CN117833832A - 一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法，属于低温微波器件领域。该放大器包括通过三级放大管芯电路级联的低噪声匹配电路、第一级联匹配电路、第二级联匹配电路和输出匹配电路；三级放大管芯电路包括第一级放大管芯电路、第二级放大管芯电路和第三级放大管芯电路；第一级放大管芯电路包括连接在低噪声匹配电路与第一级联匹配电路之间的第一级管芯T1；第二级放大管芯电路包括连接在第一级联匹配电路与第二级联匹配电路之间的第二级管芯T2；第三级放大管芯电路包括连接在第二级联匹配电路与输出匹配电路之间的第三级管芯T3。本发明能拓宽放大器的工作带宽，提高电路稳定性，实现整个放大器的增益平坦特性，具有功耗小、噪声温度低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及低温微波器件技术领域，具体涉及一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法。
背景技术
微波放大器是现代微波、毫米波通信技术和电子战等应用中一个极其重要的部分，是微波、毫米波系统中的核心器件。低温低噪声放大器作为接收机前段的重要部分，其主要作用是对接收到的微弱信号进行放大，并以足够高的增益克服后续各级的噪声，其对整个系统的噪声起决定性的作用，因而放大器成为制约系统性能和技术水平的关键器件。
随着集成度和微波工艺的迅速提高，人们对低温低噪声放大器件的性能指标提出了更高的要求。尤其对于极低温环境下工作的低温电子器件，由于低温器件本身发出的信号非常微弱，以及热噪声的干扰，在低温低噪声放大器接收信号的过程中，可以在引入极低噪声的条件下，将这些微弱信号进行了放大增强。为了适应更为广泛的情况，宽频带、低功耗、低温的放大器越来越受到人们的青睐。目前4～8GHz的低噪放，因为指标要求中对噪声温度的要求最高，其噪声温度和低功耗指标以及指标一致性在极低温环境下都不够理想，噪声温度指标都比较高，元器件和电路功耗都比较大，很难维持在一个足够低的环境，无法保证其在低温环境下的性能的平稳性。
因此，需要设计一款低温低噪声放大器，提高低温低噪声放大器噪声水平和高增益水平，降低其功耗，以适应越来越高要求的使用环境。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种超低温极低噪声放大器，该放大器包括通过三级放大管芯电路级联的低噪声匹配电路、第一级联匹配电路、第二级联匹配电路和输出匹配电路。
所述三级放大管芯电路包括第一级放大管芯电路、第二级放大管芯电路和第三级放大管芯电路；所述第一级放大管芯电路包括连接在低噪声匹配电路与第一级联匹配电路之间的第一级管芯T1；所述第二级放大管芯电路包括连接在第一级联匹配电路与第二级联匹配电路之间的第二级管芯T2；所述第三级放大管芯电路包括连接在第二级联匹配电路与输出匹配电路之间的第三级管芯T3。
进一步的，所述第一级放大管芯电路采用金丝电感的无耗串联负反馈电路；所述第二级放大管芯电路和所述第三级放大管芯电路采用金丝电感串联负反馈电路。
所述第一级管芯T1的栅极通过金丝wire2连接到所述低噪声匹配电路，源极通过金丝wire3接地，漏极通过金丝wire4与第一级联匹配电路连接。
所述第二级管芯T2的栅极通过金丝wire6连接到所述第一级联匹配电路，源极通过金丝wire7接地，漏极通过金丝wire8与所述第二级联匹配电路连接。
所述第三级管芯T3的栅极通过金丝wire10连接到所述低噪声匹配电路，源极通过金丝wire11接地，漏极通过金丝wire12与所述输出匹配电路连接。
进一步的，所述低噪声匹配电路包括电容C1、微带线TL2和第一偏置电路；所述第一偏置电路包括微带线TL3、滤波电容C5、滤波电容C6和电阻R1。
