Ku波段宽带低噪声放大器的关键技术研究

低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)是射电天文接收机的重要组成部分,其等效噪声温度决定了接收机的灵敏度。该文介绍了一种宽带Ku波段低噪声放大器的设计原理和方法,并给出了仿真结果。该放大器采用NEC公司的NE3210S01高电子迁移率场效应晶体管HEMT(High E-lectron Mobility field-effect Transistor)三级级联结构。在11～13GHz范围内的增益大于29.7dB,等效噪声温度小于55K,输入输出匹配好于-25dB。     

基于砷化镓晶体管的1.35～2.0GHz低噪声放大器

低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)是接收机系统的关键器件,其性能决定了接收机系统的噪声温度和对微弱射电信号的放大能力。采用Avago公司砷化镓(GaAs)工艺的pHEMT ATF-54134研制了一款可工作在1.35～2.0 GHz频率范围内的低噪声放大器。该放大器采用两级拓扑结构,单电源自偏置供电,典型增益28 dB,典型噪声温度35 K,输入回波损耗优于-10 dB,输出回波损耗优于-15 dB,输入1 dB压缩点为-13 dBm。该放大器除了可用于对中性氢、脉冲星和羟基进行观测的射电望远镜接收机以外,还可用于电波环境监测系统。     

L波段致冷低噪声放大器

介绍了应用于射电天文望远镜L波段接收机系统的致冷低噪声放大器的设计。该放大器采用了Agilent公司ATF - 35 14 3假晶高电子迁移率场效应管 (pHEMT) ,为两级级联结构 ,频率范围16 0 0～ 174 0MHz。在物理温度小于 15K(Kelvin)的环境中 ,放大器工作正常 ,两级直流偏置点都在2V 7mA ,增益 2 8.7～ 2 8.9dB ,噪声 3.2～ 3.8K ,输入匹配好于 - 2 2dB ,输出匹配好于 - 16dB ,无条件稳定。     

L波段致冷低噪声放大器

介绍了应用于射电天文望远镜L波段接收机系统的致冷低噪声放大器的设计。该放大器采用了Agilent公司ATF-35143假晶高电子迁移率场效应管(pHEMT)．为两级级联结构，频率范围1600～1740MHz。在物理温度小于15K(Kelvin)的环境中，放大器工作正常，两级直流偏置点都在2V7mA，增益28．7—28．9dB，噪声3．2—3．8K，输入匹配好于-22dB，输出匹配好于-16dB，无条件稳定。     

基于100 nm砷化镓pHEMT工艺的C波段宽带低噪声放大器芯片

作为射电天文接收机系统的关键器件, 低噪声放大器的噪声和增益性能对接收机系统的灵敏度有重要影响. 采用100nm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT)\lk工艺, 研制了一款可覆盖C波段(4--8GHz)的低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA). 所设计的LNA采用3级共源级联放大拓扑结构, 栅极、漏极双电源供电. 常温下测试表明, 该LNA在4--8GHz频段内平均噪声温度为\lk60K, 在5GHz处获得最低噪声温度50K, 通带内增益($31\pm1.5$)dB, 输入输出回波损耗均优于10dB, 芯片面积为$2.1\times1.1$mm², 可以应用于C波段射电天文接收机以及卫星通信系统等.     

1.2--2.2 GHz宽带低噪声放大器研制

为检测微弱的射电信号,要求望远镜接收机噪声性能良好.低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)作为接收机前端关键电路,其噪声系数和增益决定了整机的噪声性能.设计了一款1.2–2.2 GHz的低噪声放大器,电路采用两级级联结构,第2级通过引入负反馈,在改善增益平坦度和拓宽带宽的同时减小噪声,级间经过后级输入阻抗优化后仅需一个隔直电容.并引入有损输出匹配网络,实现高增益、低噪声、良好回波损耗和较为平坦的宽带LNA设计.测试结果表明,在1.2–2.2 GHz频段增益30–33 dB,噪声温度平均值为47 K,输出1 d B压缩点大于11.3 dBm.测试性能良好,可用于该频段接收机系统中.     

8-20GHz 宽带单片微波集成低噪声放大器设计

基于其体积小、重量轻、一致性好等特点,单片微波集成电路的低噪声放大器在射电天文中有着重要作用。本文采用稳懋公司150 nm和100 nm赝高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electron mobility transistor,pHEMT)工艺设计了两款低噪声放大器电路,成功流片,并进行比较。两款放大器的工作频率范围均为8-20 GHz,增益约为23~28 dB,噪声温度低于150K,输入输出回波损耗大于10 dB。     

2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制

低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的灵敏度和噪声有至关重要的影响。采用OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究和设计了一款工作频率为2~18 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为2 mm×1 mm。放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示,全频带增益大于28 dB,噪声温度平均值为93 K,直流功耗150 mW,无条件稳定。该放大器芯片覆盖了射电天文S,C,X,Ku 4个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和毫米波段超宽带中频放大模块。     

射电天文4—40GHz超宽带低噪声放大器设计

超宽带接收机面临众多技术挑战,而关键技术难点之一是超宽带低噪声放大器.采用以砷化镓材料为基底的70 nm栅长改性高电子迁移率晶体管和双电源偏置4级放大电路结构,设计了一款4–40 GHz超宽带低噪声单片微波集成放大器,完整覆盖C、X、Ku、K、Ka共5个波段.设计仿真结果表明,该放大器增益为(40±2.5) dB,常温下噪声温度平均95 K, 4–12.5 GHz噪声温度全频带低于83 K,直流功耗130.5 mW.整个频带内输入反射系数典型值-10 d B,输出反射系数典型值-15 d B,全频带范围内稳定,无自激振荡现象.该器件可做为前置放大器,应用于超宽带接收机和大规模多波束接收机中,可有效提高射电望远镜观测效率.     

