基于信道测量的短距离太赫兹信道特性分析

无线通信信道的特性决定了无线通信系统的性能上限.为了解短距离太赫兹信道特性,基于310 GHz频段的信道测量,对太赫兹信道的大尺度衰落特性和小尺度衰落特性进行了研究.分析结果显示,短距离场景下太赫兹信道的路径损耗在0.2 m处与自由空间的路径损耗模型结果一致,0.2 m后实测的路径损耗结果较小,传播条件优于自由空间.对莱斯K因子和均方根时延扩展的结果分析表明,与低频段信道相比,太赫兹信道的时延色散程度更低,直射径信号占据主要的接收信号能量;莱斯K因子与均方根时延扩展表现出了强相关性.这些结果为设计和优化短距离太赫兹通信提供了理论模型的基础.     

基于太赫兹信道测量的频角二维反射系数建模（英文）

太赫兹信道传播特性对太赫兹通信系统的设计、评估和优化至关重要。此外,反射在信道传播中起着重要作用。本文基于大量的信道测量工作,对太赫兹通道的反射系数进行研究。首先,建立从220GHz到320GHz的太赫兹信道测深平台,入射角范围从10°到80°。根据实测的传播损耗,分别计算玻璃、瓷砖、木板、石膏板和铝合金五种建筑材料的频率和入射角的反射系数。研究发现,由于缺乏与太赫兹相关的参数,导致非金属材料的菲涅耳模型无法成功地拟合实测数据。因此,通过改进菲涅耳模型与洛伦兹和德鲁德模型,提出一个频角二维反射系数模型。该模型表征了反射系数的频率和入射角,与实测数据的均方根误差较小。总的来说,这些结果对于太赫兹通道的建模做出贡献。     

220GHz分谐波混频器研究

频率在0.1～10THz范围内的太赫兹电磁波,因其所具有的特殊性质近年来受到了广泛的关注.该文介绍了一种太赫兹频段内220 GHz基于肖特基势垒二极管的分谐波混频器设计.利用CAD技术对反向并联二极管对的阻抗频率特性进行分祈,并在该基础上通过HFSS和ADS软件的联合仿真,对混频器性能进行优化.最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在210～230 GHz频带范围内,变频损耗小于10dB.     

基于GRECO的军用复杂目标RCS数据库生成

为了更好地建立对空情报雷达装备仿真模型,通过图形电磁计算（GRECO）方法,利用Bezier曲面对军用复杂目标进行几何建模.分别运用物理光学（PO）、物理绕射理论（PTD）和等效电磁流法（MEC）,对理想导体曲面、棱边和涂覆吸波曲面实时计算高频区局部雷达散射截面（RCS）,并给出了军用复杂目标高频区RCS估算流程.通过实例求解出相应的目标RCS值,并生成了目标RCS数据库.仿真结果具有一定的工程实现价值.     

基于二极管三维模型的太赫兹倍频器研究

基于变容二极管设计了215 GHz三倍频器。为了简化结构和提高功率容量,该倍频器采用同向并联二极管对结构实现非平衡式三倍频。由于在太赫兹频段二极管的封装会影响到器件的场分布,将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计仿真存在一定缺陷。故建立了精确的二极管三维电磁模型,在非线性区域合理的设置了波端口,采用改进型场路结合仿真的方式对倍频器进行了设计。测试结果表明,该倍频器在207～226 GHz输出频率范围内,输出功率大于2 mW,最大输出功率为5.4 mW,最小变频损耗为13.1 dB。     

宽带太赫兹波光束轮廓和频率分布特性(英文)

利用刀口法在透射式太赫兹时域光谱系统中对脉冲太赫兹波的光束轮廓和能量的轴向分布进行测量.通过快速傅里叶变换,可以获得太赫兹脉冲的频率分布.实验结果显示,脉冲太赫兹光斑的能量符合高斯分布.实验测量到的太赫兹光斑大小与理论基本吻合,证明刀口法可用于宽带激光光束测量.该结果为太赫兹成像以及太赫兹技术在其他领域的应用奠定了基础.     

