一個(gè)跨學(xué)科的科學(xué)家小組宣布在南極的BICEP2實(shí)驗(yàn)致力于宇宙大爆炸的印證，并已經(jīng)在150GHz宇宙微波本底輻射的B型偏振中收集到了重力波的第一個(gè)證據(jù)。氦實(shí)驗(yàn)中用到的氦冷卻超導(dǎo)焦平面微波傳感器是一個(gè)由512個(gè)天線耦合的過(guò)渡邊緣傳感器（TES）測(cè)輻射熱計(jì)組成的陣列，這些傳感器是由JPL（噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室）的微型器件實(shí)驗(yàn)室制造的。槽狀的微波天線通過(guò)超導(dǎo)帶狀線和測(cè)輻射熱計(jì)耦合在一起，每一個(gè)微型測(cè)輻射熱計(jì)把耦合微波的能量轉(zhuǎn)換為熱能，并最終體現(xiàn)為電阻值的變化。BICEP2實(shí)驗(yàn)中的TES測(cè)輻射熱計(jì)被配置為具有256個(gè)偏振敏感點(diǎn)。

阿蒙森-史考特南極站的BICEP2望遠(yuǎn)鏡

超導(dǎo)BICEP2 TES測(cè)輻射熱計(jì)。

每個(gè)TES測(cè)輻射熱計(jì)的電阻值變化會(huì)導(dǎo)致電流的調(diào)整，然后會(huì)被連接著的SQUIDs（超導(dǎo)量子干涉器件）進(jìn)行放大。要把超導(dǎo)焦平面微波傳感器和SQUID陣列在超冷環(huán)境下得到的512個(gè)測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化到相對(duì)溫暖的南極環(huán)境中，就需要用到一個(gè)創(chuàng)新的數(shù)字頻率復(fù)用（DFMUX）方案，該方案是采用Xilinx Virtex-4 FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)方案是在加拿大蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)開(kāi)發(fā)的，目的是使得進(jìn)入低溫恒溫器對(duì)焦平面微波傳感器陣列進(jìn)行冷卻的線要最少，同時(shí)不能降低每個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)的噪聲性能。

這個(gè)16:1的多路復(fù)用系統(tǒng)合成了一組載波頻率梳，通過(guò)一根信號(hào)線進(jìn)入低溫恒溫器，每一個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)都使用一個(gè)模擬濾波器來(lái)調(diào)整到一個(gè)獨(dú)特的窄頻帶，并且由一個(gè)載波信號(hào)做偏置。每一個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)都會(huì)響應(yīng)時(shí)變?nèi)肷湮⒉ㄝ椛?，產(chǎn)生一個(gè)變化的電阻值，導(dǎo)致電流的調(diào)整，并在每個(gè)載波頻率周圍產(chǎn)生調(diào)幅（AM）邊帶。測(cè)輻射熱計(jì)的輸出被合成到一起形成一個(gè)已調(diào)制的“sky signal”，然后該信號(hào)被送回到室溫電子設(shè)備中，通過(guò)FPGA來(lái)進(jìn)行解調(diào)，下面是一個(gè)框圖：

這個(gè)DFMUX設(shè)計(jì)使用了Virtex-4 FPGA的片內(nèi)邏輯、存儲(chǔ)器以及DSP功能來(lái)實(shí)現(xiàn)解調(diào)、降頻轉(zhuǎn)換、抽取、濾波、時(shí)間戳以及緩沖。在FPGA中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)MicroBlaze軟處理器來(lái)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流，該處理器上運(yùn)行的是Linux操作系統(tǒng)。