基于介质谐振器的轨道角动量天线设计

近年来,轨道角动量一直是无线通信领域的研究热点。本文将轨道角动量与毫米波技术相结合,提出了一种基于介质谐振器的轨道角动量天线。建立了该天线的等效模型,推导了其辐射场的理论表达,讨论了介质谐振器半径对涡旋波电磁波模态的影响,通过仿真结果表明,该天线在K_(a)波段有四个谐振点,能够分别产生模态l=1,2,3,4的涡旋电磁波。此外,该天线结构紧凑、成本低、增益良好,具有较高的天线效率,产生的各个模态的涡旋电磁波都具有良好的旋转性,能够获得较强的抗干扰能力,为轨道角动量在毫米波频段的应用提供了一定的现实意义。     

L/ku双频双极化共口径天线设计

本文提出了一种新型的用于合成孔径雷达的L/Ku共口径天线单元,L频段单元为双极化的波导背腔十字开槽天线和Ku频段天线为单极化波导缝隙阵列天线。L频段腔体高度通过“倒T”型馈电减小,每一个十字开槽天线均通过一对差分探针馈电。Ku频段缝隙阵列透过同轴探针通过波导功分器馈电。通过L频段2×2阵列和Ku频段嵌套设计的实物加工和测试,实现了阻抗带宽（VSWR<2）分别为22%的L频段双极化天线单元和8.6%的Ku频段单极化波导缝隙阵列。该设计可以应用于大型共口径阵列。     

基于调频连续波的太赫兹透视测距技术

由于太赫兹波能够穿透非金属、非极性材料,太赫兹技术能够弥补激光技术的不足,实现对目标内部的透视测距。研究分析提出基于线性调频连续波的太赫兹透视测距技术,实现了多种材料的厚度以及多层介质材料的介电常数的非接触式测量,进一步拓展了太赫兹线性调频连续波的应用范围,为材料介电常数测量提供了新途径。以3种常见的材料作为检测目标,利用0.11～0.17 THz、0.17～0.22 THz、0.22～0.33 THz、0.33～0.50 THz 4个频段的太赫兹线性调频连续波实验验证方法的有效性,并证明厚度测量和介电常数测量的精度随信号带宽的增加而提高,误差最小均可达到1%以下。此外,以雷达天线罩陶瓷材料作为检测目标,应用太赫兹透视测距的原理,结合二维扫描架获取样品的全部信息,实现了对内部缺陷的透视成像与定位。     

一种带状线馈电的新型宽带印刷偶极子天线

本文在分析传统微带巴伦馈电印刷偶极子天线的基础上,对天线馈电形式及辐射振子结构进行了改进设计,通过将馈电网络设计为带状线形式,并采用两面对称的辐射振子结构,提出了一种带状线馈电的新型宽带印刷偶极子天线,这类天线具有较宽的阻抗带宽(驻波小于2的带宽可做到45%以上)。这种新型带状线馈电印刷偶极子天线的馈电网络适于与天线阵的馈电网络进行一体化设计,适合于用印刷电路技术大批量生产,是大型天线阵的一种理想的辐射单元形式。     

低副瓣微带天线设计

针对传统低副瓣天线工作带宽窄的问题,设计了一种应用于低副瓣天线阵列设计的新型宽带微带天线单元。通过采用H型槽耦合馈电方法,天线单元工作带宽达到11%以上。同时,为实现天线阵列的宽频带工作特性,对宽带馈电网络进行了专门设计。馈电网络采用串、并结合的馈电方式,利用阻抗变换节实现所需要的天线单元馈电幅相分布。基于所设计的天线单元和馈电网络,设计了一种基于道尔夫-切比雪夫电流分布的C波段微带天线阵,并对天线进行了加工、测试。测试结果表明,所设计的天线具有低副瓣、窄波束、高增益的特性,天线的旁瓣电平抑制大于20 dB。     

一种适用于GSM/WLAN/WiMAX应用的U型槽三频天线

本文提出一种嵌套U型槽结构矩形微带馈电多频平面天线,可用于全球移动通信系统、全球微波接入和无线局域网。三个工作频段由一对互相嵌套的U型槽和矩形结构实现。所设计的天线尺寸为40×30mm²。结果表明,该天线的10dB阻抗带宽分别为130MHz、240MHz和170MHz。该天线在三个工作频段上均表现出良好的辐射方向图和可接受的增益。     

