Development of a new wideband heterodyne receiver system for the Osaka 1.85-m mm-submm telescope -- Corrugated horn & Optics covering 210-375 GHz band
波纹喇叭是射电望远镜中常用的高性能馈源。毫米波和亚毫米波接收机对宽带光学器件和波纹喇叭的需求日益增长。它提高了观测效率，使我们能够同时观测到CO等多个激发态的重要发射谱线。然而，在毫米/亚毫米波段，由于波长非常短，难以制作窄波纹，因此创建具有约60%的分数带宽的圆锥形波纹喇叭一直具有挑战性。在这项研究中，我们设计了一个圆锥形波纹喇叭具有良好的回波损耗，低交叉极化，并在210- 375 GHz频段（56%的带宽）的对称波束图通过优化的波纹的尺寸。波纹喇叭安装在大坂1.85米毫米-亚毫米望远镜上，采用与频率无关的匹配光学系统，成功地对12 CO、13 CO和C18 O（J = 2-1，3-2）进行了同步观测。在本文中，我们描述了波纹喇叭的新设计和报告的性能评估结果，包括光学。
2021-05-31 astro-ph.IM
Series-connected array of superconductor-insulator-superconductor junctions in the 100-GHz band heterodyne mixer for FOREST on the Nobeyama 45-m telescope
在这项研究中，我们设计和实验评估的超导体-绝缘体-超导体（SIS）结在100 GHz波段混频器的多波束接收器森林的Nobeyama 45米毫米波望远镜的串联阵列。该结芯片的结构包括波导探针天线、阻抗匹配电路、SIS阵列结和扼流滤波器，它们由石英衬底上的超导铌平面电路制成。馈电点与SIS结之间的多级阻抗匹配电路设计为电容负载传输线，由高（~90 Ohm）和低（~10 Ohm）特性阻抗传输线两段组成。该调谐线结构简单，易于制作，馈电阻抗在较宽的频率范围内与SIS结匹配。基于量子理论，在75-125 GHz范围内，信号耦合效率大于92%，预期接收机噪声温度约为量子极限的两倍。制作了3-6个结的阵列结器件，并在实验室中测量了它们的接收机噪声温度和增益压缩性能。我们成功地开发了一种阵列结器件，其接收器噪声温度为~15-30 K，并证实了饱和功率的改善与结的数量相对应。将新研制的阵列结混频器安装在FOREST接收机上，用Nobeyama 45米望远镜成功地探测到了IRC+10216方向的12 CO（J = 1-0）分子谱线。
2018-09-07 astro-ph.IM
The upGREAT dual frequency heterodyne arrays for SOFIA
本文介绍了SOFIA望远镜上的upGREAT外差阵列接收机经过几年运行后的性能。该仪器是平流层远红外天文台（SOFIA）的多像素高分辨率（R > 10^7）光谱仪。接收器使用围绕中心像素以六边形布局配置的7像素子阵列。低频阵列接收器（LFA）具有2 × 7像素（双极化），并且目前覆盖1.83-2.06 THz频率范围，这允许在158 um和145 um波长处观察[CII]和[OI]线。高频阵列（HFA）覆盖63 um的[OI]线，目前配备了一个偏振（7个像素，在不久的将来可以升级为第二个偏振阵列）。4.7 THz阵列已经成功地使用了来自两个不同小组的两个独立的量子级联激光本机振荡器。NASA于2017年初完成了SOFIA上双通道闭合循环制冷机系统的开发，集成和测试，该系统具有两个独立运行的He压缩机，从那时起，两个阵列可以使用频率分离分色镜并行运行。这个配置现在是主要的GREAT配置，并且自观测周期6以来已添加到SOFIA的仪器套件中。
2018-12-18 astro-ph.IM
100 GHz Room-Temperature Laboratory Emission Spectrometer
我们提出了一个新的外差光谱仪致力于高分辨率光谱的天体物理学的重要性的分子的第一个结果。该光谱仪，基于室温外差接收器，是敏感的频率在75和110 GHz之间，目前在单边带的瞬时带宽为2.5 GHz。系统的性能，特别是灵敏度和稳定性，进行了评估。通过记录乙腈（CH3CN）的发射光谱证明了该光谱仪的概念。与最先进的射电望远镜接收器相比，该仪器的灵敏度低约一个数量级。然而，绝对强度测量的能力可以在各种实验中利用，特别是在ALMA时代更丰富的光谱的解释。在室温下易于操作，允许长时间的积分，快速响应时间的积分在啁啾脉冲仪器或记录时间相关的信号。展望了复杂有机分子光谱学接收器的发展前景和局限性。