所述电容C1的一端与微带线TL1相连，另一端通过金丝wire1与所述微带线TL2的输入端连接；所述电阻R1通过金丝wire20与所述微带线TL3的供电端连接；所述微带线TL2的输出端经金丝wire2与所述第一级管芯T1的栅极连接；所述滤波电容C5与滤波电容C6并联在所述电阻R1的两端。
所述第一偏置电路提供第一级管芯T1的栅压VG1并与外部电源连接。
进一步的，所述第一级联匹配电路包括电容C2、微带线TL4、微带线TL6、第二偏置电路和第三偏置电路；所述第二偏置电路包括微带线TL5、电阻R2和电容C7；所述第三偏置电路包括电阻R3、微带线TL7和电容C8。
所述微带线TL4的输入端经金丝wire4与所述第一级管芯T1的漏极相连；所述电容C2的一端与所述微带线TL4的输出端连接，所述电容C2的另一端经金丝wire5与所述微带线TL6的输入端连接；所述微带线TL6的输出端经微带线wire6与所述第二级管芯T2的栅极连接；所述电阻R2经金丝wire18与所述微带线TL5的供电端连接；所述电容C7经金丝wire19与所述电阻R2连接；所述电阻R3与所述微带线TL6连接；所述电容C8经金丝wire17与所述微带线TL7连接。
所述第二偏置电路提供第一级管芯T1的漏压VD1并与外部电源连接。
所述第三偏置电路提供第二级管芯T2的栅压VG2并与外部电源相连。
进一步的，所述第二级联匹配电路包括电容C3、微带线TL8、微带线TL9、第四偏置电路和第五偏置电路；所述第四偏置电路包括电阻R4和电容C9；所述第五偏置电路包括电阻R5、微带线TL10和电容C10；
所述第二级联匹配电路中微带线TL8的输入端经金丝wire8与第二级管芯T2的漏极相连；电容C3一端经微带线wire9与微带线TL8的输出端连接，电容C3另一端与微带线TL9的输入端连接；微带线TL9的输出端经微带线wire10与第三级管芯T3的栅极连接；第四偏置电路中电阻R4经金丝wire15与微带线TL8连接，电容C9经金丝wire16与电阻R4连接；第五偏置电路中的电阻R5与微带线TL9连接，电容C10经金丝wire14与微带线TL10连接。
所述第四偏置电路提供第二级管芯T2的漏压VD2并与外部电源连接。
所述第五偏置电路提供第三级管芯T3的栅压VG3并与外部电源连接。
进一步的，所述输出匹配电路包括电容C4、微带线TL11、微带线TL14、电阻R7和第六偏置电路；所述第六偏置电路包括电阻R6、微带线TL12、微带线TL13和电容C11。
所述微带线TL11的输入端经金丝wire12与所述第三级管芯T3的漏极相连；所述电阻R7的一端与所述微带线TL11的输出端连接，另一端与所述微带线TL14的输入端连接；所述电容C4的一端与所述微带线TL14连接，另一端经金丝wire13与微带线TL15相连；所述电阻R6的一端与所述微带线TL12的供电端连接，另一端与所述微带线TL13的一端连接；所述微带线TL13的另一端与电容C11相连。所述电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10和电容C11均有一端接地。
所述第六偏置电路提供第三级管芯T3的漏压VD3并与外部电源连接。
进一步的，所述电容C1、C2、C3和C4均采用芯片电容；
所述电阻R1、R2和R4均采用芯片电阻；
所述电阻R3、R5、R6和R7均采用0402封装薄膜电阻。
进一步的，所述第一级管芯T1和所述第二级管芯T2的栅指数为2，总栅宽均为150um；所述第三级管芯T3的栅指数均为4，总栅宽80um。
进一步的，所述低噪声匹配电路与微带线TL1连接；
所述输出匹配电路经金丝wire13与微带线TL15连接。
一种上述超低温极低噪声放大器的仿真方法，该方法包括：
S1、采用低温下在片测试并剥离PAD寄生参数的方式获取电路参数，选定HEMT低温在片测试及去嵌入技术来确定低温参数模型；
S2、建立低温电路模型，利用有源期间等效噪声模型进行建模仿真，采用small-signal equivalent circuits model噪声模型作为噪声模型，其中的放大器采用100nmInP HEMT低功耗薄膜电路匹配设计技术实现。
