discovery of pulsars and the cosmic microwave background. Our knowledge about the Universe is still limited and this search for the unknown continues. Evidence of this is the beginning of the construction of the Square Kilometre Array that is labeled as the world's largest and most sensitive radio telescope. This project will lead the way in scientific discovery and will aim to solve some of the biggest questions in the field of astronomy. This work precisely falls within the radio astronomy scientific field. Advances in radio astronomy research require the development and evaluation of new technologies of radio astronomy receivers. The demanding of higher resolution requires receivers with front-ends adding low noise relatively to the weak signal to measure and a wider bandwidth than an average telecommunication system. The critical component of a receiver in terms of noise performance is the low-noise amplifier. This Master's thesis consists in the design and implementation of a low-noise amplifier operating within the X band to be selected as a candidate for a radio astronomy experience. The simulation results of the amplifier and the respective performance in a laboratory environment are also presented.