2018-05-03 astro-ph.IM
The ALMA Band 9 receiver - Design, construction, characterization, and first light
我们描述的设计，施工和表征的频段9外差接收机（600-720 GHz）的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）。安装在望远镜前端的ALMA波段9接收器单元（“墨盒”）被设计用于检测和下变频ALMA天线收集的光的两个正交线性偏振分量。进入前端的光线通过紧凑的反射镜排列重新聚焦，这些反射镜完全包含在墨盒内。该装置包含一个网格来分离偏振和两个分束器，以将每个产生的光束与本地振荡器信号组合。合并后的光束被送入独立的双边带混频器，每个都有一个波纹喇叭耦合辐射的方式，通过一个波导与backshortcavity到一个阻抗调谐SIS结，执行外差下变频。最后，产生的中频信号由低温和室温HEMT放大器放大，并输出到望远镜的后端进行进一步处理，最后进行相关处理。该接收机已在实验室中建造和测试，它们表现出优异的性能，符合ALMA的要求。报告了所有73个波段9接收机的性能统计数据。在天空中的表征和测试的乐队9墨盒的性能使用调试数据。
2015-03-06 astro-ph.IM
An SBC-based controller and processor for the laboratory model of PRATUSH Digital Receiver
针对探测宇宙黎明21厘米信号的PRATUSH天基辐射计，本文实现其实验室模型数字接收器，采用树莓派4 SBC替代传统计算机作为主控制器等以降低资源需求，还展示了集成模拟接收器后的光谱仪性能并分析相关挑战。
2025-07-08 astro-ph.IM
Technology Development for the Caltech Submillimeter Observatory Balanced Receivers
加州理工学院亚毫米波天文台（CSO）位于夏威夷莫纳克亚山顶，海拔4.2公里。现有的一套覆盖亚毫米波段的设备外差接收机正在迅速老化，需要更换。为了促进深度集成和自动化谱线勘测，一系列覆盖天文学重要的180 - 720 GHz大气窗口的远程可编程、合成、双频平衡接收器正处于高级开发阶段。预计2012年春季安装第一套接收器。双频观测将是新设施仪器提供的一种重要的操作模式。通过分离输入信号的H和V偏振并将它们经由折叠光学器件路由到适当的偏振敏感平衡混频器来实现两个波段的观测。这种观测模式有助于在中等天气条件下指向更高的接收器波段，并在良好天气条件下使科学吞吐量加倍（2 x 4 GHz）。
2012-01-30 astro-ph.IM
Spectrometer Using superconductor MIxer Receiver (SUMIRE) for Laboratory Submillimeter Spectroscopy
最近通过灵敏的射电望远镜进行的光谱观测需要精确的分子谱线频率，以在探测到的谱线森林中识别分子种类。为了在实验室中测量分子谱线的静止频率，利用现代射电天文技术研制了一台发射型毫米波和亚毫米波谱仪。该光谱仪配备了一个200厘米的玻璃圆柱细胞，一个双边带（2SB）超导体-绝缘体-超导体（SIS）接收器在230 GHz频段，和宽带自相关数字光谱仪。通过使用四个2.5 GHz数字频谱仪，2SB SIS接收机的8 GHz的总瞬时带宽可以覆盖88.5 kHz的频率分辨率。在230 GHz波段对CH $_3$ CN和HDO进行了光谱测量，以检验我们系统的频率精度、稳定性、灵敏度以及强度校准精度。对于CH $_3$ CN的结果，我们确认，当使用具有17.7 kHz通道分辨率的高分辨率光谱仪时，以足够的信噪比检测到的谱线的频率精度优于1 kHz。此外，我们证明了该系统的能力，通过光谱扫描测量CH $_3$ OH从216 GHz到264 GHz。我们对295条检测到的谱线分配了242条CH $_3$ OH的跃迁，51条$^{13}$ CH $_3$ OH的跃迁和21条未识别的发射谱线。因此，我们的光谱仪表现出足够的灵敏度，光谱分辨率，和频率精度的原位实验为基础的静止频率测量的谱线上的各种分子物种。
2021-01-26 astro-ph.IM
Using radio astronomical receivers for molecular spectroscopic characterization in astrochemical laboratory simulations: A proof of concept