和现有技术相比，本发明的优点为：
(1)本发明可以降低整个电路对晶体管自身性能变化的敏感度，获得较好的输入阻抗匹配和较低的噪声温度，增大工作频带内放大器输入端口阻抗的实部进而增加稳定性，增加放大器的线性度，同时金丝模型准确，低温参数变化小，在低温低噪声放大器设计上有其独特优势。
(2)本发明中的三级放大管芯电路采用InP HEMT管芯和微带匹配以及薄膜器件匹配电路设计。第一级放大管芯电路，采用金丝电感的无耗串联负反馈电路，主要实现超低噪声温度指标。第二级放大管芯电路，采用四根金丝电感串联负反馈电路的形式，主要考虑增益放大，用于提高电路稳定性，同时对第一级放大管芯电路的增益不平坦度进行补偿，实现整个放大器的增益平坦特性。第三级放大管芯电路，采用两根金丝的串联负反馈电路，管芯和电容电阻之间采用金丝进行匹配，用于增加带宽和稳定性。
附图说明
图1是本发明中超低温极低噪声放大器的电路原理图；
图2是本发明中超低温极低噪声放大器的噪声温度实测曲线示意图；
图3是本发明中超低温极低噪声放大器的驻波实测曲线示意图；
图4是本发明中超低温极低噪声放大器的增益实测曲线示意图。
其中：
1、低噪声匹配电路，2、第一级联匹配电路，3、第二级联匹配电路，4、输出匹配电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种超低温极低噪声放大器，该放大器包括低噪声匹配电路1、第一级联匹配电路2、第二级联匹配电路3和输出匹配电路4。其中，低噪声匹配电路1、第一级联匹配电路2、第二级联匹配电路3和输出匹配电路4之间通过三级放大管芯电路级联。
本实施例为设计在4-8GHz频段的低噪放，其指标要求中对噪声温度的要求最高。首先，在设计噪声参数时，选择了低噪声的LNA。研制低噪声场效过程中，第一级管芯、第二级管芯和第三级管芯，均采用了InP HEM管芯，保证了本实施例所述的放大器满足低温低噪声要求，使其最小噪声温度在4-8GHz只有0.18dB，低温下通过调整工作点，可以达到更好地噪声水平。其次，本实施例还满足带宽要求，管芯在4-8GHz频带内增益可到16dB，可以多级匹配实现38dB增益需求。再次，本实施例所述得放大器的功耗低，在常温下只有工作电压电流1.2V/12mA，低温下工作电压电流0.5V/5mA。
三级放大管芯电路采用负反馈电路，负反馈电路包括源极(或发射级)串联负反馈电路和漏极(或集电极)并联负反馈电路。虽然使用负反馈电路会在一定程度上影响放大器的噪声温度和最大可用增益，在多倍频程的非常宽的工作频带内，负反馈电路可以提供平坦的增益和优良的输入输出驻波比，同时，负反馈电路还具有电路简单、输入输出匹配网络便于优化设计、电路尺寸很小的优点。
采用串联负反馈电路可以降低整个电路对晶体管自身性能变化的敏感度，获得较好的输入阻抗匹配和较低的噪声温度，增大工作频带内放大器输入端口阻抗的实部进而增加稳定性，增加放大器的线性度。采用并联负反馈电路是在栅极和漏极间引入RLC电路，使得FET的输入、输出阻抗迅速接近50Ω，改善放大器的稳定性。通过对以上两种负反馈电路的使用，可在宽频带内实现超低噪声温度指标的同时保证增益的平坦性。
如图1所示，所述三级放大管芯电路包括第一级放大管芯电路、第二级放大管芯电路和第三级放大管芯电路；所述第一级放大管芯电路包括连接在低噪声匹配电路1与第一级联匹配电路2之间的第一级管芯T1；所述第二级放大管芯电路包括连接在第一级联匹配电路2与第二级联匹配电路3之间的第二级管芯T2；所述第三级放大管芯电路包括连接在第二级联匹配电路3与输出匹配电路4之间的第三级管芯T3。
