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随着微波技术的发展，用户剧增使微波频谱出现拥挤。而毫米波具有极宽带宽、波束窄、全天候工作、容易小型化的优点，从而促使了毫米波频率的利用。毫米波低噪声放大器是所有毫米波接收机前端的重要部件，广泛应用于毫米波雷达、毫米波制导、电子对抗、毫米波通信等系统。因此，无论在军事应用，还是民用方面，毫米波低噪声放大器都具有广阔的市场前景，对毫米波低噪声放大器尤其是具有极低噪声系数的宽带低噪声放大器单片电路的研究具有重要的战略意义。
本论文对毫米波宽带低噪声放大器单片电路进行了深入地研究。在单端结构、平衡结构和行波放大器结构三方面分别进行了研究，成功研制出两款Ka波段的宽带低噪声放大器单片电路和一款带宽超过40GHz的超宽带行波放大器单片电路。取得的主要创新性成果如下：
1、利用负反馈和多谐振点技术成功设计出一款Ka波段单端式宽带低噪声放大器单片电路。并采用了电阻吸收网络和R-C串联的偏置网络提高稳定性。在23～36GHz的宽带范围内，增益大于26dB，噪声系数小2dB，输入驻波比小于1.8，输出驻波比小于1.8。指标达到国际先进水平，部分指标优于国际同类电路的指标。
2、提出一种新结构的LANGE耦合器，即采用二次金属制作指条，一次金属制作指条间的互连线，利用指条纵向跨越的方式制作空气桥。并提出了LANGE耦合器的一种电磁场仿真模型。这种新结构的LANGE耦合器能明显降低损耗，电磁场仿真表明，该LANGE耦合器比传统结构的LANGE耦合器损耗小0.3dB以上。
3、基于新结构的LNAGE耦合器，设计了一款Ka波段平衡式宽带低噪声放大器单片电路。相比于传统的LANGE耦合器，能明显降低噪声系数。实测结果表明，在24～40GHz的范围内，增益大于20dB，噪声系数小于2.3dB，输入驻波比和输出驻波比分别小于1.25和1.22。在噪声系数以及驻波比方面，优于国外公司及文献报道的相同频段的电路，达到国际先进水平。
4、提出了一种改进的行波放大器电路结构，即把行波放大器分成两段，它们之间用电容耦合级联。这种结构能明显提高增益和改善带宽。并成功研制出一款带宽超过40GHz的行波放大器单片电路，增益大于lldB，SII和S22均小于-10dB。