4～10 GHz宽带单片集成低噪声放大器设计

在单片微波集成电路领域,放大器的设计往往不能兼顾噪声、增益和带宽,通常为达到最佳噪声和增益会限制带宽,或者为增大带宽而牺牲噪声和增益。本文采用稳懋公司0.15μmpHEMT工艺,综合各种因素,设计了一款宽带低噪声放大器电路,其频率范围4～10 GHz,增益约25 dB,噪声温度低于100 K,输入输出回波损耗大于10 dB。     

Spectrum of Fluctuations of Solar Noise Storms

The calculation of the Fourier transform of noise storm (NS) fluctuations showed that the power spectrum was adequately described by the expression G(F)∼1/F. Our results rule out the possibility that NS radiation is formed from random, short-term bursts (so-called type I bursts), since the spectrum of the sum of random short fluctuations is flat, but the real NS has a hyperbolic spectrum. This spectrum is monotonic and does not contain any components that exceed the level of the statistical fluctuations (i.e., the results of observations do not reveal the presence of periodic or resonant properties of the emission source). The hyperbolic shape of the spectrum shows that the main energy of a NS is contained in the slower temporal fluctuations.     

使用量化器件获得高精度测量方法的几点讨论

本文从列阵器件测量精度的估计公式出发，推导了用低精度Ａ／Ｄ变换器件获得高精度测量结果的一般性证明，还讨论了这种方法的若干可能应用。     

CCD图像暗场拍摄与处理

重点讨论了天文ＣＣＤ器件暗场图像的拍摄与处理。从多幅暗场图的拍摄发现，除了某些象素的暗流值，有随积分时间成正比例的变化之外；另有一些象素，可能有随机性很大的偶发的高暗流值。其原因无论是器件内部的，还是外部的，都不应视作为“暗场”记录。拍摄多幅图，用“中值法”处理，可以得到我们需要的“暗场”     

一种频率源噪声频谱拟合方法的研究

在分析频率源的噪声特性的时候,经常需要由Allan方差或功率谱计算频率源的五种噪声强度系数的值,通常采用人工分析的方法,求出噪声系数,这严重阻碍了自动化处理的应用。给出的一种自动拟合算法可以满足这方面的需要。在最小均方误差意义下,这种算法能自动完成对噪声类别的判定、噪声区间的划分以及噪声系数确定,所有这些无须人工参予。最后,对模拟数据和实测的几种频率源的功率谱曲线进行拟合,实验研究的结果表明这种方法拟合的相对误差不超过11％。     

功率谱噪声改正和斑点全息术象复原

简要地介绍了斑点全息术的原理，分析了存在于实际数据中的各种噪声对功率谱造成的严重影响，讨论了消除噪声偏差的方法，最后报导了用斑点全息术对两双星的高分辨率象复原结果。     

一种小型频标分配放大器

为了满足现有时频系统对分配放大器的要求,设计了一种小型频标分配放大器。该小型放大器带宽范围1MHz～100MHz,有1个输入,4个输出,采用一种电流反馈型、超宽带集成运算放大芯片CLC449。测试结果表明:二次谐波<-50dBc;路间隔离度为92.5dB;反向隔离度为105dB;相位噪声从100Hz开始趋于平稳,约-155dBc,满足时频系统的要求。最后提出了一些改进建议。     

Braking index diagnostics of pulsars. I. alignment,Counteralignment and slowing-down noise

We show that the strong correlation observed between the braking indices (n) and the slowing-down ages (Τ) of pulsars is inconsistent with counteralignment between their rotation and magnetic axes, but that the data on pulsars with positive braking indices is consistent with alignment. Alternatively, slowing-down noise can quantitatively account for the data on all pulsars except the Crab and the Vela, and so for the apparent|n| ∼ Τ² correlation observed for the older pulsars.     

CSRH光纤传输方案探讨

简述了射电望远镜中模拟光纤传输的基本方案及其优点，光纤传输的基本原理等。并对日像仪中光纤传输的几个主要指标，噪声系数，动态范围，相移等进行了分析，计算。     

制冷HEMT低噪声放大器偏置电源的研制

高电子迁移率晶体管(HEMT)目前被广泛应用于高灵敏度(低噪声)射电天文接收机中. 在低温制冷环境下,其低噪声性能更佳,但对偏置供电系统要求很高,只有在特定的偏置条件下才能得到最佳的低噪声、高增益、高稳定性.本文提供了一套可调试、高稳定、高可靠性、带远程监控功能的可供多级低温制冷HEMT管的偏置电源的设计思路、方法和制作,使在低温制冷状态下的HEMT管能够稳定、安全、可靠地工作在最佳状态.     

Low Noise Performance Perspectives Of Wideband Aperture Phased Arrays

A general analysis of phased array noise properties and measurements, applied to one square meter tiles of the Thousand Element Array (THEA), has resulted in a procedure to define the noise budget for a THEA-tile (Woestenburg and Dijkstra, 2003). The THEA system temperature includes LNA and receiver noise, antenna connecting loss, noise coupling between antenna elements and other possible contributions. This paper discusses the various noise contributions to the THEA system temperature and identifies the areas where improvement can be realized. We will present better understanding of the individual noise contributions using measurements and analysis of single antenna/receiver elements. An improved design for a 1-m² Low Noise Tile (LNT) will be discussed and optimized low noise performance for the LNT is presented. We will also give future perspectives of the noise performance for such tiles, in relation to the requirements for SKA in the 1 GHz frequency range.