[发明专利]用于常温太赫兹检测器的读出电路

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹检测与微弱信号检测等相关领域，具体涉及一种用于常温 太赫兹检测器的读出电路，更具体涉及一种用于1×64阵列化的Nb₅N₆常温微测 辐射热计的多通道低噪声读出电路，有望应用于常温太赫兹成像系统。

背景技术

太赫兹波是指频率位于0.1～10THz之间的电磁波，太赫兹检测是太赫兹研 究领域中的一个重要环节，研制灵敏度高、成本低、便于应用的太赫兹检测器也 是目前太赫兹研究的一个热点。

Nb₅N₆常温太赫兹检测器属于微测辐射热计，主要材料为Nb₅N₆薄膜，采用 空气桥结构。Nb₅N₆微测辐射热计通过天线耦合太赫兹辐射，吸收的能量使作为 空气桥的Nb₅N₆薄膜温度上升，其电阻值相应改变，实现太赫兹辐射信号到电信 号的转换，从而达到探测太赫兹辐射的目的。工作时，在器件两端加上适当的恒 流偏置，在50％占空比方波信号调制后的太赫兹源辐照下，器件周期性的在受太 赫兹辐射和不受太赫兹辐射两个状态下转换，其电阻值随之产生周期性的改变， 从而在两端就会产生相应周期的电压信号，电压信号的幅度与太赫兹辐射功率相 关。该探测器具有电压响应率高，噪声低等优点，工作在室温环境下，使用方便， 为太赫兹检测提供了一种有效的途径，单个器件已在我们的太赫兹主动成像系统 中得到了成功的运用。

然而在采用单个器件的主动成像系统中，所有像元都由单个检测器件输出， 往往需要复杂的光路完成对成像物体的扫描，系统体积大，结构复杂，对光路精 度的依赖性强，成像时间长，实时性较差。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是根据1×64 阵列Nb₅N₆常温太赫兹检测器的特点，设计一种高增益、低噪声、一致性好、结 构简单的读出电路，实现提供恒流偏置、信号放大、多通道数据采集的基本功能， 以期将其成功应用于太赫兹主动成像系统。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种用于常温太 赫兹检测器的读出电路，所述读出电路结构包括：a、与常温太赫兹检测器相连 接的恒流偏置模块，用于对所述检测器提供偏置电流；b、与常温太赫兹检测器 相连接的第一级放大电路模块，用于对所述常温太赫兹检测器的输出信号进行放 大和滤波，消除检测器阻抗不一致对多路选通产生的影响；c、与所述第一级放 大电路模块相连接的多路选通模块，用于将所述第一级放大电路模块的并行信号 转变为1路串行信号；d、与所述多路选通模块相连接的第二级放大电路模块， 用于对多路选通模块输出的1路串行信号进行进一步的放大和滤波。

进一步的，还包括数据采集和控制模块，用于对第二级放大电路模块输出的 串行信号进行模数转换和采集，以及对多路选通模块的控制，亦可以在此模块中 集成成像系统的控制程序。

进一步的，所述恒流偏置模块包括三极管、分压电阻和限流电阻，所述三极 管的基极连接分压电阻，三极管的射级连接限流电阻，集电极连接常温太赫兹检 测器。优选的，所述三极管为PNP型三极管。更优选的，所述PNP型三极管的 型号为S8550。

进一步的，所述第一级放大电路模块包括集成运放芯片LT1028和与所述芯 片LT1028相连接的控制电阻和电容，电路形式为负反馈放大电路。该电路的输 入端串联一阶带通滤波器，反馈回路中串联一阶低通滤波器，输出端串联直流阻 断器。更进一步的，第一级放大电路模块包含64个上述负反馈放大电路。

进一步的，所述多路选通模块包括2块集成多路选通芯片ADG732，通过并 联2块32选1的多路选通芯片ADG732，组合成64选1的多路开关。

进一步的，所述第二级放大电路模块包括集成运放芯片LT1028和与所述芯 片LT1028相连接的控制电阻和电容，电路形式为负反馈放大电路。该电路的输 入端串联一阶带通滤波器，反馈回路中串联一阶低通滤波器，输出端串联直流阻 断器，输出端由电阻分压实现对输出信号的电压上拉。