CN111965440A - 一种太赫兹接收机噪声测试系统 - Google Patents

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CN111965440A CN202010632202.3A CN202010632202A CN111965440A CN 111965440 A CN111965440 A CN 111965440A CN 202010632202 A CN202010632202 A CN 202010632202A CN 111965440 A CN111965440 A CN 111965440A
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陈哲
肖宜明
王岩
崔琦
马宏伟
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Yunnan University YNU
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract

本发明公开了一种太赫兹接收机噪声测试系统，该系统包括喇叭天线、太赫兹混频器、本振LO链路和中频放大链路。通过将黑体材料放置液氮及室温环境中，充当接收机系统的冷热负载，接收机中的太赫兹混频器将太赫兹高频信号混频至中频，在冷热负载条件下分别测试出经中频放大电路放大后的信号功率，以此可计算出接收机的等效噪声温度。改变中频放大链路输入端匹配负载的环境温度，可进一步计算出太赫兹混频器的等效噪声温度。本发明采用了外差变频技术，通过一套测试系统便可同时得到接收机以及混频器的等效噪声温度。

Description

一种太赫兹接收机噪声测试系统
技术领域
本发明属于电子通信高频接收机装置技术领域，尤其是太赫兹频段的接收机噪声测试系统。
背景技术
太赫兹波是指频率在100GHz到10THz之间的电磁波，这一段电磁频谱处于传统电子学和光子学研究频段之间的特殊位置。太赫兹波在无线通信、安全检查、空间科学探索、环境监测、气象预报、生物医学成像等多个领域具有巨大的技术创新突破空间和广阔的应用前景。由于之前太赫兹“间隙”的存在，太赫兹频率尚未完全开发利用的频段是极其珍贵的电磁频谱资源，谁先开发和掌握，谁就获得先机和主导权。
要开发利用太赫兹波，接收机不可或缺，接收机最重要的技术指标就是其噪声性能，通常用等效噪声温度定量表征。而在太赫兹频段，目前还没有可供直接使用的等效噪声温度测试仪器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种太赫兹接收机噪声测试系统，所述系统组成简单、易于构建，在测试时容易操作，具有较好测试精度。并且在不增加系统部件的情况下，仅改变一次系统连接，就可同时得到接收机以及作为接收机关键部件的混频器的等效噪声温度。
为实现上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：
一种太赫兹接收机噪声测试系统包括喇叭天线、太赫兹混频器、本振LO链路以及中频放大链路。所述喇叭天线与所述太赫兹混频器射频端口相连，太赫兹混频器本振端口与本振LO链路相连，中频端口与中频放大链路相连。太赫兹混频器起变频的关键作用，将难以直接测量噪声功率的高频太赫兹信号下变频至频率较低的中频频段，再经中频放大链路放大后，便于现有功率检测装置测量噪声功率。
进一步的技术方案在于：所述本振LO链路提供本振信号，链路包括50MHz晶振，经锁相环电路锁相并经倍频器倍频至LO频段，驱动太赫兹混频器工作。
进一步的技术方案在于：喇叭天线选用较高定向性的天线，连接在太赫兹混频器的射频波导端口，用于匹配该射频波导端口与自由空间的波阻抗。
