一种高低温负载及使用其对频谱测量系统进行标定的方法技术方案

本申请公开了一种高低温负载及使用其对频谱测量系统进行标定的方法。高低温负载包括：温度控制器、热绝缘体、导热体、半导体制冷片、散热器、温度探头、匹配负载；其中，所述半导体制冷片、导热体、匹配负载、温度探头放置在由热绝缘体封闭的空间内；所述散热器位于热绝缘体的外部，并通过导热体或导热结构与半导体制冷片连接；所述温度控制器分别连接半导体制冷片和温度探头。根据本申请的技术方案，通过本申请可以让视场较大、灵敏度较低的射电望远镜进行绝对定标。通过切换开关将已知温度的高温

【技术实现步骤摘要】
一种高低温负载及使用其对频谱测量系统进行标定的方法


[0001]本申请涉及频谱测量
，特别是涉及一种高低温负载及使用其对频谱测量系统进行标定的方法。

技术介绍

[0002]频谱测量是指在频域内测量信号的频率分量，以获得信号的多种参数和信号所通过的网络的参数。频谱测量在电子系统测试测量、雷达信号分析等领域有广泛应用。除了对电信号进行分析研究以外，频谱测量还可以借助各种传感器或转换器对各种非电量信号如水声、振动、生物、医学各种随机过程和瞬态过程如爆炸、导弹发射、水声混响进行分析研究。
[0003]对于某些领域，需在频谱结构中测量到待测信号在背景信号上的非常细微的变化，才能认知待测信号的特征。如针对宇宙黎明时期(按照宇宙演化模型，宇宙演化可分为宇宙黑暗时代、宇宙黎明、再电离时期、现代宇宙几个阶段)的全天频谱(即21厘米信号)的测量。相比银河系辐射等前景，高红移宇宙的21cm信号非常微弱，信号幅度比前景低约5个数量级左右，这就需要超高精度的频谱测量技术。
[0004]通常用于观测天文信号的射电望远镜可以通过天空中的亮源进行绝对定标，但是需要望远镜有相对较窄的波束和较高的灵敏度。对于应用于全天频谱测量的系统，其探测天线没有方向性，且在每一个角度的灵敏度都较低，导致接收到的天空亮源的强度很弱，因此无法利用天空亮源进行绝对定标。

