利用 COSMO 测量 CMB 谱失真：多模天线系统

本文介绍了 COSMO 实验两个多模天线阵列的设计与制造，并对其基本模式的初步天线图测量结果进行了与仿真的对比分析。COSMO 是一种冷却马丁-普鲁佩特傅里叶变换光谱仪，旨在通过对比天空与内部冷却参考黑体的差分测量，测量宇宙微波背景（CMB）的各向同性 y 型谱失真。在降低大气影响方面，旋转三角形镜可在不同仰角下实现快速天空探测。快速、低噪声的动力学电感探测器扫描干涉仪。两个天线阵列将辐射耦合至探测器。每个阵列由九个光滑壁多模进气口组成，分别工作于 $120-180$ GHz 和 $210-300$ GHz 频段。多模传输有助于在不采用大型焦平面（数百个探测器）的情况下提升仪器灵敏度。两个阵列分别具有阶梯线性和线性轮廓，由叠加经 CNC 铣削制造的铝板获得。模拟的多模天线图显示，低频阵列的 FWHM 为约 $20^{\circ} - 26^{\circ}$，高频阵列的 FWHM 为约 $16^{\circ}$。侧瓣在 $-15$ dB 以下。在室温下使用矢量网络分析仪进行远场条件下的基本模式天线图测量，以表征天线响应。我们完成了低频阵列的测量，结果与仿真结果良好一致。我们还识别出了少数非理想因素，归因于测量装置，将进一步调查。完整的多模测量将在整个接收器集成后在冷却温度下可行。