2020年東京奧運(yùn)會(huì)將亮相300GHz的超高速通訊系統(tǒng)。而下個(gè)月RPG公司將在8th ESA Workshop on Millimetre-Wave Technology and Applications會(huì)議上展示670GHz宇航級(jí)太赫茲輻射計(jì)（MetOp-SG ICI）的性能測(cè)試結(jié)果。兩年前發(fā)射的STO2望遠(yuǎn)鏡核心載荷包括了SRON (荷蘭宇航局)和荷蘭Delft大學(xué)提供的1.4/1.9/4.7THz（噪聲溫度815K）輻射計(jì)。

不難看出太赫茲接收機(jī)是太赫茲雷達(dá)、通信技術(shù)的核心子系統(tǒng)。如何提供高性能太赫茲接收機(jī)是當(dāng)下炙手可熱的主題。從肖特基二極管、約瑟夫結(jié)、SIS、HEB、RTD科學(xué)家正在嘗試的接收機(jī)技術(shù)路線辦法不下十種。而接收機(jī)噪聲溫度是表征太赫茲接收機(jī)的重要指標(biāo)，通俗的說就是太赫茲接收機(jī)可以探測(cè)的最小功率。

目前市場(chǎng)上僅有140GHz以下的接收機(jī)噪聲溫度測(cè)試方案，更高頻率接收機(jī)、低噪放模塊、混頻器等噪聲溫度測(cè)試目前在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域仍是一片空白。

究其核心原因是缺少太赫茲定標(biāo)黑體。太赫茲定標(biāo)黑體可以有不同的結(jié)構(gòu)，平板型、鍥型以及空腔型等等不一而同，但是他們都面臨著相同的挑戰(zhàn)：

1．  傳統(tǒng)紅外定標(biāo)黑體在3THz頻率附近輻射功率直線下降，到300GHz輻射功率基本喪失殆盡 ，所以紅外黑體無法延伸到太赫茲頻段
2．  在太赫茲頻段大面積黑體能夠保持高能量均勻輻射
3．  在太赫茲頻段大面積黑體能保持溫度一致性（金字塔結(jié)構(gòu)或尖劈型黑體在塔尖的溫度往往更低）
4．  黑體保持低漫反射系數(shù)并覆蓋較大帶寬（<-35dB）
5．  黑體保持超低反向散射系數(shù)并覆蓋較大帶寬（<-40dB）
6．  實(shí)現(xiàn)大范圍溫度精確可控可調(diào)（低溫面臨結(jié)露結(jié)霜難題，高溫面臨材料穩(wěn)定性難題）

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，科學(xué)家們依托多項(xiàng)太赫茲相關(guān)項(xiàng)目開發(fā)出了多種太赫茲黑體。以下目前太赫茲部分典型黑體信息統(tǒng)計(jì)：

相關(guān)項(xiàng)目	ALMA	MetOp-SG MWI	MetOp-SG ICI	FY-3
廠家	歐洲南方天文臺(tái)	盧瑟福	Thomas Keating Ltd	俄羅斯物理研究院
國(guó)家	歐洲	英國(guó)	英國(guó)	俄羅斯
材料	多種吸波材料混合物CR110, CR114 (環(huán)氧樹脂), CRS117 (有機(jī)硅)	鋁基底+吸波涂層（環(huán)氧樹脂鐵粒子）	吸波涂層環(huán)氧樹脂羰基鐵粉	單晶硅
形狀	錐筒	金字塔陣列	錐筒	錐筒
使用場(chǎng)景	地面	地面	星載	星載
工作頻率	31-950GHz	14-229GHz	180-670GHz	87-190GHz
工作溫度	20°C-90°C	-190°C-80°C	-40°C-30°C	NA
有效口徑	200mm	>1000mm	150mmx100mm	NA
S11	-60dB	NA	-50dB	NA
Emissivity	NA	0.99995	NA	0.9999
定標(biāo)精度	±0.3K	±0.1 K	NA	NA
優(yōu)點(diǎn)	電性能/熱性能優(yōu)異	電性能優(yōu)異 體積緊湊	電性能/熱性能優(yōu)異	電性能/熱性能優(yōu)異
缺點(diǎn)	體積大	熱性能較差	體積大	體積大

圖一.MetOp-SG MWS/MWI地面校準(zhǔn)黑體（圖片來自盧瑟福實(shí)驗(yàn)室）

圖二.ALMA望遠(yuǎn)鏡校準(zhǔn)黑體（圖片來自英國(guó)TK公司）

圖三. MetOp-SG ICI 星載校準(zhǔn)黑體和S11測(cè)試指標(biāo)（熱源，圖片來自英國(guó)TK公司）