專利名稱：超低溫低噪聲放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線通信領(lǐng)域，包括空間和陸地、移動和固定的無線通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)絡(luò)存在著用現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備長期解決不了的四大難題，這四大 難題是1、由于地理位置(海洋、沙漠和丘陵等)、環(huán)保和維權(quán)(商業(yè)和居民小區(qū)及文物保護 區(qū)等)及建站條件(電力、鐵塔、傳輸、資金等)的限制，無法通過新建站解決通信覆蓋盲區(qū)問 題。2、由于無線終端設(shè)備受小的天線尺寸、電池容量、發(fā)射功率等限制，終端(對陸地 移動通信網(wǎng)可以使手機或無線上網(wǎng)卡等，對衛(wèi)星通信可以是轉(zhuǎn)發(fā)器)到主站(對陸地移動通 信網(wǎng)稱為基站，對衛(wèi)星通信可以是地面站)的傳輸鏈路是弱鏈路，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于主站到終 端的鏈路性能，即存在上、下行鏈路不平衡問題，而弱鏈路決定了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和通信質(zhì)量， 成為實現(xiàn)高性能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的瓶頸。3、目前各類主站和終端設(shè)備的數(shù)目日益劇增，無線通信頻率資源緊張，使用頻譜 頻率越來越高，傳播特性越來越差，主站間距越來越近，內(nèi)網(wǎng)和競爭網(wǎng)及其它干擾產(chǎn)生的頻 率污染日益嚴(yán)重，使主站接收信號信噪比下降，嚴(yán)重影響通信覆蓋、通信質(zhì)量和系統(tǒng)容量。4,CDMA (Code Division Multiple Access，碼分多址)制式的系統(tǒng)存在著碼道間 的自干擾，產(chǎn)生呼吸效應(yīng)，加上各類無線干擾和需30%固定信道開銷的軟切換，往往使系統(tǒng) 工作容量達不到理論容量的60%。上述四大難題導(dǎo)致廣覆蓋距離不足、深覆蓋信號滲透率低、通信質(zhì)量變差、頻率和 系統(tǒng)容量及設(shè)備利用率降低、投資回報率及用戶滿意度下降等問題。針對以上難題，目前采 用的都是落后的傳統(tǒng)技術(shù)手段和設(shè)備，比方增加新的主站設(shè)備，增加主站的載波數(shù)，架設(shè)塔 放設(shè)備和安裝直放站設(shè)備及微蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)備等。采用傳統(tǒng)技術(shù)手段和設(shè)備的缺點如下1、現(xiàn)有所有設(shè)備的接收機都沒有，用傳統(tǒng)技術(shù)也不可能有接收濾波特性極為陡 峭，插入損耗極小、寬通頻帶帶內(nèi)波動小，矩形系數(shù)接近1的射頻帶通濾波器，不能有效地 濾除通帶外(阻帶)的干擾，及降低這些干擾進入接收機進一步造成的互調(diào)干擾，抬高了系 統(tǒng)底噪聲。2、上述所有設(shè)備對接收的信號和噪聲同時放大，在接收鏈路上是噪聲累加，而不 是減弱，結(jié)果是接收信號質(zhì)量越來越差。3、上述所有設(shè)備的接收機射頻前端的低噪聲放大器在常溫下工作，由于電子布朗 運動產(chǎn)生熱噪聲，放大器放大了自身產(chǎn)生的噪聲，抬高了系統(tǒng)底噪聲，使信噪比惡化。嚴(yán)重 地影響通信覆蓋和質(zhì)量及容量。4、通信覆蓋和質(zhì)量不好的地方，往往是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、主站布局不合理(比如陸地移動 通信基站密集度過高、小區(qū)切換頻繁或覆蓋及頻率規(guī)劃不合理等)、導(dǎo)頻污染和各類干擾嚴(yán)重的區(qū)域，在這些區(qū)域增加主站、頻率配置和設(shè)備配置，往往是大量投資卻帶來干擾和頻率 污染進一步嚴(yán)重，系統(tǒng)和維護開銷增大，頻率和設(shè)備等資源利用率進一步降低。事實上，網(wǎng) 絡(luò)大部分干擾源和故障源來自于塔放、直放站和室內(nèi)分布系統(tǒng)，嚴(yán)重污染了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。5、由于可利用資源、內(nèi)外干擾和業(yè)務(wù)需求量變化等因素是不可自控的，所以用上 述的方法和技術(shù)來解決問題永遠(yuǎn)是被動的亡羊補牢工程。