CN110411555A - 一种高温噪声源 - Google Patents

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陈晋龙
李芳�
高春彦
成俊杰
孙晓宁
邢晓芸
陈玲
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Abstract

本申请公开了一种高温噪声源，包括：恒温槽、温度测算模块，还包括微波黑体、耦合天线，所述微波黑体置于所述恒温槽内部，所述微波黑体呈金字塔型阵列排列，所述恒温槽有一开口，所述耦合天线置于所述开口中，用于直接接受所述微波黑体的噪声信号，所述温度测算模块与所述微波黑体、所述耦合天线连接。本发明可解决微波黑体只适用于低温噪声源的不足，实现适用于高温噪声源，且可提高微波黑体的E/H面的等化性，降低辐射体发射率与辐射口面角度的相关性。

Description

一种高温噪声源
技术领域
本申请涉及微波噪声源领域，尤其涉及一种高温噪声源。
背景技术
微波噪声源是一种一般输出1到2种白噪声信号的噪声参数测试仪器，常用于测量器件或接收机的噪声参数。按噪声的产生机理一般可以分为高/低温噪声源、固态噪声源和气体放电管噪声源。高/低温噪声源因其等效输出噪声温度可以通过物理模型准确计算，其技术指标在三种噪声源中是最高的，一般用作标准噪声源，为另外两种噪声源进行量传，也常用于低噪声器件的噪声参数测量，但其缺点是结构复杂，使用繁琐；固态噪声源是目前使用最广泛的一种噪声源，一般用于日常的噪声参数测试；气体放电管噪声源现在已经使用的很少了。后两种噪声源的等效输出噪声温度无法用其物理模型准确获得，一般需要通过与高/低温噪声源比较获得。
高/低温噪声源一般有两种形式：一种是将匹配负载物理温度控制在高/低温来实现，较为常见，很多公司和科研机构都有类似的产品，其适用于110GHz以下的应用场景；一种是用微波黑体产生噪声信号，通过天线耦合输出噪声信号，该方法来源于美国的NIST，其用这种方法实现了低温噪声源，适用于26.5GHz以上。
因此，需解决的问题是采用微波黑体实现110GHz以上的高温噪声源。
发明内容
为采用微波黑体实现110GHz以上的高温噪声源，本申请提出一种高温噪声源。
本申请实施例提供一种高温噪声源，包括恒温槽、温度测算模块，还包括微波黑体、耦合天线，所述微波黑体置于所述恒温槽内部，所述微波黑体呈金字塔型阵列排列，所述恒温槽有一开口，所述耦合天线置于所述开口中，用于直接接受所述微波黑体的噪声信号，所述温度测算模块与所述微波黑体、所述耦合天线连接。
作为本申请进一步优化的实施例，所述温度测算模块包括温度传感器和测算单元，所述温度传感器与所述微波黑体、所述耦合天线连接，用于测量所述微波黑体的物理温度Tb和所述耦合天线的物理温度Ta，所述测算单元用于按照线性关系根据Tb和Ta计算所述耦合天线输出端的物理温度To。
作为本申请进一步优化的实施例，还包括恒温模块，用于控制所述耦合天线的物理温度，所述恒温模块与所述耦合天线连接。
作为本申请进一步优化的实施例，还包括屏蔽模块，所述屏蔽模块位于所述恒温槽内部且罩在所述微波黑体外部，上有一开口，所述耦合天线伸入所述恒温槽内部。
作为本申请进一步优化的实施例，所述恒温槽是盐槽、油槽或水槽。
作为本申请进一步优化的实施例，所述耦合天线的资用功率传输系数为α，α小于1。
优选地，所述温度传感器为铂电阻温度传感器。
优选地，所述恒温模块用于控制所述耦合天线的物理温度与室温之差在固定差值内。
本申请的至少一个实施例具有以下有益效果：
现有技术中微波黑体只适用于低温噪声源，且微波黑体采用楔形阵列，微波黑体的E/H面的等化性低，辐射体发射率与辐射口面角度的相关性较高。本申请相对现有技术的优势是：使用微波黑体可适用于高温噪声源，有效提高微波黑体的E/H面的等化性，有效降低辐射体发射率与辐射口面角度的相关性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是常规高/低温噪声源的实施例示意图；
图2是常规的微波黑体呈楔型排列示意图；
图3是本申请高温噪声源的实施例示意图；
图4是本申请高温噪声源的另一实施例示意图；
图5是本申请的微波黑体呈金字塔型排列示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
图1是常规高/低温噪声源的实施例示意图。
该种噪声源较为常见，很多公司和科研机构都有类似的产品，主要是通过将匹配负载物理温度控制在高/低温来实现，其适用于110GHz以下的应用场景。
图2是常规的微波黑体呈楔形排列示意图。
该方法来源于美国的NIST，其用这种方法实现了低温噪声源，适用于26.5GHz以上，其E面/H面等化性较差。下表是楔形微波黑体E面/H面等化性仿真结果：
表1楔形微波黑体E面/H面等化性仿真结果
由表1可知，采用楔形阵列的微波黑体，其E面和H面的回波损耗差别比较大，也就意味着采用这种方式的微波黑体具有很强的方向性。
图3是本申请高温噪声源的实施例示意图。本申请实施例提供一种高温噪声源，包括恒温槽10、温度测算模块20，还包括微波黑体30、耦合天线40，所述微波黑体30置于所述恒温槽10内部，所述微波黑体30呈金字塔型阵列排列，所述恒温槽10有一开口11，所述耦合天线40置于所述开口11中，用于直接接受所述微波黑体30的噪声信号，所述温度测算模块20与所述微波黑体30、所述耦合天线40连接。
