低噪聲微波技術是指降低微波接收設備內部噪聲的技術。
基本介紹
- 中文名：低噪聲微波技術
- 簡介：降低微波接收設備內部噪聲
- 使用材料：半導體器件
- 主要內容：微波低噪聲(固態)器件技術
原理,研究概況,套用,
原理
降低微波接收設備內部噪聲的技術。其主要內容是微波低噪聲(固態)器件技術和相應的微波電路技術，還涉及低溫物理、量子力學等學科。微波波段接收設備的性能主要受其內部噪聲的影響，外差式接收機的內部噪聲取決於低噪聲前端,可用噪聲係數F（分貝）、有效噪聲溫度Te(K)或噪聲量度M(分貝)等表征。接收設備的外部噪聲取決於天空噪聲溫度極限，頻率範圍為0.1～1吉赫的外部噪聲主要是銀河系噪聲;1～10吉赫範圍內主要是宇宙背景噪聲(3.4K)，10吉赫以上則取決於大氣噪聲（對外空系統取決於宇宙背景噪聲和光子噪聲）。前端的有效噪聲溫度應與具體條件下作用於其輸入端的外部噪聲溫度（主要是天線噪聲溫度Ta）相當。
研究概況
隨著半導體技術的發展，半導體器件以其明顯的優越性逐步取代了電子管，因此，低噪聲技術基本上就是固態低噪聲技術。低噪聲技術研究起始於40年代用於雷達的點觸式半導體二極體混頻器。自1958年變容二極體問世後，60年代起參量放大器（參放）得到廣泛套用，同期還相繼研製成量子放大器和隧道二極體放大器（隧放）。60年代中期，雙極型電晶體的使用頻率提高到微波波段,製成了L波段低噪聲雙極型電晶體放大器。1971年製成了微波砷化鎵肖特基勢壘柵的場效應電晶體，使低噪聲技術進入了一個新的階段。場效應電晶體放大器在高頻率和低噪聲方面顯著優越於雙極型電晶體，迅速取代了隧放和行波管放大器，且有逐步取代參放之勢。現代在短毫米波段，二極體混頻器幾乎是唯一實用的低噪聲檢測手段。自60年代以來，對利用超導的約瑟夫遜結器件製成低噪聲混頻器和參放不斷進行探索研究，已顯示其在亞毫米至遠紅外波段的優越性（見超導性的微波套用）。
套用
低噪聲微波技術在通信、雷達、遙感、電子對抗等系統以及射電天文、精密測量等套用中起著重要的作用。在這些方面，除了低噪聲指標之外，往往還須滿足功率增益、頻頻寬度、線性工作範圍、脈衝功率容量、抗電磁干擾、抗核輻射，以及適應惡劣環境的能力等技術要求。 性能與水平 80年代前期的微波低噪聲器件性能見圖。量子放大器在 1～30吉赫頻率有最低有效噪聲溫度(接近宇宙背景溫度)，但必須致冷至4K，技術複雜,設備龐大而昂貴,且頻帶很窄（相對頻寬小於 1%）。參放提供常溫下最低的有效噪聲溫度，致冷於20K還可進一步降低,其相對頻寬可達20%，但在毫米波段性能和套用因泵源尚難解決而受到限制。在 1吉赫以下，雙極型電晶體常用於廉價的放大器,而在1吉赫以上則廣泛套用場效應電晶體放大器，它在常溫下的噪聲性能接近參放,在20K時可與參放媲美。80年代前期，場效應電晶體進入毫米波段（實現60吉赫噪聲係數 7.1分貝,相應增益5.5分貝）。場效應電晶體具有穩定性好、線性工作範圍大、頻頻寬（可實現信頻程,甚至0～18吉赫的寬頻平坦特性）、體積小、致冷簡易等優點，但抗燒毀和耐峰值功率的能力比參放約低一個數量級。電晶體放大器適於製作微波積體電路。
