本發(fā)明屬于量子通信，具體而言，涉及一種量子天線測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、量子天線的最優(yōu)工作波段為太赫茲波段，即0.1到10thz；在此波段具有獨(dú)特的電磁特性，能夠支持超高數(shù)據(jù)速率的通信，顯著提升傳輸效率和信道容量；在太赫茲波段，電磁波的波長較短，能夠提供極高的分辨率和方向性，有利于精確的成像和探測。通過利用里德堡原子的量子效應(yīng)，量子天線在太赫茲波段可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度的電場和磁場測量，顯著提升傳感器的性能；此外，太赫茲波段的電磁波能夠穿透許多非金屬材料，適用于安全檢查、無損檢測和醫(yī)療成像等領(lǐng)域；因此，太赫茲波段因其在數(shù)據(jù)傳輸、成像、探測和量子傳感中的獨(dú)特優(yōu)勢，成為量子天線的最優(yōu)工作波段。傳統(tǒng)的電磁波檢測技術(shù)通常依賴于天線、電路和信號處理設(shè)備；最常見的方法是通過天線接收電磁信號，然后使用混頻器和本地振蕩器將信號降頻到可處理的頻段，再通過濾波和放大電路進(jìn)行處理和分析，因此采用傳統(tǒng)的檢測手段具有一定的局限性，例如靈敏度有限，適用的頻段亦受到限制，并且檢測精度容易受到噪聲干擾。

2、查閱相關(guān)的公開技術(shù)，公開號為cn102928080a的技術(shù)方案提出一種基于遠(yuǎn)場輻射功率診斷天線陣列失效單元方法，通過對天線陣列的信號進(jìn)行建模和電磁仿真，使用量子粒子群算法對陣元工作狀態(tài)向量進(jìn)行更新迭代，從而可以判斷天線陣列中出現(xiàn)故障的具體失效單元的位置；公開號為tw201715855a提出一種用于光量子通訊業(yè)務(wù)的光纖通道損耗測量系統(tǒng)，采用與待檢測信號相同的參考信號進(jìn)行兩者的同時(shí)比較，以確定待檢測信號的損耗和偏差；公告號為gb2404103b的技術(shù)方案提出一種量子通信系統(tǒng)，其內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)參考脈沖的發(fā)射裝置，參考脈沖比所述信號脈沖具有更高的包含多于一個(gè)光子的概率，再通過設(shè)置用于測量所述信號脈沖和所述參考脈沖的檢測器，以確定信號脈沖的正確率。

3、以上技術(shù)方案均提出了利用一系列測量方法，對量子通信所產(chǎn)生信號進(jìn)行定量測試，但對于目前逐步在量子通信和量子測量應(yīng)用的量子天線的測試，相關(guān)的技術(shù)方案尚少有提及。

4、背景技術(shù)的前述論述僅意圖便于理解本發(fā)明。此論述并不認(rèn)可或承認(rèn)提及的材料中的任一種公共常識的一部分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種量子天線測試系統(tǒng)，屬于量子通信技術(shù)領(lǐng)域。所述測試系統(tǒng)包括發(fā)射端、檢測端以及待檢測天線。發(fā)射端包括發(fā)射源、信號發(fā)生模塊和倍頻模塊，能夠生成并調(diào)制微波信號，將其頻率放大至太赫茲頻段。檢測端則包括接收模塊、轉(zhuǎn)化模塊、光電探測器、鎖相放大器和分析模塊。其中，轉(zhuǎn)化模塊采用蒸汽室，內(nèi)含堿金屬原子，通過激光激發(fā)至里德堡態(tài)，使其對外部電磁場高度敏感。光電探測器用于接收并測量光信號的頻率、相位和光譜變化，鎖相放大器對信號進(jìn)行解調(diào)，分析模塊對解調(diào)后的編碼信息與原始信號進(jìn)行對比，評估待檢測天線的性能。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種量子天線測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括：發(fā)射端、檢測端以及待檢測天線；所述發(fā)射端和/或所述檢測端配置待檢測天線，由所述待檢測天線進(jìn)行測試信號的收/發(fā)；

3、所述發(fā)射端包括：

4、發(fā)射源，被配置為產(chǎn)生具有指定參數(shù)的微波信號；

5、信號發(fā)生模塊，被配置為產(chǎn)生調(diào)制信號，并使用所述調(diào)制信號調(diào)制所述微波信號；

6、倍頻模塊，被配置為將調(diào)制后的微波信號的頻率放大至太赫茲頻段，并作為發(fā)射用的測試信號；

7、所述檢測端包括：

8、接收模塊，被配置為接收所述測試信號；

9、轉(zhuǎn)化模塊，被配置將接收到的所述測試信號轉(zhuǎn)化為光信號；

10、光電探測器，被配置為接收所述光信號；

11、鎖相放大器，被配置為基于所述調(diào)制信號，對所述光信號進(jìn)行解調(diào)，獲得解調(diào)的編碼信息；

12、分析模塊，被配置為將所述解調(diào)的編碼信息與原始的微波信號所攜帶信息進(jìn)行對比，以分析所述解調(diào)的編碼信息的損失，并進(jìn)一步分析所述待檢測天線的性能；

13、其中，所述轉(zhuǎn)化模塊包括一個(gè)蒸汽室，所述蒸汽室中充有堿金屬原子氣體，通過使待檢測信號與堿金屬原子的作用，基于電磁感應(yīng)透明性效應(yīng)將接收模塊所接收的測試信號轉(zhuǎn)換為可探測的光信號；

