光电导天线太赫兹辐射研究

利用超短激光脉冲触发光电导天线产生太赫兹波是目前研究比较深入,同时得到广泛采用的一种太赫兹波源.电流瞬冲模型能较好地解释光电导天线辐射太赫兹波的机理,并且与实验相吻合,因而被普遍接受.影响光电导天线的因素有材料性质、偏转电压、激光脉冲宽度和单脉冲能量等,其中激光脉冲宽度和激光脉冲能量对太赫兹辐射有很重要的影响.材料中的光生载流子寿命对辐射也有一定的影响.当改变这些参数时,辐射的太赫兹波有不同的特性变化.此外,逐步增大激光脉冲能量,会发现辐射的太赫兹波强度存在一个饱和特性.     

基于三相感应电机的小型化超低频发射天线研究

针对低频电磁传输中天线尺寸过大的问题，设计了一种基于三相感应电机的小型化超低频发射天线.电机工作时产生了时变低频电磁场，可作为超低频发射天线.为有效分析其电磁场分布，文章建立旋转磁偶极子数学模型以等效电机内部旋转时产生的磁场.首先，对电机内部磁场和旋转磁偶极子的关系进行阐述，利用麦克斯韦方程组，得到旋转磁偶极子的电磁场分布.其次，通过电磁仿真软件验证旋转磁偶极子的近场分布特性和远场辐射特性.最后，通过实验对电机近场的磁场分布进行验证.仿真和实测结果表明，三相感应电机具有超低频天线的辐射特性.     

2014 IEEE EMC国际学术研讨会——提名文章(一)

探讨了30 MHz~1 GHz电场辐射发射3米法测试中,受试设备(EUT)的尺寸问题。对比了不同标准中对辐射发射测试的布置要求,给出了EUT和对数周期天线主瓣宽度的适应尺寸。     

小孔径蝴蝶型光电导天线太赫兹辐射源的研究

研究了5种小孔径光电导天线的太赫兹发射特性,并且对它们所发射的太赫兹波进行了对比,为研制高效率的太赫兹波发射源提供了参考依据。利用太赫兹时域光谱技术测量了光电导天线发射的太赫兹（THz）脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换得到相应的频域光谱。结果表明,太赫兹信号强度随偏置电压的增大而增强;随着泵浦激光功率的增大而增强并出现饱和现象。偏置电压与泵浦激光功率相同时,我们对比5种光电导天线产生的太赫兹信号,从中找到了一种发射效率较高的小孔径光电导天线,并且研究了电极形状、电极间距对光电导天线发射效率的     

利用窄脉冲技术的天线测量系统

介绍一种利用窄脉冲技术对天线电性能进行测试的设备。该设备不需要传统测试中的信号源发射连续波信号,其发射和接收的均是窄脉冲信号,然后将接收到的窄脉冲信号进行快速傅里叶变换计算出各频率上的幅度相位信息,因而在天线方向图测量时快速高效,而且可以利用时窗技术选取测试主信号,消除多路反射,杂波干扰等信号,故不需要微波暗室也能实现对天线的精确测量。     

UWB系统中天线性能对脉冲波形的影响

分析了超宽带无线系统中,天线在发射和接收过程中对基带脉冲信号波形的失真影响.采用了天线系统传递函数描述天线的辐射和接收特性,在暗室中对典型的超宽带印刷天线进行频域特性和时域特性的测量,给出了脉冲信号的辐射和接收过程.研究表明结合天线系统传递函数,可以设计出更符合FCC辐射功率掩蔽的脉冲信号,以及选取出波形保真系数最佳的本地模板信号,从而获得全局性能最优的超宽带系统.     

低温生长砷化镓光电导天线产生太赫兹波的辐射特性

研究了低温生长砷化镓光电导天线(LT-GaAs PCA)产生太赫兹(THz)波的辐射特性。利用太赫兹时域光谱(TDS)技术测量了光电导发射极在飞秒激光作用下辐射的太赫兹脉冲,得到了时域发射光谱,并通过快速傅里叶变换(FFT)得到相应的频域光谱。结果表明,低温砷化镓光电导天线产生的太赫兹波信号比飞秒激光激发半导体表面产生的太赫兹波信号具有更高的强度和信噪比;太赫兹波信号与光电导天线的偏置电压成线性关系;随着抽运激光功率的增强,太赫兹波信号增大并出现饱和。     

基于整形飞秒激光脉冲泵浦光电导天线的宽带太赫兹辐射研究

飞秒激光脉冲泵浦光电导天线可以产生宽带太赫兹脉冲辐射。采用具有缓慢上升-快速下降整形脉冲包络的飞秒激光脉冲与光电导天线作用产生宽带太赫兹辐射,基于Drude-Lorentz模型计算了太赫兹辐射的规律,并讨论了激光脉冲脉宽和半导体载流子寿命对太赫兹辐射产生的影响。研究结果表明,尽管这种整形飞秒激光脉冲的能量有所损失,但是这种泵浦方式能够比普通飞秒激光脉冲泵浦光电导天线产生更宽的太赫兹辐射。该结果为实验上基于光电导天线产生宽带太赫兹脉冲辐射提供了新的思路     