綜上所述，使用現(xiàn)有傳統(tǒng)的技術(shù)手段和設(shè)備不能從根本上解決去除外干擾和互 調(diào)干擾；降低系統(tǒng)自身底噪聲；有效地提高對有用信號的增益和靈敏度的問題。針對上述問題，申請人提出了一套全新的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化和運維的思路和技 術(shù)方案在無線主站前端加裝一種申請人自主研制的利用超導(dǎo)技術(shù)來改善無線主站接收信 號的超導(dǎo)鏈路系統(tǒng)。在通信系統(tǒng)中，噪聲系數(shù)是衡量接收機的關(guān)鍵指標(biāo)。在常溫下，由于布朗運動產(chǎn) 生的熱噪聲和低噪聲放大器的非線性使系統(tǒng)的底噪聲抬高，導(dǎo)致接收機輸出端的信噪比惡 化?，F(xiàn)有接收機中的低噪聲放大器在常溫下，噪聲系數(shù)在0. 6dB左右，這不能滿足高性能通 信的需求。通過研究表明如果在超低溫工作環(huán)境下，比如77K溫度以下，低噪聲放大器由于 幾乎沒有布朗運動噪聲系數(shù)可降低至0. 2 0. 3dB，從而有效放大了有用信號，對接收機性 能大大改善，有效增大通信覆蓋距離、改善通信質(zhì)量，可廣泛應(yīng)用于無線公眾網(wǎng)和特定無線 專用網(wǎng)。對于高性能的低噪聲放大器有如下要求1、低噪聲放大器是工作在超低溫和高真 空度的杜瓦內(nèi)，為了保證杜瓦的真空度，需要低噪聲放大器不釋放有害氣體；2、要求體積 小，工作可靠性高；3、具有高增益、低噪聲系數(shù)、良好行駐波比的特點；4、由于工作電磁環(huán) 境復(fù)雜，要求低噪聲放大器抗靜電能力強。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的是提供一種工作在超低溫、高真空度的工作環(huán)境下、具有高增益、 低噪聲系數(shù)、良好的行駐波比、抗靜電，并能輸出饋電的超低溫低噪聲放大器。本實用新型提供了一種超低溫低噪聲放大器，其包括低噪聲GaAs PHEMT晶體管、 輸入匹配電路、輸出匹配電路、饋電電路、抗靜電電路；其中信號輸入端依次電連接輸入匹 配電路、低噪聲GaAs PHEMT晶體管、輸出匹配電路，所述饋電電路的輸入端接所述輸出匹 配電路輸出端，所述饋電電路的輸出端接低噪聲GaAs PHEMT晶體管，所述輸入匹配電路和 輸出匹配電路分別連接有抗靜電電路。進一步，所述輸入匹配電路、低噪聲GaAs PHEMT晶體管、輸出匹配電路、饋電電 路、抗靜電電路都設(shè)置在鍍金載體上。進一步，所述鍍金載體上安裝有陶瓷電路基片，所述輸入匹配電路、輸出匹配電 路、饋電電路、防靜電電路中的電阻和電感元件采用薄膜工藝集成在陶瓷電路基片上，其電 容元件采用MOS電容芯片。進一步，所述低噪聲GaAs PHEMT晶體管采用裸管芯元件，其引出端通過金絲鍵合 接入電路，所述低噪聲GaAs PHEMT晶體管粘接在鍍金載體上。進一步，所述抗靜電電路采用自給偏壓的供電形式，所述抗靜電電路的對地端接
有一電感。[0024]進一步，所述饋電電路采用低通電路，所述低通電路是由一個IOOnH的串聯(lián)電感 和一個接地的90pF電容組成。進一步，所述輸入匹配電路、輸出匹配電路采用動態(tài)可調(diào)形式，通過金絲鍵合的連 接方式調(diào)整傳輸與接地電感量比值。采用本實用新型的超低溫低噪聲放大器可專用于超導(dǎo)鏈路系統(tǒng)，有如下優(yōu)點1、可在超低溫和高真空度的杜瓦內(nèi)工作，具有高增益、低噪聲系數(shù)、良好的行駐波 比的特點。2、由于在輸出匹配電路之后加入饋電電路，所以不需要另外的電源線供電，減少 了杜瓦的連接頭，保證了杜瓦的高真空密封性。3、采用陶瓷電路基片和裸管芯元件，并且電阻、電感元件采用薄膜工藝制作，減少 了電器元件釋放的有害氣體，并提高了整個電路的集成度，縮小了體積。4、采用自給偏壓的防靜電電路，該電路對地接有一電感，可提供電流泄放通道，具 有1000V以下的抗靜電能力，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強。

圖1為本實用新型超低溫低噪聲放大器電路方框連接示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型作進一步地詳細(xì)描述。如圖1所示，本實用新型實施例提供了超低溫低噪聲放大器，可在超導(dǎo)溫度77K時 工作，其中包括低噪聲GaAs PHEMT晶體管、輸入匹配電路、輸出匹配電路、饋電電路、抗靜 電電路；其中信號輸入端依次電連接輸入匹配電路、低噪聲GaAs PHEMT晶體管、輸出匹配 電路，所述饋電電路的輸入端接所述輸出匹配電路輸出端，所述饋電電路的輸出端接低噪 聲GaAs PHEMT晶體管，所述輸入匹配電路和輸出匹配電路分別連接有抗靜電電路。