德国应用固态物理研究所开发出高灵敏度铟镓砷微波功率放大器

[据今日半导体网站2017年5月2日报道] 未来，欧洲航天局将发射一系列新型气象卫星，更准确地测量重要的气象数据（如降雨量、水蒸气或者温度）。测量设备的核心是极灵敏的铟镓砷微波放大器，它由德国应用固态物理研究所开发，可以感知极微弱的环境信号，因而可更准确地预报天气。

对天气预报而言，气象学家利用计算机模拟处理数千条测量数据。几十年来，这类数据主要由卫星提供，卫星利用灵敏的传感器测量地球上的温度或者降水。传感器越灵敏，测量值越准确，因而天气预报越准确。未来两年，欧洲航天局将发射第二代气象运行卫星（共6个），配备最先进的测量技术。欧洲航天局投入14亿欧元用于制造卫星（不包括发射和运行）。

高层大气测量

能吸收微波辐射的小型高精度放大器也将随着卫星发射。每个物体表面都会发出辐射。研究人员将放大器校准为微波频率，其可提供关键气象信息。该放大器捕捉由水蒸气、雨、雾或冰晶发出的微波，尤其是卷云中的冰晶，它对气候和天气具有重要影响。由于微波辐射，研究人员也可以根据地面温度得出非常准确的结果。

然而，卫星微波天线收到的信号非常微弱，仅几个纳瓦。为了可靠地测量微波信号，需要高灵敏度放大器。然而，由硅制成的晶体管不够灵敏。

德国应用固态物理研究所迈克尔·施勒希特韦格博士说：“电子易于穿过铟镓砷，即使驱动电子的电场非常小。” 因此，非常微弱的微波信号可使晶体管中的电子运动起来，这使得晶体管非常灵敏。欧洲航天局项目经理说：“由于采用固态物理研究所开发的微波电路，气象运行卫星将能更准确地测量温度、水蒸气和降水类型。这增加了天气预报的可靠性。”

高精度小型电极

除了使用铟镓砷，放大器小型化有助于使其更加灵敏。晶体管电极长仅50-35纳米，因而可测量微弱的电流（信号）。施勒希特韦格说：“高灵敏度和小型化是25年的研究成果，期间，我们开发出一种高精度制造工艺，通过150个生产步骤制作放大器电路（包括用电子束形成电极）。”

在气象运行卫星上，微波功率放大器可用于三种不同的测量设备中，它们分别测量降水、水蒸气、冰晶或者温度。因此，需要制备不同的传感器，并校正相应的微波频率（54GHz和243GHz之间的五个频带，频率越高所需放大器功率越高）。

除了欧洲航天局，最近一家美国公司对微波功率放大器也很感兴趣，因此，美国卫星有可能采用它。（工业和信息化部电子第一研究所 许文琪）

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