[发明专利]一种高频宽带的毫米波噪声源及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高频宽带的毫米波噪声源及其制备方法，其中毫米波噪声源包括：偏置电路与雪崩二级管、悬带式匹配电路及微带‑同轴转换器依次连接，为保证雪崩二极管的工作电流恒定，在结构中偏置电路与雪崩二级管之间设置有过压保护电路，具有高隔离度输出、低噪声输出电压的特点，用以保证雪崩二极管工作在恒流状态。同时采用了悬带式匹配电路结构，可将频率范围拓展至110GHz，从而实现高频宽带噪声信号稳定输出；最后末级通过微带‑同轴转换器进行转换，实现信号稳定输出。使用微带转同轴的输出方式替代传统噪声源波导转同轴的形式，提升了超噪比，优化了驻波比。

技术领域

本发明涉及毫米波宽带噪声源技术领域，尤其涉及的是一种高频宽带的毫米波噪声源及制备方法。

背景技术

噪声系数测量在微波毫米波测量领域中占有重要的地位。在噪声特性的测试中，噪声源是一个重要的组成部分，它的准确度对最终噪声测试的准确度具有重大的影响。随着毫米波技术的不断发展，传统的固态噪声源对于实现高频噪声信号的稳定输出难度较大，特别是产生Ka波段以上的高频宽带信号。目前传统的毫米波宽带噪声源的产生方式如图1所示，由恒流源加于雪崩二极管之上，通过雪崩二极管产生白噪声，通过在输入端口增加低通滤波器实现抑制噪声功率的泄露，通过衰减器和波导-同轴-微带转换器共同协调电路的阻抗匹配，实现噪声信号的输出。而毫米波段噪声源一般采用波导结构安装雪崩二极管，为了实现波导阻抗与雪崩二极管阻抗的匹配，采用阶梯1/4λg阻抗变换器将波导的阻抗进行变换，可以实现波导到雪崩二极管的阻抗匹配。阶梯变换的尺寸对阻抗变换有很大的影响，如图2所示为现有技术噪声源结构示意图，为便于系统测试使用，通常采用波导-同轴的转换方式最终实现噪声信号输出。

现有技术主要存在以下两点缺点：(1)噪声源各级组件之间未处于同一平面，而采用了较为复杂的三维结构进行匹配和转换，存在较大的传输损耗，导致噪声信号超噪比较低。(2)1/4λg阻抗变换器尺寸对阻抗变换有很大的影响，难以实现宽带高频信号(例如在67GHz-110GHz频段)由波导到雪崩二极管的阻抗匹配，同时无法兼顾对驻波的调节。

发明内容

本发明提出了一种高频宽带的毫米波噪声源，毫米波噪声源采用雪崩噪声二极管最终实现50GHz-110GHz的高频宽带噪声信号输出。为实现宽带高频噪声信号的阻抗匹配，设计了一种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；信号输出采用微带转同轴来替换波导转同轴的形式，保证了输出信号的超噪比和驻波比，更加便于测试使用，解决现有电路结构转换复杂、加工装配难度大、超噪比低的问题。

本发明的技术方案如下：一种高频宽带的毫米波噪声源，其特征在于，包括：偏置电路、雪崩二极管、悬带式衰减匹配电路、陶瓷电容、微带-同轴转换器依次由纯金丝连接设置于腔体中，腔体的一个端面中间区域设置偏置电路，悬带式衰减匹配电路设置位置需要在腔体正中位置开一个宽度为1mm的镂空槽，镂空槽深度需大于下限频率50GHz的二分之一波长；悬带式衰减匹配电路由石英基片和铜箔及导电胶组成；偏置电路为雪崩二极管供电使其处于稳定的恒流工作状态，偏置电路中包含过压保护电路防止电压过高而导致雪崩二极管击穿损坏。

上述中，使用石英基片作为悬带式衰减匹配电路的介质基底，石英基片的相对介电常数为4.4，厚度为0.127；将石英基片设置于镂空槽的正上方处，基片宽度应大于镂空槽宽。

上述中，所述陶瓷电容设置在镂空槽的一个边缘处，雪崩二极管设置在陶瓷电容的上表面，在高度上调整雪崩二极管上表面与石英基片上表面保持水平一致。

上述中，所述设置微带-同轴转换器于镂空槽的另一侧边缘处，靠近石英基片，间距不大于0.05mm；采用法兰盘结构通过螺钉固定在腔体的输出端面上。

本发明还提供一种高频宽带的毫米波噪声源制备方法，具体包括以下步骤：