所述輸入匹配電路、低噪聲GaAs PHEMT晶體管、輸出匹配電路、饋電電路、抗靜電 電路都設(shè)置在鍍金載體上。所述鍍金載體上安裝有陶瓷電路基片，所述輸入匹配電路、輸出 匹配電路、饋電電路、防靜電電路中的電阻和電感元件采用薄膜工藝集成在陶瓷電路基片 上，其電容元件采用MOS電容芯片，安裝在鍍金載體上。所述低噪聲GaAs PHEMT晶體管采用裸管芯元件，其引出端通過金絲鍵合接入電 路，所述低噪聲GaAs PHEMT晶體管粘接在鍍金載體上。所述超低溫低噪聲放大器的芯片 元件、陶瓷電路基片和低噪聲GaAs PHEMT晶體管座引出端之間采用金絲鍵合進行連接，這 樣信號傳輸損耗更小。所述抗靜電電路采用自給偏壓的供電形式，所述抗靜電電路的對地端接有一電 感，可提供電流泄放通道，從而提高抗靜電水平。所述饋電電路采用低通電路，所述低通電 路是由一個IOOnH的串聯(lián)電感和一個接地的90pF電容組成，在提供直流供電的同時，對主 傳輸路的匹配狀態(tài)影響很小，滿足輸出駐波比< 1. 2 1的要求。所述輸入匹配電路、輸出匹配電路采用動態(tài)可調(diào)形式，通過金絲鍵合的連接方式 調(diào)整傳輸與接地電感量比值，從而達到77K下良好的輸入輸出匹配，獲得< 1. 2 1的輸入輸出駐波比。所述超低溫低噪聲放大器實施例的典型指標(biāo)如下(工作在77K溫度)1.頻率范圍820 840MHz2.小信號功率增益彡20dB3.通帶內(nèi)增益平坦度士0. 2dB4.噪聲系數(shù)彡0J8dB5.輸入輸出電壓駐波比彡1. 2 :16.供電+5V 電流彡 22mA
權(quán)利要求1.一種超低溫低噪聲放大器，其特征在于，包括輸入匹配電路、低噪聲GaAs PHEMT晶 體管、輸出匹配電路、饋電電路、抗靜電電路；其中信號輸入端依次電連接輸入匹配電路、低 噪聲GaAs PHEMT晶體管、輸出匹配電路，所述饋電電路的輸入端接所述輸出匹配電路輸出 端，所述饋電電路的輸出端接低噪聲GaAs PHEMT晶體管，所述輸入匹配電路和輸出匹配電 路分別連接有抗靜電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超低溫低噪聲放大器，其特征在于，所述輸入匹配電路、低噪聲 GaAs PHEMT晶體管、輸出匹配電路、饋電電路、抗靜電電路都設(shè)置在鍍金載體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超低溫低噪聲放大器，其特征在于，所述鍍金載體上安裝有陶 瓷電路基片，所述輸入匹配電路、輸出匹配電路、饋電電路、防靜電電路中的電阻和電感元 件采用薄膜工藝集成在陶瓷電路基片上，其電容元件采用MOS電容芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述超低溫低噪聲放大器，其特征在于，所述低噪聲GaAsPHEMT 晶體管采用裸管芯元件，其引出端通過金絲鍵合接入電路，所述低噪聲GaAs PHEMT晶體管 粘接在鍍金載體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超低溫低噪聲放大器，其特征在于，所述抗靜電電路采用自給 偏壓的供電形式，所述抗靜電電路的對地端接有一電感。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述超低溫低噪聲放大器，其特征在于，所述饋電電路采用低通電 路，所述低通電路是由一個IOOnH的串聯(lián)電感和一個接地的90pF電容組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述超低溫低噪聲放大器，其特征在于，所述輸入匹配電路、輸出匹 配電路采用動態(tài)可調(diào)形式，通過金絲鍵合的連接方式調(diào)整傳輸與接地電感量比值。
專利摘要本實用新型公開了一種超低溫低噪聲放大器，包括輸入匹配電路、低噪聲GaAsPHEMT晶體管、輸出匹配電路、饋電電路、抗靜電電路；其中信號輸入端依次電連接輸入匹配電路、低噪聲GaAsPHEMT晶體管、輸出匹配電路，所述饋電電路的輸入端接所述輸出匹配電路輸出端，所述饋電電路的輸出端接低噪聲GaAsPHEMT晶體管，所述輸入匹配電路和輸出匹配電路分別連接有抗靜電電路。所述超低溫低噪聲放大器可以在超低溫度、高真空的環(huán)境下工作，具有高增益、低噪聲系數(shù)、良好行駐波比的特點，并且可靠性高、抗靜電、體積小、不釋放有害氣體、能自身輸出饋電。
文檔編號H03F1/26GK201869166SQ20102064563
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者廖曉濱, 高長征 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所, 廣州特信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司