[发明专利]一种太赫兹单端口空间网络反射系数测量装置和方法

说明书

本发明的一个实施例公开了一种太赫兹单端口空间网络反射系数测量装置和方法，通过本发明所提供的一种太赫兹单端口空间网络反射系数测量装置和方法可以生成频率范围达到3THz以上的太赫兹信号，使测量频率超过3THz，扩大了测量频率范围；并且在全频率测量工作过程中不需要更换相关模块及器件，提高了测量的效率和准确度；同时本发明提供的测量装置通过设置接收参考链路与接收测量链路并利用校准件消除各个部件引入的系统误差，进一步提高了测量的准确度。

技术领域

本发明涉及无线电测量技术领域，具体涉及一种太赫兹单端口空间网络反射系数测量装置和方法。

背景技术

散射参数是无线电测量领域的一个非常重要的参数，它是表示通过各种不同路径的信号分量之间比值关系的参数，其中反射系数表示了网络端口输入信号与该端口反射信号的比值。一般情况下，网络反射系数是使用网络分析仪直接测量得到的，其工作的基本原理是由内部的矢量信号扫频源产生测试频段的信号，当测试信号通过被测网络时，部分的信号被反射，另外一部分被传输或吸收，网络分析仪内部的信号分离装置分离出被测网络的入射波和反射波，并由其内部的接收机接收上述信号并提取其中的幅度和相位信息，最后通过比值运算求出被测网络的反射系数。

为了满足单端口空间网络的测试需求，网络分析仪通过外接天线的方法将常规的同轴或者波导传输形式的信号转换为空间传输，这类测量装置在使用过程中存在两个问题：第一，测量频率范围不足，目前网络分析仪基于纯固态电子学技术构造，其测量频率范围最高能够达到120GHz，外接频率扩展模块后分析频率最高能够达到1.1THz，已经接近使用固态电子学技术的极限，进一步扩展频率范围具有很大的难度；第二，操作复杂，无法实现连续的宽频带测量，网络分析仪使用的频率扩展模块、波导及天线都存在频率范围限制，不同频段的测量必须使用不同规格的模块及器件，要实现覆盖整个频率范围的宽带测量，必须通过多次对测量系统进行拆装，而太赫兹频段波导和天线的安装具有很高的难度，并且各个频段的边界频率位置测量误差极大，无法满足连续宽频带测量的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太赫兹单端口空间网络反射系数测量装置和方法，通过本发明所提供的装置和方法使测量频率超过3THz，扩大了测量频率范围；并且在全频率测量工作过程中不需要更换相关模块及器件，提高了测量的效率和准确度；同时本发明提供的测量装置通过设置接收参考链路与接收测量链路并利用校准件消除各个部件引入的系统误差，进一步提高了测量的准确度。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明一方面提供一种太赫兹单端口空间网络反射系数测量装置，所述装置包括：

窄线宽激光器、可调谐激光器、第一到第五1×2光耦合器、光相位控制器、参考信号发生器、光子混频发射天线、光子混频接收参考天线、光子混频接收测量天线、隔离器、第一太赫兹空间分束器、第二太赫兹空间分束器、第一锁相放大器、第二锁相放大器、数据采集模块和测量参考面；

其中，

所述窄线宽激光器用于产生固定频率的激光信号，并将所述固定频率的激光信号输出给所述第一1×2光耦合器；

所述可调谐激光器用于产生频率能够调整的激光信号，并将所述频率能够调整的激光信号输出给所述第二1×2光耦合器；

所述第一1×2光耦合器用于将所述窄线宽激光器输出的激光信号分为第一激光信号和第二激光信号两路；

所述第二1×2光耦合器用于将所述可调谐激光器输出的激光信号分为第三激光信号和第四激光信号两路；

所述第三1×2光耦合器用于接收第一激光信号和第三激光信号，并将所述第一激光信号和第三激光信号合路，合成探测光信号；

所述光相位控制器用于接收所述第四激光信号并实现对所述第四激光信号的相位调制；