技术实现思路

[0005]本公开提供了一种高低温负载及使用其对频谱测量系统进行标定的方法，以解决现有技术中存在的难题，即对高精度频谱测量系统中所测得的频谱进行绝对定标。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种高低温负载，包括：
[0007]温度控制器(1)、热绝缘体(2)、导热体(3)、半导体制冷片(4)、散热器(5)、温度探头(6)、匹配负载(7)；其中，
[0008]所述半导体制冷片(4)、导热体(3)、匹配负载(7)、温度探头(6)放置在由热绝缘体(2)封闭的空间内；
[0009]所述散热器(5)位于所述由热绝缘体(2)封闭的空间的外部，并通过导热体或导热结构与半导体制冷片(4)连接；
[0010]所述温度控制器(1)分别连接半导体制冷片(4)和温度探头(6)。
[0011]进一步地，所述半导体制冷片(4)与导热体(3)的一个表面贴合，并通过导线连接温度控制器(1)。
[0012]进一步地，所述温度探头(6)与导热体(3)贴合或者位于导热体(3)内部，并通过导线连接温度控制器(1)。
[0013]进一步地，所述匹配负载(7)位于导热体(3)内部，并通过一根射频同轴电缆线输
出到所述由热绝缘体(2)封闭的空间之外。
[0014]进一步地，所述匹配负载(7)为50欧姆。
[0015]进一步地，所述温度探头(6)实时测量包含匹配负载(7)及导热体(3)的温度，并将测量结果反馈给温度控制器(1)。
[0016]进一步地，所述半导体制冷片(4)在通电后可以升温或者降温。
[0017]进一步地，所述温度控制器(1)根据预设的温度控制半导体制冷片(4)升温、降温或温度保持，并根据温度探头(6)反馈的温度进行温度调节，使导热体(3)和匹配负载(7)处于预设的温度状态。
[0018]根据本申请的另一个方面，还提供了一种使用根据上一方面所述的一种高低温负载对频谱测量系统进行标定的方法，包括：
[0019]所述频谱测量系统包括信号接收单元、切换开关、功率分配器；
[0020]所述高低温负载连接所述切换开关的第一端，所述信号接收单元连接所述切换开关的第二端，所述功率分配器连接所述切换开关的第三端；
[0021]所述切换开关将频谱测量系统的输入端在信号接收单元或高低温负载之间进行切换，以对频谱测量系统进行标定。
[0022]进一步地，所述频谱测量系统进一步包括直流电源、高斯白噪声信号源、信号放大器、滤波器、模数转换器、多相滤波器、信号处理单元、数字相关器、计算机和控制部件。
[0023]进一步地，所述切换开关将频谱测量系统的输入端在信号接收单元或高低温负载之间进行切换，以对频谱测量系统进行标定，包括：
[0024]控制切换开关连通第二端和第三端，待测环境或待测物体的信号被信号接收单元接收，该信号被耦合至功率分配器的反向输入端口，信号被功分后成为两路等幅反向信号；
[0025]通过所述直流电源控制高斯白噪声信号源开启，所述计算机和控制部件接收得到第一系统输出功率；
[0026]通过所述直流电源控制高斯白噪声信号源关闭，所述计算机和控制部件计算得到第二系统输出功率；
[0027]控制切换开关连通第一端和第三端；
[0028]通过所述直流电源控制高斯白噪声信号源开启，所述计算机和控制部件根据高低温负载的温度计算高斯白噪声信号源的第一噪声温度；
[0029]通过所述直流电源控制高斯白噪声信号源关闭，所述计算机和控制部件根据高低温负载的温度计算高斯白噪声信号源的第二噪声温度；
[0030]根据所述第一系统输出功率、第二系统输出功率、第一噪声温度、第二噪声温度，计算得到观测量。
[0031]从而根据本申请的技术方案，可以让视场较大、灵敏度较低的射电望远镜进行绝对定标。通过切换开关将已知温度的高温
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低温负载终端和探测单元交替接入频谱测量系统，完成系统的绝对定标，获得经过定标和校准的频谱信息。
[0032]根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0033]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0034]图1是根据本申请实施例所述的高低温负载终端的结构示意图；
[0035]图2是利用高低温负载对频谱测量系统进行绝对校准的系统框图；
[0036]图3是根据本申请实施例所述的频谱测量系统的示意图；
[0037]图4是图3所示的频域信号转换模块的示意图。
具体实施方式
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
[0039]为了使本
的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
[0040]需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高低温负载，其特征在于，包括：温度控制器(1)、热绝缘体(2)、导热体(3)、半导体制冷片(4)、散热器(5)、温度探头(6)、匹配负载(7)；其中，所述半导体制冷片(4)、导热体(3)、匹配负载(7)、温度探头(6)放置在由热绝缘体(2)封闭的空间内；所述散热器(5)位于所述由热绝缘体(2)封闭的空间的外部，并通过导热体或导热结构与半导体制冷片(4)连接；所述温度控制器(1)分别连接半导体制冷片(4)和温度探头(6)。2.根据权利要求1所述的一种高低温负载，其特征在于，所述半导体制冷片(4)与导热体(3)的一个表面贴合，并通过导线连接温度控制器(1)。3.根据权利要求1所述的一种高低温负载，其特征在于，所述温度探头(6)与导热体(3)贴合或者位于导热体(3)内部，并通过导线连接温度控制器(1)。4.根据权利要求1所述的一种高低温负载，其特征在于，所述匹配负载(7)位于导热体(3)内部，并通过一根射频同轴线输出到所述由热绝缘体(2)封闭的空间之外。5.根据权利要求1所述的一种高低温负载，其特征在于，所述温度探头(6)实时测量包含匹配负载(7)及导热体(3)的温度，并将测量结果反馈给温度控制器(1)。6.根据权利要求1所述的一种高低温负载，其特征在于，所述半导体制冷片(4)在通电后可以升温或者降温。7.根据权利要求1所述的一种高低温负载，其特征在于，所述温度控制器(1)根据预设的温度控制半导体制冷片(4)升温、降温或温度保持，并根据温度探头(6)反馈的温度进行温度调节，使导热体(3)和匹配负载(7)处于预设的温度状态。8.一种使用根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙士杰，吴锋泉，何凯，陈学雷，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：