[发明专利]一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置

摘要

本发明提供了一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置，其特征在于，包括运行控制模块和分别与其连接的天线模块、温控模块、接收机模块。本发明大气发射谱线测量装置基于超外差接收和超导探测的原理，通过栅网进行极化分离，再配合与对应极化波匹配的波导耦合方式，实现了两个波段信号的同时观测接收，通过合理的规划和改进，与现有技术相比，在实现双波段同时观测的基础上，还具有系统灵敏度和稳定性高，谱线宽带和频率分辨率高的优点。

主权项

1.一种基于超导探测器的太赫兹波段大气发射谱线测量装置，其特征在于，包括运行控制模块和分别与其连接的天线模块、温控模块、接收机模块；所述天线模块设有准光学单元和伺服跟踪单元，准光学单元设有反射元件和太赫兹线栅，伺服跟踪单元设有自动调节俯仰角度的第一反射镜，待测信号通过所述第一反射镜进入到准光学单元中，按照所述反射元件规划的路径传播，通过第一反射镜的角度调整，可使不同方向的入射信号最终入射到太赫兹线栅上的角度恒定，所述太赫兹线栅用于对入射信号进行极化分离，太赫兹线栅的后方设有第二反射镜，在线栅处被全反射的极化波束传播方向对准接收机模块的低频段信号接收窗口，透过线栅继续传播的极化波束则通过所述第二反射镜的反射，入射到接收机模块的高频段信号接收窗口中；所述温控模块包括制冷单元，所述制冷单元设有真空杜瓦和冷头；所述接收机模块设有超导混频单元、本振单元、中频单元和后端频谱处理单元，所述超导混频单元设置在真空杜瓦内，其输入信号从杜瓦窗口中进入，通过冷头形成的热沉，使其工作在4K温区；超导混频单元对应两路极化波束分别设有混频器基座和超导混频器，耦合天线模块输出信号的波纹喇叭和耦合本振单元输出信号的对角喇叭以背靠背的形式设置，并与混频器基座连接，两路信号通过混频器基座内的定向耦合器耦合后，最终馈入超导混频器；超导混频器完成基波混频后，通过工作在4K温区的低温放大器将输出信号放大，再通过绝热电缆向真空杜瓦外的中频单元输出；所述中频单元对其输入信号进行预处理后，通过定向耦合器进行不等功分，直接输出宽带中频信号或进行平方律检波器检波后输出电压信号，所述宽带中频信号输出至后端频谱处理单元中，通过频谱仪的实时分析处理将获得的频谱数据向运行控制模块输出，所述电压信号则经过模数转换后直接向运行控制模块输出。