CN213186047U - 一种超宽带噪声源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超宽带噪声源，包括噪声源，所述噪声源由噪声二极管、RF匹配电路及馈电网络组成，馈电网络的输出端分别与噪声二极管、RF匹配电路的输出端电连接；本实用新型的优点在于：提供一种宽带的、高平坦度的以及功率可调的高斯白噪声源，从而对激光进行相位调制，实现对光谱展宽的控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种噪声发生器，具体地说是一种超宽带噪声源，属于噪声发生器领域。
背景技术
目前市面上的射频噪声源(噪声发生器)工作频率可以覆盖1GHz-18GHz，范围很广，最大噪声输出介于15.5dB-35dB之间的超噪比(ENR)，技术也很成熟，但是覆盖频率1GHz-10GHz或者1GHz-8GHz的超宽带噪声源几乎没有，且不具备频带选择功能；在输出功率控制方面，也只是利用数控衰减器等器件对输出功率进行一定步进的衰减控制，并未对频带内输出功率与频率之间的线性关系进行研究。
发明内容
本实用新型的目的在于，设计了一种超宽带噪声源，为具有一定功率的连续激光且输出功率、中心波长、光谱宽度均可控制的光谱可控种子源设计提供一种宽带的、高平坦度的以及功率可调的高斯白噪声源，从而对激光进行相位调制，实现对光谱展宽的控制。
本实用新型的技术方案为：
一种超宽带噪声源，包括噪声源，所述噪声源由噪声二极管、RF匹配电路及馈电网络组成，馈电网络的输出端分别与噪声二极管、RF匹配电路的输出端电连接，当载流子通过电阻运输时，由于热运动的无规则性，载流子的速度及其分布将会出现起伏，从而就会产生出电流的涨落和相应在电阻上的电压涨落。这种噪声在任何电阻上都会产生，而二极管p-n结在小信号工作时具有一定的交流电阻，所以也必然存在热噪声，由于二极管p-n结的正向交流电阻很小，而反向电流又很小，所以热噪声也很弱，热噪声的频谱密度与信号频率无关，故是一种白噪声。所述噪声二极管为Noisecom公司的NC401噪声二极管，用以产生100MHz~18GHz的白噪声信号。
所述噪声源的输出端与开关滤波器组电连接；所述开关滤波器组包括前后两个单刀四掷开关，前后两个所述单刀四掷开关之间连接有四个带通滤波器；将噪声信号源产生的白噪声信号传输到开关滤波器组后，通过对开关滤波器组不同通路的控制选择，可以对频带内任意频段范围进行切割划分，用以与系统级联时测试不同频率，不同频带的光谱展宽效果，对测试数据进行分析从而找到最佳频段。
所述开关滤波器组的输出端与放大链路电连接，所述放大链路包括依次电连接的第一功率放大器、第一均衡器、第二功率放大器、第三功率放大器、数控衰减器、第四功率放大器、第二均衡器、第五功率放大器，所述第五功率放大器的输出端为该超宽带噪声源的最终输出端。
将选好频段的白噪声传输到放大链路，主要实现对白噪声信号的功率放大，为满足输出功率≥36dBm的要求；链路加入数控衰减器，衰减范围0~7.75dB，通过不同的控制电压可使功率调谐范围≥6dB，且调谐步进0.25dB的要求；均衡器1、2用来调节功与频率的线性关系，并且满足输出功率平坦度＜3dB的要求。
所述超宽带噪声源主要实现1GHz-8GHz超宽带频率覆盖，且内部具备分段选频功能，输出功率≥36dBm，频谱平坦度＜3dB，功率调谐范围≥6dB，调谐步进0.25dB等功能，为光谱可控种子光源系统提供高斯白噪声，对激光进行相位调制，实现光谱展宽≥0.2nm(RMS@20dB)的要求。
本实用新型的有益效果为：
（1）频率覆盖范围宽，达1GHz-8GHz；
（2）具备选频功能，实现任意频段划分；
（3）频率1GHz-8GHz范围内均满足输出功率≥36dBm；
（4）输出功率与频率具备线性关系；
（5）超噪比ENR可达30dB。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种超宽带噪声源的结构示意图；
图1-1为本实用新型实施例一种超宽带噪声源的左视图；
图1-2为本实用新型实施例一种超宽带噪声源的右视图；
图2为本实用新型实施例一种超宽带噪声源的连接关系示意图；
图3为本实用新型实施例一种超宽带噪声源的链路示意图。
具体实施方式
以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1-3所示为一种超宽带噪声源外形尺寸的结构示意图，其尺寸为长*宽*高（130mm*80mm*20mm），外腔体的四个边角各有一个φ13的固定孔位13用以定位；外腔体的一侧设有图示的射频连接器11即为一种超宽带噪声源的信号输出端，与后级相位调制器的射频输入端相连；外腔体的另一侧设有图示的J30J连接器12为一种超宽带噪声源的供电及通讯控制接口。
如图2所示，一种超宽带噪声源主要由噪声信号源、开关滤波器组、放大链路等组成，其连接顺序及关系为噪声信号源的输出端与开关滤波器组的输入端连接，开关滤波器组的输出端与放大链路的输入端连接，放大链路的输出端则为该超宽带噪声源的最终输出。其中噪声信号源由噪声二极管、射频匹配电路和馈电电路组成，将电压输入馈电电路1，电信号流经馈电电阻后传输到噪声二极管2，噪声二极管通过射频匹配电路3输出宽带的白噪声信号到开关滤波器组4，通过选频后经由放大链路5对噪声功率进行放大然后输出。
