Tecniche e sistemi per la misura e caratterizzazione di dispositivi attivi per la ricezione ad alta sensibilità e amplificazione a basso rumore a frequenze sub-millimetriche

Il lavoro svolto durante il periodo di dottorato, ha riguardato l’insieme delle tecniche e dei sistemi di misura necessari per effettuare la caratterizzazione e modellistica di dispositivi attivi ad alte prestazioni di rumore a temperature criogeniche. Per sistemi ad alta sensibilità si intendono tutti quegli apparati elettronici, come ad esempio i front-end di ricezione di segnali, che sfruttano tecnologie a bassissimo rumore per applicazioni che spaziano dalla radioastronomia al monitoraggio della Terra fino alle telecomunicazioni. Questi sistemi, a seconda del tipo di sorgente da analizzare, possono lavorare a frequenze che si estendono dalle microonde al submillimetrico. L’elemento chiave al fine di migliorare le prestazioni dei ricevitori in termini di bassa temperatura di rumore, è il raffreddamento criogenico. La progettazione dell’elettronica necessaria per sviluppare front-end criogenici, richiede l’utilizzo di modelli dei dispositivi attivi a temperature criogeniche da poter essere utilizzati dai progettisti all’interno dei software di progettazione. L’apparato che permette la caratterizzazione di dispositivi attivi ad alte frequenze e la misurazione di stadi di amplificazione a basso rumore, è la probe station criogenica, cuore di questa tesi di dottorato. L’adozione di sistemi complessi, come apparati criogenici, per migliorare le prestazioni di sistemi elettronici è affiancata allo sviluppo di tecnologie a stato solido a basso rumore allo stato dell’arte che coprano frequenze sempre più elevate. Tali tecnologie rivestono un ruolo fondamentale nei front-end dei sistemi di imaging passivo, i quali, richiedono, in alcuni casi, il raffreddamento criogenico per soddisfare specifiche inerenti alla sensibilità di rilevamento del segnale.