Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 9, Numéro 1, janvier 1974
Page(s) 263 - 268
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:0197400901026300
Rev. Phys. Appl. (Paris) 9, 263-268 (1974)
DOI: 10.1051/rphysap:0197400901026300

Conversion gain and noise in a Josephson mixer

Y. Taur, J.H. Claassen et P.L. Richards

Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA


Abstract
Fundamental mixing at 36 GHz in non-hysteretic Nb point contacts has been observed with overall conversion efficiencies in the range 0.33 ≤ η ≤ 4 and mixer noise temperatures in the neighborhood of TM ~ 200 K. The observed conversion efficiencies are in good agreement with the Resistively Shunted Junction model. The observed noise can be accounted for by assuming that the Johnson noise in the shunt resistor is the only source of noise driving the junction. Somewhat larger noise is seen from resonantly coupled mixers than is seen when the mixer is driven from an rf current source. Fundamental mixing in hysteretic junctions is limited to a narrow if bandwidth and gives much larger conversion gain but also larger noise. Parametric amplification at the if frequency is seen in hysteretic junctions. Fourth order harmonic mixing with ωLO/2 π at 9 GHz has been achieved with performance almost comparable to fundamental mixing. Cavity mode mixing appears less promising.


Résumé
Nous avons obtenu des rendements de conversion compris entre 0,33 et 4 et des températures de bruit de l'ordre de 200 K, pour des mélangeurs constitués par des contacts à pointes non hystérétiques, et fonctionnant à 36 GHz. Ces rendements de conversion sont en bon accord avec le modèle de la jonction shuntée par une résistance. On rend compte du bruit observé, en supposant que le bruit Johnson de la résistance shunt, est la seule source de bruit. Quand le mélangeur est couplé à un système résonnant, le bruit est un peu plus grand que lorsqu'il est polarisé par une source de courant rf. Le mélange avec la fréquence fondamentale dans les jonctions hystérétiques est limité à une bande IF étroite, et donne un gain de conversion plus grand, mais aussi un bruit plus grand. Une amplification paramétrique à la fréquence IF est mise en évidence dans les jonctions hystérétiques. On a obtenu le mélange du quatrième harmonique de 9 GHz avec des performances presque aussi bonnes que pour la fréquence fondamentale. Le mélange par couplage des modes d'une cavité apparaît moins prometteur.

PACS
8525C - Josephson devices.

Key words
Frequency mixing -- Frequency conversion -- Noise temperature -- Josephson junctions -- Parametric amplification -- Local oscillator -- Performance evaluation -- Microwave coupler -- IV characteristic -- Harmonics -- Noise measurement