高增益微波低噪声微带集成化晶体管放大器

本文叙述2千兆赫波段、增益70分贝以上的微带集成化晶体管低噪声放大器的设计制作。实验测试结果:放大器噪声系数为4分贝上下,3分贝带宽为200兆赫。放大器具有体积小、耗电量低工作稳定的特点,对于改进微波技术工作是很有意义的。     

2～4千兆赫倍频程微波集成晶体管放大器

本文采用了简单的电路结构,并运用单向化设计技术完成了共发射极电路设计计算。为提高放大器的集成性,增加可靠性,做了用电阻直接馈电及采用高频损耗小的间隙电容的尝试工作。放大器设计的准则是:让频带高端共轭匹配,控制频带低端失配量,以求获得带内平坦幅频特性。本着这样的准则,初步试制了2～4千兆赫倍频程微波集成晶体管放大器。放大器单级增益为5.1分贝(最小),双级增益10分贝(最小)。放大器噪声系数4千兆赫下测量为5.8分贝,3千兆赫下测量为3.9分贝,2.4千兆赫下测量为5分贝。通带起伏±1分贝,输入、输出采用L_8密封接头,驻波比小于1.9。     

5～6.5千兆赫砷化镓场效应晶体管放大器

本文介绍5～6.5千兆赫带宽的微波低噪声GaAs场效应晶管放大器。采用聚四氟乙烯玻璃纤维板作衬底。三级放大器的增益为20分贝,6千兆赫下测得的噪声系数最好为4.6分贝,带内平坦度在±1分贝以内。本文给出了放大器结构设计和测试结果。     

宽带放大器输出网络设计

本文介绍了一个分析和设计有耗增益补偿网络的方法。讨论了有耗网络的优点,介绍了用场效应晶体管和双极晶体管组成的二级放大器的实例来证明用低功率放大器设计的这个特殊网络的可行性。这些放大器分别在4—6千兆赫频率范围内获得15.4±0.5分贝的增益,最大噪声系数为2.5分贝。在1—2千兆赫频率范围内增益16.5±1.2分贝和最大输入驻波比为1.78。     

宽带砷化镓场效应晶体管放大器的设计

实现了具有电抗补偿器和分节阻抗变换器的砷化镓场效应晶体管放大器,并对其特性作了测量。砷化镓场效应晶体管的输入和输出阻抗的虚部用电抗补偿器转换成任意电阻,然后再用分节阻抗变换器转换成50欧姆特性阻抗。对于采用 f_(max)-15千兆赫砷化镓场效应晶体管的放大器,在6.5千兆赫时得到2千兆赫1分贝带宽和5分贝的增益,且其值大致与计算值相符。己实现7分贝的噪声系数。     

14～18千兆赫的砷化镓放大器和振荡器

最近,美帝国际商业机器公司制成了14～18千兆赫的实验性晶体管放大器和振荡器。由于采用了砷化镓晶体管,使它们的频率特性提高了。在室温下,砷化镓晶体管中的电子饱和漂移速度比在硅中大2倍。据报道,在17千兆赫下,振荡器输出为1毫瓦。在14.9千兆赫、150千兆赫的3分贝带宽下,四级窄带放大器产生最大的功率增益为16分贝。在18千兆赫、380兆赫的带宽以上,三级放大器呈现的最大增益为6分贝。电路中所采用的新型晶体管的外推法测量数据表明,晶体管的最高振荡频率实际上在30千兆赫以上。理论计算表明,只要     

宽带集总元件X波段砷化镓场效应晶体管放大器

本文叙述了用砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管设计两级宽带X波段放大器。扼要地说明了放大器和内部器件的性能。放大器在6.5～12千兆赫频率范围有9.5±1分贝的增益。输入和输出的电压驻波比不超过2.5:1。所述实际宽带匹配网络使放大器总的噪声系数减到最小,并在整个设计带宽内保持恒定的增益,同时计算了寄生、损耗和不均匀电容的影响。     

工作在K波段的GaAsFET

据报导用最新的GaAsFET可和新的InP耿效应器相竞争。 根据Varian研究小组报导,至少在18.5～26千兆赫下性能非常好。由M·N等人设计的单级放大器证明,18.5～20.5千兆赫频段的增益为9±1分贝,23～26千兆赫频段的增益达8±1分贝。调准最小的中波段噪声系数,末尾的放大器显示了在24千兆赫下噪声系数5.6分贝,并有振荡增益5.0分贝。     

