[实用新型]一种量子计算用C波段低温低噪声放大器

说明书

本实用新型公开了一种量子计算用C波段低温低噪声放大器，属于微波器件技术领域，包括外部输入微带匹配电路和宽带单片低噪声放大器，外部输入微带匹配电路和宽带单片低噪声放大器通过金丝W2级联，宽带单片低噪声放大器采用三级mHEMT管芯电路结构。本实用新型采用了混合微波集成电路形式，整个放大器电路除了第一级输入匹配采用外部电路结构，其他均采用微波单片集成电路，在缩小电路体积的同时，拓展了带宽。

技术领域

本实用新型涉及微波器件技术领域，特别涉及一种量子计算用C波段低温低噪声放大器。

背景技术

对于超导量子计算机系统，其中的一个关键部分就是用来读出量子位的能够工作在-269℃温度下的低温电子器件。由于这些量子位本身发出非常微弱的射频信号，为了避免热噪声对量子态的干扰，这些信号进入到低温低噪声放大器中，可以在引入极低噪声的条件下，将这些微弱信号进行了放大增强，使得量子位更容易读取。不仅仅是量子计算机受益于低温低噪声放大器，射电天文望远镜、深空通信网络等系统也在使用它们。

低噪声放大器的关键性能噪声温度主要由输入电路与第一级有源HEMT器件的噪声阻抗匹配决定。通常MMIC LNA第一级输入匹配电路都是一起集成到单片上，单片上的电容、电感等无源器件Q值偏低，可以实现宽带匹配，但是损耗较大，影响到低噪放噪声指标的进一步降低。

目前，低温低噪声放大器基本采用分立器件微波电路形式，除了体积较大以外，其电路中的寄生参数也较大，对电路带宽、高频性能都有很大的影响。除此之外，低温放大器一般采用GaAs HEMT场管进行匹配设计，基于此种工艺设计的放大器低温下噪声性能较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种噪声低、体积小易于集成的C波段低温低噪声放大器。

为实现以上目的，本实用新型采用一种量子计算用C波段低温低噪声放大器，包括：外部输入微带匹配电路和宽带单片低噪声放大器，外部输入微带匹配电路和宽带单片低噪声放大器通过金丝W2级联，宽带单片低噪声放大器采用三级mHEMT管芯电路结构。

进一步地，所述外部输入微带匹配电路包括串联匹配电容C1、第一偏置电路和微带线TL1、TL2；微带线TL1与电容C1串联，电容C1与微带线TL2经金丝W1连接后与第一偏置电路连接，微带线TL2经金丝W2与所述宽带单片低噪声放大器级联。

进一步地，所述第一偏置电路包括微带线TL3、滤波电容C2、C3和电阻R1，微带线TL3接入所述电容C1和所述微带线TL2的连接线上，电阻R1与微带线TL3串联，滤波电容C2、C3并联在电阻R1两端。

进一步地，所述宽带单片低噪声放大器包括第一级管芯T1、第二级管芯T2和第三级管芯T3；第一级管芯T1的栅极通过所述金丝W2连接到所述外部输入微带匹配电路，源极通过微带线TL4接地，漏极通过隔直电容C5与第二级管芯T2的栅极连接；第二级管芯T2的源极通过微带线TL5和微带线TL6接地，漏极通过隔直电容C8与第三级管芯T3的栅极连接；第三级管芯T3的源极通过微带线TL7和微带线TL8接地，漏极通过隔直电容C11和电阻R9与输出PAD相连。

进一步地，所述宽带单片低噪声放大器还包括第二偏置电路、第三偏置电路、第四偏置电路、第五偏置电路和第六偏置电路，第二偏置电路包括电阻R2、电感L1和电容C4，第三偏置电路包括电阻R3、R4和电容C6，第四偏置电路包括电阻R5和电容C7，第五偏置电路电阻R6、R7和电容C9，第六偏置电路包括电阻R8、电感L2和电容C10；