煤岩介质在太赫兹频段的介电特性研究

为了研究煤岩介质在太赫兹频段下的介电特性,采用太赫兹时域光谱技术对煤岩介质进行了测试.研究了基于平面煤层模型的煤岩介质吸收系数、折射率、复介电常数和复电导率等物理参数随频率变化的关系,认为在太赫兹频段,岩壁的反射特性、电磁波的勘探能力以及其在井下的传播特性将发生较大改变.结果表明:当样本厚度为3mm时,煤岩太赫兹频谱的有效带宽分别为1.2THz和1.4THz.在有效带宽范围内,煤岩介质呈现出高衰减性,无明显吸收峰,其折射率、复介电常数、电导率实部和损耗角正切无较大变化.将上述数据与兆赫兹频段的煤岩电参数进行比较,岩的介电常数、煤岩的电导率和衰减系数发生了较大变化.运用德拜模型对实验数据进行验证和解释,在3阶德拜模型下,计算值可以很好的与理论值相吻合.     

一种超高速太赫兹测试信号产生器的设计

太赫兹通信系统具有极高的数据率特性,对测试环境提出巨大挑战.本研究实现一种伪随机二进制序列(pseudo-random bit sequence,PRBS)发生器,能够支持正交相移编码(quadrature phase shift keying,QPSK)调制模式,实现在QPSK调制模式下高达40 Gbit/s码率的数据率输出,为太赫兹频带的通信系统应用测试环境提供必要条件.该PRBS发生器采用交叉存取的拓扑结构和高速数据选择器,延迟单元采用电流模式逻辑电路结构以保证高频工作情况下具有良好性能.电路采用标准40 nm互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)工艺,版图面积为0. 25×0. 15 mm2. PRBS产生器在电源电压为1. 0 V下功耗为37. 5 m W.该技术可解决太赫兹高速数据测试的瓶颈问题.     

黑索金太赫兹吸收光谱仿真与形成机理的研究

针对目前无法准确仿真黑索金(RDX)太赫兹吸收光谱以及难以对其吸收峰进行解析的现状,提出一种将RDX二聚体作为初始构型的仿真方法.首先,借助量子化学软件Gaussian 09对RDX单分子、二聚体进行结构优化、光谱计算,并搭建了太赫兹时域光谱系统对RDX进行了太赫兹吸收光谱测量.其次,结合可视化模块分析了RDX太赫兹吸收光谱的产生机理.经对比实验与仿真结果,RDX二聚体构型的仿真太赫兹吸收光谱在吸收峰个数、位置以及谱线符合度方面均比单分子模型更准确,更适宜作为光谱仿真的初始构型,同时可知,RDX太赫兹吸收光谱是由分子内振动、分子间相互作用以及晶格振动共同引起的.     

太赫兹频率编码器

提出T形结构太赫兹频率编码器,其由初始相位值相同、相位灵敏度不同的4种同一形态、尺寸不一的T形编码超表面单元构成.利用预先设计的编码序列,实现对太赫兹波1 bit、2 bit编码和非周期太赫兹频率编码.无需重新设计编码器结构,仅通过改变工作频率,就可灵活控制反射太赫兹波的方向,理论计算与软件仿真结果吻合.提出的太赫兹频率编码器对反射太赫兹波主瓣能量具有很好的分散作用,能有效减少雷达散射截面.该器件在太赫兹波隐身中具有巨大应用价值.     

基于有限差分法的三维飞机RCS计算

简单介绍了时域有限差分法(FDTD)的基本理论,并与其他几种数值方法进行了比较;探讨了完全匹配层(PML)在FDTD中的设置;应用FDTD程序计算了三维介质球的双站RCS,并与文献结果对比说明该程序的有效性;在此基础上计算了简单三维飞机的RCS,并对结果进行了讨论.说明该方法可以精确计算大尺寸复杂目标的RCS.     

多脉冲雷达目标RCS特性测量

利用雷达方程推导了测量雷达目标截面积(RCS)的理论公式,并且给出了测量RCS的结构框图.在中带多脉冲多目标情况下,对目标特性RCS时间序列进行了模拟和检测.其具体过程是采用已知目标的RCS时间序列作为参照,以及距离、角度等参数信息,通过对比分别获得每个被测目标的RCS时间序列,经比较,其值与理论上的RCS数值以及变化起伏几乎一致.     

