突破的关键技术
一、超导器件的功率线性化技术
由于DSF1发射机功率高达10kW，泄漏到超导接收机端口的功率可能达到瓦量级，而超导器件承受的功率过大时会出现交互调等失真现象，且插损会变大，因此需研究超导器件功率线性化技术以保证在瓦量级的干扰功率下能正常工作。
二、高性能高一致性超导滤波器研制技术
不仅要求研制的超导滤波器相位失真要小，而且针对DSF1应用的特点，还应具有对各次谐波的抑制能力，对器件性能一致性等指标也要求较高。
三、更低损耗、高热阻的输入传输线装置研制技术
输入传输线装置工作在低温到常温常压的过渡环境中，因此，它必须要有很好的隔热和真空密封效果，而且其微波损耗要非常小，否则会带来较大噪声影响超导接收机的灵敏度。因此，更低损耗、高热阻的输入传输线装置是超导接收机（前端）的核心部件之一，它的性能直接影响接收前端的承载功率、等效噪声等核心指标。
输入传输线装置（含真空窗、隔热波导）处于低温放大器前，其对系统噪声温度的贡献由下式得出：
式中 L——传输线的损耗；
ΓL——负载反射系数；
TL——环境温度；
TLNA——放大器的噪声温度。
由上式可以看出，传输线对接收组件的噪声贡献有两部分：一是其自身的噪声温度直接累加在系统上，另一部分是它的损耗使后接放大器对系统的噪声贡献增加。该输入传输线必须同时具备以下几点功能：
- 具有很低的插入损耗和等效噪声温度；
- 具有较大热阻实现从300K到20K的过渡，保证热负载不过大且杜瓦外波导口不结霜；
- 具有很好的密封性，保证杜瓦里面的真空度。
在国外深空站上广泛使用的是波导缝隙方案的输入传输线装置（也称隔热波导），如图4-34所示。其原理是把波导截断后对接，中间保留0.1mm左右的缝隙实现隔热，在波导的一端采用低损耗塑料薄膜实现真空密封，另一端与低温放大器连接。这种技术比较成熟，探月一期低温接收机中我们也是采用这种方案。
图4-34 传统缝隙结构输入传输线装置结构图
隔热波导采用薄壁高热阻金属材料加工，部分金属合金低温下的导热系数如表4-9所示。
表4-9 部分金属合金材料在低温下的导热系数
①1kcal·m-1·h-1·℃-1=1.163W·m-1·K-1。
可以看出，采用Ta钛合金（5.5%Al+2.5%Sn+0.2%Fe+Ti）是理想的材料选择，为保证低损耗，Ta钛合金波导管内部必须进行抛光和电镀金／银处理。此外，在处理时需采用特殊工艺，以保证薄壁波导结构不变形。
输入传输线设计中的另一项关键技术是真空密封窗设计，图4-35是密封窗的示意图，密封窗采用极低介质损耗的多层塑料材料。真空密封窗的设计主要考虑两个方面：一方面是密封膜的选择，主要从膜的密封性、强度、防水防紫外线等方面考虑；另一方面是真空窗的防泄漏结构设计。
图4-35 密封窗示意图
四、高性能低温低噪声放大器研制技术
高性能低温低噪声放大器是超导接收机前端的最核心部件之一，由国内自主研发。低噪声放大器的性能取决于有源器件的噪声性能和匹配网络的设计，所以低温低噪声放大器的设计就是对有源器件和匹配网络的选择和准确建模。低温放大器设计主要按以下步骤进行：确定放大器的设计指标；选择器件，提取低温参数；确定放大器的电路形式及拓扑结构；电路仿真优化；加工与装调；测试与修正。
低温放大器的设计主要综合考虑噪声、增益、阻抗匹配、稳定性等技术指标。如何降低噪声、提高稳定性是该放大器设计的两个重要环节。该放大器工作在低温下，稳定性比在常温下差，仿真设计过程中不仅需保证工作带内的稳定还要保证带外的稳定，为提高电路的稳定性，可以增加适当的负反馈。根据器件参数及放大器技术指标的要求，采用4级放大器，由于放大器前级接有隔离器，放大器第一级与第二级采用最佳噪声匹配设计，第三、四级主要解决增益平坦性问题。为了使带宽尽量宽，各级输入输出采用T形网路。由于放大器工作频率高，波长短，布线密度高，电路间的相互耦合和空间电磁场分布对电路性能有很大影响，因此必须在原理仿真的基础上进行版图的电磁场仿真，同时需进行电路容差分析与温度系数分析。
低温放大器研制的主要关键技术有：
1）有源器件及无源器件低温参数模型建立技术。准确的模型是低温放大器获得最佳性能的保证，器件工作在20K的低温下，其S频段参数和最小噪声工作点都会发生较大变化，按照常温参数设计的低噪声放大器在低温下的稳定性、工作频带及噪声与常温下相比会有很大的变化，因此需要经过大量的方案实验和调试来摸索高电子迁移率场效应晶体管在低温下等效电路模型和噪声模型的变化趋势及相对变化量，建立低温参数仿真模型，并通过大量研制样品来修正模型，不断优化结果。
2）低温放大器的仿真技术。由于X频段频率高、波长短、器件寄生参数大、色散大，因此电路的辐射大、空间耦合强，为达到较为准确的仿真效果，必须在对相关器件准确建模的基础上进行电磁仿真，对电路进行容差分析及温度分析，利用各相关软件的优势进行联合仿真与优化。在此基础上通过多次试验对仿真进行修正。
3）电路基片的选择。毫米波频段电路基片的选择是非常重要的，要综合考虑损耗、色散、表面平整度、介质均匀性等因素。同时，由于放大器工作在20K温区，电路基片的参数变化大，但厂家只提供一定温区基片的温度特性，基片的特性与温度也并不是严格的线性关系，因此在基片的选择上既要考虑工作频段的特性又要兼顾基片的温度特性。
4）加工焊接工艺。X频段波长较短，焊点的大小、金丝的长短与粗细、制造公差、装配和模式抑制等对电路性能的影响是巨大的，同时腔体及电路的加工精度对电路性能的影响也是非常大，因此需要根据仿真模型的参数指导焊接与加工。
突破的关键工艺技术
一、SMA接头与超导滤波器芯片连接工艺
超导滤波器芯片为陶瓷材质，SMA接头和封装盒体为金属材质，两者线膨胀系数差异很大；而超导滤波器在常温下封装，20K低温下工作，高达270K的温差会产生很大的应力，若不加解决，往往会造成滤波器焊接头脱焊，使整个接收组件链路失效。因此，SMA接头与超导滤波器芯片的连接工艺，对整个接收组件的性能来说至关重要。
二、场效应管FHX76LP、FHC40LG的焊接工艺
晶体管焊接的效果直接决定放大器的噪声、增益等性能指标，对于低温放大器来说，晶体管的焊接不仅要牢靠，而且要求能承受高达270K的温差所带来的应力影响，这就要求应用与常温不同的焊接工艺，以保证低温放大器这一核心器件的可靠性和性能指标。
