太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)頻響測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)頻響測(cè)量方法，屬于太赫茲技術(shù)研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體Bolometer探測(cè)器、超導(dǎo)熱電子HEB探測(cè)器、太赫茲超導(dǎo)隧道結(jié)SIS探測(cè)器、DLATGS探測(cè)器等是當(dāng)前太赫茲頻段應(yīng)用廣泛的探測(cè)器，可直接用于太赫茲頻段寬帶信號(hào)輻射強(qiáng)度探測(cè)。在太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)中，有兩個(gè)衡量頻率響應(yīng)的重要技術(shù)參數(shù)，其一是太赫茲探測(cè)器射頻響應(yīng)帶寬，該技術(shù)參數(shù)表征太赫茲探測(cè)器入射太赫茲信號(hào)的有效探測(cè)頻率范圍，其測(cè)量方法常通過(guò)一個(gè)具有寬帶特性的黑體輻射源作為太赫茲信號(hào)源輸入，采用傅立葉光譜儀技術(shù)，進(jìn)行太赫茲探測(cè)器的射頻響應(yīng)帶寬測(cè)量;其二是太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)(包括太赫茲探測(cè)器及其直流電源偏置電路)低頻頻率響應(yīng)帶寬，該技術(shù)參數(shù)則反映了太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)在太赫茲信號(hào)檢測(cè)時(shí)信號(hào)讀出的快慢。太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的低頻頻率響應(yīng)，常用讀出電路的低頻響應(yīng)帶寬來(lái)表征。
[0003]我們知道，由于太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)存在的低頻漂移噪聲(如Ι/f噪聲)影響了太赫茲探測(cè)器系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度。為了提高檢測(cè)信噪比，在太赫茲探測(cè)器系統(tǒng)進(jìn)行太赫茲信號(hào)檢測(cè)時(shí)，通常要求將太赫茲信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(如斬波調(diào)制等)，使其調(diào)制信號(hào)有效避開(kāi)低頻漂移噪聲的頻率區(qū)間，同時(shí)又落在太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的低頻頻率響應(yīng)有效帶寬內(nèi)。此刻，太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的低頻響應(yīng)最高頻率則限定了太赫茲信號(hào)調(diào)制頻率的上限。若調(diào)制頻率超過(guò)太赫茲探測(cè)器系統(tǒng)低頻響應(yīng)頻率，則太赫茲探測(cè)器檢測(cè)信噪比將迅速降低，甚至無(wú)法檢測(cè)出有效的太赫茲信號(hào)。因此，太赫茲探測(cè)器系統(tǒng)低頻響應(yīng)頻率也是太赫茲探測(cè)器系統(tǒng)探測(cè)性能優(yōu)化的重要依據(jù)。
[0004]測(cè)量太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)低頻響應(yīng)帶寬，目前采用的方法有如下兩種。其一，采用寬帶太赫茲信號(hào)源(黑體信號(hào)源)作為輸入信號(hào)，并借助傅立葉光譜儀的快速掃描和慢速掃描，獲取兩幀太赫茲探測(cè)器系統(tǒng)輸出的信號(hào)源頻譜，并進(jìn)行比較(將快速掃描時(shí)獲取信號(hào)源頻率除以慢速掃描時(shí)獲取的信號(hào)源頻譜)，從而得到太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的低頻頻率響應(yīng)帶寬，從原理上，該測(cè)量方法簡(jiǎn)單和直接，但是考慮到在寬帶太赫茲信號(hào)源輸入信號(hào)的較弱，且太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的噪聲性能較差的情況下，通過(guò)快速和慢速掃描的頻譜比較，很難獲得較好的信噪比，而將導(dǎo)致難于獲得精確的太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)低頻頻率響應(yīng)。
[0005]其二，采用光學(xué)或電學(xué)調(diào)制太赫茲單頻信號(hào)源作為輸入，在太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)連接鎖定放大器，通過(guò)鎖定放大器度讀出電路系統(tǒng)檢測(cè)到的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。改變光學(xué)或電學(xué)調(diào)制頻率，并讀取鎖定放大器對(duì)應(yīng)的解調(diào)輸出信號(hào)幅度，即可實(shí)現(xiàn)太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)低頻響應(yīng)帶寬的測(cè)量。該測(cè)量方法主要是基于時(shí)域的同步檢波測(cè)量方法進(jìn)行太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的頻響帶寬測(cè)量。該測(cè)量方法對(duì)所采用太赫茲信號(hào)源輸出穩(wěn)定性以及調(diào)制信號(hào)源頻率穩(wěn)定性要求較高，否則檢測(cè)的信號(hào)幅度精度難于保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)頻響測(cè)量方法。
