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THz频段有丰富的科学和技术应用前景，是目前天文和大气物理研究的重点波段。高灵敏度接收机研制是该频段的主要技术挑战之一。超导HEB(HotElectron Bolometer)热电子混频技术是基于微米/纳米尺度超导薄膜的强非线性电阻—温度(R-T)效应实现高灵敏度和宽瞬时带宽(短时间常数)的一种外差混频技术，同时具有射频频率相关性弱和需求本振功率低的优点，是目前亚毫米波至远红外波段灵敏度最高的检测技术。
超导HEB混频器因其NbN薄膜仅纳米尺度厚，易受机械振动、温度波动及电子干扰等影响，因此都是在液氦环境下测试。为了适于长期的天文和大气观测应用，本文围绕超导HEB热电子混频器在4-K闭环制冷环境下的混频特性研究，开展了如下工作：
研究了准光学超导HEB热电子混频器的直流性能受4-K闭环制冷机的温度波动、机械振动和电子干扰的影响，并发现其与温度波动的对应关系。同时表征了超导HEB混频器直流参数的时变特性和生命时间。
成功测试了THz频段准光学超导HEB热电子混频器在4-K闭环制冷环境中的噪声性能。超导HEB热电子混频器在0.5和0.85 THz的实测噪声温度分别达到750和1000 K(未校准准光学损耗)。并详细表征了超导HEB混频器噪声温度的频率相关性。
测试了超导HEB混频器的中频增益带宽、本振功率需求、和直接检波效应。超导HEB混频器在最佳偏置点处的中频增益带宽为1.5 GHz。详细研究了超导HEB混频器的本振功率需求与超导NbN微桥长度、宽度和临界电流密度的关系。小体积超导HEB混频器的本振功率需求仅为100 nW。超导HEB混频器的直接检波效应被发现与超导NbN微桥的体积基本无关，直接检波效应对超导HEB混频器噪声温度的影响小于5％。
重点研究了超导HEB混频器在4-K闭环制冷环境下的稳定性。超导HEB混频器在最佳工作点处的稳定时间(用Allan时间表示)为1.5秒，在两倍最佳偏压处的Allan时间为2.5秒。超导NbN微桥的体积越大，超导HEB混频器的动态阻抗越小，从而混频器的中频输出功率稳定性越好。