基于石墨烯材料的太赫兹波段频率可重构天线

通过在SiO2/Si衬底的顶部沉积一层石墨烯,利用石墨烯的电导率受自身化学势的可控特性,设计了一种具有双频特性的太赫兹(THz)波段可调谐偶极子天线.天线能完成六种谐振模式可切换,在1.1 THz附近实现26 GHz的连续可调范围.此外,通过调节化学势,天线的辐射增益从2.33 dBi增加到3.65 dBi,表现出了良...     

太赫兹科学技术的综述

太赫兹技术是一项极其重要的技术,其电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值.本文综述了太赫兹技术的研究和发展,介绍了太赫兹波的独特性质,太赫兹产生和检测的方法,概述了太赫兹技术在生物医学、反恐安检、无损探测、天文大气以及无线通信等领域的应用和进展.     

基于二硫化碳的超材料太赫兹透射特性调控

目前,光控太赫兹波超材料主要是利用激光改变半导体材料的载流子浓度来实现的。半导体材料的复合寿命一般为纳秒量级,因此调控时间受到了限制。与半导体材料相比,二硫化碳(CS_2)的光响应速度很快,只有1. 68 ps,并且也具有较大的光学非线性。以亚波长周期金属块阵列结构为基础,提出了利用CS_2来实现超材料太赫兹透射调控的方案。具体利用时域有限差分法(FDTD)研究了该结构的太赫兹波透射调控。     

基于石墨烯超表面天线的太赫兹动态相位调控及波束扫描

太赫兹波频段介于毫米波和红外光之间,具有诸多优异特性,太赫兹天线更是太赫兹通信、雷达和成像等应用系统中的核心元器件。然而,目前报道的太赫兹天线均无法满足较大动态范围的相位扫描、高效率辐射和大偏转角度的需求。该文设计了 3 种石墨烯太赫兹天线,最小尺寸为 5 μm,并对其辐射效率和相位调控特性进行研究,进而提出具有双共振模式的石墨烯-金属太赫兹超表面天线,缓解了传统的基于单共振模式的相位动态调控范围和辐射效率之间的矛盾,实现了 0～360°的动态相位调控,且辐射效率高于 20%。该研究采用微加工工艺进行样品加工,通过改变栅极电压,在实验上获得了 1.03 THz 的太赫兹动态相位调控,反射率高于 23%,与仿真结果基本吻合。在此基础上,该文基于连续相位编码设计了石墨烯超表面相控阵天线,理论上实现了太赫兹波束在－25°～25°范围内的实时波束偏转。该文为解决超表面相控阵天线的相位动态调控范围小、辐射效率低等难题提供了新的研究思路。     

基于太赫兹的危险品智能识别系统

基于太赫兹线性扫描成像和深度学习技术,实现包裹危险品实时智能识别。采用太赫兹线性扫描成像技术,穿透包裹、衣物、信封等物品,探测隐匿的塑胶凶器、塑胶炸弹、流体炸药和易燃易爆液体等危险品,形成太赫兹图像。对太赫兹图像采用基于深度学习的目标检测方法,实现危险品检测识别。实验结果表明,该系统对危险品成像,能显现X射线扫描仪不易探测的危险品,能自动识别,精度高、实时性好。该系统是一种成像质量好、识别精度高、实时性好的包裹危险品智能识别系统。     

基于太赫兹超材料吸波结构的研究进展

以太赫兹技术和基本的电磁理论为基础,主要从带宽、吸收率、灵敏度、频带、材料、重要使用领域等方面介绍了太赫兹超材料吸波结构近些年的一些主要研究成果。     

太赫兹波科学与技术

太赫兹波是一个非常有科学价值但尚未被完全认识和利用的电磁辐射区域，它在成像、医学诊断、安全检查、信息通信、空间天文学乃至军事等领域都有着广阔的应用前景。从总体上介绍了太赫兹波的独特性质、应用领域，阐述了太赫兹波的产生、太赫兹波探测的机理和方法，并简单讨论了太赫兹技术的发展前景：被誉为21世纪影响人类未来的十大技术之一的太赫兹波科学技术，将会在未来的数十年间逐渐成熟并得到广泛的应用。     

太赫兹波段超材料在核酸恒温指数扩增检测上的应用

超材料对电磁场具有介电环境敏感和局域电场增强等奇特的电磁特性,近年来广泛用于无标记生物检测。文中设计并制作了一种金属开口谐振环阵列结构的超材料,在太赫兹波段下分别检测核酸恒温指数扩增前后反应体系,在氮气干燥环境下,扩增反应前后的频率偏移量分别为Δf1=（54±3）GHz、Δf2=（60±5）GHz。实验结果显示金属开口谐振环阵列结构的超材料可以作为一种生物传感器快速无标记检测核酸扩增前后的变化。     

Cactus-Shaped Frequency Reconfigurable Antenna for Sub 10 GHz Wireless Applications

This paper presents, a novel cactus shaped frequency reconfigurable antenna for sub 10 GHz wireless applications. PIN diode is utilized as an electrical switch to achieve reconfigurability, enabling operation in four different frequency ranges. In the switch ON state mode, the antenna supports 2177–3431 and 6301–8467 MHz ranges. Alternatively, the antenna resonates within 2329–3431 and 4951–6718 MHz while in the OFF state mode. Radiation efficiency values, ranging from 68% to 84%, and gain values, ranging from 1.6 to 4 dB, in the operating frequency bands. the proposed antenna satisfy the practical requirements and expectations. The overall planner dimensions of the proposed antenna model is 40 × 21 mm². Moreover, the measurement results from the prototype support the simulation results. Based on the frequency ranges supported by the antenna, it can be used for multiple wireless standards and services, including Worldwide interoperability and Microwave Access (WiMAX), Wireless Fidelity (Wi-Fi), Bluetooth, Long Term Evolution (LTE) and satellite communications. This increases its applicability for use in mobile terminals.     