[0007 ]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種太赫茲探測(cè)器，其特征在于:包含太赫茲鎖相信號(hào)源、傅立葉光譜儀、太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)、高精度數(shù)據(jù)采集卡和控制計(jì)算機(jī)，太赫茲鎖相信號(hào)源為輸入信號(hào)源，傅立葉光譜儀與太赫茲鎖相信號(hào)源連接對(duì)太赫茲鎖相信號(hào)源進(jìn)行空間干涉，太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)與傅立葉光譜儀連接用于接受干涉條紋并進(jìn)行初步處理，高精度數(shù)據(jù)采集卡與太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)連接用于采集干涉條紋數(shù)據(jù)，控制計(jì)算機(jī)與高精度數(shù)據(jù)采集卡連接用于進(jìn)行干涉條紋數(shù)據(jù)加窗預(yù)處理和頻譜處理。
[0008]進(jìn)一步地，所述太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)包含太赫茲探測(cè)器和讀出電路，太赫茲探測(cè)器接受傅立葉光譜儀輸出的干涉條紋，讀出電路提供太赫茲探測(cè)器偏置電源，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行直流放大等初步處理后，輸出至高精度數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0009]一種太赫茲探測(cè)器讀出電路系統(tǒng)頻響測(cè)量方法，其特征在于包含以下步驟:
A、設(shè)定太赫茲鎖相信號(hào)源的合適信號(hào)輸出頻率和功率；
B、設(shè)定太赫茲探測(cè)器的工作點(diǎn)；
C、設(shè)定傅立葉光譜儀的工作模式為快速掃描模式，并控制掃描速率V的大小后，開(kāi)始掃描傅立葉頻譜儀，使之將太赫茲信號(hào)形成干涉條紋，并通過(guò)控制計(jì)算機(jī)從高精度數(shù)據(jù)采集卡讀取被太赫茲探測(cè)器所接收的干涉條紋信號(hào)，利用數(shù)據(jù)處理程序?qū)Ω缮鏃l紋進(jìn)行加平頂窗預(yù)處理后，在進(jìn)行頻譜后處理，獲取調(diào)制信號(hào)的頻率和幅度；
D、保持太赫茲鎖相信號(hào)源的輸出頻率和功率不變，通過(guò)不斷改變傅立葉光譜儀的掃描速率V，重復(fù)步驟C，獲取不同掃描速率V下的調(diào)制頻率f和幅度；
E、根據(jù)頻譜處理獲得的不同調(diào)制信號(hào)頻率和幅度，還原太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的低頻頻率響應(yīng)帶寬，即可完成太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)的低頻頻率響應(yīng)帶寬測(cè)量。
[0010]進(jìn)一步地，所述工作點(diǎn)為工作電壓或工作電流。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:本發(fā)明的太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)頻響測(cè)量方法系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)潔，測(cè)量方法涉及數(shù)據(jù)處理易于實(shí)現(xiàn)，特別適合應(yīng)用于太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)與干涉儀集成的傅立葉光譜儀系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的一種太赫茲探測(cè)器的示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的不同掃描速率V進(jìn)行太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)低頻響應(yīng)帶寬的頻率掃描不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0015]如圖所示，本發(fā)明的一種太赫茲探測(cè)器，包含太赫茲鎖相信號(hào)源1、傅立葉光譜儀2、太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)3、高精度數(shù)據(jù)采集卡4和控制計(jì)算機(jī)5，太赫茲鎖相信號(hào)源I為輸入信號(hào)源，傅立葉光譜儀2與太赫茲鎖相信號(hào)源I連接對(duì)太赫茲鎖相信號(hào)源進(jìn)行空間干涉，太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)3與傅立葉光譜儀2連接用于接受干涉條紋并進(jìn)行初步處理，高精度數(shù)據(jù)采集卡4與太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)3連接用于采集干涉條紋數(shù)據(jù)，控制計(jì)算機(jī)5與高精度數(shù)據(jù)采集卡4連接用于進(jìn)行干涉條紋數(shù)據(jù)加窗預(yù)處理和頻譜處理。太赫茲探測(cè)器及讀出電路系統(tǒng)3包含太赫茲探測(cè)器31和讀出電路32，太赫茲探測(cè)器接受傅立葉光譜儀輸出的干涉條紋，讀出電路提供太赫茲探測(cè)器偏置電源，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行直流放大等初步處理后，輸出至高精度數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
[0016]太赫茲探測(cè)器將太赫茲鎖相信號(hào)源(其頻率選擇在太赫茲探測(cè)器射