卫星中继器用的4千兆赫晶体管宽带放大器

本文叙述了作为组成通信卫星用的中频系统(4千兆赫)放大器以及主要从轻量,小型和高可靠性等要求考虑的晶体管放大器的实验结果。考虑到振动和冲击,电路采用了介质衬底两端由聚四氟乙烯支撑的三重线带状线电路。使用部件按高可靠性的设计目的考虑。取得了总增益为70分贝(十一级),带宽3.6～4.2千兆赫,增益平滑度为±0.8分贝,噪声系数为7分贝和总重量为260克的结果。并且对二级的放大器进行了振动试验(最大40克,50～5000周,36分钟),冲击试验(60克/12毫秒)和热真空试验,证实其电特性无异常。还有,作为卫星用的放大器,从可靠性角度也进行了研究。     

从直流到2千兆赫的单片砷化镓反馈放大器

在低频场效应晶体管放大器中,电阻反馈是一个颇具吸引力的方法。使用此法可以在非常宽的带宽内同时获得平坦的增益和良好的输入-输出电压驻波比。配以简单的匹配电路,该反馈方法可使人们在设计实用的放大器时,需要的芯片面积比常规的匹配方法所需要的小得多。本文所描叙的1.5×1.5毫米芯片可提供10±1分贝的增益,可提供良好的输入和输出电压驻波比以及在5兆赫至2千兆赫范围内饱和输出功率超过 20毫瓦分贝。在最低噪声偏置时,其噪声系数为2分贝,相应增益为9分贝。     

11和14千兆赫低噪声砷化镓场效应晶体管放大器

采用亚微米栅砷化镓场效应晶体管(NEC V-388)研制成11和14千兆赫低噪声放大器。两级放大器实现的最小噪声系数,在11.2千兆赫时为4.2分贝,14千兆赫时为5.7分贝。该放大器将用作接收机前置级。它由未封装的砷化镓场效应晶体管管芯与制作在兰宝石衬底上的薄膜微带输入和输出电路组成。本文介绍了这类放大器的设计、结构和性能。     

砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管微波放大器的设计和性能

本文叙述了一个X波段的砷化镓肖特基势垒栅场效应晶体管放大器的设计和性能。该放大器在8.0～12.0千兆赫的频率范围上在典型噪声系数为5.5分贝(最大为6.9分贝)时增益达到20±1.3分贝。输入和输出端的电压驻波比不超过2.5:1。1分贝增益压缩的最小输出功率为 13分贝毫瓦。讨论了实际的宽带耦合网络的设计,这些网络在整个X波段内使放大器的噪声系数最小并保持恒定的增益。     

InP电子转移放大器

英国普莱赛公司研制了低噪声 InP 反射型放大器,在15千兆赫下在1千兆赫带宽范围内,其增益为8分贝。器件结构为 n~÷-n-n~÷夹层结构,外延层厚度为2微米,掺杂浓度为10~(13)厘米~(-3),并具有集成热沉。当频率从12千兆赫变到18千兆赫时,将偏压调到最佳,可使噪声系数在8～9分贝间,其变化小于1分贝。发现噪声系数是外延层掺杂浓度的函数,对于10~(12)厘米~(-3)的载流子浓度,噪声系数渐近地趋近于7～8分贝。     

JDF342型500～1000兆赫集成宽带低噪声晶体管放大器

本文论述了低波段集成宽带低噪声晶体管放大器的设计与制作。利用薄膜微带工艺在三氧化二铝陶瓷基片上制作了微带传输线路、镍铬电阻,外焊四只CG39盘型晶体管以及低损耗小型陶瓷电容,组成了混合集成直接耦合式晶体管放大器。放大器在0.5～1.0千兆赫频带内增益大于25分贝;带内增益平坦度小于±1分贝;带内噪声系数(R_g=50欧姆)典型值为2.7分贝;1分贝压缩点的动态输出功率为—2分贝毫瓦;输入、输出驻波比小于2:1。整个放大器密封在长53毫米、宽37毫米、厚20毫米铍金铝盒中,总重量小于100克。输入输出为50欧姆L_g密封阳座。放大器在—60～ 85℃温度范围内能正常工作。     

