[發明專利]鑒頻式KIDs探測器相位噪聲測量電路系統及測量方法

有效

• 申請號: 201811148697.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109270375B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 楊瑾屏;史生才;林鎮輝;段文英;李婧;李升;胡潔;石晴;呂偉濤;李陟
• 申請（專利權）人: 中國科學院紫金山天文臺
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01J1/42
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮;金子娟

1.一種鑒頻式KIDs探測器相位噪聲測量電路系統，其特征在于，包括頻綜源、定向耦合器、KIDs探測器讀出電路模塊、混頻器模塊、低通濾波器、直流放大器、數據采集卡和控制計算機；

所述頻綜源的輸出信號通過定向耦合器分為兩路，所述定向耦合器的兩路輸出端分別與KIDs探測器讀出電路模塊的讀出信號輸入端、可調移相器的輸入端連接，所述KIDs探測器讀出電路模塊的讀出信號輸出端與混頻器模塊的射頻輸入端連接，可調移相器的輸出端與混頻器模塊的本振輸入端連接，而混頻器模塊的中頻輸出端則與所述低通濾波器連接，低通濾波器的輸出端通過直流放大器與數據采集卡連接，所述數據采集卡的信號輸出端與所述控制計算機的信號輸入端連接，控制計算機的信號輸出端與頻綜源的控制信號輸入端連接；

所述KIDs探測器讀出電路模塊包括設置在讀出信號輸入端的第一可調衰減器，設置在讀出信號輸出端的第二可調衰減器，所述第一可調衰減器的輸出端通過第一隔直器與第一低溫衰減器的輸入端連接，第一低溫衰減器的輸出端通過第二隔直器與第二低溫衰減器的輸入端相連，第二低溫衰減器輸出端與安裝在樣品盒內的KIDs探測器芯片的輸入端相連，KIDs探測器芯片的輸出端與低溫低噪聲放大器的輸入端連接，所述低溫低噪聲放大器的輸出端與第三低溫衰減器的輸入端連接，所述第三低溫衰減器的輸出端與常溫低噪聲放大器的輸入端相連，常溫低噪聲放大器的輸入端通過第三隔直器與第二可調衰減器連接；

所述第一、第二可調衰減器，第一、第三隔直器和常溫低噪聲放大器處于常溫環境中，所述第一、第二、第三低溫衰減器，第二隔直器，低溫低噪聲放大器與探測器芯片設置在低溫杜瓦裝置內，且所述第二隔直器為雙隔離隔直器；

所述混頻器模塊包括一個雙平衡混頻器，混頻器模塊的本振輸入端通過第一衰減器與雙平衡混合器的本振端口連接，混頻器模塊的射頻輸入端通過第二衰減器與雙平衡混合器的射頻端口連接，所述本振輸入端與第一衰減器之間，射頻輸入端與第二衰減器之間分別串接一個雙隔離隔直器；

所述定向耦合器采用耦合度為15～30dB的寬帶弱耦合度定向耦合器；

所述低通濾波器的截止頻率低于1MHz。

2.根據權利要求1所述的一種鑒頻式KIDs探測器相位噪聲測量電路系統，其特征在于：

KIDs探測器讀出電路模塊中，所述第一、第二可調衰減器的可調范圍值為0～62dB，所述常溫低噪聲放大器、低溫低噪聲放大器均為+40dB放大器，所述第一低溫衰減器為10dB衰減器，第二低溫衰減器為20dB衰減器，第三低溫衰減器為3dB衰減器；

混頻器模塊中，所述第一衰減器為3dB衰減器，第二衰減器為6dB衰減器；

所述數據采集卡的數據采集速率可達到200kHz以上，精度在16bit以上。

3.根據權利要求1所述的一種鑒頻式KIDs探測器相位噪聲測量電路系統，其特征在于：

所述常溫低噪聲放大器的噪聲系數不高于5dB，所述低溫低噪聲放大器的噪聲溫度不高于20K。