Entwicklung und Aufbau eines 1,8 THz-Heterodynempfängers für die ballongestützte Fernerkundung von Spurengasen in der Erdatmosphäre [article]

Ulrich Mair, Universität Stuttgart, Universität Stuttgart
2007
Gegenstand dieser Arbeit ist der Entwurf und Aufbau eines neuartigen Heterodynempfänger-Prototypen, der im fernen Infrarot bei 1,8 THz arbeitet. Zentrale Komponente des Prototypen ist ein Hot-Electron-Bolometer (HEB) als Mischerelement, das das empfangene atmosphärische Signal in ein Zwischenfrequenzsignal konvertiert. In dieser Arbeit werden Design, Aufbau und Test eines auf einem HEB basierenden Heterodyn-Empfängers beschrieben. Dieser Empfänger wird als einer von drei Heterodynkanälen des
more » ... nerkundungssystems TELIS ("TErahertz LImb Sounder") auf dem Stratosphären-Ballon MIPAS-B zum Einsatz kommen. TELIS wird am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) entwickelt und wird Spurengaskonzentrationen von OH, HO2, ClO, BrO und anderen wichtigen Molekülen in der Erdatmosphäre messen. TELIS setzt sich aus drei unabhängigen Frequenzkanälen im Bereich von 1,8 THz, 650 GHz und 500 GHz zusammen. Neben einem Einzeltest der Komponenten des 1,8 THz-Empfängers wurde in dieser Arbeit das gesamte Instrument in Betrieb genommen und radiometrisch charakterisiert. Verschiedene Test- und Charakterisierungsmessungen zeigen dabei, dass der Prototyp die Anforderungen an den späteren Einsatz auf TELIS erfüllt. Dabei wurde mit dem im Rahmen dieser Arbeit aufgebauten Prototypen eine Empfänger-Rauschtemperatur von 8000 K bei einer Zwischenfrequenz von 4 GHz erreicht. Die Funktionsfähigkeit des Prototypen wird durch laborspektroskopische Messungen mit Methanolgas demonstriert.
doi:10.18419/opus-3738 fatcat:p4owjtx5cva7lmw5utwnekuag4