进一步的技术方案在于：喇叭天线前放置黑体材料，黑体材料在液氮以及室温环境中，对喇叭天线而言形成冷、热负载，进而与太赫兹混频器的射频波导端口形成良好匹配。
进一步的技术方案在于：太赫兹混频器工作于双边带模式，拥有射频、本振、中频三个端口，射频及本振是波导端口，中频是同轴端口，同中频放大链路相连。
进一步的技术方案在于：中频放大链路包括多级放大器及滤波器，滤波器带宽即是接收机工作带宽。
进一步的技术方案在于：中频放大链路包括幅度均衡及增益稳定电路。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用基于太赫兹混频器的外差方案，将在太赫兹频段难于直接测量的噪声功率下变频至频率较低的中频频段，通过中频放大链路将原本微弱的中频频段信号放大至功率检测装置可探测的功率电平范围内，使用常用功率计就可测出中频噪声功率，再经过简单折算就可得到接收机以及太赫兹混频器的等效噪声温度。
附图说明
图1为本发明的测试系统组成示意图
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如图1所示，测试系统包括喇叭天线、太赫兹混频器、本振LO链路以及中频放大链路。本振LO链路提供本振信号，用来驱动太赫兹混频器工作，核心太赫兹混频器将高频太赫兹信号下变频至中频频段。
黑体材料置于室温Thot(295K)环境和液氮Tcold(77K)中分别充当“热”和“冷”负载。
经放大后的中频信号功率可用常用微波功率计测量，当接收机端接“热”、“冷”负载时，中频输出功率分别为Nhot和Ncold。由此，便可计算出接收机的等效噪声温度Trec。
Figure BDA0002566034920000021
其中
Figure BDA0002566034920000022
实施例2
对于图1所示的接收机系统来说，可看作是由混频器和中频放大链路组成的两级级联系统，因此接收机的等效噪声温度又可表示为
Figure BDA0002566034920000031
其中，Tmix、Gmix分别表示混频器的等效噪声温度和变频增益
TIF表示中频放大链路的等效噪声温度
对于混频器而言，变频损耗Lmix等于变频增益Gmix的倒数。所以，Trec可改写为
Trec＝Tmix+LmixTIF (4)
当接收机接“热”负载和“冷”负载时，测得的中频输出功率Nhot和Ncold又可写为
Nhot＝Greck(Thot+Trec)B (5)
Ncold＝Greck(Tcold+Trec)B (6)
其中，Grec为接收机增益。
将(5)、(6)两式相减，整理出Grec，可得到
Figure BDA0002566034920000032
此时，将中频放大链路从系统中断开，将其输入端口接同轴匹配负载，并将负载置于室温及液氮环境中，测量出其接“热”负载和“冷”负载时的输出功率Nhot,IF和Ncold,IF
Nhot,IF＝GIFk(Thot+TIF)B (8)
Ncold,IF＝GIFk(Tcold+TIF)B (9)
其中，GIF为中频放大链路增益。
将(8)、(9)两式相减，整理出GIF，可得到
Figure BDA0002566034920000033
因此，混频器变频增益Gmix为
Figure BDA0002566034920000034
这样就可得到混频器的变频损耗Lmix，进而得到混频器的等效噪声温度，整理为
Figure BDA0002566034920000041
其中
Figure BDA0002566034920000042
由实施例1、实施例2可看出，在本发明所构建测试系统中，仅需在中频频段使用现有微波功率计测出Nhot、Ncold及Nhot,IF和Ncold,IF，便可一次性折算出接收机及混频器的等效噪声温度。测量中频功率微波功率计可通过相应数据接口和计算机连接，由计算机程序控制实现自动化的测试流程，可进一步节约测试时间。

Claims (7)

