一個跨學(xué)科的科學(xué)家小組宣布在南極的BICEP2實驗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證據(jù)。氦實驗中用到的氦冷卻超導(dǎo)焦平面微波傳感器是一個由512個天線耦合的過渡邊緣傳感器（TES）測輻射熱計組成的陣列，這些傳感器是由JPL（噴氣推進實驗室）的微型器件實驗室制造的。槽狀的微波天線通過超導(dǎo)帶狀線和測輻射熱計耦合在一起，每一個微型測輻射熱計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實驗中的TES測輻射熱計被配置為具有256個偏振敏感點。

阿蒙森-史考特南極站的BICEP2望遠(yuǎn)鏡

超導(dǎo)BICEP2 TES測輻射熱計。

每個TES測輻射熱計的電阻值變化會導(dǎo)致電流的調(diào)整，然后會被連接著的SQUIDs（超導(dǎo)量子干涉器件）進行放大。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個測量結(jié)果轉(zhuǎn)化到相對溫暖的南極環(huán)境中，就需要用到一個創(chuàng)新的數(shù)字頻率復(fù)用（DFMUX）方案，該方案是采用Xilinx Virtex-4 FPGA來實現(xiàn)的。這個方案是在加拿大蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)開發(fā)的，目的是使得進入低溫恒溫器對焦平面微波傳感器陣列進行冷卻的線要最少，同時不能降低每個測輻射熱計的噪聲性能。

這個16:1的多路復(fù)用系統(tǒng)合成了一組載波頻率梳，通過一根信號線進入低溫恒溫器，每一個測輻射熱計都使用一個模擬濾波器來調(diào)整到一個獨特的窄頻帶，并且由一個載波信號做偏置。每一個測輻射熱計都會響應(yīng)時變?nèi)肷湮⒉ㄝ椛洌a(chǎn)生一個變化的電阻值，導(dǎo)致電流的調(diào)整，并在每個載波頻率周圍產(chǎn)生調(diào)幅（AM）邊帶。測輻射熱計的輸出被合成到一起形成一個已調(diào)制的“sky signal”，然后該信號被送回到室溫電子設(shè)備中，通過FPGA來進行解調(diào)，下面是一個框圖：

這個DFMUX設(shè)計使用了Virtex-4 FPGA的片內(nèi)邏輯、存儲器以及DSP功能來實現(xiàn)解調(diào)、降頻轉(zhuǎn)換、抽取、濾波、時間戳以及緩沖。在FPGA中實現(xiàn)了一個MicroBlaze軟處理器來管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流，該處理器上運行的是Linux操作系統(tǒng)。