基于砷化鎵晶體管的1.35～2.0 GHz低噪聲放大器*

江 龍，李建斌,3，劉鴻飛，柴曉明

(1. 中國科學院國家天文臺，北京 100101；2. 中國科學院大學，北京 100049；3. 中國科學院FAST重點實驗室，北京 100101)

靈敏度是射電望遠鏡的一個重要指標，其大小與射電望遠鏡系統(tǒng)的噪聲溫度成反比。射電望遠鏡設計完成后，最有效的降低系統(tǒng)噪聲溫度的方式是降低接收機的噪聲溫度。低噪聲放大器是射電天文望遠鏡接收機的核心器件之一，用于對來自饋源的輸入信號進行放大。低噪聲放大器的噪聲與增益性能共同決定了接收機的噪聲溫度[1]，同時增益還決定了接收機對信號的放大能力。高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)自1980年問世以來，很快成為低噪聲放大器設計常用的器件之一[2]。高電子遷移率晶體管是一種調制摻雜的異質結場效應晶體管，是擁有柵極、源極、漏極的三端口器件。電流從漏極流向源極，電子運動的溝道寬度受柵極信號電壓的調控，漏極電流大小發(fā)生變化從而產生增益[3]。高電子遷移率晶體管具有高截止頻率、高跨導、低噪聲系數和低寄生電阻等特性。贗配高電子遷移率晶體(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT)是在高電子遷移率晶體管的基礎上改進，相比高電子遷移率晶體管有更高的跨導和更好的射頻特性[4]。

本文選用Avago公司的砷化鎵工藝，柵寬尺寸800 μm 的贗配高電子遷移率晶體ATF-54143進行低噪聲放大器設計。該晶體管在工作頻率為2 GHz時，噪聲溫度可以達到28 K以下。本文設計的1.35～2.0 GHz低噪聲放大器，典型增益28 dB，典型噪聲溫度35 K，輸入回波損耗優(yōu)于-10 dB，輸出回波損耗優(yōu)于-15 dB，輸入1 dB壓縮點為-13 dBm。……