Reconfigurable terahertz Vivaldi antenna based on a hybrid graphene‐metal structure

This paper presents a reconfigurable terahertz Vivaldi antenna based on a hybrid graphene‐metal structure. The proposed antenna uses a novel tapered slot edge with hybrid graphene‐metal structure to improve the electromagnetic characteristics of classical metallic Vivaldi antennas. The results show that the proposed hybrid graphene‐metal Vivaldi antenna can be dynamically reconfigured via electric field bias, and has a low reflection coefficient. Moreover, this study demonstrates that the proposed antenna has excellent gain and radiation efficiency than that of the graphene Vivaldi antenna, and brings more possibilities to the realization and application of graphene antennas in the terahertz band, which is expected to use in terahertz wireless communication in the future.     

一种用于可调谐频率选择面的液态金属可重构电容器

提出了一种新颖的基于液态金属的可重构电容器,该器件可应用于可调谐频率选择面。这种可重构电容器由一对金属贴片和微流体管道组成。微流体管道包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制成的主管道(用于控制液态金属)和与其共面的子管道(用于储存盐酸溶液)。由于PDMS具有良好的渗透性,在子管道中的盐酸蒸汽可以通过管道壁渗透进入主管道,并和液态金属上的表面氧化层反应,使之呈现真正的流体特性。液态金属液滴可以在管道道中自由的移动。最后,基于这种液态金属的微流体平台,开发了一种可应用于可调谐频率选择面的可重构电容器件。其调谐性主要取决于主管道中液态金属液滴的位置和形状。实验结果表明,这种基于液态金属的可重构电容器可以广泛的应用于可调谐电子器件之中。     

Reconfigurable frequency and steerable beam of monopole antenna based on graphene pads

This article presents a reconfigurable frequency and steerable beam monopole antenna based on tunable graphene pads operating in both 4G and 5G bands. The proposed antenna consists of printed CPW‐fed circular monopole shapes, with five rectangular strips added with a separation angle of 45°. These strips are connected to monopole by using graphene pads. The monopole antenna operates in the lower 5G band from 3 up to 7.8 GHz at ?6 dB reflection coefficient. The antenna has an omni‐radiation pattern over the operating band without any applied bias voltage to the graphene pads. By applying the DC bias voltage, the rectangular strips are connected to the monopole and the designed antenna start to resonate from 1.8 to 8 GHz adding the 4G band frequencies. The steering of the proposed antenna beam started from ?60° to 60° according to the bias of the connected graphene pads. The graphene pad exhibits a variable resistance realizing an almost short to an open circuit with and without voltage bias, respectively. The designed antenna is simulated using high frequency structure simulation (HFSS) Ansys ver. 19 and equivalent circuit model of the graphene. The antenna is fabricated using reduced graphene oxide (RGO) pads. Reflection coefficient and radiation pattern measurements as well as simulations are presented with a positive agreement between the results.     

基于可配置型K-Best的MIMO信号检测器

为减少高速通信系统中硬件资源的消耗,设计一种应用于MIMO-OFDM无线通信系统中的高速信号检测器,根据可重构设计的需求,提出一种简化K-BEST（SKB）MIMO信号检测算法,介绍可配置型硬件结构,并采用Xilinx Vertex-4 FPGA平台加以实现。仿真实验结果表明,该检测器的最高数据吞吐率可达2 Gb/s,并能针对不同星座调制信号（如QPSK,16-QAM）进行检测。     

基于可重构系统的亚可抢占任务调度算法

针对目前在线调度算法忽略预留任务特殊性的问题,基于现有的放置策略,定义并证明一个可靠的基于最大邻接边数的放置策略。提出一种基于亚可抢占性的任务调度算法,即剥夺预留任务所占用的可重构资源再进行统一离线调度。实验表明,与已有算法相比,该算法具有更高的任务接受率和芯片利用率,且并未明显增加运行时的开销。     

可重构计算系统的研究与应用

可重构计算系统既具有在制造后的可编程性．又能提供较高的计算性能和计算密度。对可重构计算系统的基本概念以及系统构成概要介绍的基础上,通过一个实例给出了可重构计算系统的一种快速实现方法,与具有相同功能的其他系统相比．这种系统更灵活和高效。     

一种基于BENES网络的可重构比特置换系统设计

采用ATM交换机中的BENES网络,提出了一种简洁正确的寻径算法,在可重构密码芯片上实现比特置换功能单元,能够完成N！种N到N的任意比特置换。该方法可以支持新的密码算法,加速分组密码,减少资源占用。     

一种新型的双频段圆极化可重构微带天线

在移动终端的狭小受限空间内,如何有效地利用频率资源、空间资源,提高通信系统的传输容量是研究热点,设计性能良好的可重构天线是一种有效手段。本文采用多环缝隙结构设计了一种新型的双频段圆极化可重构天线。它在MEMS开关的控制下,可在4.9GHz和5.8GHz两个频率上同时实现左旋和右旋圆极化,两个频带的相对带宽分别达到11.2%和13.8%,很好地实现了圆极化可重构天线的双频带特性,能够满足移动通信对多频技术的需求。