NURBS曲面建模用于低RCS复杂目标可视化电磁计算

利用NURBS曲面对一类低RCS杏仁体目标进行建模；通过物理光学法(PO)、等效电流法(MEC)分别求解复杂目标面元与棱边散射；根据爬行波理论求解爬行波效应。由总场求得低RCS复杂目标的雷达散射截N(RCS)，与实验结果比较，获得令人满意结果。     

基于并行MLFMA的金属介质混合目标RCS计算

针对电大尺寸金属介质混合目标的RCS计算问题,采用基于体面积分方程(VSIE)的矩量法对目标RCS进行解算,并通过并行多层快速多极子算法(MLFMA)进行加速求解.通过建立介质覆盖的金属球模型,给出了MLFMA的并行加速比;利用金属介质混合材料无人机模型,给出了不同极化条件下的RCS.仿真结果表明,并行MLFMA在保证计算精度的条件下,有效减少了单台计算机的内存消耗且速度大幅度提高,明显提高了电大尺寸目标RCS的求解效率.     

太赫兹波纹圆波导模式变换器的优化设计

提出一种基于复功率守恒技术(CCPT)的广义散射矩阵(GSM)优化方法设计太赫兹波纹圆波导模式变换器。与传统的基于耦合波理论(CWT)的优化方法不同, 广义散射矩阵法对模式变换系统进行准确的全波分析,避免了耦合波方程组在计算反向波幅值时的数值计算困难,缩短了计算时间。广义散射矩阵法、耦合波法和HFSS仿真法结果吻合很好,前者耗费时间远小于后两者。该研究为太赫兹源的径向渐变波纹圆波导模式变换器研究提供了一种重要的理论分析手段。     

太赫兹波谱在冬虫夏草检测中的应用

利用太赫兹波谱技术对名贵中药冬虫夏草及其常见伪品进行太赫兹波谱检测、反射式切片成像及分析,得到冬虫夏草正品及其常见伪品的太赫兹图谱特征.结果表明,冬虫夏草4种正品在1. 10 THz和1. 13 THz频段均具有特征吸收峰,在0. 5～1. 5 THz频段,其折射率分布于[1. 55,1. 63].常见伪品地蚕在太赫兹频段没有特征吸收峰,其折射率与冬虫夏草正品差距较大( 12%),可作为重要鉴别依据;另外两种常见伪品古力虫草和亚香棒虫草具有与正品相近的特征吸收峰,然而其折射率与正品有明显的差异( 3%).冬虫夏草太赫兹反射成像时域切片图像表明,通过分析有效轮廓区域内相对信号强度的分布,可有效评估各自结构特点,为鉴别冬虫夏草真伪提供了新方法.     

低雷达散射截面的微带天线设计

文中基于微带天线的开槽技术和短路针加载技术,设计了低雷达散射截面(RCS)的微带天线.将分形技术应用于微带天线RCS缩减中,设计了单辐射边分形低RCS微带天线.研究结果表明:微带贴片天线在1~12GHz的频带内实现天线RCS缩减,最大缩减幅度为20dB.基于分形技术的微带天线实现了天线带内、带外RCS同时缩减.     

三角面元数据模型FDTD网格生成技术

提出了一种将描述目标表面形状的三角面元数据转换为时域有限差分(FDTD)目标几何模型的投影求交方法,根据目标的介质信息得到相应位置Yee元胞的电磁参数,得到目标的FDTD电磁模型．给出了典型目标金属球和圆柱的FDTD网格模型,计算得到的雷达散射截面(RCS)结果与其他方法符合很好．另外,还根据某导弹的三角面元数据给出了它的FDTD模型,并计算其后向RCS．结果表明,该方法可应用于复杂目标的FDTD计算建模．     

数字相控阵雷达的RCS自动标校方法

针对无源标定法受气象条件制约以及有源标定法使用复杂等问题,分析了雷达散射截面积(RCS)外场测量中常用的标定法,提出了一种基于数字相控阵雷达的RCS自动标校方法．该方法不改变原有雷达结构,通过监测校准组件实现雷达参数的在线计算,完成了RCS测量参数的自动标校．仿真结果表明,该方法提升了数字相控阵雷达RCS测量的准确度,具有很高的工程使用价值．     

基于太赫兹光谱技术的TNT炸药检测试验研究

利用TAS7500SP光谱仪和太赫兹时域光谱技术研究了2,4,6-三硝基甲苯(TNT)在0.1~5THz频率范围的光谱性质,得到了其指纹谱信息,对获得的光谱进行优化并提取了特征峰值.实验表明,所得结果与国内外其他机构测量的该炸药的吸收谱、频域谱、时域谱线走势和吸收峰位置基本一致,并且首次测得该炸药在该频段的吸收系数、反射率、反射谱、透射比、透射光谱,丰富和补充了该炸药在太赫兹波段的光谱数据.