CN104201993A - 一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，包括输入、输出端口均为波导端口的腔体以及固定在腔体内依次连接的输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡，所述腔体的输入端口与输入波导-微带过渡的输入端口通过空间耦合方式连接，所述腔体的输出端口与输出波导-微带过渡的输出端口通过空间耦合方式连接。本发明可应用于收发一体的雷达接收机系统中，具有低噪声、高承载功率特性，可以大大降低毫米波段雷达接收机系统噪声，提升接收机系统抗过载能力。

Description

一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件
技术领域
本发明涉及微波组件技术领域，具体是一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件。
 
背景技术
基于超导材料的极低损耗和临界电流Jc（当电流密度达到一定程度之后，超导薄膜材料呈现失超现象，即损耗增加）特性，由超导材料研制的超导限幅芯片具有低插损、高承载功率等特性；由砷化镓材料制备的低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器工作于低温下具有极低的噪声温度。目前，雷达接收机中的限幅低噪声放大器多采用常规的限幅器和低噪声放大器组成，在毫米波段（Ka频段）的应用上，尚无超导限幅芯片与低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器的组成应用产品。常规的Ka频段限幅低噪声放大器组件噪声大（4.5dB以上）、承载功率小（2.5W以下），不能满足高性能雷达接收机的系统要求。
 