基于回旋管的星载太赫兹成像雷达设计与仿真

太赫兹技术应用和关键器件研制是当今学术界的重要研究课题。太赫兹雷达具有很高的系统带宽和成像精度,可广泛应用于雷达探测和成像领域。回旋管能在较高的频段上实现大功率发射,是目前广泛采用的一种太赫兹频率源。根据国内外大功率回旋管的研究现状,提出了一种基于回旋管的星载太赫兹成像雷达系统方案,对雷达的关键技术指标,如作用距离、发射功率和天线增益等进行了详细论证,并进行了ISAR成像仿真试验,仿真结果验证了成像系统的高分辨率特性,为太赫兹频段高分辨率成像雷达系统设计提供理论依据和技术支持。     

基于USB的TDS电路设计

简要介绍了一套针对太赫兹时域光谱系统(TDS)研制的基于USB通信的电路系统。该电路系统通过给太赫兹发射器提供偏压,控制光学延迟线实现对样品的时域光谱的测量,实现太赫兹探测器数据采集,并通过USB实现数据的上位机传输,最终通过数据处理得到太赫兹的时域信号和频域信号。通过模式识别算法与样品库中的频谱进行比对,识别待测物品成分。测量结果表明,电路系统符合实际需求,太赫兹时域光谱系统的可利用带宽可以达到3 THz,光谱分辨率优于10 GHz,能够很好的满足样品的光谱测量。     

共形于石油管套壁的UHF频段RFID抗金属标签天线设计

设计并制作测试了一款半环形平面倒F(PIFA)结构的抗金属超高频射频识别(UHF RFID)电子标签天线.分析了电感耦合馈电结构中馈电环的大小和馈电环和辐射体之间的距离对标签天线阻抗的影响.研究表明,随着馈电环尺寸增大,阻抗逐渐减小;随着馈电环和辐射体之间的距离增大,阻抗逐渐增大.根据仿真结果确定了标签天线的各个参数值,进而制作标签天线.分析测试了实物的阻抗及最大读取距离.阻抗的测试值在915 MHz下为(17.8+186j)Ω,与仿真值(18.1+182j)Ω吻合较好,标签的最大读取距离为4.2 m,接近于理论数据5.7 m.实测值S11<-3 dB的频带范围约为885～933 MHz,可以同时应用于中国UHF RFID的频段920～925 MHz以及北美UHF RFID的频段902～928 MHz,符合应用要求.     

太赫兹石墨烯贴片式高温传感器的设计与研究

设计了一种太赫兹石墨烯贴片式高温传感器，可解决现有温度传感器测温量程小、尺寸较大和灵敏度较低的问题。该传感器由六边形石墨烯薄膜、氧化铝衬底和金三层结构组成。通过优化石墨烯结构尺寸、氧化铝衬底厚度，得到大量程、高灵敏度的太赫兹MEMS高温传感器的特征尺寸。结果表明：该温度传感器在3.0～5.0 THz频段内，测温范围可从25℃～1 050℃,灵敏度为0.259 GHz/℃,整体体积为20μm×21μm×14.5μm。该传感器具有优异的传感性能和较大的测温量程，可为高温环境下的航空发动机、火箭发射系统、恶劣环境监测等系统的测温提供一种技术方法。     

Design of smiling‐face‐shaped band‐notched UWB antenna

A novel smiling‐face‐shaped band‐notched ultra‐wideband (UWB) antenna is designed in this paper. First, antenna bandwidth is broadened by adding a pair of small semi‐circular stubs (ears) and etching a pair of symmetrical C‐shaped slots (eyes), a triangular slot (nose), and a U‐shaped slot (mouth) on the patch. Second, by adjusting the length of the ground plane and creating a stepped slot on the ground plane, antenna bandwidth covers 3–12 GHz. Third, a pair of L‐shaped slots (hands) is etched on the ground plane to create a notch, which can effectively suppress the interference signal in worldwide interoperability for microwave access (WiMAX) (3.4–3.6 GHz) and satellite C band (3.7–4.2 GHz). Lastly, the proposed antenna is fabricated and measured. The measured results indicate the proposed antenna has good performance and can be widely used in UWB systems. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

太赫兹波技术在药学上的应用研究

太赫兹(THz)辐射是一种新型的远红外相干辐射源,太赫兹时域光谱技术是利用太赫兹脉冲研究物质物理化学性质的一种新兴光谱技术,具有很多独特的性质。由于很多极性生物大分子的振动和旋转能级都处于在太赫兹波段内,因此利用太赫兹时域光谱技术和太赫兹成像技术研究药品的结构,分析药品的成分,对控制药品的质量稳定性具有重要的意义。综述了近些年来太赫兹技术在药品领域上的应用成果,探讨了存在的问题,并对发展前景进行了展望。     

Terahertz Sources Based on Intracavity Parametric Down-Conversion in Quasi-Phase-Matched Gallium Arsenide

