[發(fā)明專利]用于常溫太赫茲?rùn)z測(cè)器的讀出電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610289537.3
• 申請(qǐng)日: 2016-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105784123A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康琳;裴宇峰;萬(wàn)超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J5/02
• 分類號(hào): G01J5/02
• 代理公司: 蘇州威世朋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太赫茲?rùn)z測(cè)與微弱信號(hào)檢測(cè)等相關(guān)領(lǐng)域，具體涉及一種用于常溫 太赫茲?rùn)z測(cè)器的讀出電路，更具體涉及一種用于1×64陣列化的Nb₅N₆常溫微測(cè) 輻射熱計(jì)的多通道低噪聲讀出電路，有望應(yīng)用于常溫太赫茲成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太赫茲波是指頻率位于0.1～10THz之間的電磁波，太赫茲?rùn)z測(cè)是太赫茲研 究領(lǐng)域中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，研制靈敏度高、成本低、便于應(yīng)用的太赫茲?rùn)z測(cè)器也 是目前太赫茲研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

Nb₅N₆常溫太赫茲?rùn)z測(cè)器屬于微測(cè)輻射熱計(jì)，主要材料為Nb₅N₆薄膜，采用 空氣橋結(jié)構(gòu)。Nb₅N₆微測(cè)輻射熱計(jì)通過(guò)天線耦合太赫茲輻射，吸收的能量使作為 空氣橋的Nb₅N₆薄膜溫度上升，其電阻值相應(yīng)改變，實(shí)現(xiàn)太赫茲輻射信號(hào)到電信 號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到探測(cè)太赫茲輻射的目的。工作時(shí)，在器件兩端加上適當(dāng)?shù)暮? 流偏置，在50％占空比方波信號(hào)調(diào)制后的太赫茲源輻照下，器件周期性的在受太 赫茲輻射和不受太赫茲輻射兩個(gè)狀態(tài)下轉(zhuǎn)換，其電阻值隨之產(chǎn)生周期性的改變， 從而在兩端就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)周期的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)的幅度與太赫茲輻射功率相 關(guān)。該探測(cè)器具有電壓響應(yīng)率高，噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，工作在室溫環(huán)境下，使用方便， 為太赫茲?rùn)z測(cè)提供了一種有效的途徑，單個(gè)器件已在我們的太赫茲主動(dòng)成像系統(tǒng) 中得到了成功的運(yùn)用。

然而在采用單個(gè)器件的主動(dòng)成像系統(tǒng)中，所有像元都由單個(gè)檢測(cè)器件輸出， 往往需要復(fù)雜的光路完成對(duì)成像物體的掃描，系統(tǒng)體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)光路精 度的依賴性強(qiáng)，成像時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性較差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是根據(jù)1×64 陣列Nb₅N₆常溫太赫茲?rùn)z測(cè)器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種高增益、低噪聲、一致性好、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單的讀出電路，實(shí)現(xiàn)提供恒流偏置、信號(hào)放大、多通道數(shù)據(jù)采集的基本功能， 以期將其成功應(yīng)用于太赫茲主動(dòng)成像系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種用于常溫太 赫茲?rùn)z測(cè)器的讀出電路，所述讀出電路結(jié)構(gòu)包括：a、與常溫太赫茲?rùn)z測(cè)器相連 接的恒流偏置模塊，用于對(duì)所述檢測(cè)器提供偏置電流；b、與常溫太赫茲?rùn)z測(cè)器 相連接的第一級(jí)放大電路模塊，用于對(duì)所述常溫太赫茲?rùn)z測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)行放 大和濾波，消除檢測(cè)器阻抗不一致對(duì)多路選通產(chǎn)生的影響；c、與所述第一級(jí)放 大電路模塊相連接的多路選通模塊，用于將所述第一級(jí)放大電路模塊的并行信號(hào) 轉(zhuǎn)變?yōu)?路串行信號(hào)；d、與所述多路選通模塊相連接的第二級(jí)放大電路模塊， 用于對(duì)多路選通模塊輸出的1路串行信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的放大和濾波。

進(jìn)一步的，還包括數(shù)據(jù)采集和控制模塊，用于對(duì)第二級(jí)放大電路模塊輸出的 串行信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和采集，以及對(duì)多路選通模塊的控制，亦可以在此模塊中 集成成像系統(tǒng)的控制程序。

進(jìn)一步的，所述恒流偏置模塊包括三極管、分壓電阻和限流電阻，所述三極 管的基極連接分壓電阻，三極管的射級(jí)連接限流電阻，集電極連接常溫太赫茲?rùn)z 測(cè)器。優(yōu)選的，所述三極管為PNP型三極管。更優(yōu)選的，所述PNP型三極管的 型號(hào)為S8550。

進(jìn)一步的，所述第一級(jí)放大電路模塊包括集成運(yùn)放芯片LT1028和與所述芯 片LT1028相連接的控制電阻和電容，電路形式為負(fù)反饋放大電路。該電路的輸 入端串聯(lián)一階帶通濾波器，反饋回路中串聯(lián)一階低通濾波器，輸出端串聯(lián)直流阻 斷器。更進(jìn)一步的，第一級(jí)放大電路模塊包含64個(gè)上述負(fù)反饋放大電路。

進(jìn)一步的，所述多路選通模塊包括2塊集成多路選通芯片ADG732，通過(guò)并 聯(lián)2塊32選1的多路選通芯片ADG732，組合成64選1的多路開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步的，所述第二級(jí)放大電路模塊包括集成運(yùn)放芯片LT1028和與所述芯 片LT1028相連接的控制電阻和電容，電路形式為負(fù)反饋放大電路。該電路的輸 入端串聯(lián)一階帶通濾波器，反饋回路中串聯(lián)一階低通濾波器，輸出端串聯(lián)直流阻 斷器，輸出端由電阻分壓實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)的電壓上拉。