发明内容
本发明的目的在于提供一种噪声小、承载功率大、集成度高的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，解决由于常规的限幅低噪声放大器耐受功率有限而导致现阶段毫米波段雷达接收机承载功率受限的问题。
本发明的技术方案为：
一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，包括输入、输出端口均为波导端口的腔体以及固定在腔体内依次连接的输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡，所述腔体的输入端口与输入波导-微带过渡的输入端口通过空间耦合方式连接，所述腔体的输出端口与输出波导-微带过渡的输出端口通过空间耦合方式连接。
所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，所述输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡依次通过金丝连接。
所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，所述输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡的输入、输出端口均在同一中心线上，并且各端口之间的缝隙均在5mil以内。
所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，所述输入波导-微带过渡、级间匹配电路和输出波导-微带过渡均采用厚度为0.127mm的基片，并通过厚度为0.1mm的焊锡片焊接在腔体内。
所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，所述超导限幅芯片采用厚度为0.5mm的基片，并通过厚度为0.1mm的铟片焊接在腔体内。
所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，所述低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器均通过导电胶黏贴在腔体内。
所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，所述超导限幅芯片采用高温超导薄膜材料，所述低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器均采用砷化镓材料。
由上述技术方案可知，本发明的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件主要是由超导限幅芯片、低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器组成，具有极低的噪声系数（1.5dB以下）和极优的功率承载能力（限幅耐受功率5W以上），并且集成度高，可广泛应用于收发一体的毫米波段雷达接收机系统，有效提升接收机的接收灵敏度，降低误码率，同时抑制发射机泄露到接收机系统中的大功率信号，提升接收机系统的承载功率，预防接收机因过载而导致烧毁。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的输入波导-微带过渡结构示意图；
图3是本发明的超导限幅芯片电路结构示意图；
图4是本发明的低温限幅器模拟电路结构示意图；
图5是本发明的级间匹配电路结构示意图；
图6是本发明的Ka频段低温低噪声放大器电路结构示意图；
图7是本发明的输出波导-微带过渡结构示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图，进一步说明本发明。
如图1～图7所示，一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，包括腔体1、输入波导-微带过渡2、超导限幅芯片3、低温限幅器4、级间匹配电路5、Ka频段低温低噪声放大器6和输出波导-微带过渡7。
腔体1采用黄铜材料，表面镀金，镀层厚度为4μm，其输入端口11和输出端口12均为BJ320波导端口；腔体1的输入端口11连接输入波导-微带过渡2的输入端口21，腔体1的输出端口12连接输出波导-微带过渡7的输出端口72，信号传输通过输入波导-微带过渡2的输入端口21和输出波导-微带过渡7的输出端口72的空间耦合来实现。
输入波导-微带过渡2采用介电常数为2.2、厚度为0.127mm的复合基片，通过厚度为0.1mm的焊锡片焊接在腔体1内；输入波导-微带过渡2的输出端口22通过金丝连接超导限幅芯片3的输入端口31。
超导限幅芯片3采用氧化镁（MgO）作为基片，厚度为0.5mm，在基片两面溅射上5000埃高温超导YBa2Cu3O7-Δ薄膜，在高温超导薄膜上原位溅射500埃金膜，超导转变温度Tc≥90K，临界电流密度Jc≥2×106A/cm2，通过光刻、干法刻蚀、切割等工艺制作超导限幅芯片，其中一面的高温超导薄膜和金膜全部保留，作为接地面，另一面为超导限幅芯片电路，限幅芯片电路由输入端口31、输出端口32及谐振器33组成。超导限幅芯片3通过厚度为0.1mm的铟片焊接在腔体1内，其输出端口32通过金丝连接低温限幅器4的输入端口41。
低温限幅器4采用砷化镓材料，通过导电胶黏贴在腔体1内，其输出端口42通过金丝连接级间匹配电路5的输入端口51；低温限幅器4的输入端口41、输出端口42的位置与超导限幅芯片3的输出端口32、级间匹配电路5的输入端口51在同一中心线上，且各端口之间的缝隙控制在5mil以内。
级间匹配电路5采用介电常数为2.2、厚度为0.127mm的复合基片，通过厚度为0.1mm的焊锡片焊接在腔体1内；级间匹配电路5的输出端口52通过金丝连接Ka频段低温低噪声放大器6的输入端口61。
Ka频段低温低噪声放大器6采用砷化镓材料，通过导电胶黏贴在腔体1内，其输出端口62通过金丝连接输出波导-微带过渡7的输入端口71；Ka频段低温低噪声放大器6的输入端口61、输出端口62的位置与级间匹配电路5的输出端口52、输出波导-微带过渡7的输入端口71在同一中心线上，且各端口之间的缝隙控制在5mil以内。
输出波导-微带过渡7采用介电常数为2.2、厚度为0.127mm的复合基片，通过厚度为0.1mm的焊锡片焊接在腔体1内。
本发明的各组成部分级间通过金丝键合连接在一起，采用高温超导YBa2Cu3O7-Δ薄膜材料制备的超导限幅芯片3能够有效地对外部大信号（5W以上）进入低温限幅器4之前进行衰减，衰减后的信号在进入低温限幅器4后进一步限幅，加强了对后级电路的保护，提高了现有毫米波段限幅低噪声放大器组件的功率承载能力（从2.5W提升到5W以上）；采用砷化镓材料制备的低温限幅器4和Ka频段低温低噪声放大器6工作在20K（-253℃）环境下，其热噪声大幅降低（较常规的限幅低噪声放大器组件的噪声系数降低3dB以上）；同时，通过控制各组成部分的介质基片厚度和腔体深度，来保证级间焊接点在同一水平高度，减小级间损耗，降低整体噪声。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：包括输入、输出端口均为波导端口的腔体以及固定在腔体内依次连接的输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡，所述腔体的输入端口与输入波导-微带过渡的输入端口通过空间耦合方式连接，所述腔体的输出端口与输出波导-微带过渡的输出端口通过空间耦合方式连接。
2.根据权利要求1所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：所述输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡依次通过金丝连接。
3.根据权利要求1所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：所述输入波导-微带过渡、超导限幅芯片、低温限幅器、级间匹配电路、Ka频段低温低噪声放大器和输出波导-微带过渡的输入、输出端口均在同一中心线上，并且各端口之间的缝隙均在5mil以内。
4.根据权利要求1所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：所述输入波导-微带过渡、级间匹配电路和输出波导-微带过渡均采用厚度为0.127mm的基片，并通过厚度为0.1mm的焊锡片焊接在腔体内。
5.根据权利要求1所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：所述超导限幅芯片采用厚度为0.5mm的基片，并通过厚度为0.1mm的铟片焊接在腔体内。
6.根据权利要求1所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：所述低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器均通过导电胶黏贴在腔体内。
7.根据权利要求1所述的一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件，其特征在于：所述超导限幅芯片采用高温超导薄膜材料，所述低温限幅器和Ka频段低温低噪声放大器均采用砷化镓材料。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105635010A (zh) * 2016-01-12 2016-06-01 中国电子科技集团公司第十研究所 Ka频段毫米波谐波直接调制器
CN106712867A (zh) * 2016-12-26 2017-05-24 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种低温放大器功率稳定度测试系统及其测试方法
CN113206067A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 上海交通大学 一种高功率防护系统及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201536351U (zh) * 2009-10-28 2010-07-28 南京才华科技集团有限公司 K波段超低温低噪声放大器
CN204119170U (zh) * 2014-09-04 2015-01-21 中国电子科技集团公司第十六研究所 一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201536351U (zh) * 2009-10-28 2010-07-28 南京才华科技集团有限公司 K波段超低温低噪声放大器
CN204119170U (zh) * 2014-09-04 2015-01-21 中国电子科技集团公司第十六研究所 一体式集成Ka频段超导限幅低噪声放大器组件

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁晓杰: "超导滤波器制作与可靠性初步试验", 《超导技术》 *
张士刚: "Ka波段低温低噪声放大器的研制", 《低温与超导》 *
羊恺: "限幅自保护高温超导接收机前端研究", 《电子科技大学学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105635010A (zh) * 2016-01-12 2016-06-01 中国电子科技集团公司第十研究所 Ka频段毫米波谐波直接调制器
CN105635010B (zh) * 2016-01-12 2018-10-23 中国电子科技集团公司第十研究所 Ka频段毫米波谐波直接调制器
CN106712867A (zh) * 2016-12-26 2017-05-24 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种低温放大器功率稳定度测试系统及其测试方法
CN113206067A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 上海交通大学 一种高功率防护系统及其制备方法
CN113206067B (zh) * 2021-04-30 2022-09-09 上海交通大学 一种高功率防护系统及其制备方法

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