[发明专利]一种产生频谱平坦的毫米波噪声的系统和方法

说明书

本发明涉及一种产生频谱平坦的毫米波噪声的系统和方法，方法包括以下步骤：第一光发射模块输出光谱呈高斯形状的噪声光信号，并传输至光耦合器；所述第二光发射模块输出光谱呈高斯形状的n束噪声光信号，并传输至光耦合器；第一光发射模块和第二光发射模块产生的噪声光耦合到所述光耦合器中，并将耦合后的光信号传输至光电探测器；光电探测器进行拍频，实现光谱到频谱的映射转换，输出平坦毫米波噪声，利用光噪声信号作为噪声源，相较于电子噪声源，能够在毫米波段产生频谱平坦的噪声。相较于自发辐射噪声，本申请提出利用多束具有高斯型光谱的噪声光源进行拍频产生宽带毫米波噪声，所产生光噪声信号的幅度更大，频谱更加平坦。

技术领域

本发明涉及信号发生器领域，更具体地，涉及一种产生频谱平坦的毫米波噪声的系统和方法。

背景技术

噪声发生器是一种能测试器件参数和检测系统性能的重要设备，其输出的噪声信号具有频带宽、功率谱平坦、功率可控等特点。

噪声发生器的核心是噪声源。现有噪声发生器的常用噪声源包括：电阻、肖特基二极管、场效应管、双极性晶体管、齐纳二极管、雪崩二极管等物理器件产生的噪声。然而，受电子器件带宽的限制，产生毫米波段的噪声信号比较困难，是当前研究难点。

穆拉斯塔克曼大学电气和电子工程系Arslan等人利用齐纳二极管研制出3.2GHz的噪声发生器(IEEE Microw.Wirel.Co.Lett,28(4),329-331,2018)；德国弗劳恩霍夫研究所Bruch等人利用异质结双极晶体管研制出50GHz的噪声源(IEEEMicrow.Wirel.Co.Lett.,22(12),657-659,2012)；德国卡尔斯鲁厄理工学院Diebold等人利用异质结高电子迁移率晶体管在W波段(75-110GHz)实现了单片集成有源冷噪声源(IEEET.Microw.Theory Tech.,62(3),623-630,2014)；法国电子、微电子及纳米技术研究院Ghanem博士在55nm SiGe BiCMOS工艺上实现了硅基肖特基二极管噪声源，最高噪声频率可达325GHz(IEEE T.Microw.Theory Tech.,68(6),2268-2277,2020)。但是，这些噪声源输出的噪声功率较小，受到电子带宽的限制，很难达到更高频段。

在2008年，日本电信株式会社Ho-Jin Song教授等人通过对掺铒光纤放大器产生的放大自发辐射噪声进行滤波，进而利用单行载流子光电探测器4(UTC-PD)进行拍频，实现了一种宽带平坦的电噪声(IEEE T.Micro.Theory Tech.,56(12),2989-2997,2008)。但是利用放大自发辐射来产生噪声存在输出功率较低的问题。

中国发明专利CN110098555B公开了“基于多路多模混沌激光器并联的超宽带白噪声源”，公开日为2020年09月15日：采用多模混沌激光器并联产生超带宽白噪声，相比于现有的电子噪声源，其结构相对简单且易于实现；且本发明采用光电转换的方法，有效地避开了电子带宽的瓶颈，可以极大地提高产生白噪声的带宽；本发明产生白噪声的功率取决于混沌激光的功率以及光电探测器4的响应度。因此，最终产生超带宽白噪声的功率可调且最大输出功率更大，但是该方法产生的噪声同样存在频谱不平坦的缺点；此外，该方法需要的激光器较多，结构复杂。

发明内容

本发明为解决当前毫米波噪声发生器频谱不平坦及带宽不足的技术缺陷，提供了一种产生频谱平坦的毫米波噪声的系统和方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种产生频谱平坦的毫米波噪声的系统，包括第一光发射模块、第二光发射模块、光耦合器、光电探测器；第一光发射模块和第二光发射模块输出的噪声光信号传输至所述光耦合器的输入端，所述光耦合器对噪声光信号进行耦合并如输入至所述光电探测器的输入端，所述光电探测器进行拍频，实现光谱到频谱的映射转换，输出平坦毫米波噪声。