在本实施例中，三级放大管芯电路采用金丝负反馈电路，可在宽频带内实现超低噪声系数指标的同时保证增益的平坦性。第一级放大管芯电路的噪声性能基本上决定了整个电路的总噪声温度，其噪声温度越小，增益越大，整个电路的噪声温度就越小，所以第一级放大管芯电路按实现最佳噪声温度设计。第一级放大管芯电路采用串联负反馈电路的形式，其噪声温度越小，增益越大，整个电路的噪声温度就越小，基本上决定了整个电路的总噪声温度，按实现最佳噪声温度设计。第二级放大管芯电路主要起到提高电路稳定性，主要考虑增益放大，同时对第一级放大管芯电路的增益不平坦度进行补偿，实现整个放大器的增益平坦特性，电路同样是串联负反馈实现，但是反馈系数要比第一级小，设计上在芯片源级分别长度两根0.3mm，直径25um的金丝。第三级放大管芯电路采用管芯电路，保证满足输出1dB压缩点功率和输出驻波的要求，电路采用并联负反馈增加带宽和稳定性，但是反馈系数要比第一级放大管芯电路小，设计上在芯片源级分别长度两0.3mm，直径25um的金丝。管芯和电容电阻之间采用金丝进行匹配。
作为优选的技术方案，低噪声匹配电路1包括电容C1、微带线TL2和第一偏置电路。第一偏置电路包括微带线TL3、电容C5、电容C6和电阻R1。低噪声匹配电路1中电容C1通过金丝wire1与微带线TL2的输入端连接，第一偏置电路中电阻R1通过金丝wire20与微带线TL3的供电端连接，微带线TL2的输出端经金丝wire2与第一级管芯T1的栅极连接，滤波电容C5、滤波电容C6并联在电阻R1的两端。
作为优选的技术方案，第一级联匹配电路2包括电容C2、微带线TL4、TL6、第二偏置电路和第三偏置电路。第二偏置电路包括微带线TL5、电阻R2和电容C7。第三偏置电路包括电阻R3、微带线TL7和电容C8。第一级联匹配电路2中微带线TL4的输入端经金丝wire4与第一级管芯T1的漏极相连，电容C2一端与微带线TL4的输出端连接，电容C2另一端经金丝wire5与微带线TL6的输入端连接，微带线TL6的输出端经微带线wire6与第二级管芯T2的栅极连接，第二偏置电路中的电阻R2经金丝wire18与微带线TL5的供电端连接，电容C7经金丝wire19与电阻R2连接，第三偏置电路中的电阻R3与微带线TL7连接，电容C8经金丝wire17与微带线TL7连接。
作为优选的技术方案，第二级联匹配电路3包括电容C3、微带线TL8、TL9、第四偏置电路和第五偏置电路。第四偏置电路包括电阻R4和电容C9。第五偏置电路包括电阻R5、微带线TL10和电容C10。第二级联匹配电路3中微带线TL8的输入端经金丝wire8与第二级管芯T2的漏极相连，电容C3的一端经微带线wire9与微带线TL8的输出端连接，电容C3的另一端与微带线TL9额输入端连接，微带线TL9的输出端经微带线wire10与第三级管芯T3的栅极连接，第四偏置电路中电阻R4经金丝wire15与微带线TL8连接，电容C9经金丝wire16与电阻R4连接，第五偏置电路中电阻R5与微带线TL9连接，电容C10经金丝wire14与微带线TL10连接。
作为优选的技术方案，输出匹配电路4包括电容C4、微带线TL11、TL14、电阻R7和第六偏置电路。第六偏置电路包括电阻R6、微带线TL12、微带线TL13和电容C11。输出匹配电路中微带线TL11的输入端经金丝wire12与第三级管芯T3的漏极相连，电阻R7一端与微带线TL11的输出端连接，另一端与微带线TL14的输入端连接，电容C4与微带线TL14连接，第六偏置电路中电阻R6的一端与微带线TL12的供电端连接，另一端与微带线TL13连接，电容C11与微带线TL13连接。
作为优选的技术方案，第一偏置电路提供第一级管芯的栅压VG1并与外部电源连接；第二偏置电路提供第一级管芯的漏压VD1并与外部电源连接；第三偏置电路提供第二级管芯T2的栅压VG2并与外部电源相连；第四偏置电路提供第二级管芯T2的漏压VD2并与外部电源连接；第五偏置电路提供第三级管芯T3的栅压VG3并与外部电源连接；第六偏置电路提供第三级管芯T3的漏压VD3并与外部电源连接。
作为优选的技术方案，低噪声匹配电路与微带线TL1连接，输出匹配电路经金丝wire13与微带线TL15连接。