1.太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，该系统包括喇叭天线、太赫兹混频器、本振LO链路以及中频放大链路。本振LO链路提供本振信号，用来驱动太赫兹混频器工作，核心太赫兹混频器将高频太赫兹信号下变频至中频频段，并经中频放大链路放大至功率检测装置可探测的功率电平范围内。
2.根据权利要求1所述的太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，本振LO链路包括50MHz晶振，经锁相环电路锁相并经倍频器倍频至LO频段，驱动太赫兹混频器工作。
3.根据权利要求1所述的太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，喇叭天线具有较好的定向性，连接在太赫兹混频器的射频波导端口，用于匹配该射频波导端口与自由空间的波阻抗。
4.根据权利要求3所述的太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，喇叭天线前放置黑体材料，黑体材料在液氮以及室温环境中，对喇叭天线而言形成冷、热负载，进而与太赫兹混频器的射频波导端口形成良好匹配。
5.根据权利要求4所述的太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，太赫兹混频器工作于双边带模式，拥有射频、本振、中频三个端口，射频及本振是波导端口，中频是同轴端口，同中频放大链路相连。
6.根据权利要求5所述的太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，中频放大链路包括多级放大器及滤波器，滤波器带宽即是接收机工作带宽。
7.根据权利要求6所述的太赫兹接收机噪声测试系统，其特征在于，中频放大链路包括幅度均衡及增益稳定电路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113175997A (zh) * 2021-04-30 2021-07-27 中国科学院新疆天文台 一种喇叭天线测试天空亮温的方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7376403B1 (en) * 2005-04-25 2008-05-20 Sandia Corporation Terahertz radiation mixer
US20090065696A1 (en) * 2006-02-16 2009-03-12 Thruvision Limited Detection method and apparatus
CN203011574U (zh) * 2013-01-17 2013-06-19 杭州电子科技大学 基于太赫兹脉冲测量的燃烧温度传感装置
CN104634541A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 北京理工大学 一种太赫兹混频器的准光测试系统及方法
CN104634540A (zh) * 2015-01-21 2015-05-20 北京理工大学 一种外差式太赫兹准光接收机前端的测试系统和测试方法
CN105187136A (zh) * 2015-09-09 2015-12-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种适用于太赫兹接收机的噪声温度测试系统及方法
WO2017216942A1 (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 株式会社日立製作所 テラヘルツ波測定装置
CN206832995U (zh) * 2017-06-02 2018-01-02 吉林大学 外差式全相参太赫兹三维高分辨率成像的系统
CN207184463U (zh) * 2017-07-28 2018-04-03 电子科技大学 一种新型的全固态太赫兹接收机前端
CN109282896A (zh) * 2017-07-23 2019-01-29 北京遥感设备研究所 一种基于外差接收的太赫兹功率测量系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7376403B1 (en) * 2005-04-25 2008-05-20 Sandia Corporation Terahertz radiation mixer
US20090065696A1 (en) * 2006-02-16 2009-03-12 Thruvision Limited Detection method and apparatus
CN203011574U (zh) * 2013-01-17 2013-06-19 杭州电子科技大学 基于太赫兹脉冲测量的燃烧温度传感装置
CN104634540A (zh) * 2015-01-21 2015-05-20 北京理工大学 一种外差式太赫兹准光接收机前端的测试系统和测试方法
CN104634541A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 北京理工大学 一种太赫兹混频器的准光测试系统及方法
CN105187136A (zh) * 2015-09-09 2015-12-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种适用于太赫兹接收机的噪声温度测试系统及方法
WO2017216942A1 (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 株式会社日立製作所 テラヘルツ波測定装置
CN206832995U (zh) * 2017-06-02 2018-01-02 吉林大学 外差式全相参太赫兹三维高分辨率成像的系统
CN109282896A (zh) * 2017-07-23 2019-01-29 北京遥感设备研究所 一种基于外差接收的太赫兹功率测量系统
CN207184463U (zh) * 2017-07-28 2018-04-03 电子科技大学 一种新型的全固态太赫兹接收机前端

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Y. UEDA等: "Bandwidth measurement of terahertz detector using high electron mobility transistor by heterodyne mixing", 《2015 40TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFRARED, MILLIMETER, AND TERAHERTZ WAVES (IRMMW-THZ)》 *
牛中乾等: "太赫兹阵列式辐射计前端设计", 《2018年全国微波毫米波会议论文集(下册)》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113175997A (zh) * 2021-04-30 2021-07-27 中国科学院新疆天文台 一种喇叭天线测试天空亮温的方法
CN113175997B (zh) * 2021-04-30 2023-11-24 中国科学院新疆天文台 一种喇叭天线测试天空亮温的方法

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