如图3所示，所述一种超宽带噪声源能产生1GHz~8GHz的白噪声信号。其中噪声源部分当载流子通过电阻运输时，由于热运动的无规则性，载流子的速度及其分布将会出现起伏，从而就会产生出电流的涨落和相应在电阻上的电压涨落。这种噪声在任何电阻上都会产生，而二极管p-n结在小信号工作时具有一定的交流电阻，所以也必然存在热噪声，由于二极管p-n结的正向交流电阻很小，而反向电流又很小，所以热噪声也很弱（噪声均方根电压仅大约为4nV），热噪声的频谱密度与信号频率无关（即各种频率的噪声功率相同），故是一种白噪声。
所述噪声源的输出端与开关滤波器组电连接；所述开关滤波器组包括前后两个单刀四掷开关，前后两个所述单刀四掷开关之间连接有四个带通滤波器，分别为带通滤波器1、带通滤波器2、带通滤波器3、带通滤波器4；将噪声信号源产生的白噪声信号传输到开关滤波器组后，通过对开关滤波器组不同通路的控制选择，可以对频带内任意频段范围进行切割划分，用以与系统级联时测试不同频率，不同频带的光谱展宽效果，对测试数据进行分析从而找到最佳频段。
所述开关滤波器组的输出端与放大链路电连接，所述放大链路包括依次电连接的第一功率放大器、第一均衡器、第二功率放大器、第三功率放大器、数控衰减器、第四功率放大器、第二均衡器、第五功率放大器，所述第五功率放大器的输出端即为该超宽带噪声源的最终输出端。
将选好频段的白噪声传输到放大链路，主要实现对白噪声信号的功率放大，其输出功率上限由末级功率放大器决定，因此为满足输出功率≥36dBm的要求，应选择P-1高于此输出功率的功率放大器；链路加入数控衰减器，衰减范围0~7.75dB，通过不同的控制电压可使功率调谐范围≥6dB，且调谐步进0.25dB的要求；均衡器1、2用来调节功与频率的线性关系，并且满足输出功率平坦度＜3dB的要求。
噪声信号源主要由100MHz-18GHz的噪声二极管、RF匹配电路及馈电网络组成；
开关滤波器组具备选频和滤波功能，实现1GHz-8GHz内各个噪声成分的分离；
放大链路对射频噪声进行功率放大，以获得足够的功率输出；链路加入数控衰减器，以满足功率调谐范围≥6dB，调谐步进0.25dB的要求；均衡器用来调节功率与频率的线性关系，并且满足输出功率平坦度的要求。
噪声信号源采用NC401噪声二极管进行相关匹配，工作频率范围可以大于 1GHz-8GHz，实现超噪比 ENR30dB左右。由于噪声功率很小，且带宽宽，需通过多级放大实现，小信号放大器和功率放大器均采用单片实现，功率放大器采用 qorvo公司 QPA1003P，输出功率大于 39dBm，满足需求的输出功率。为了实现输出功率可调，采用 5位 0.25dB步进的数控衰减器实现，可实现衰减范围0-7.75dB。考虑到频带较宽，采用 5dB的幅度均衡器对宽频带进行幅度均衡，实现通带内信号幅度较平坦，输出功率与频率关系线性。通道信号检测，通过输出耦合检波对信号进行检测比较，可以实现告警功能。控制部分电路对幅度进行驱动控制。电源部分主要对输入电压进行电源变换和电源滤波，以提供给放大器和控制电路供电。
功能指标如下：
（1）噪声选频、放大功能：噪声源模块实现1GHz-8GHz范围内任意频段分布的白噪声单通道输出，输出功率可调。
（2）输出功率：≥36dBm；(任意选频带内)
（3）频谱平坦度：＜3dB；(频率与功率关系线性)
（4）功率调谐范围：≥6dB；
（5）功率调谐步进：≤0.3dB；
（6）供电：+28V/1A；
（7）通信接口：RS232。
超宽带噪声源设计采用集成设计，将优化后的分立器件部件半导体化，同时开展环境适应性、电磁兼容性、小型化和工艺一致的研究，设计出基于半导体工艺的集成噪声源。且具有频率范围覆盖广，输出功率线性可调等优势，提升了技术门槛和市场竞争力。
超宽带噪声源的设计也为光谱可控种子光源系统实现光谱展宽提供了优质的射频调制信号，通过改变噪声源的参数实现激光相位调制特性的优化，为研究激光种子源特性与功率合成效率之间的关系奠定了基础。
Claims (4)
1.一种超宽带噪声源，其特征在于：包括噪声源，所述噪声源由噪声二极管、RF匹配电路及馈电网络组成，馈电网络的输出端分别与噪声二极管、RF匹配电路的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带噪声源，其特征在于：所述噪声二极管为Noisecom公司的NC401噪声二极管，用以产生100MHz~18GHz的白噪声信号。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带噪声源，其特征在于：所述噪声源的输出端与开关滤波器组电连接；所述开关滤波器组包括前后两个单刀四掷开关，前后两个所述单刀四掷开关之间连接有四个带通滤波器。
4.根据权利要求3所述的一种超宽带噪声源，其特征在于：所述开关滤波器组的输出端与放大链路电连接，所述放大链路包括依次电连接的第一功率放大器、第一均衡器、第二功率放大器、第三功率放大器、数控衰减器、第四功率放大器、第二均衡器、第五功率放大器，所述第五功率放大器的输出端为该超宽带噪声源的最终输出端。
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