柱面波激励的超宽带口径辐射特性的研究

如何高效而又较少畸变地将信号辐射出去是超宽带天线的设计关键，本文利用FDTD方法研究了柱面波激励不同形状、尺寸口径时口径的辐射特性，并用空时方向图表征口径在主辐射面的辐射波形与口径尺寸、形状以及激励脉冲的脉宽在自由空间展布的宽度之间的关系。通过与平面波正投射时口径的辐射特性进行比较，得出在上述两种激励脉冲激励口径的情况下不同形状和尺寸的口径的辐射特性的差异。     

交错阵列甚低频信号产生方法研究

10 kHz量级甚低频电磁波信号具有较强的地物穿透能力,可用于地质勘探。由于其天线尺寸在10 km量级,其应用场合受到限制,研究基于适当尺寸高频雷达天线的甚低频电磁波信号产生方法具有重要意义。该文提出基于高频阵列天线产生甚低频信号的概念,利用阵列天线合成产生近光速远离运动雷达多普勒信号,实现信号频率的大幅降低。给出了发射波形、交错阵列设计和阵列参数选择方法。将周期脉冲串信号作为辐射单元信号,增大合成信号脉宽。利用阵列产生的脉宽展宽量填补脉冲信号的休止期,在目标区合成时间连续的甚低频信号。采用峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)、阵列发射信号与合成信号的频谱对比评价合成低频信号的性能和发射信号的能量利用率。该文仿真了百米量级阵列100 MHz辐射单元信号在目标区合成10 kHz甚低频信号的情况:9行阵列构成交错阵列、辐射单元信号脉宽设置为0.115 μs时,合成信号频谱的峰值旁瓣比和积分旁瓣比分别为–13.34 dB和–9.44 dB, 10 kHz低频信号在合成信号中的能量占比为89.79%。该文分析了辐射单元间距误差、辐射单元信号时间、相位与幅度误差以及目标偏离预定位置的影响。仿真结果表明了该文方法的有效性。      

激光测云雷达信号分析

分析了用于测云的最佳激光雷达波段,给出了计算雷达方程所需的大气分子和气溶胶消光系数的垂直廓线模拟图,以及在小孔光阑存在的情况下同轴透射式测云激光雷达的几何重叠因子模拟图,使用拟定的大气探测激光雷达技术参数进行回波信号及其信噪比的模拟计算,分析脉冲发射能量、脉冲发射次数、滤光片半宽等对信噪比不同程度的影响.这对分析测云激光雷达的探测性能具有基本的意义,同时也为测云激光雷达技术参数的确定提供了理论上的分析依据.     

低信噪比下机载平台多脉冲激光测距机目标回波降噪算法

针对远距离飞机目标,机载多脉冲激光测距机通常采用数字化处理体制,影响其测距精度的因素包括发射激光脉冲宽度的距离分辨率、大气传播及目标反射特性造成的波形展宽、回波信号接收处理通道的非线性相频特性等。数字化采样率、回波信号降噪、目标峰值点位置估计等数字化处理过程引起较大的目标距离定位误差。提出了基于经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和重构的回波降噪方法,首先对脉冲激光目标回波波形进行建模,然后分析了现有数字化回波降噪算法的性能及其对定位精度的影响。实验结果表明,所提方法可以准确提取目标峰值点位置,改善激光测距机的目标定位精度。     

基于自适应门限的脉冲宽度鉴别器的设计与实现

脉冲宽度鉴别作为雷达工程中的一种抗干扰技术,是利用雷达信号脉冲宽度与干扰信号脉冲宽度之间的差异来抑制不同脉冲宽度的干扰脉冲信号。提出了一种新颖的脉宽鉴别方式,可以根据信号功率大小自动调节比较门限,实现对雷达信号的准确鉴别。     

对激光雷达特定的发射模块后向散射信号的调制和设计

测云激光雷达具有精度高和稳定性好的特点,是检测云高的有效途径.作为激光雷达系统的一个基本组成部分,脉冲二极管激光器(PLD)需要脉冲信号触发.对激光雷达的发射部分进行了研究,其中包括后向散射信噪比的仿真、脉冲二极管激光器的选择与触发电路、用于驱动综合光学系统的波长为905 nm 的PLD 的电路.触发电路激光脉冲具有可调功率和脉冲宽度功能.用Systemview 软件仿真设计,完成了PCB 版的制作.结果表明:脉冲的任何参数即触发脉冲宽度、上升沿、抖动等均可用于实验中,并具有低成本和使用方便的优点.该发光模块在测云激光雷达中运行良好.     

