[實用新型]一種量子計算用C波段低溫低噪聲放大器

有效

• 申請號: 202121481979.0
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN215773051U
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 張誠;何川;王小川;渠慎奇;王生旺;陸勤龍;王麗;詹超;王自力;吳志華;張士剛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: H03F1/48
• 分類號: H03F1/48;H03F1/56;H03F1/26;H03F3/195;H03F3/68
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 閆客

本實用新型公開了一種量子計算用C波段低溫低噪聲放大器，屬于微波器件技術領域，包括外部輸入微帶匹配電路和寬帶單片低噪聲放大器，外部輸入微帶匹配電路和寬帶單片低噪聲放大器通過金絲W2級聯，寬帶單片低噪聲放大器采用三級mHEMT管芯電路結構。本實用新型采用了混合微波集成電路形式，整個放大器電路除了第一級輸入匹配采用外部電路結構，其他均采用微波單片集成電路，在縮小電路體積的同時，拓展了帶寬。

技術領域

本實用新型涉及微波器件技術領域，特別涉及一種量子計算用C波段低溫低噪聲放大器。

背景技術

對于超導量子計算機系統，其中的一個關鍵部分就是用來讀出量子位的能夠工作在-269℃溫度下的低溫電子器件。由于這些量子位本身發出非常微弱的射頻信號，為了避免熱噪聲對量子態的干擾，這些信號進入到低溫低噪聲放大器中，可以在引入極低噪聲的條件下，將這些微弱信號進行了放大增強，使得量子位更容易讀取。不僅僅是量子計算機受益于低溫低噪聲放大器，射電天文望遠鏡、深空通信網絡等系統也在使用它們。

低噪聲放大器的關鍵性能噪聲溫度主要由輸入電路與第一級有源HEMT器件的噪聲阻抗匹配決定。通常MMIC LNA第一級輸入匹配電路都是一起集成到單片上，單片上的電容、電感等無源器件Q值偏低，可以實現寬帶匹配，但是損耗較大，影響到低噪放噪聲指標的進一步降低。

目前，低溫低噪聲放大器基本采用分立器件微波電路形式，除了體積較大以外，其電路中的寄生參數也較大，對電路帶寬、高頻性能都有很大的影響。除此之外，低溫放大器一般采用GaAs HEMT場管進行匹配設計，基于此種工藝設計的放大器低溫下噪聲性能較差。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種噪聲低、體積小易于集成的C波段低溫低噪聲放大器。

為實現以上目的，本實用新型采用一種量子計算用C波段低溫低噪聲放大器，包括：外部輸入微帶匹配電路和寬帶單片低噪聲放大器，外部輸入微帶匹配電路和寬帶單片低噪聲放大器通過金絲W2級聯，寬帶單片低噪聲放大器采用三級mHEMT管芯電路結構。

進一步地，所述外部輸入微帶匹配電路包括串聯匹配電容C1、第一偏置電路和微帶線TL1、TL2；微帶線TL1與電容C1串聯，電容C1與微帶線TL2經金絲W1連接后與第一偏置電路連接，微帶線TL2經金絲W2與所述寬帶單片低噪聲放大器級聯。

進一步地，所述第一偏置電路包括微帶線TL3、濾波電容C2、C3和電阻R1，微帶線TL3接入所述電容C1和所述微帶線TL2的連接線上，電阻R1與微帶線TL3串聯，濾波電容C2、C3并聯在電阻R1兩端。

進一步地，所述寬帶單片低噪聲放大器包括第一級管芯T1、第二級管芯T2和第三級管芯T3；第一級管芯T1的柵極通過所述金絲W2連接到所述外部輸入微帶匹配電路，源極通過微帶線TL4接地，漏極通過隔直電容C5與第二級管芯T2的柵極連接；第二級管芯T2的源極通過微帶線TL5和微帶線TL6接地，漏極通過隔直電容C8與第三級管芯T3的柵極連接；第三級管芯T3的源極通過微帶線TL7和微帶線TL8接地，漏極通過隔直電容C11和電阻R9與輸出PAD相連。

進一步地，所述寬帶單片低噪聲放大器還包括第二偏置電路、第三偏置電路、第四偏置電路、第五偏置電路和第六偏置電路，第二偏置電路包括電阻R2、電感L1和電容C4，第三偏置電路包括電阻R3、R4和電容C6，第四偏置電路包括電阻R5和電容C7，第五偏置電路電阻R6、R7和電容C9，第六偏置電路包括電阻R8、電感L2和電容C10；