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     

12千兆赫电调谐低噪声参量放大器设计

随着卫星广播事业的发展,世界各国均较重视这方面的研制技术,特别是CCIR建议的并为多数地区采用的12千兆赫频段颇有发展前途.对一般用户只需60厘米直径的抛物面天线即可直接收看卫星电视节目;对中心转播站或边照区的中心站;若采用低噪声参量放大器,亦可用不太大的抛物面天线(如4米以下)而能收到合乎质量标准的图象.为此,我们于1979年底研制成功12千兆赫卫星直播电视接收站.     

低噪声放大器的发展状况

卫星通信用的低噪声放大器近年来取得了重大的发展。本报告介绍低噪声放大器最近的发展状况和在各频段中应用的噪声温度特性和设计特点。由于12千兆赫频段的场效应晶体管正在取得巨大的进展,所以对12千兆赫场效应晶体管低噪声放大器作较详细的介绍。最后,讨论改善噪声温度和应用等方面的将来的技术发展趋势。     

具有镀铜热沉的超薄射频硅晶体管

发展了一种制造具有镀铜热沉的超薄硅晶体管的新工艺方法。该工艺用铜取代了热通路上硅收集极的大部分,因此把热阻减少了50%。12～13微米厚的硅晶体管芯片按常规方法直接加工在铜上。用钢丝锯锯开铜和硅,分开各个晶体管芯。多单元器件利用锯断硅的方法来消除应力以限定各个单元。当在3千兆赫到5千兆赫范围内用作放大器时,用这种工艺制造的晶体管显示的热阻和射频性能优于通常结构的晶体管。用通常标准化的三单元 TA-8407晶体管所做的放大器在3.5千兆赫下给出典型的连续波功率输出为5.5瓦;对于同样功率输入,用镀铜热沉晶体管做的放大器给出大于7瓦的功率。     

14～18千兆赫晶体管放大器

据讯,美国IBM研究实验室研制了一种在目前来说频率最高的高频晶体管化放大器和振荡器。为了获得14～18千兆赫下的性能,该实验装置应用了砷化镓肖特基势垒场效应晶体管。这些晶体管IBM公司称之为金属-半导体-场效应晶体管(MESFET),它们在15千兆赫下具有8分贝的增益。用这类晶体管制成的三级放大器在16.9千兆赫下的功率增益为6     

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。     

Q波段砷化镓场效应晶体管放大器和振荡器

在12～20千兆赫的频率范围内研究了肖特基势垒栅砷化镓场效应晶体管。最大有用功率增益的测量表明,在这个范围内,器件具有比预期更高的增益。用带线技术制成了输出功率为4毫瓦的17千兆赫振荡器和功率增益为16分贝的四级14.9千兆赫放大器。     

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。     

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。     

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。     

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。     

增益为32分贝的耿效应放大器

西德德律风根公司研制了一种采用砷化镓材料作衬底的耿效应双端放大器。在400兆赫至4千兆赫的频率范围内,增益为32分贝(脉冲工作)。这种耿效应放大器可作为行波放大器,在高频应用中可作输入级,在相控阵天线中可作输出放大器,在若干不同逻辑电路中可作开关元件。据报导,德律风根公司的耿效应放大器在400兆赫～4千兆赫范围内获得恒定的高增益。     

C波段场效应晶体管放大器

本文叙述的固体微波放大器所用的基本元件是肖特基势垒场效应晶体管,称为金属—半导体场效应晶体管(MESFET),在高达12千兆赫的频率下具有稳定功率增益。本文主要讨论了 G 波段放大器的电路分析、设计参数和测试结果。     

4～5千兆赫低噪声晶体管放大器的初步研制

利用研制中的硅双极晶体管设计制作了4～5千兆赫频段低噪声晶体管混合集成放大器。实验结果表明,利用这种晶体管制作C波段放大器其性能可满足一定的使用要求。初步结果为:4千兆赫频段两级放大器噪声系数4.5分贝左右,增益10分贝(±1分贝),带宽>500兆赫;5千兆赫频段两级放大器噪声系数6分贝左右。增益10分贝±1分贝),带宽>400兆赫。实验分别是在氧化铝陶瓷衬底和聚四氟乙烯玻璃纤维敷铜板上采用微带电路制作的。     

混合集成70兆赫频段主中频放大器

为了研究小型可靠无线电转发器,设计一种混合集成70兆赫频段主中频放大器,并对集成的一些问题进行了研究。比如,对电路元件的传输特性和寄生电容之间的关系、集成电路的组成、电路元件的传输特性和耦合之间的关系、宽带变压器以及晶体管的热耗散等等,均在实验上和理论上进行了研究。集成70兆赫频段主中频放大器的电性能可以满足所要求的性能,其中心频率为70兆赫、带宽为20兆赫、振幅偏移小于0.2分贝/20兆赫、尺寸为普通独立放大器的五分之一。     

在超高频下千兆赫晶体管的破坏

问题的提出在2千兆赫放大器的设计中,将采用许多2千兆赫5瓦的微波功率晶体管;同样,这些器件用于带宽200到500兆赫的超高频放大器中也是很好的。正如多数的微波器件那样,这些晶体管的增益随着工作频率的下降按照6分贝倍频程的比率增大。功率增益在2千兆赫时仅5分贝,当频率下降到0.5千兆赫时,增益上升到17分贝。设计者认为,由于在较低频     

W波段接收机用的宽带单片低噪声中频放大器

人们已设计和制造出覆盖8～18千兆赫频带的宽帶单片低噪声放大器。该放大器在整个频带内具有小于4.3分贝的噪声系数和相应的8.5分贝的增益。这种低噪声放大器被设计用作W波段(75～110千兆赫)接收机的中频放大器。该放大器的射频特性能满足广泛的应用范围的需要并能用作廉价的放大模块。     

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。     

4千兆赫0.5瓦晶体管

美帝休利特-派卡公司制成 HP11型4千兆赫、500毫瓦的晶体管。其管芯图形是星状的,代替了梳状结构。星状图形设计把电流分布在整个管芯内,防止出现过热点。HP11型晶体管是共基极和共发射极结构。在窄频带放大器和振荡器中,共基极结构在额定功率下产生最高增益。例如,在1千兆赫下输出1.25瓦,增益11分贝;在2千兆赫下     

X 波段砷化镓场效应晶体管

做出了10千兆赫微波频率下低噪声放大砷化镓场效应晶体管,使固体放大器频率范围比使用硅晶体管提高2～3倍。GaAs FET 最高振荡频率达30千兆赫,8千兆赫和16千兆赫下测得的功率增益分别为8分贝和3分贝,见图1。4千兆赫下噪声3分贝,低于迄今为止报导的晶体管噪声水平。此外,场效应晶体管噪声随频率的变化较小,8千兆赫下仅为5分贝,见图2。器件制于半绝缘 GaAs 衬底上的10~(17)厘米~(-3)掺硫外延薄膜上。外延层必须很薄(约0.3