毫米波三维异质异构集成技术的进展与应用

三维异质异构集成技术是实现电子信息系统向着微型化、高效能、高整合、低功耗及低成本方向发展的最重要方法,也是决定信息化平台中微电子和微纳系统领域未来发展的一项核心高技术。文章详细介绍了毫米波频段三维异质异构集成技术的优势、近年来的发展趋势以及面临的挑战。利用硅基MEMS 光敏复合薄膜多层布线工艺可实现异质芯片的低损耗互连,同时三维集成高性能封装滤波器、高辐射效率封装天线等无源元件,还能很好地处理布线间的电磁兼容和芯片间的屏蔽问题。最后介绍了一款新型毫米波三维异质异构集成雷达及其在远距离生命体征探测方面的应用。     

基于双时间点检测的毫米波雷达人流量监测方法

针对现有基于视频监控的人流量统计方案成本高、算法复杂且不利于个人隐私保护的局限性，利用毫米波雷达体积小、成本低、分辨率高的特点，提出了一种基于双时间点检测的人流量监测方法。该方法先获取人体目标散射点位置和多普勒频移信息来构成点云数据，然后根据多普勒频移正负来判断人体的运动方向，并筛选具有高多普勒频移值的点云数据以降低干扰点对聚类结果的影响；在双时间点对特定区域内人员数量进行统计，并根据双时间点之间所获取的点云数据聚类结果对所统计人员数据进行修正。实验结果表明，该方法能够用匿名的方式以较高的正确率统计人员进出。     

毫米波波束管理的设计与研究

毫米波是第五代移动通信系统的重要通信技术,因其频谱特性可以利用大带宽承载大量信息,有效提升系统的吞吐量。高频段毫米波传输具有高损耗性,且受环境影响较大,为了支持非视距和移动性,必须支持准确且实时的波束跟踪以确保信号传输质量。波束管理的目的是使得基站与终端之间发送与接收波束对准以提高链路的性能。文中根据3GPP协议规范设计了波束管理方案,包括以下几方面的内容:波束扫描、波束测量、波束上报、波束指示、波束失败恢复。     

水基泡沫消光特性实验研究（特约）

水基泡沫在光电对抗隐身等领域有着广泛的应用，但现有光电干扰隐身技术存在作用时间短、干扰波段单一、污染环境等问题，难以有效对抗双模、多模精确制导武器。针对上述问题研究水基泡沫配方，开展了新型水基泡沫对可见光、红外（3～5 μm、8～14 μm）、激光（1.06 μm, 10.6 μm）、毫米波（3 mm, 8 mm）和厘米波（2 cm, 3 cm）的消光性能实验以及水基泡沫对8～14 μm波段热像遮蔽干扰效应测试，讨论了水基泡沫消光机理，指出以水基泡沫形成泡沫云或使之与人工雾复合构成幕障，有望获取一种“宽频谱”、“全波段”、“环保型”的新型烟幕武器装备。     

基于Q-MMIC技术的W波段低成本PIN管开关

采用低成本方法设计了一款W波段单刀单掷开关。通过在单独加工的石英基片无源电路上安装倒装PIN管,获得了一款W波段准毫米波单片（Q-MMIC）开关。为了获得低损耗、高隔离度性能,开关设计中采用了3-D PIN管模型和电路补偿结构。测试结果表明开关在88GHz时插入损耗最小,最小值为0.5dB;在80-101 GHz频率范围内,开关导通时的插入损耗小于2 dB;在84-104 GHz频率范围内,开关隔离度大于30 dB。整个开关电路尺寸为1.5 mm× 3.0 mm。     

球型毫米波金属桁架天线罩研究

从球形毫米波天线罩的空间分块设计、金属桁架和连接节点设计、透波窗口设计以及安装架设方式等方面进行了详细论述,并通过一直径7 m、工作在20 GHz的金属空间桁架天线罩的设计实例和实验研究,证明文中所用方法行之有效,可推广应用于各种大型天线罩的电性能分析和选形设计。     

基于调制边带法的高次倍频光毫米波产生

提出了利用外调制技术的调制边带法的六倍频和八倍频光毫米波产生方案。方案仅采用一个马赫曾德尔调制器,并利用其非线性传输特性,通过调节MZM 的偏置电压和调制电压,控制边带的强度,仅保留三阶边带或四阶边带,从而实现六倍频及八倍频光毫米波的产生。采用将基带数据信号仅调制在一个三阶边带或四阶边带分量的方式,有效防止走离。数值分析结果表明,提出的方案仅需10 GHz 及7.5 GHz 的调制信号频率就能得到60 GHz 毫米波,大大减小了调制信号频率,增加了上变频系数,传输距离可达160 km,而功率代价变化不大。与提出的其他高倍频技术相比,由于系统仅采用一个马赫曾德尔调制器,提出的方案系统结构更为简单,且此方案色散影响较小,传输距离更长。     

激光雷达和毫米波雷达的卷云微物理特性的联合反演方法

联合激光雷达和毫米波雷达对卷云观测可以得到更全面的卷云特性信息,是卷云观测的一种发展趋势。使用美国大气辐射观测(Atmospheric Radiation Measurement,ARM)计划中卷云观测数据,将激光雷达和毫米波雷达反演的云边界信息相结合,得到更为准确的卷云边界信息。提出卷云微物理特性的激光雷达和毫米波雷达联合反演算法,该联合反演算法能在激光雷达不能穿透或毫米波不能识别卷云的情况下,反演出整个卷云的冰水含量、光学厚度。使用联合反演算法对一次卷云过程进行反演,其中激光不能穿透的区域冰水路径含量反演精度提高24%,毫米波雷达无法识别的区域冰水路径含量反演精度提高48%。在正确反演冰水含量的基础上,利用冰水含量、粒径分布与光学厚度的关系得到卷云过程的光学厚度,克服了由于卷云对激光雷达强衰减导致的光学厚度观测的困难。     

浅析森林火情快速高分辨毫米波监测技术

总结了现有森林火情监测技术及其优缺点,进而说明了新型快速、高分辨森林火情监测技术的必要性和重要性。提出了一种由波束可调聚焦透镜、毫米波辐射计和无人机平台搭建而成的新型快速高分辨森林火情监测系统模型,并详述了系统关键组件的功能。该平台的应用能够克服浓烟、高湿度等不利条件,对森林火情进行全天候、高速高分辨的监测。