我们提出了一个概念的证明，射电天文接收机和光谱仪与化学反应器的耦合，以及由此产生的光谱和化学模拟实验室天体物理学设置的性能。在Aries 40 m射电望远镜接收器的光路中放置了一个40 cm长的气室，在41-49 GHz的频率范围内与提供2 GHz带宽和38 kHz分辨率的快速傅里叶变换光谱仪接口，进行了包括冷等离子体产生和紫外光化学在内的几项实验。使用不同的材料研究了单元窗口的阻抗匹配。材料及其厚度的选择对于获得与标准射电天文观测相同的灵敏度至关重要。在几秒钟内检测到由非常低的CH 3OH、CH 3CH 2 OH、HCOOH、OCS、CS、SO2分压（<1 E-03 mbar）产生的光谱信号。实现了快速数据采集，允许在碎裂实验中使用电子碰撞或紫外线照射的动力学测量。还观察到涉及OCS、O2和CS2的化学反应的时间演化，表明在这些实验期间，反应性物种（诸如CS）可以以高丰度保持在气相中。
2017-11-08 astro-ph.IM
WEEVIL: design and commissioning of an ice-sublimation chamber and a cryogenic submillimeter radiometer for studying rarefied gas plumes
University of Bern（伯尔尼大学）
本文介绍WEEVIL实验设施，其结合亚毫米辐射计与低温室以研究冰升华气体羽流，并展示调试及首批水蒸气光谱。
2026-10-06 astro-ph.IM
Development of an Embedded Receiver for Space Exploration Missions
Université Pierre et Marie Curie (UPMC)（皮埃尔和玛丽·居里大学）；Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris（法国国家科学研究中心，巴黎天文台）
针对现有空间用超外差接收机难集成的问题，提出一种易集成的新拓扑并完成电子接收机设计，为空间探测任务提供嵌入式接收机方案。
2026-08-14 astro-ph.IM
A cryogenic continuously rotating half-wave plate for the POLARBEAR-2b cosmic microwave background receiver
本文介绍了一种低温连续旋转半波片（CHWP）的设计和实验室评价，该CHWP用于西蒙斯阵列的第二批POLARBEAR-2b（PB-2b）宇宙微波背景（CMB）接收机。PB-2b将在智利阿塔卡马沙漠海拔5,200米处，以90和150 GHz为中心的两个频段进行观测。为了抑制大气1/f噪声并减轻差分正交探测器时产生的系统效应，PB-2b使用以2 Hz旋转的CHWP调制线性天空偏振。CHWP的通光孔径为440 mm，在PB-2 b接收器低温恒温器中冷却至$\approx$ 50 K。它由一个低摩擦超导磁轴承（SMB）和一个低扭矩同步电磁电机组成，它们共同耗散< 2 W。在冷却过程中，一个夹持和释放机制使转子居中至< 0.5 mm，在连续旋转过程中，一个增量式光学编码器测量转子角度，噪声水平为0.1 $\mathrm{μrad / \sqrt{Hz}}$。我们讨论的PB-2B CHWP，其各个子系统的设计，其在实验室中的评估结果的实验要求。目前，CHWP已部署到智利，预计将于2020年或2021年首次在PB-2b上亮相。
2020-09-11 astro-ph.IM
Techniques of Radio Astronomy
本章概述了射电天文学的技术。这项研究始于1931年，当时央斯基发现了宇宙的辐射，但快速进展的时期开始于15年后。从那时到现在，波长范围从几米扩展到亚毫米，角分辨率从度增加到比毫弧秒更精细，并且接收器灵敏度大大提高。今天，孔径合成技术产生的图像与最好的光学设备所获得的图像相当或超过这些图像。除了技术进步，无线电领域的科学发现也为我们打开宇宙的新视野做出了很大贡献。世界各地有许多国家无线电设施。在不久的将来，一个真正的全球无线电观测站的新时代将开始。本章包含了一个简短的历史，该领域的发展，校准程序的细节，相干/外差和非相干/测辐射热计接收器系统，单孔径和干涉仪的观测方法，以及孔径合成的概述。
2011-11-04 astro-ph.IM
Design of an IF section for C band polarimetry
