一种室温、极低温两用的宽频带低噪声放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微波放大器技术领域，尤其涉及一种室温、极低温两用的宽频带低噪声放大器。
【背景技术】
[0002]低噪声放大器是微波接收、测量系统前端的重要组成部分，其噪声大小对整个系统的总噪声起决定作用。然而随着无线通信、光纤通信、卫星通信、量子信息等各行业的迅猛发展，不仅要求其噪声低，更对其体积、功耗、带宽、工作环境等各方面都提出了更高的要求以满足不同行业的需求。
[0003]特别在半导体量子点领域中，对于反射式超导传输线谐振腔与量子点耦合的低温测量系统中，需要同时用到两个低噪声放大器，并分别要求它们能在4K极低温和室温下工作。由于量子点信号十分微弱，这就要求作为接收信号前端的放大器在抑制噪声的同时提供足够大的增益来放大量子点信号。而且不同腔的谐振频率变化较大，还需要放大器有较大的带宽。特别在极低温环境下，若功耗太大就会引起周围温度上升从而导致制冷系统不能正常工作。
[0004]而目前的低噪声放大器往往不能同时满足测量系统对功耗、带宽、增益、噪声和工作环境的要求，因此不适用于反射式超导传输线谐振腔与量子点耦合的低温测量系统中。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种室温、极低温两用的宽频带低噪声放大器，其能在室温和极低温下稳定工作，在所设计的较宽的工作频带内实现信号放大并抑制噪声，并且在极低温下所产生的功耗较低，不会引起制冷系统温度升高。
[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种室温、极低温两用的宽频带低噪声放大器，包括:输入匹配电路、级间匹配电路与输出匹配电路；
[0008]其中，所述输入匹配电路、级间匹配电路与输出匹配电路依次串联。
[0009]所述输入匹配电路包括:信号输入源、微带线ML5和ML6、开路微带线MLOCl以及短路微带线MLSCl ;其中:
[0010]所述信号输入源、微带线ML5和ML6依次串联；微带线ML5和ML6、开路微带线MLOCl与短路微带线MLSCl通过十字接口 Crossl连接在一起。
[0011]所述级间匹配电路包括:偏置电路T1-T3、电阻R6和R7、电感LI和L2、微带线ML7-ML10、开路微带线ML0C2和ML0C3、短路微带线MLSC2和MLSC3 ;其中:
[0012]所述偏置电路Tl、微带线ML7、微带线ML8、偏置电路T2、微带线ML9、微带线MLlO与偏置电路T3依次串联；所述偏置电路Tl与微带线ML7通过丁字接口 Tee5连接在一起，丁字接口 Tee5剩余的一端依次连有电感LI与电阻R6 ;所述微带线ML7与微带线ML8通过十字接口 Cross2连接在一起，十字接口 Cross2剩余的两端分别连有开路微带线ML0C2与短路微带线MLSC2 ;所述偏置电路T2与微带线ML9通过丁字接口 Tee6连接在一起，丁字接口 Tee6剩余的一端依次连有电感L2与电阻R7 ;所述微带线ML9与微带线MLlO通过十字接口 Cross3连接在一起，十字接口 Cross3剩余的两端分别连有开路微带线MLOC3与短路微带线MLSC3。
[0013]所述偏置电路包括:电阻R1-R5、电容C1-C5、直流偏置电压源、微带线ML1-ML4、扇形开路微带线MRSl和MRS2，以及PHEMT ;其中:
[0014]所述直流偏置电压源与电阻Rl相连，电阻Rl通过Tee4与微带线ML4的一端相连，Tee4剩余的一端还连有扇形开路微带线MRS2 ；电容C4以及电容C5的一端并联在直流偏置电压源与电阻Rl之间，电容C4以及电容C5的另一端均接地；电阻R2的一端连接在电阻Rl与微带线ML4之间，其另一端与电阻R4的一端相连；电容C3与电阻R3的一端并联在电阻R2与电阻R4之间，电容C3与电阻R3的另一端均接地；电阻R4的另一端通过Tee3与微带线ML3的一端相连，Tee3剩余的一端还连有扇形开路微带线MRSl ;微带线ML3的另一端还通过Teel与电容Cl以及PHEMT的G极相连，微带线MLl与ML2的一端并联后接PHEMT的S极，微带线MLl与ML2的另一端接地，PHEMT的D极与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端还通过Tee2与电容C2以及微带线ML4的另一端相连。
[0015]输出匹配电路包括:信号输出端、电阻R8和R9、电感L3 ;其中:
[0016]电感L3的一端与电阻R8相连，电阻R9的一端与信号输出端相连；电感L3与电阻R9的另一端通过丁字接口 Tee7相连，丁字接口 Tee7剩余的一端与级间匹配电路相连。
[0017]所述输入匹配电路中的信号输入源与输出匹配电路中的信号输出端均采用SMA接头O
[0018]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本方案包括输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路；其中，输入匹配电路采用不对称十字结型微带匹配电路，能充分抑制噪声并减小输入反射损耗；级间匹配电路使放大器具有更宽的工作频带，并使频带内的增益大而且平坦，级间匹配电路中的偏置电路为PHEMT提供合适的偏置电压和偏置电流并控制PHEMT的整体功耗在一个较低的水平以便适用于极低温下工作，同时还起到提升放大器稳定性和过滤电源杂波的作用；输出匹配电路采用集总元件匹配电路，能减少输出反射损耗。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0020]图1为本实用新型实施例提供的一种室温、极低温两用的宽频带低噪声放大器的电路不意图；
[0021]图2为本实用新型实施例提供的一种偏置电路的电路不意图；
[0022]图3为本实用新型实施例提供的放大器在室温下的放大能力的实验测量图；
[0023]图4为本实用新型实施例提供的放大器在4K极低温下的放大能力的实验测量图；
[0024]图5为本实用新型实施例提供的信号输入端和输出端反射损耗程度的实验测量图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0026]实施例
[0027]图1为本实用新型实施例提供的一种室温、极低温两用的宽频带低噪声放大器的电路示意图。如图1所示，该放大器主要包括:依次串联的输入匹配电路、级间匹配电路与输出匹配电路；其中:
[0028]所述输入匹配电路，用于降低PHEMT (赝高电子迀移率晶体管)在一定工作频带内(例如，可以为较宽的工作频带)输入的反射损耗与噪声；
[0029]级间匹配电路，用于给PHEMT提供所需偏置电压和电流并控制放大器整体功耗保持在最低门限水平以便适用于极低温下工作、提升放大器稳定性，以及使放大器在一定工作频带内(例如，可以为较宽的工作频带)产生的增益高(即，高于预设门限)且平坦；
[0030]输出匹配电路，用于降低PHEMT在一定工作频带内输出反射损耗。
[0031]进一步的，所述输入匹配电路包括:信号输入源、微带线ML5和ML6、开路微带线MLOCl以及短路微带线MLSCl ;其中:
[0032]所述信号输入源、微带线ML5和ML6依次串联；微带线ML5和ML6、开路微带线MLOCl与短路微带线MLSCl通过十字接口 Crossl连接在一起。
[0033]进一步的，所述级间匹配电路包括:偏置电路T1-T3、电阻R6和R7、电感LI和L2、微带线ML7-ML10、开路微带线ML0C2和ML0C3、短路微带线MLSC2和MLSC3 ;其中:
[0034]所述偏置电路Tl、微带线ML7、微带线ML8、偏置电路T2、微带线ML9、微带线MLlO与偏置电路T3依次串联；所述偏置电路Tl与微带线ML7通过丁字接口 Tee