We have efficiently generated tunable terahertz (THz) radiation using intracavity parametric down-conversion in gallium arsenide (GaAs). We used three types of microstructured GaAs to quasi-phase-match the interaction: optically contacted, orientation-patterned, and diffusion-bonded GaAs. The GaAs was placed in an optical parametric oscillator (OPO) cavity, and the THz wave was generated by difference-frequency mixing between the OPO signal and idler waves. The OPO used type-II phase-matched periodically poled lithium niobate as a gain medium and was synchronously pumped by a mode-locked laser at 1064 nm (7 ps and 200 nJ at 50 MHz). With center frequencies spanning 0.4-3.5 THz, 250-GHz bandwidth radiation was generated. We measured two orders of optical cascading generated by the mixing of optical and THz waves. In a doubly resonant oscillator (DRO) configuration, the efficiency increased by 21times over the singly resonant oscillator performance with an optical-to-THz efficiency of 10^-4 and average THz power of 1 mW. The GaAs stabilized the DRO by a thermooptic feedback mechanism that created a quasi- continuous-wave train of THz pulses.     

基于液晶聚合物基片的柔性双频天线

设计了一种以液晶聚合物(LCP)为介质基板的柔性双频天线,该天线由带U型窄槽的圆形贴片组成,通过调节U型槽的位置及尺寸,实现了双频带的工作特性。为进一步改善天线的阻抗匹配特性,天线的馈线部分采用了渐变结构。该天线采用了共面波导的馈电方式,具有良好的共面性、易于与载体共形等优点。实测结果表明,当回波损耗小于-10 dB时,天线的阻抗带宽为1. 57 GHz^5. 52 GHz和6. 13 GHz^9. 97 GHz,适用于WLAN/WiMAX/5G/卫星通信系统。由于柔性材料具有可弯曲的特性,对天线的弯曲性能进行了分析,结果表明弯曲状态下天线的特性几乎不受影响,满足实际工程应用。     

一种宽频带RFID阅读器天线的设计

UHF RFID标签在密集布放环境下,会由于标签天线间的互相影响,使工作频率发生偏移,造成系统漏读.因而本文设计了一款新型的圆极化阅读器天线,该天线工作在UHF频段,具有小型化、高增益、宽频带的特点.其中主辐射圆形贴片通过4个探针与微带匹配网络上下相连,匹配网络的引入提高了天线的圆极化轴比和工作带宽.仿真结果表明,该天线在UHF频段的阻抗带宽和3 dB轴比带宽分别为13％和5％,增益高达9.4 dBi.在空旷的环境下,对密集布放的多个RFID标签进行读取测试.实验表明,运用宽频带的RFID阅读器天线可以有效地提高标签的读取率.     

A Dual Band Polarization-insensitive Tunable Absorber Based on Terahertz MEMS Metamaterial

We present the design, numerical simulations and characterization of a dynamically tunable dual band metamaterial absorber that shows two distinct absorption peaks in terahertz (THz) regime. The designed absorber consists of a metal ground plane fixed on substrate and a movable metamaterial suspended above the ground plane. Through applying a bias voltage to adjust the height between the suspended elements and metal ground plane, we can switch absorber's state between absorption and reflection. Moreover, the designed absorber is polarization-insensitive and can be operated over a wide range of incidence angles owing to the high degree symmetry of designed structure.     

太赫兹测试系统中锁相放大电路的设计

为了解决太赫兹时域光谱仪(TDS)所用锁相放大器方便携带和提取与太赫兹波电场强度相关微弱信号的问题,提出了一种基于互相关原理的锁相放大器设计方案。斩波器输出调制后的信号经前级放大滤波与通过移相电路的相干参考信号分别送入AD630的信号端和参考端,锁相后信号经低通滤波电路输出直流信号。测试结果表明:设计的锁相放大器具有良好线性度,可将信噪比为-60 d B的微伏级信号提取出来,能用于大背景噪声下太赫兹微弱信号的检测。     

Design,modeling and analysis of dual-feed defected ground microstrip patch antenna with wide axial ratio bandwidth

In this paper, a low profile microstrip patch antenna with defected ground structure is proposed for wide impedance and axial ratio bandwidth. The antenna structure consists of two feed lines with a circular defect loaded in the ground surface. The proposed antenna shows an impedance bandwidth of 71.92% ranging from 8.95 to 19 GHz covering X, Ku and K band applications. The mutual coupling between the two feed lines is suppressed by means of a single and double arc-shaped defect embedded in the ground plane. The mutual coupling is suppressed to a level of ? 37.5 dB with improved radiation performance. The measured 3-dB axial ratio bandwidth of the proposed antenna ranges from 8.85 to 11 GHz. An equivalent circuit model of the designed antenna is also proposed for theoretical analysis and theoretical results are verified with simulated and measured results.