深空探測(cè)通過探測(cè)行星及小天體的表面和附近大氣的星際物質(zhì)譜線,對(duì)宇宙的起源、演變過程進(jìn)行研究,成為了世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。在深空探測(cè)的眾多目標(biāo)物質(zhì)中,探測(cè)水和一氧化碳可以幫助了解小行星的基本物質(zhì)構(gòu)成,尋找生命存在的基本條件,同時(shí)探測(cè)水的兩種同位素比,也可以確定成巖、成礦物的來源;探測(cè)氨氣對(duì)于研究太陽星云中的氮激發(fā)態(tài)有非常重要的意義。這些星際物質(zhì)很多都處于太赫茲波段,所以利用太赫茲頻譜儀進(jìn)行深空探測(cè)至關(guān)重要。超精細(xì)譜線觀測(cè)的重要性由于一些重要探針譜線的頻率間隔非常小而逐漸凸顯。研發(fā)大帶寬、高分辨率太赫茲頻譜儀進(jìn)行精細(xì)譜探測(cè)成為了必要。在星載太赫茲頻譜儀的后端頻譜分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)中,采用聲表面波濾波器的Chirp變換頻譜儀由于其所具有的抗輻射、穩(wěn)定性高、功耗低等特點(diǎn),適合于深空探測(cè)中應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的頻譜儀后端系統(tǒng)用于Chirp變換頻譜分析技術(shù)的研究。根據(jù)Chirp變換原理,輸入信號(hào)與展寬線產(chǎn)生的Chirp信號(hào)相乘,然后與壓縮線產(chǎn)生的Chirp信號(hào)卷積,即可得到其能量譜。而后分別對(duì)兩種運(yùn)算形式M（s）-C（l）和M（l）-C（s）進(jìn)行分析、比較和選取,并根據(jù)選取形式對(duì)頻譜儀的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲頻譜分析儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第1章緒論7了望遠(yuǎn)鏡的體積并提供了非常低的旁瓣。極化線柵雙工器實(shí)現(xiàn)毫米波和亞毫米波的分離，之后兩個(gè)匹配的反射鏡分別將毫米波和亞毫米波波束引導(dǎo)至兩個(gè)接收機(jī)[50]。切換反射鏡內(nèi)置定標(biāo)黑體目標(biāo)564GHz接收機(jī)前端中頻處理器Chirp變換頻譜儀數(shù)據(jù)處理與通信衛(wèi)星平臺(tái)數(shù)據(jù)處理器配電單元衛(wèi)星電源天線及掃描機(jī)構(gòu)190GHz接收機(jī)前端準(zhǔn)光學(xué)線柵雙工器mmsmmmm連續(xù)通帶smm連續(xù)通帶圖1.2MIRO系統(tǒng)框圖Figure1.2BlockDiagramofMIROSystem亞毫米波前端的主要部件有饋電喇叭、混頻器、低噪聲放大器、諧波混頻器、倍頻器和本地振蕩器。該亞毫米波外差前端與接口框圖如圖1.3所示。其中混頻器是一種二次諧波混頻器，它使用頻率為信號(hào)頻率一半(282GHz)的LO頻率，將信號(hào)頻率降至5.5~16.5GHz的頻率范圍。混頻器采用平面背對(duì)背GaAs肖特基二極管，利用一個(gè)鎖相Gunn振蕩器提供LO信號(hào)，之后5.5~16.5GHz頻段的信號(hào)用低噪聲放大器放大并饋送至中頻處理器(intermediatefrequencyprocessor,IFP）。圖1.3MIRO亞毫米波外差接收機(jī)前端與接口框圖Figure1.3FrontEndandInterfaceofSubmillimeterWaveHeterodyneReceiveronMIROIFP處理從毫米和亞毫米前端向下轉(zhuǎn)換的中頻信號(hào)。處理器產(chǎn)生兩個(gè)連續(xù)通道，分別來自毫米波和亞毫米波接收機(jī)，同時(shí)對(duì)亞毫米波信號(hào)進(jìn)行變頻，以便在

用于深空探測(cè)的Chirp變換頻譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究8頻譜儀中進(jìn)行進(jìn)一步處理。此外，IFP還對(duì)來自亞毫米波接收機(jī)的5.5~16.5GHz頻段的信號(hào)進(jìn)行額外的處理，通過9個(gè)混頻器和3個(gè)本地振蕩器將譜線頻帶匹配至Chirp變換頻譜儀的工作頻帶。該Chirp變換頻譜儀的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.4。