中文引用格式： 張凱，劉帥，趙曉冬. 一種Ku頻段高性能低成本低噪聲放大器[J]. 電子技術應用，2025，51(11)：122-125.
英文引用格式： Zhang Kai，Liu Shuai，Zhao Xiaodong. A Ku band high performance low-cost low noise amplifier[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(11)：122-125.
引言
衛星通信作為一種高效的通信手段長期以來被廣泛應用，工作頻段從早期的L/S/C波段，發展到后來的Ku/Ka頻段，近年方興未艾的低軌互聯網星座更是將工作頻段拓展到Q/V頻段[1-5]。其中Ku頻段衛通業務發展時間長成熟度高，在通信容量、設備體積、服務成本等方面均衡性好，廣泛應用于衛星廣播、動中通、應急通信等領域。低噪聲放大器作為衛星下行信號接收放大的第一級，直接決定整個接收鏈路信號質量的好壞。
得益于半導體集成工藝的迅猛發展，高性能低噪聲放大器芯片化已非難事。基于Si、GaAs、InP等半導體工藝，均能實現低噪聲放大器芯片產品[6-12]。單芯片集成低噪聲放大器射頻性能優異，電路尺寸小、集成度高，但在面對Ku衛通這類成熟市場應用時也暴露出不足之處。首先由于芯片面積和成本強相關，單芯片全集成方式除管芯有源區外，大量芯片面積用來實現匹配網絡、饋電去耦電路等各種無源電路，芯片面積不能進一步減小，導致單顆芯片的生產成本居高不下。其次在衛通地面設備中，低噪聲放大器通常集成在低噪聲變頻接收模塊（LNB）中，而為降低生產成本LNB模塊中幾乎所有電路都采用成本低廉且技術成熟的表貼電裝工藝。若低噪聲放大器采用裸芯片粘接+金絲鍵合的微組裝工藝，工藝兼容性變差，增加整個LNB模塊的生產工序復雜度和成本。另外雖然單芯片LNA在帶寬/噪聲系數方面性能優異，但使用中無法避免金絲鍵合帶來的額外損耗，實際性能會有下降。
本文針對上述工程應用需求，不同于常規LNA全集成芯片的MCM（Multichip Module）方案，而是基于高性能GaAs未匹配塑封管芯器件，采用涵蓋波導過渡、級聯匹配、偏置電路以及穩定性改善等多個維度的全局優化設計方法，實現了高性能低噪聲放大功能。該方案全部基于成熟的射頻PCB和SMT裝配工藝，材料成本低、工藝兼容性高，除管芯（GaAs器件，面積極小）外其余電路功能均在單層射頻PCB板中實現，整個電路可作為復用單元在LNB模塊中進行嵌入式集成。同時后期裝配只需常規釬焊裝配環境，在大規模生產時全周期成本都可壓至極限，特別適于Ku衛通地面設備這種追求低成本的成熟民用領域。
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作者信息：
張凱，劉帥，趙曉冬
（西南電子技術研究所， 四川 成都 610036）