所述开口11与所述耦合天线40无缝贴合，用于防止周围环境的电磁干扰信号进入内部。
所述恒温槽10用于产生恒定温度场，为微波黑体30提供恒温环境。所述微波黑体30用于产生噪声信号。所述耦合天线40用于将所述微波黑体30产生的噪声信号通过所述开口11耦合到输出端口。
所述微波黑体30由耐高温吸波材料制成。
例如，所述微波黑体30由碳化硅材料制成。
优选的，所述恒温槽是盐槽、油槽或水槽。
盐槽的工作温度上限最高，一般在500℃以上，油槽次之、水槽最低，其中油槽的挥发性最大。在工作温度低于100℃的情况下，选用水槽。在工作温度高于100℃的情况下，优先选择盐槽。
图4是本申请高温噪声源的另一实施例示意图。本申请实施例提供一种高温噪声源，包括恒温槽10、温度测算模块20，还包括微波黑体30、耦合天线40，所述微波黑体30置于所述恒温槽10内部，所述微波黑体30呈金字塔型阵列排列，所述恒温槽10有一开口11，所述耦合天线40置于所述开口11中，用于直接接受所述微波黑体30的噪声信号，所述温度测算模块20与所述微波黑体30、所述耦合天线40连接。
优选的，所述温度测算模块20包括温度传感器21和测算单元22，所述温度传感器21与所述微波黑体30、所述耦合天线40连接，用于测量所述微波黑体30的物理温度Tb和所述耦合天线40的物理温度Ta，所述测算单元用于按照线性关系根据Tb和Ta计算所述耦合天线40输出端的物理温度To。
优选的，所述耦合天线40的资用功率传输系数为α，α小于1。
所述测算单元21用于按照线性关系根据Tb和Ta实时计算噪声源的等效输出噪声温度，即所述耦合天线40输出端的物理温度To。
所述线性关系计算方式为：所述微波黑体30的物理温度为Tb(单位：K)，所述耦合天线40的物理温度为Ta(单位：K)，所述耦合天线40的资用功率传输系数为α(线性值，或者衰减为A，单位为dB，两者可以互相换算A＝-10lgα)，则所述耦合天线40的输出端面的等效输出噪声温度To为：
To＝Tbα+(1-α)Ta (1)
优选的，所述温度传感器21为铂电阻温度传感器。
优选的，还包括恒温模块50，用于控制所述耦合天线40的物理温度，所述恒温模块50与所述耦合天线40连接。
优选的，所述恒温模块50用于控制所述耦合天线40的物理温度与室温之差在固定差值内。
所述恒温模块50用于控制耦合天线40的物理温度，使所述耦合天线40的物理温度接近于室温温度，并保持较好的温度均匀性。
例如，所述恒温模块50为水冷装置或者风冷装置。水冷装置或者风冷装置通过从所述耦合天线40上带走一定的热量，从而保持单位时间内所述耦合天线40从周围环境吸收的热量和被水冷装置或者风冷装置带走的热量相同，保证所述耦合天线40的物理温度稳定在室温±1℃内。
优选的，还包括屏蔽模块60，所述屏蔽模块60位于所述恒温槽10内部且罩在所述微波黑体30外部，上有一开口，所述耦合天线40伸入所述恒温槽10内部。
所述屏蔽模块60为微波黑体30提供电磁屏蔽。
所述屏蔽模块60为导电良好的金属或导热性能较差的金属表面镀金。所述屏蔽模块60与所述耦合天线40和所述恒温槽10无缝贴合，用于减少周围环境的电磁干扰信号进入内部。
例如，所述所述屏蔽模块60为紫铜、铝，或不锈钢表面镀金。
图5是本申请的微波黑体呈金字塔形排列示意图。本申请实施例提供一种高温噪声源，所述微波黑体呈金字塔型阵列排列，其E面/H面等化性相比常规楔型阵列得到提升，仿真结果如下表所示：
表2金字塔型微波黑体E面/H面等化性仿真结果
由表2可知，与图2中常规采用楔型阵列排列的微波黑体相比，采用金字塔型阵列的微波黑体，其E面和H面的回波损耗比较一致，对方向敏感性较低，且回波损耗也要优于楔形。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种高温噪声源，包括恒温槽、温度测算模块，其特征在于，还包括微波黑体、耦合天线，所述微波黑体置于所述恒温槽内部，所述微波黑体呈金字塔型阵列排列，所述恒温槽有一开口，所述耦合天线置于所述开口中，用于直接接受所述微波黑体的噪声信号，所述温度测算模块与所述微波黑体、所述耦合天线连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温噪声源，其特征在于，所述温度测算模块包括温度传感器和测算单元，所述温度传感器与所述微波黑体、所述耦合天线连接，用于测量所述微波黑体的物理温度Tb和所述耦合天线的物理温度Ta，所述测算单元用于按照线性关系根据Tb和Ta计算所述耦合天线输出端的物理温度To。
3.根据权利要求1所述的一种高温噪声源，其特征在于，还包括恒温模块，用于控制所述耦合天线的物理温度，所述恒温模块与所述耦合天线连接。
4.根据权利要求1所述的一种高温噪声源，其特征在于，还包括屏蔽模块，所述屏蔽模块位于所述恒温槽内部且罩在所述微波黑体外部，上有一开口，所述耦合天线伸入所述恒温槽内部。
5.根据权利要求1所述的一种高温噪声源，其特征在于，所述恒温槽是盐槽、油槽或水槽。
6.根据权利要求1所述的一种高温噪声源，其特征在于，所述耦合天线的资用功率传输系数为α，α小于1。
7.根据权利要求2所述的一种高温噪声源，其特征在于，所述温度传感器为铂电阻温度传感器。
8.根据权利要求3所述的一种高温噪声源，其特征在于，所述恒温模块用于控制所述耦合天线的物理温度与室温之差在固定差值内。
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