[发明专利]零差式宽带微波光谱仪

权利要求书

1.一种零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，包括：微波信号源、样品真空室、信号检测系统；

所述微波信号源，用于产生啁啾脉冲信号和单频微波信号，并将两个信号混频至预设目标频段后输出至样品真空室；

所述样品真空室，用于提供一个空间，所述混频信号和待测样品分子在所述空间中相互作用产生自由感应衰减信号；

所述信号检测系统，用于接收所述自由感应衰减信号与单频微波信号混频至预设目标频段后的信号，并获取待测样品分子的光谱信号。

2.根据权利要求1所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述微波信号源包括：

任意波形发生器(a)，用于产生啁啾脉冲信号；

信号发生器(b)，用于产生单频微波信号；

混频器(c)，用于对所述啁啾脉冲信号和单频微波信号进行混频。

3.根据权利要求1所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述微波信号源输出的混频信号通过固态放大器(d)、环形器(e)后输入至样品真空室。

4.根据权利要求1所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述样品真空室包括真空腔(f)以及腔内设置的喇叭天线(g)、电磁阀喷嘴(i)、凹面镜(o)；

喇叭天线(g)接收混频信号并将该信号输出至真空腔(f)内，与此同时，电磁阀喷嘴(i)喷出待测样品分子(h)，所述混频信号和待测样品分子(h)在真空腔(f)中相互作用产生自由感应衰减信号，该自由感应衰减信号经凹面镜(o)反射后与待测样品分子(h)再次进行相互作用，作用后的信号通过喇叭天线(g)导出样品真空室，并经环形器(e)输出。

5.根据权利要求4所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述喇叭天线(g)具体采用双脊喇叭天线，凹面镜(o)具体采用铝凹面镜。

6.根据权利要求4所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述信号检测系统包括数字示波器(m)，用于接收所述自由感应衰减信号与信号发生器(b)产生的单频微波信号混频至预设目标频段后的信号，且该信号通过单刀单掷电子开关(k)、低噪声放大器(l)传输至数字示波器(m)。

7.根据权利要求2或6所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述与啁啾脉冲信号进行混频的单频微波信号、与自由感应衰减信号进行混频的单频微波信号，该两路单频微波信号由信号发生器(b)产生的一路单频微波信号经功分器后产生。

8.根据权利要求2、3、4或6所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，所述任意波形发生器(a)、固态放大器(d)、电磁阀喷嘴(i)以及单刀单掷开关(k)均通过脉冲延迟生成器控制进行工作。

9.根据权利要求1所述的零差式宽带微波光谱仪，其特征在于，该光谱仪还包括铷频标(n)，其与任意波形发生器(a)、信号发生器(b)、数字示波器(m)直接连接，用于提供一个外部频率参考，以保证任意波形发生器(a)、信号发生器(b)、数字示波器(m)三者相位稳定。