它具有180MHz的帶寬，44kHz的頻率分辨率，22us的色散時(shí)間和4096個(gè)通道，對(duì)H2O、CO、CH3OH和幾種水的同位素的含量進(jìn)行了探測(cè)，并利用特征譜線的頻移特性，對(duì)彗星表面物質(zhì)的揮發(fā)速度進(jìn)行了研究。圖1.4MIRO后端Chirp變換頻譜儀的結(jié)構(gòu)Figure1.4StructureofChirpTransformSpectrometeronMIROBack-end2010年，美國(guó)航空航天局（NASA）和德國(guó)宇航中心（DLR）聯(lián)合開發(fā)的平溫層紅外天文臺(tái)(SOFIA)完成了其第一次夜間觀測(cè)飛行任務(wù)。其中由德國(guó)航空航天中心研制的太赫茲波段德國(guó)天文學(xué)接收機(jī)儀器(GREAT)是SOFIA天文臺(tái)首次科學(xué)飛行的兩種儀器之一，其系統(tǒng)框圖如圖1.5所示。它是一個(gè)模塊化的高分辨率外差頻譜儀，具有多種混頻器/本振組合，擁有3個(gè)頻率通道，覆蓋了1~5THz(300-60μm)頻譜域中最重要的光譜區(qū)域。這3個(gè)通道分別為1.4~1.9THz、2.4~2.7THz和4.7THz。低頻段1.4~1.9THz是為了探測(cè)電離氮和電離碳的譜線結(jié)構(gòu)；中頻段2.4~2.7THz是為了探測(cè)HD的112μm的躍遷；高頻段4.7THz是為了探測(cè)中性氧原子的63μm的精細(xì)譜線[40]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于高速DDS芯片AD9914的信號(hào)產(chǎn)生方法[J]. 趙臘,祁全,張俊.  雷達(dá)與對(duì)抗. 2015(04)
[2]“新視野”是深空探測(cè)的成功范例[J]. 安慧.  太空探索. 2015(09)
[3]基于AD9914的線性調(diào)頻連續(xù)波模塊設(shè)計(jì)[J]. 陳天樂,程翔.  電子制作. 2015(05)
[4]聲光頻譜儀頻率分辨率判斷方法研究[J]. 何其銳,李立萍,周鷹,高椿明.  光電子.激光. 2014(10)
[5]線性調(diào)頻信號(hào)激勵(lì)超聲換能器的方法研究[J]. 崔付俊,劉世博,何立功,曹霞,郭建中.  聲學(xué)技術(shù). 2014(05)
[6]Chirp信號(hào)的時(shí)頻分析特征比較[J]. 周靜雷,王帆.  電子設(shè)計(jì)工程. 2013(02)
[7]DDS雜散抑制技術(shù)研究與仿真[J]. 張海濤,苗圃,李珍.  計(jì)算機(jī)仿真. 2011(02)
[8]中國(guó)科協(xié)論壇聚焦深空探測(cè)的未來發(fā)展[J].   科技傳播. 2010(14)
[9]基于多相濾波器的寬帶射電頻譜儀設(shè)計(jì)[J]. 陳林杰,顏毅華,劉飛,王威.  天文研究與技術(shù). 2010(02)
[10]用于射電天文數(shù)字頻譜儀的新進(jìn)展[J]. 林鎮(zhèn)輝,姚騎均,楊戟.  天文學(xué)進(jìn)展. 2008(02)

碩士論文
[1]北斗導(dǎo)航終端射頻模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究[D]. 史寶玲.河北科技大學(xué) 2017
[2]基于DDS的超寬帶高性能微波頻率源研究[D]. 沈亞飛.東南大學(xué) 2017
[3]基于DDS的C波段頻率源研究[D]. 白舒.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2016
[4]微波臨邊探測(cè)儀系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 趙月鳳.中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2011
[5]太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)在農(nóng)業(yè)和材料中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 張婷婷.電子科技大學(xué) 2009
[6]基于DSP的直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)研究[D]. 湯繼星.南京理工大學(xué) 2008
[7]電視中頻聲表面波濾波器的設(shè)計(jì)及其二階效應(yīng)補(bǔ)償方法的研究[D]. 徐勁波.浙江工業(yè)大學(xué) 2008
[8]基于DDS技術(shù)的可編程任意波形發(fā)生器[D]. 潘登.武漢大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3597011