空間引力波探測相位計(jì)研究獲進(jìn)展----中國科學(xué)院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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空間引力波探測相位計(jì)研究獲進(jìn)展

2024-12-27 力學(xué)研究所

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空間引力波探測中，級(jí)聯(lián)積分梳狀（CIC）抗混疊濾波器被用于相位計(jì)的抗混疊降采樣。而CIC濾波器通帶不平坦，意味著不同頻率下的衰減不同。因此，在需要對相位真值高精度測量的領(lǐng)域，傳統(tǒng)的降采樣方法并不適用。近日，中國科學(xué)院力學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)采用基于CIC插值二階多項(xiàng)式（ISOP）架構(gòu)的濾波器，用于補(bǔ)償衰減效應(yīng)。相關(guān)研究成果以Optimization Design of Decimation Filter for the Phasemeter in the Space Gravitational Wave Detection為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上。

空間引力波探測主要關(guān)注0.1mHz至1Hz的頻段內(nèi)引力波，要求距離測量達(dá)到1pm/Hz^1/2，對應(yīng)的相位噪聲水平為2π μrad/Hz^1/2。目前國內(nèi)外相位計(jì)研究的噪聲水平均能夠達(dá)到2π μrad/Hz^1/2。空間引力波探測的角度傳感對噪聲水平提出了需求，并對角度的絕對精度提出了嚴(yán)格限制。系統(tǒng)測角精度需達(dá)到10nrad，相對應(yīng)的相位計(jì)抗混疊濾波器在0.1mHz至1Hz內(nèi)的最大衰減需小于8.7×10^-4 dB。而現(xiàn)有相位計(jì)系統(tǒng)在對應(yīng)頻段內(nèi)的最大衰減達(dá)0.1072dB，約有3個(gè)量級(jí)差距，無法滿足引力波探測需求。研究提出了CIC-ISOP的抽取濾波方案，使相位計(jì)在0.1mHz至1Hz內(nèi)的最大衰減有了較大改善，滿足引力波探測8.7×10^-4 dB的需求。