需要说明的是，电容C1、C2、C3和C4均采用芯片电容，电容C1、C2、C3和C4装配时靠近微带线放置，保证键合间距小。电阻R1、R2、R4采用芯片电阻，R3、R5、R6和R7采用0402封装薄膜电阻。本实施例中的串联匹配电容C1选用尺寸为0.38×0.38×0.1mm的芯片电容，电容值为1pF；并联滤波电容C2、C3、C4选用尺寸为0.38×0.38×0.1mm的芯片电容，电容值为3pF；电阻R1选用0.5×0.5×0.1mm封装大小的芯片电阻，阻值为20Ω，电阻R2、R4选用1×0.5×0.1mm封装大小的芯片电阻，阻值为50Ω；微带线TL1和阻抗微带线TL15为50Ω标准输入输出微带，其余微带线TL2到TL14根据电路阻抗匹配微带；微带基板选用厚度为0.254mm，介电常数为2.2的高频微波板；电容C1与微带TL2连接的金丝wire1选用直径为25um规格，长度约为300um。
在本实施例中，三级管芯放大管芯电路中的管芯的工作频率可到30GHz，设计输入最佳噪声匹配电路，将匹配微带电路、薄膜器件以及管芯通过金丝级联起来，并通过调整微带线TL2和微带线TL3的长度和宽度来改变阻抗参数，达到对第一级管芯T1的低噪声匹配，并且可继续优化工作带宽、噪声温度、驻波等技术参数。本实施例设计针对C波段工作频率的噪声温度核心指标进行优化，具体是通过微波电路板的制作微带线TL2和微带线TL3，来实现输入低阻抗到芯片高阻抗的过渡，实现管芯的最佳噪声匹配。电容C1和电阻R1等薄膜器件均为高Q值的微波匹配器件，这些器件通过金丝连接到微带和管芯，共同实现第一级InPHEMT管芯(即第一级管芯T1)的最佳噪声匹配，并且实现管芯的供电输入和电源输入的射频隔离。
作为优选的技术方案，本实施例中第一级管芯T1和第二级管芯T2栅宽为2×75um，第三级管芯T3栅宽为4×20um。第一级管芯T1的栅极通过金丝wire2连接到低噪声匹配电路，源极通过金丝wire3接地，漏极通过金丝wire4与第一级联匹配电路连接。第二级管芯T2的栅极通过金丝wire6连接到第一级联匹配电路，源极通过金丝wire7接地，漏极通过金丝wire8与第二级联匹配电路连接。第三级管芯T3的栅极通过金丝wire10连接到低噪声匹配电路，源极通过金丝wire11接地，漏极通过金丝wire12与输出匹配电路连接。
为了保证上述放大器技术指标的实现以及上述放大器电路的合理性，本发明采用以下方法对上述放大器进行仿真。
本实施例有源器件的低温电路模型建立采用低温下在片测试并剥离PAD寄生参数的方式而获得，选定HEMT低温在片测试及去嵌入技术来确定低温参数模型。有源器件等效噪声模型建模采用small-signal equivalent circuits model噪声模型，放大器采用100nm InP HEMT低功耗薄膜电路匹配设计技术。
有源器件低温电路模型直接影响低温低噪声放大器设计的准确度，以至于影响低温低噪声放大器的幅频特性及噪声特性等关键指标。本实施例有源器件低温电路模型的建立，能够有效提升设计成功率，减小修正次数，从而达到降低流片次数，并减少成本缩短设计周期。
在测试过程中，基于100nm栅长不同掺铟比例InP HEMT不同温度下的输出等特性曲线能够得到，更低的掺铟比例下的电流会更小，根据实验证明其具有更低的噪声，在5K环境温度同样功耗条件下，65％的掺铟比例相对80％最小噪声温度要小1K左右，在低噪放整体噪声在3-4K左右环境温度下，降低1K相当于噪声下降了25％-30％的比例。
综上所述，本发明实施提供的一种C波段低温低噪声放大器设计的工作频率范围为4～8GHz，测试时校准仪器后将放大器安装在低温杜瓦内，密封抽空后制冷，当器件工作温度降至4K以下后，保持温度1个小时，用高精度噪声测试平台测试器件的噪声温度，实测曲线如图2所示，用矢量网络分析仪测试器件的驻波和增益，实测曲线如图3和图4所示，从图2中可以看出器件的噪声温度小于3K，增益大于40dB。由图3可以看出，在4-8G之间输入和输出驻波均小于-10dB。由图4可以看出，增益大于40dB。通过图3和图4可知，驻波和增益的指标非常好已属于国际先进水平。