14、優(yōu)選的，所述調(diào)制信號為ttl信號、lvds信號、cml信號中其中一種；

15、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)化模塊還包括制備單元，所述制備單元被配置為產(chǎn)生至少一束甲激光以及一束乙激光，并將所述甲激光與所述乙激光引導(dǎo)到所述蒸汽室內(nèi)；其中，所述甲激光和/或所述乙激光的相位和/或頻率由所述制備單元指定；

16、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)化模塊的工作步驟包括：

17、由所述制備單元將所述蒸汽到中多個(gè)堿金屬原子從第一量子態(tài)激發(fā)到多個(gè)里德堡態(tài)；

18、引導(dǎo)多個(gè)光信號進(jìn)入所述蒸汽室，控制多個(gè)光信號的光參數(shù)，使多個(gè)光信號產(chǎn)生干涉，并進(jìn)一步使多個(gè)處于里德堡態(tài)的堿金屬原子的產(chǎn)生電磁感應(yīng)透明效應(yīng)；

19、感測一個(gè)或多個(gè)包括由所述測試信號轉(zhuǎn)化的光信號在電磁感應(yīng)透明效應(yīng)下，在穿過所述蒸汽室后的光頻率、光通量、相位或光譜中的一項(xiàng)或一項(xiàng)以上光學(xué)參數(shù)的變化；

20、優(yōu)選的，被引導(dǎo)進(jìn)入所述蒸汽室的多個(gè)光信號為能夠產(chǎn)生干涉響應(yīng)的信號，多個(gè)光信號其中至少包括同相信號和/或正交信號。

21、本發(fā)明所取得的有益效果是：

22、本技術(shù)方案的測試系統(tǒng)利用電磁感應(yīng)透明性（eit）效應(yīng)和量子干涉，系統(tǒng)能精確檢測和分析微波信號在太赫茲頻段的頻率、相位和光譜變化；通過蒸汽室中堿金屬原子的里德堡態(tài)激發(fā)，該系統(tǒng)對外部電磁場具有極高的靈敏度，能夠捕捉微小的信號變化，從而實(shí)現(xiàn)對待檢測天線性能的高精度評估；

23、本技術(shù)方案的測試系統(tǒng)能夠檢測從兆赫茲到太赫茲頻段的電磁信號，提供廣泛的頻率響應(yīng)范圍，這使其適用于多種應(yīng)用場景，從而適應(yīng)不同類型的天線測試需求；

24、本技術(shù)方案的測試系統(tǒng)采用量子干涉和eit效應(yīng)，不需要本地振蕩器；通過激發(fā)堿金屬原子的量子態(tài)并利用光信號進(jìn)行檢測，大大簡化了系統(tǒng)架構(gòu)，減少了硬件需求，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，同時(shí)提升了檢測的穩(wěn)定性和可靠性；

25、本技術(shù)方案的測試系統(tǒng)的軟、硬件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中硬件部分的各工作模塊、部件，以及軟件部分的指令、參數(shù)、算法均可以通過后期進(jìn)行方便的替換和/或升級，從而降低本系統(tǒng)的搭建成本與維護(hù)成本。

技術(shù)特征：

1.一種量子天線測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試系統(tǒng)包括：發(fā)射端、檢測端以及待檢測天線；所述發(fā)射端和/或所述檢測端配置待檢測天線，由所述待檢測天線進(jìn)行測試信號的收/發(fā)；

2.如權(quán)利要求1所述測試系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制信號為ttl信號、lvds信號、cml信號中其中一種。

3.如權(quán)利要求2所述測試系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化模塊還包括制備單元，所述制備單元被配置為產(chǎn)生至少一束甲激光以及一束乙激光，并將所述甲激光與所述乙激光引導(dǎo)到所述蒸汽室內(nèi)；其中，所述甲激光和/或所述乙激光的相位和/或頻率由所述制備單元指定。

4.如權(quán)利要求3所述測試系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化模塊的工作步驟包括：

5.如權(quán)利要求4所述測試系統(tǒng)，其特征在于，被引導(dǎo)進(jìn)入所述蒸汽室的多個(gè)光信號為能夠產(chǎn)生干涉響應(yīng)的信號，多個(gè)光信號其中至少包括同相信號和/或正交信號。

6.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器、存儲(chǔ)器和總線，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有所述處理器可執(zhí)行的機(jī)器可讀指令，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器與所述存儲(chǔ)器之間通過總線通信，所述機(jī)器可讀指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行如權(quán)利要求1至5任一所述測試系統(tǒng)的功能。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種量子天線測試系統(tǒng)，屬于量子通信技術(shù)領(lǐng)域。所述測試系統(tǒng)包括發(fā)射端、檢測端以及待檢測天線。發(fā)射端包括發(fā)射源、信號發(fā)生模塊和倍頻模塊，能夠生成并調(diào)制微波信號，將其頻率放大至太赫茲頻段。檢測端則包括接收模塊、轉(zhuǎn)化模塊、光電探測器、鎖相放大器和分析模塊。其中，轉(zhuǎn)化模塊采用蒸汽室，內(nèi)含堿金屬原子，通過激光激發(fā)至里德堡態(tài)，使其對外部電磁場高度敏感。光電探測器用于接收并測量光信號的頻率、相位和光譜變化，鎖相放大器對信號進(jìn)行解調(diào)，分析模塊對解調(diào)后的編碼信息與原始信號進(jìn)行對比，評估待檢測天線的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：梁家軍,黃冠龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山藍(lán)譜達(dá)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21