一种新型脉冲微束斑X射线源的研究

通过控制栅极电压技术,有效地控制LaB6阴极电子枪发射系统电子束发射的通与断,成功实现了新型台式微束斑X射线源的脉冲辐射。该X射线源主要由三部分组成：LaB6单晶阴极电子枪发射系统,静电聚焦系统以及金属靶材系统。通过对该微束斑X射线源输出的X射线束斑、亮度等特性的初步实验测试,表明这种脉冲式微束斑X射线源具有束斑小、亮度高的特点,其中X射线束焦斑仅为10μm左右。     

宽脉冲光子计数偏振激光雷达探测浅水层研究（特邀）

由于受激光脉冲宽度的限制,传统激光雷达无法实现几十厘米的浅水层测量。设计了一个双Gm-APD光子计数偏振激光雷达系统,采用宽脉冲获取薄浅水层的高精度距离像。浅水层的表面光滑,能够保偏;底面粗糙,将发生退偏。根据该偏振现象,通过发射水平线偏振光,接收系统中采用一个偏振分光棱镜将前后表面信号光分离,然后分别被两个Gm-APD探测。该系统不受信号光的脉冲宽度限制,并充分利用Gm-APD的死时间机制,针对超薄浅水层实现三维深度测量。利用基于穆勒矩阵和斯托克斯参量表示的偏振传输原理,理论分析了双Gm-APD偏振激光雷达的分光原理。采用信号复原质心算法抑制距离漂移误差获取高精度距离信息。对于深度从4.5cm变化到8 cm渐变的薄浅水层,底面覆盖了黑、白沙子,探测距离为5 m,在实验上采用6 ns激光脉冲获取了薄浅水层的高精度距离像,测距精度为0.8 cm,有效验证了方案的可行性。该方案能够为机载海洋测绘激光雷达的浅水层测量提供一定借鉴。     

一种基于快速自动聚焦的相变光刻系统

为了获得亚衍射级别的光刻图形,设计了一种光、机、电一体化的相变光刻系统。利用脉冲延迟技术产生了分辨率为1ns、脉宽可调的数字信号,对激光器进行驱动以获得相应脉宽的激光脉冲,然后通过LabVIEW软件和单片机,使系统各部件与计算机之间进行通信,以实现系统的全自动光刻过程。以Ge2Sb2Te5薄膜为基材料,利用其光学性质提出了一种针对相变材料的快速自动聚焦方法,并最终在该相变光刻系统上成功地得到了线宽为0.69m的Ge2Sb2Te5晶化图形,该尺寸远小于激光聚焦光斑。结果表明,该方法具有精度高、易操作、实现成本低等优点,这对简易相变光刻系统的设计具有很好的指导意义。     

New Fiber Optic Analog Baseband Transmission Plan for Color TV Signals

A new fiber optic baseband analog transmission plan is proposed. It arranges the original signal into a pulse train for driving the laser diode to generate baseband components at the transmitter. The receiver can be just the same as those used in conventional direct linear intensity modulation systems using light emitting diodes (LED). Advantages of this new plan are (i) potentially cheap fibers can be used, since the plan requires neither an extra wide bandwidth nor special light acceptance conditions, (ii) long repeater spacings can be attained, since abundant light can be coupled into fibers using laser diodes and also the simple structures required for fibers are suitable for realizing low transmission losses, and (iii) the transmitter and receiver can be quite simple. Some candidate pulse arranging plans for generating baseband components are investigated. A pulse frequency arranging plan and pulse width arranging plan seem to be promising for efficient picture transmissions. An experiment using pulse frequency arrangement proves the theory developed here to attain a color TV transmission using a 10 km long step index low-loss fiber for a signal to noise ratio of 44 dB. Future improvements are expected by redesigning the transmitter and receiver and also by improving the mode stability of laser diodes.     

固体激光器弛豫振荡尖峰脉冲参数的影响因素分析

利用固体激光器的弛豫振荡的尖峰脉冲特性,设计制作了一个窄脉宽、高重复频率的脉冲激光器。其方法是通过调节脉冲电流源的电流脉冲宽度,在固体激光器刚发出第一个尖峰脉冲时即关断泵浦电流。在实验中,对影响其尖峰脉冲参数的因素进行了探索,得出了尖峰脉冲的峰值功率、脉冲宽度与泵浦电流、腔长、输出镜透过率的关系,并从原理上对其进行了定性的分析和解释。基于实验及分析得到的结果,通过调整激光器的参数,设计出的脉冲激光器峰值功率能达到8W,脉宽能达到10 ns,重复频率可以达到百kHz的量级。文中的实验和分析结果对于固体激光器弛豫振荡的尖峰脉冲特性的理论认识及利用固体激光器弛豫振荡特性来设计脉冲激光器的参数设计都具有一定的指导意义。     

一种基于动态规划的雷达合批新算法

针对信号分选结果增批现象严重、影响识别准确度的问题,通过分析实际侦收信号的特点,并借鉴生物信息学中动态规划比对算法的思想,提出了对脉冲重复周期（PRI）信号在载频维和脉宽维进行合批的方法,并结合该方法设计了动态合批处理流程。该算法通过比较两批数据在PRI值及其排列顺序上的相似性来进行合批,利用PRI周期性这一很稳定的特征较好地解决了批信号在载频和脉宽维上的增批问题。仿真结果表明,该算法在存在脉冲丢失和干扰脉冲的情况下仍能准确合批。