以上所述实施例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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种超低温极低噪声放大器，其特征在于，该放大器包括通过三级放大管芯电路级联的低噪声匹配电路(1)、第一级联匹配电路(2)、第二级联匹配电路(3)和输出匹配电路(4)；
所述三级放大管芯电路包括第一级放大管芯电路、第二级放大管芯电路和第三级放大管芯电路；所述第一级放大管芯电路包括连接在低噪声匹配电路(1)与第一级联匹配电路(2)之间的第一级管芯T1；所述第二级放大管芯电路包括连接在第一级联匹配电路(2)与第二级联匹配电路(3)之间的第二级管芯T2；所述第三级放大管芯电路包括连接在第二级联匹配电路(3)与输出匹配电路(4)之间的第三级管芯T3。
2.根据权利要求1所述的超低温极低噪声放大器，其特征在于，
所述第一级放大管芯电路采用金丝电感的无耗串联负反馈电路；所述第二级放大管芯电路和所述第三级放大管芯电路采用金丝电感串联负反馈电路；
所述第一级管芯T1的栅极通过金丝wire2连接到所述低噪声匹配电路，源极通过金丝wire3接地，漏极通过金丝wire4与第一级联匹配电路连接；
所述第二级管芯T2的栅极通过金丝wire6连接到所述第一级联匹配电路，源极通过金丝wire7接地，漏极通过金丝wire8与所述第二级联匹配电路连接；
所述第三级管芯T3的栅极通过金丝wire10连接到所述低噪声匹配电路，源极通过金丝wire11接地，漏极通过金丝wire12与所述输出匹配电路连接。
3.根据权利要求1或2所述的超低温极低噪声放大器，其特征在于，
所述低噪声匹配电路(1)包括电容C1、微带线TL2和第一偏置电路；所述第一偏置电路包括微带线TL3、滤波电容C5、滤波电容C6和电阻R1；
所述电容C1的一端与微带线TL1相连，另一端通过金丝wire1与所述微带线TL2的输入端连接；所述电阻R1通过金丝wire20与所述微带线TL3的供电端连接；所述微带线TL2的输出端经金丝wire2与所述第一级管芯T1的栅极连接；所述滤波电容C5与滤波电容C6并联在所述电阻R1的两端；所述第一偏置电路提供第一级管芯T1的栅压VG1并与外部电源连接；
所述电容C1采用芯片电容；所述电阻R1采用芯片电阻。
4.根据权利要求1或2所述的超低温极低噪声放大器，其特征在于，
所述第一级联匹配电路(2)包括电容C2、微带线TL4、微带线TL6、第二偏置电路和第三偏置电路；所述第二偏置电路包括微带线TL5、电阻R2和电容C7；所述第三偏置电路包括电阻R3、微带线TL7和电容C8；所述电容C2采用芯片电容；所述电阻R2采用芯片电阻；所述电阻R3采用0402封装薄膜电阻；
所述微带线TL4的输入端经金丝wire4与所述第一级管芯T1的漏极相连；所述电容C2的一端与所述微带线TL4的输出端连接，所述电容C2的另一端经金丝wire5与所述微带线TL6的输入端连接；所述微带线TL6的输出端经微带线wire6与所述第二级管芯T2的栅极连接；所述电阻R2经金丝wire18与所述微带线TL5的供电端连接；所述电容C7经金丝wire19与所述电阻R2连接；所述电阻R3与所述微带线TL6连接；所述电容C8经金丝wire17与所述微带线TL7连接；
所述第二偏置电路提供第一级管芯T1的漏压VD1并与外部电源连接；
所述第三偏置电路提供第二级管芯T2的栅压VG2并与外部电源相连。
5.根据权利要求1或2所述的超低温极低噪声放大器，其特征在于，
所述第二级联匹配电路(3)包括电容C3、微带线TL8、微带线TL9、第四偏置电路和第五偏置电路；所述第四偏置电路包括电阻R4和电容C9；所述第五偏置电路包括电阻R5、微带线TL10和电容C10；所述电容C3采用芯片电容；所述电阻R4采用芯片电阻；所述电阻R5采用0402封装薄膜电阻；