在银河系发射测绘的范围内，研制了一个5 GHz的新接收器，以表征银河系前景的宇宙微波背景辐射。这是一款具有双下变频功能的5GHz超外差式偏振计，其高增益IF链采用最新的RF技术，中心频率为600 MHz，可为四通道数字相关器提供信号。本文介绍了接收机及其现状。设计选项和约束，提出了一些模拟和实验结果的电路原型。
2010-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
A 10.24-GHz-wide digital spectrometer array system for LMT-FINER: system design and laboratory performance verification
本文介绍为 LMT-FINER 设计的 10.24 GHz 宽带 DRS4 数字频谱仪，通过高速采样、FPGA 处理和数字边带分离实现宽带高红移星系光谱观测，并经实验室验证性能。
2024-06-12 astro-ph.IM
ALMA Band 9 upgrade: a feasibility study
本研究评估ALMA第9波段接收器升级的可行性，提出将混频器从双边带升级为边带分离架构，以提升灵敏度和观测效率，并指出偏振光栅是当前偏振性能受限的主因。
2023-10-10 astro-ph.IM
TeraHertz Desorption Emission Spectroscopy (THz DES) of space relevant ices
我们提出了一个实验仪器，进行基于实验室的气相太赫兹解吸发射光谱（THz-DES）实验，以支持天体化学。该测量系统将一个太赫兹外差辐射计与一个高真空解吸气室和高速数字采样电路相结合，该辐射计使用以前为地球观测目的开发的室温半导体混频器二极管技术，以实现具有热鉴别的分子种类的高光谱和时间分辨率光谱学。在使用过程中，分子被冷凝到液氮冷却的金属手指上，以模拟可能存在于太空中的冰结构。在沉积之后，通过加热器控制和启动热解吸，并通过温度传感器监测。释放到真空室环境中的分子的“静止频率”光谱特征由外差辐射计实时检测，并以高光谱分辨率表征。为了证明仪器的可行性，我们研究了一氧化二氮（N2 O）。这种分子在太赫兹（亚毫米波长）范围内强烈发射，并提供合适的测试气体，我们将获得的结果与更传统的技术，如四极质谱进行比较。所获得的结果使我们能够充分表征的测量方法，我们讨论了它的潜在用途作为一个实验室工具，在支持天体化学观测的分子物种在星际介质和太阳系。
2022-07-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Tunable Antenna-Coupled Intersubband Terahertz (TACIT) Mixers: The Quantum Limit Without the Quantum Liquid
目前，太赫兹（THz）频率的近量子限制外差接收器需要冷却到4K以下的温度。我们正致力于建立基于微波的“可调谐天线耦合子带间太赫兹”（TACIT）外差混频器1-5太赫兹。我们预测，他们可以实现单边带噪声温度为几百K，中频（IF）带宽>10 GHz，而工作在晶格温度>20 K，需要本振（LO）功率约1 $μ$ W。
2019-09-24 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall physics.ins-det
SARAS 3 CD/EoR Radiometer: Design and Performance of the Receiver
SARAS是一个正在进行的实验，旨在探测宇宙黎明（CD）和再电离时代（EoR）预期的红移全球21厘米信号。标准的宇宙学模型预测该信号在红移范围$z \sim $ 6- 35，对应于频率范围40- 200 MHz，在3 K宇宙微波背景中是一个振幅为20- 200 mK的谱畸变。由于该信号可能跨越多个倍频程的频率，并且该频率范围由强的地面射频干扰（RFI）和亮温高出几个数量级的银河系和河外起源的天体物理前景主导，因此设计用于测量该微弱信号的辐射计是一项具有挑战性的任务。至关重要的是，仪器系统学不会导致在测量的天空光谱中出现加法或乘法混淆的光谱结构，从而排除对微弱的21厘米信号的检测。本文介绍了SARAS~3型接收机的系统设计。改进设计中的新功能包括Dicke开关、双差分和光学隔离，以提高校准精度，并拒绝加法和乘法系统学。我们推导并给出了SARAS~3接收机配置和校准方案的测量方程，并提供了使用各种精密终端进行的实验室测试结果，这些终端使辐射计接收机的性能符合科学目标。
2021-04-05 astro-ph.IM
