ДВУХУРОВНЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР ШУМА Российский патент 1999 года по МПК H03B29/00 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано как в радиоизмерительной аппаратуре для высокоточных измерений малых значений температуры шума (СПМШ), так и в радиосистемах различного назначения в качестве опорного генератора шумовой мощности с дистанционным управлением.

Известен двухуровневый генератор шума типа Я8Х-265 [1], излучатель шума которого выполнен на основе лавинно-пролетного диода (ЛПД).

Недостатком этого аналога, не позволяющим с достаточной точностью измерять шумы малошумящих усилителей, являются большие значения опорных уровней температур шума (T₁ ≅ T₀ и T₂ ≅ 10T_o).
Известен также двухуровневый генератор шума с криогенным охлаждением из комплекта измерителя коэффициента шума Х5-15 [1].

Недостатками этого аналога являются жесткая определенность значений опорных уровней шума (T₁ ≅ 0,27T₀ и T₂ ≅ T₀), громоздкость, вертикальная ориентация прибора и ограниченное время непрерывной работы, что приводит к большим неудобствам при проведении измерений, особенно с микроминиатюрными устройствами.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является генератор шума в виде двухполюсника на основе GaAs полевого транзистора с барьером Шоттки [2].

Он имеет только один опорный уровень T ≅ (0,2-0,5)T₀, но не нуждается в криогенном охлаждении, малогабаритен, экономичен и не имеет ограничений по ориентации в пространстве и непрерывности функционирования.

Целью изобретения является создание двухуровневого генератора шума с электронным переключением уровней, сохраняющего все преимущества прототипа перед вторым аналогом и обеспечивающего высокую стабильность уровней излучаемой шумовой мощности в широком диапазоне рабочих температур.

Всем этим требованиям удовлетворяет конструкция двухуровневого генератора шума, схема которого представлена на чертеже. Она состоит из излучателя шума 1, выполненного на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки и имеющего два выхода - один выход "холодный" с уровнем T_x ≅ (0,2-0,5)T₀ и другой выход "теплый" с уровнем T_T≥20Т₀, направленного ответвителя 2, вентиля 3 и коммутатора с электронным управлением 4, которые размещены в термостате 5. "Холодный" выход излучателя шума 1 соединен с вентилем 3 через прямой канал направленного ответвителя 2 с малыми потерями, а "теплый" выход излучателя шума 1 - через коммутатор 4 и канал с переходным ослаблением направленного ответвителя 2.

Двухуровневый генератор шума (ДГШ) работает следующим образом. Когда по внешней команде коммутатор 4 отключает "теплый" выход излучателя шума 1 от направленного ответвителя 2, выход ДГШ через вентиль 3 оказывается соединенным только с "холодным" выходом излучателя шума 1, при этом выходной уровень T₁ ≅ T_x; когда же коммутатор 4 соединяет "теплый" выход излучателя шума 1 с направленным ответвителем 2, выход ДГШ через вентиль 3 оказывается соединенным с обоими выходами излучателя шума, при этом выходной уровень T₂ ≅ (T_x+T_т30) ≅T₀. Следует иметь в виду, что значения T₁ и T₂ возрастают при уменьшении значения переходного ослабления направленного ответвителя и наоборот.

Таким образом, генератор шума имеет два стационарных состояния с выходными уровнями T₁ ≅ (0,2-0,5)T₀ и T₂ ≅ T₀, переключаемыми по внешней электронной команде. На этом принципе может быть реализован многоуровневый генератор или генератор с плавной регулировкой уровня Т₂ путем замены коммутатора 4 на регулируемый аттенюатор.

Поскольку для опорного генератора шума важна стабильность выходных уровней мощности шума, все элементы конструкции размещены в термостате 5.

Список литературы
1. Радиоизмерительные приборы. Каталог-проспект Центрального отраслевого органа научно-технической информации "Экос".-1981.

2. Robert H. Frater and David R. Williams. An Active "Cold" Noise Sourse. //IEEE Trans. MTT-29, N 4, April 1981, p. 344-347.

Двухуровневый генератор шума относится к радиотехнике СВЧ и может быть использован как в радиоизмерительной аппаратуре для высокоточных измерений малых значений температуры шума транзисторов, усилителей, или антенных систем, так и в радиосистемах различного назначения в качестве опорного генератора шума с дистанционным управлением. Двухуровневый генератор шума содержит излучатель шума с двумя выходами, выполненный на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки, вентиль, направленный ответвитель и коммутатор с электронным управлением. Достигаемый технический результат - получение низкотемпературного шума без использования криогенного охлаждения, электронное переключение уровней, обеспечение высокой стабильности уровней излучаемой шумовой мощности в широком диапазоне рабочих температур. 1 ил.

Двухуровневый генератор шума, содержащий излучатель шума, выполненный на невзаимном полупроводниковом приборе с барьером Шоттки, и вентиль, отличающийся тем, что введены направленный ответвитель и коммутатор с электронным управлением, и излучатель шума выполнен с двумя выходами, причем один выход излучателя шума подключен к входу прямого канала направленного ответвителя, другой выход излучателя шума подключен к входу канала с переходным ослаблением того же направленного ответвителя через коммутатор с электронным управлением, а выход направленного ответвителя подключен к входу вентиля, выход которого является выходом двухуровневого генератора шума.