噪声源和标准噪声源
出处:按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第398页(2243字)
1.噪声源
噪声源通常称为噪声发生器,其输出噪声电平依赖于上级标准校准得到。最常用的有气体放电管噪声源、饱和二极管噪声源和固体噪声源,以及冷-热负载噪声源。
(1)气体放电管噪声源
气体放电管噪声源的原理是利用气体放电时形成的等离子体中电子无规则热运动来产生噪声功率,它由充有惰性气体氩或氖的充气管,配以与等离子体有良好电耦合的同轴或波导传输线构成。它的工作频率为几十MHz至几十GHz,输出电平用超噪比表示,对氩管约为15.5dB,氖管约为18dB。
(2)饱和二极管噪声源
饱和二极管噪声源的原理是利用钨阴极的真空二极管工作在饱和状态下,阳极电流中存在的散粒噪声提供噪声电平。它的工作频率范围为几kHz至几GHz,表示输出电平大小的超噪比为0~20dB。
(3)固体噪声源
固体噪声源的原理是利用工作在PN结击穿崩溃区的彐崩二极管,其载电粒子的随机性产生噪声功率电平。它的工作频段极宽,输出噪声功率电平达105K,但必须经校准后才能使用。
2.标准噪声源
标准噪声源是在规定频率范围内产生随机噪声信号、并能给出精确确定的功率谱密度的一种噪声源,它提供噪声功率谱密度的标准量值,应具有足够的稳定性和复现性。
标准噪声源通常分为热负载标准噪声源和冷负载标准噪声源。前者工作在室温以上,后者工作在室温以下。标准噪声源建立在尼奎斯特定理基础上,选用电阻性元件或吸收材料制成的传输线匹配负载,置于恒定的物理温度条件下,即可提供输出功率谱密度均匀而且可确定的噪声量值。
(1)热噪声标准
热噪声标准由热负载标准噪声源构成,负载工作温度在300~1200K范围内。标准噪声源等效输出噪声温度Ts必须计及传输线衰减对负载终端物理温度Tm的影响,关系为:
Ts=Tm十ΔT (7.10-5)
式中 ΔT——传输线衰减引起的对输出噪声温度的修正量。确定修正量ΔT称为定标,是研制噪声标准的主要技术关键之一,并在很大程度上决定了噪声源的精确度。
我国研制的同轴热噪声标准,工作频率为600~1000MHz,等效输出噪声温度为673.7K,不确定度为1.4K,输出驻波比优于1.1。
(2)冷噪声标准
冷噪声标准由冷负载标准噪声源构成,液氮型为77.36K,液氦型为4.2K。我国研制的4GHz波导低温噪声标准的输出噪声功率谱密度为1×10-21W/Hz,不确定度优于0.3%,输出驻波比小于1.03。
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