所述第二级联匹配电路(3)中微带线TL8的输入端经金丝wire8与第二级管芯T2的漏极相连，电容C3一端经微带线wire9与微带线TL8的输出端连接，电容C3另一端与微带线TL9的输入端连接，微带线TL9的输出端经微带线wire10与第三级管芯T3的栅极连接，第四偏置电路中电阻R4经金丝wire15与微带线TL8连接，电容C9经金丝wire16与电阻R4连接，第五偏置电路中的电阻R5与微带线TL9连接，电容C10经金丝wire14与微带线TL10连接；
所述第四偏置电路提供第二级管芯T2的漏压VD2并与外部电源连接；
所述第五偏置电路提供第三级管芯T3的栅压VG3并与外部电源连接。
6.根据权利要求1或2所述的超低温极低噪声放大器，其特征在于，
所述输出匹配电路(4)包括电容C4、微带线TL11、微带线TL14、电阻R7和第六偏置电路；所述第六偏置电路包括电阻R6、微带线TL12、微带线TL13和电容C11；所述电容C4采用芯片电容；所述电阻R6和电阻R7均采用0402封装薄膜电阻；
所述微带线TL11的输入端经金丝wire12与所述第三级管芯T3的漏极相连，所述电阻R7的一端与所述微带线TL11的输出端连接，另一端与所述微带线TL14的输入端连接，所述电容C4的一端与所述微带线TL14连接，另一端经金丝wire13与微带线TL15相连，所述电阻R6的一端与所述微带线TL12的供电端连接，另一端与所述微带线TL13的一端连接，所述微带线TL13的另一端与所述电容C11相连；
所述第六偏置电路提供第三级管芯T3的漏压VD3并与外部电源连接。
7.根据权利要求1或2所述的超低温极低噪声放大器，其特征在于，
所述第一级管芯T1和所述第二级管芯T2的栅指数为2，总栅宽均为150um；所述第三级管芯T3的栅指数均为4，总栅宽80um。
8.根据权利要求1或2所述的超低温低噪声放大器，其特征在于，
所述低噪声匹配电路(1)与微带线TL1连接。
9.根据权利要求1或2所述的超低温低噪声放大器，其特征在于，
所述输出匹配电路(4)经金丝wire13与微带线TL15连接。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的超低温极低噪声放大器的仿真方法，其特征在于，该方法包括：
S1、采用低温下在片测试并剥离PAD寄生参数的方式获取电路参数，选定HEMT低温在片测试及去嵌入技术来确定低温参数模型；
S2、建立低温电路模型，利用有源期间等效噪声模型进行建模仿真，采用small-signalequivalent circuits model噪声模型作为噪声模型，其中的放大器采用100nm InP HEMT低功耗薄膜电路匹配设计技术实现。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311823588.6A CN117833832A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311823588.6A CN117833832A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117833832A true CN117833832A (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=90516911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311823588.6A Pending CN117833832A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 一种超低温极低噪声放大器及其仿真方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117833832A (zh) |
-
2023
- 2023-12-26 CN CN202311823588.6A patent/CN117833832A/zh active Pending
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