D-band 170GHz 单通道毫米波干涉仪
一、产品简介
D-波段单通道毫米波干涉仪，面向托卡马克（TOKAMAK）装置等离子体诊断，用于测量毫米波路径上线平均等离子体电子密度。设备分为发射机（Transmitter）、接收机（Receiver）两个独立机箱，基于固定频率毫米波干涉原理，利用等离子体对毫米波电磁波相位速度改变效应，测量传输波束相位偏移，解算出等离子体线平均电子密度；整套系统全部振荡器由 100MHz 参考晶振锁相，保障相位测量稳定性，广泛部署于各类托卡马克装置开展等离子体实验诊断。
工作流程：发射机输出 168GHz 毫米波，通过喇叭天线穿过等离子体；接收机接收穿过等离子体后的毫米波信号，经下变频得到中频信号；IQ 检波器输出 Sin/Cos 两路 50kHz 信号，内置 12bit ADC 采集，以太网 TCP/IP 上传至 PC；配套软件完成相位解析，换算为电子密度随时间变化曲线，支持外部 TTL 触发同步托卡马克放电时序。
二、技术参数
参数 | 指标 |
射频工作频率（RF） | 168 GHz |
本振频率（LO） | 170.4 GHz |
频率稳定度 | 10 ppm |
相位分析时间分辨率 | 5 µs |
采集总时长 | 131 ms |
相位测量误差 | 0.3 rad |
射频输出功率 | +12 mW |
IQ 检波器中频 | 50 kHz |
射频-中频增益（带 AGC） | 70 dB |
混频器转换损耗 | 11 dB |
噪声系数 | 14 dB |
喇叭天线增益 | 30 dB |
波导规格 | WR-06 |
波导法兰 | UG-387/U-M |
扩展波导 | WR-28 |
数据接口 | TCP/IP 以太网 (RJ45) |
外部触发 | TTL，光隔离 BNC；触发输入阻抗 500 Ω |
供电 | 220 VAC |
工作温度 | +10 ℃ ~ +50 ℃ |
发射机尺寸 | 170 × 360 × 50 mm |
接收机尺寸 | 300 × 380 × 50 mm |
可选：300GHz干涉仪
三、主要特点
1. 锁相稳频架构：整机所有振荡器共用 100MHz 参考晶振锁相，固定频率工作，保障相位测量精度，频率稳定度 10ppm。
2. 高速相位解析：相位分析时间分辨率可达5 µs，适配托卡马克等离子体快速放电过程动态测量。
3. 内置 AGC 自动增益控制：射频 中频增益 70 dB，AGC 响应时间 2.5 μs，可补偿毫米波通道 30 70 dB 大范围衰减，稳定中频信号幅度，降低光路对准波动带来的影响。
4. IQ 正交检波采集：输出 Sin/Cos 两路正交信号，过零点算法计算相位变化，实现绝对相位跟踪，可还原放电全过程相位漂移，换算电子密度。
5. 灵活波导拓展：标准 WR 06 波导接口，可配置 WR 28 扩展波导组件，允许发射接收机箱远离托卡马克窗口安装，适配实验现场布局。
6. 标准外部触发：光隔离 TTL 触发输入，与托卡马克控制系统同步；TCP/IP 以太网数据接口输出测量数据。
7. 配套专用上位机软件：支持自由运行模式 / 外部触发模式；原始数据保存（.ch原始 IQ 数据、NaN注释文件、.rz密度 时间数据）；支持曲线缩放、查看、截图、数据导出，自动计算线平均电子密度。
8. 分体式机箱结构：发射机、接收机物理分离，波导馈送毫米波，同轴线缆传递参考时钟信号。
四、系统框图简要说明
发射链路：7GHz 合成器→耦合器→二倍频→×12 IMPATT 倍频器→带通滤波器输出 168GHz 毫米波，喇叭天线发射穿过等离子体。
接收链路：接收天线采集穿过等离子体毫米波→平衡混频器下变频；接收机内部 7.1GHz VCO 经过倍频得到本振 170.4GHz；下变频得到 2.4GHz 中频；LNA+AGC 功率放大器；送入 IQ 检波器输出 50 kHz Sin/Cos 信号；内置 12bit ADC 采集，控制器经以太网上传 PC；接收机向发射机提供 100MHz 全局参考时钟，实现整机相位锁相。
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