[发明专利]基于单一混频器的太赫兹相干检测系统和方法

权利要求书

1.基于单一混频器的太赫兹相干检测系统，其特征是，该系统由第一波束分离器、第二波束分离器、太赫兹混频器、中频放大单元、太赫兹参考源、太赫兹信号源、锁相单元、频谱处理单元和偏置单元组成，第一波束分离器、第二波束分离器、太赫兹混频器和中频放大单元依次连接，中频放大单元输出端分别和锁相单元和频谱处理单元输入端连接，锁相单元输出信号至太赫兹信号源，太赫兹信号源输出信号至第一波束分离器，太赫兹参考源输出信号至第二波束分离器，偏置单元包括第一偏置单元和第二偏置单元，第一偏置单元和太赫兹混频器连接，第二偏置单元和中频放大单元连接；

其中，第一波束分离器、第二波束分离器、太赫兹信号源、太赫兹参考源、太赫兹混频器、第一和第二偏置单元及锁相单元构成太赫兹信号源锁相子系统，实现太赫兹信号源锁相；第二波束分离器、太赫兹信号源、太赫兹参考源、太赫兹混频器、第一和第二偏置单元及锁相单元构成太赫兹信号相干检测子系统，实现太赫兹信号相干检测。

2.根据权利要求1所述的太赫兹相干检测系统，其特征是，所述频谱处理单元包括L/S波段混频器、L/S波段信号源、中频放大器、滤波器和频谱仪（如数字FFT频谱仪），L/S波段混频器接收中频放大单元信号和L/S波段信号源输出信号依次输出至L/S波段信号源、中频放大器、滤波器和频谱仪。

3.根据权利要求2所述的太赫兹相干检测系统，其特征是，所述锁相单元通常由L/S波段混频器、L/S波段信号源、锁相环路模块和微波参考信号源构成，L/S波段混频器接收中频放大单元信号和L/S波段信号源信号，输出信号至锁相环路模块，微波参考信号源输出信号至锁相环路模块。

4.根据权利要求1所述的太赫兹相干检测系统，其特征是，所述太赫兹信号源锁相中所需参考源为固态半导体源的高次谐波。

5.根据权利要求3所述的太赫兹相干检测系统的检测方法，其特征是，该方法包括锁相步骤和相干检测步骤，其中，

所述锁相步骤如下：

1). 第一和第二波束分离器分别将太赫兹信号源输出信号和与信号源输出频率相近的太赫兹参考源输出信号耦合至超导热电子混频器；

2). 中频放大单元将超导热电子混频器差频后的中频信号放大；

3). 功分器将放大后的中频信号送至锁相单元；

4). 锁相单元中L/S波段的混频器将中频信号与L/S波段信号源输出信号混频，混频后的信号与锁相模块中参考源信号共同进入PLL锁相环路模块；

5). PLL锁相环路模块中的鉴相器将下变频后的信号和微波参考信号进行频率和相位的比较，产生一个误差信号；

6). PLL锁相环路模块中环路滤波器将误差信号滤除高频成分，然后作为调谐电压反馈给太赫兹信号源，修正太赫兹信号源的直流偏置电流，稳定太赫兹信号源的输出频率，从而实现太赫兹信号源锁相；

所述相干检测步骤如下：

1）第二波束分离器将被检测信号和太赫兹信号源输出信号耦合至太赫兹混频器；

2）中频放大单元将太赫兹混频器差频后的中频信号放大；

3）功分器将放大后的中频信号送至频谱处理单元；

4）频谱处理单元中L/S波段的混频器将中频信号下变频；

5）频谱处理单元中L/S波段的放大器将下变频后的信号进行放大处理，最终将合适的信号送至后端频谱分析系统进行谱线分析处理，从而实现太赫兹频段信号相干检测。