[发明专利]一种超低温噪声源组件

说明书

一种超低温噪声源组件，包括用于产生噪声信号的噪声源电路，用于阻抗匹配和幅度调整的匹配电路，以及用于确定信号输出状态的开关选通电路。噪声源电路由噪声二极管D1及外围电路实现，产生持续的微波白噪声信号；匹配电路由芯片电容、微带线和薄膜电阻实现，用于控制噪声信号输出幅度和匹配噪声源电路和开关选通电路的阻抗；开关选通电路由PIN二极管D1、D2及外围电路实现，根据需要控制输入电平确定噪声信号的输出状态。通过采用本发明公开的噪声源组件，频率覆盖1GHz～10GHz，超噪比大于25dB，平坦度小于±1.5dB，能够稳定工作在10K至77K温区。本发明具有噪声输出稳定、切换速度快、工作温度低等特点，用于低温低噪声放大器噪声温度的测量。

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，具体涉及一种超低温噪声源组件。

背景技术

以HEMT器件为核心部件通过制冷使工作在10K及77K(-253℃，-196℃)温区下的微波放大器在噪声温度、增益、可靠性等方面具有十分优异的性能，近年来多有报道。由于低温低噪声放大器具有极低噪声的特性，能够大幅降低接收机前端引入的噪声，提高接收机系统的灵敏度，已经成功应用于深空探测、射电天文、无线通信等领域。

一般情况下用噪声温度来衡量低温低噪声放大器(LNA)所引入的附加噪声，已应用的低温器件的噪声温度L波段至X波段噪声温度仅有4K～8K左右，而常规的噪声测量方法的中噪声源的不确定度就有±0.10dB(约为±7K)，并且连接低温低噪声放大器与外部环境的射频电缆与转接头温度不均匀也会引入误差；在同样超噪比的误差下，当噪声源的物理温度越接近放大器噪声温度，测试结果越准确。根据以上分析，需要将噪声源与被测低温放大器一起工作在超低温状态下，才能准确测量低温低噪声放大器的噪声温度。

发明内容

本发明提出的一种超低温噪声源组件，能够快速准确测量微波波段低温低噪声放大器的噪声温度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种超低温噪声源组件，包括用于产生噪声信号的噪声源电路，用于阻抗匹配和幅度调整的匹配电路，以及用于确定信号输出状态的开关选通电路，所述噪声源电路、匹配电路和选通开关电路依次串联；

其中，所述噪声源电路包括直流供电端口P1，电容C1-C4，电感L1、L2，电阻R1、R2，噪声二极管D1；其中，直流供电端口P1、电阻R1、电感L1、电阻R2、电感L2和噪声二极管D1依次串联，电容C1一端接地一端连接电阻R1和电感L1的公共端，电容C2一端接地一端连接电阻R2和电感L2的公共端，电容C3一端接地一端焊接在噪声二极管D1的阴极；噪声二极管D1的阳极通过金丝键合至匹配电路。电容C1-C4，电感L1、L2，电阻R1、R2组成低通滤波网络，消除直流供电端P1对微波噪声信号的影响，匹配噪声二极管D1输出端阻抗；噪声二极管D1的输出端接电容C4隔离直流与微波信号。在电路调试时，由于噪声二极管器件的离散性可适当调整电阻R1的阻值，控制噪声二极管D1的工作电流在8mA左右。

进一步的所述匹配电路由电容C4、C5，微带线TL1、TL2，电阻R4-R6组成；其中，电容C4、微带线TL1、电阻R4、微带线TL1和电容C5依次连接，电阻R5一端接地一端连接微带线TL1和电阻R4的公共端，电阻R6一端接地一端连接电阻R4和微带线TL2的公共端。微带线TL1、TL2为高阻抗线，电阻R4-R6用于调整噪声信号的输出幅度，改善噪声源电路和开关选通电路的端口反射。

进一步的所述开关选通电路包括控制端口P2，信号输出端口P3，电容C6、C7，电感L3，电阻R3，PIN二极管D2、D3；其中，PIN二极管D2、D3的阴极并联接地，阳极与电容C7、信号输出端口P3依次连接；控制端口P2、电阻R3和电感L3依次连接，电容C6一端接地一端连接电阻R3和电感L3的公共端，电容C5，电感L3，电阻R3组成的RLC滤波网络隔离P2直流信号和传输的高频信号，并与电容C6，C7组成开关选通电路输出匹配网路。