一种噪声系数低,功率匹配好的1.1千兆赫到2.4千兆赫的晶体管放大器

目前已制造了一种有潜力的低成本放大器微型组件。放大器是采用晶体管管芯和薄膜、梁式引线或片状元件等构成的混合微波集成电路。这种放大器的设计表明,已经有一种能够获得最低噪声系数的输入功率匹配技术。这种技术是使用反馈的方法实现功率匹配,而同时在晶体管的输入端保持最小噪声系数所要求的源阻抗。放大器采用Mullard公司生产的BFR90晶体管管芯,在无反馈时,放大器的失配电压驻波比大于3:1。在1.5千兆赫的中心频率,300兆赫的宽带范围内,对50欧姆的源,放大器的噪声系数已可做到3.5分贝,输入电压驻波比小于1.25:1。在1.1至2.4千兆赫的频率范围,两级匹配放大器的增益在16分贝与12分贝之间。     

简讯

普莱赛公司市售GaAs低噪声场效应管 普莱赛公司已市售GAT—4型和GAT—5型GaAs低噪声场效应管。前者工作频率高达12千兆赫,在4千兆赫下噪声系数为1.8分贝,而增益为12分贝;在10千兆赫下最大可用增益为8.5分贝,噪声系数为3.5分贝。后者工作频率高达18千兆赫,在6千兆赫下,噪声系数为2.5分贝,而增益为8分贝,在10千兆赫下最大可用增益为10.5分贝,噪声系数为3.5分贝。两种管子均为n沟道场效应管。栅电极就采用了肖特基势垒二极管。采用中子辐射技术,在半绝缘衬底和有源层之间制造了缓冲层。市售的有管芯,也有微带线封装的器件。     

用于4千兆赫无线电设备的低噪声砷化镓场效应晶体管放大器

4千兆赫无线电设备用的低噪声放大器已设计成功,并投入生产。其噪声系数≤2分贝,典型增益值是10分贝,输入和输出回波损耗≥25分贝。当电源或低噪声晶体管任何一个失效时,其插入损耗通常为5～8分贝。该放大器采用了把一个砷化镓场效应晶体管与一个利用环型器的无源可靠旁路网络相连接的方法。这种方法可以使噪声系数和增益平坦度对每一个放大器都是最佳状态,而无须对输入和输出匹配进行折衷考虑。可以断定,这种单级晶体管放大器的设计与平衡放大器的设计相比,在性能和简单化方面都具有显著的优点。     

双极功率晶体管威胁卫星通信行波管

据美刊《微波杂志》报导,日本正在研制一种双极功率晶体管(Power Bipolar Transistor),有可能代替地面站和卫星应答机中用的行波管。在这种阶梯电极晶体管(Stepped Electrode Transistor)中,低结温度使之获得高的可靠性。长期和加速寿命试验表明,其无故障平均工作时间超过10~6小时。NEM4205是该系列的典型管子,采用20伏电源,在4.2千兆赫频率下产生5瓦功率,增益为4分贝,效率为25%。NEM4203,在4.2千兆赫频率下功率达3瓦,增益为5分贝,在50℃环境温度下,结点温度只为120℃。利用7只 NEM4203晶体管研制出一种三级放大器,在4千兆赫卫星频带内给出12瓦功率,功率增益为11～13分贝,带宽为240兆赫。     

用于卫星通信的低噪声和线性场效应晶体管放大器

用于通信卫星上的场效应晶体管放大器已取得显著进展。在12千兆赫下,环境温度噪声系数低达4.8分贝,增益为35分贝,而截止点高达+28分贝毫瓦。预计失效前平均时间超过10~6小时。     

用离子注入制造性能优良的砷化镓场效应晶体管

北美砷化镓会议录论文集中的“用硒离子注入制造砷化镓场效应晶体管”这篇文章介绍了罗克韦尔国际科学中心采用离子注入技术取代外延生长技术形成有源层,制造出接近于理论特性的低噪声砷化镓场效应晶体管。对于栅长0.9微米的器件,论证了增益与频率的特性。结果表明,最大振荡频率超过50千兆赫。在10千兆赫下,典型噪声系数为3.5分贝,而增益为7分贝。经挑选,有些器件,在10千兆赫下,噪声系数可低达3.3分贝,而最大可用增益为11.5分贝左右。J.A.Higgins 等人宣称“对于相同几何图形的 FET,1976年 Hewitt 等人计算出了噪声系数的最佳值为3.5分贝,这就证明离子注入的晶体管与理论预计的特性相符。”