[实用新型]一种平面式毫米波或太赫兹宽带噪声源

说明书

本实用新型公开了一种平面式毫米波或太赫兹宽带噪声源，所述低通滤波器的输入端与外部恒流源连接，输出端与输入射频匹配电路的输入端连接；所述输出射频匹配电路的输出端与雪崩噪声二极管的阴极连接，所述雪崩噪声二极管的阳极与输出射频匹配电路的输入端连接；所述输出射频匹配电路的输出端与直流接地电路的输入端连接，所述直流接地电路的输出端发送射频噪声信号。本实用新型通过低通滤波器、输入射频匹配电路、雪崩噪声二极管、输出射频匹配电路和直流接地电路等器件的设置，实现了宽带高频噪声信号的输出，同时通过将直流接地电路直觉与输出射频匹配电路相连，极大地简化了匹配电路的设计，使得本实用新型的整体结构更加简单，易于集成。

技术领域

本实用新型涉及宽带噪声源技术领域，具体为一种平面式毫米波或太赫兹宽带噪声源。

背景技术

噪声系数的测量在微波、毫米波和太赫兹测量领域中占有重要的地位。在噪声特性的测试系统中，噪声源是一个重要的组成部分，它的超噪比、稳定度等指标对系统噪声系数的测试具有重大的影响。在某些雷达系统中，接收机的噪声系数关乎系统的性能指标，对该指标的实时测量校准具有重要意义。高性能宽带噪声源是毫米波/太赫兹技术的主要研究方向之一。

传统噪声源通常由恒流反向偏置的噪声二极管产生白噪声，通过在偏置输入端口增加低通滤波器实现抑制噪声功率的反向泄漏。雪崩二极管噪声源是固态噪声源的一种，所使用的雪崩二极管理论上可以产生有很宽频率范围的高频噪声信号，采用恒流源使雪崩二极管工作在反向雪崩击穿状态来设计噪声源。在太赫兹波段也可以使用高性能高截止频率的肖特基二极管工作在反向击穿区来设计噪声源。

目前，国外Noisecom、Elva等公司基于雪崩二极管设计的波导结构固态噪声源，已实现商用化，最高工作频率为170GHz。高频噪声源主要通过片上 COMS工艺(Maya,M.C.etal.“Extraction of an avalanche diode noise model for its application as anon-wafer noise source.”Microwave and Optical Technology Letters 38(2003):89-92)和微波单片集成的方式实现(S.Diebold,E. Weissbrodt,H.Massler,A.Leuther,A.Tessmann and I.Kallfass,A W-Band Monolithic Integrated Active Hot and ColdNoise Source,in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,vol.62,no.3,pp.623-630,March 2014, doi:10.1109/TMTT.2014.2299770)，成本较高。在太赫兹波段，由于缺乏可用的雪崩二极管器件，一般采用低温黑体噪声源，其体积较为庞大，不利于商业运用。

现有太赫兹频段的噪声源实现手段少，选择少，价格昂贵，很难实现商用化。缺乏结构紧凑、低成本、便于集成的噪声源。

公布号为CN112003570A的发明专利申请公开了一种高频宽带的毫米波噪声源及其制备方法，该申请采用了新型悬带式匹配电路，可将频率范围拓展至110GHz，整体电路采用平面式结构，降低了加工装配的难度，减小了传输过程中的损耗；使用微带转同轴的方式替代传统波导的发生结构，优化了驻波比，提升了超噪比。

首先，该申请通过微带转同轴结构进行输出，该结构仅仅是在最后输出时采用了平面微带电路与同轴进行转换，实际上整个噪声源是一种混合多种传输线的结构，包括波导、悬置微带及微带线。采用同轴输出结构有频率限制，最高只能到110GHz，并不能适用于太赫兹波段。

其次，虽然该申请也说是采用平面式结构，但该申请是针对早期的体式雪崩二极管来做的，受限于早期的二极管工艺，二极管大多是立体结构，因此该申请的电路也是立体结构，一般也只能以模块的形式存在，且其将二极管安装在陶瓷电容上，这种方式可靠性更低，安装误差较大，容易引起失配。