基于太赫兹目标散射特性测试系统的设计与应用

搭建了以卧式自动旋转台、立式自动旋转台、龙门架、运动控制器等组成的太赫兹波目标散射特性测试系统,实现了收发分置与收发同置的低频太赫兹波在粗糙铝表面的散射实验测试工作,表明:在收发分置时金属粗糙铝表面散射范围较大,散射角小于30°时散射曲线下降较快,超过30°时散射曲线变化变得缓慢,且在45°附近出现了一个小的散射峰,在收发同置时金属粗糙铝表面散射信号随散射角度变化明显,当散射角达到10°时,散射信号几乎衰减为0,对于同一入射波源,粗、细铝板散射效果显现出不同的现象,其中在细铝板散射曲线中出现信号强度明显的振荡现象.     

非成像式激光告警系统的光学设计及优化

针对非成像式激光告警系统的工作特点与要求,提出并设计了一种双片式柱透镜光学结构。对柱面光线追迹以及柱透镜成像进行了深入分析,提出了一种新型像差优化方法,使其在子午方向各个视场的调制传递函数得到最大幅度的优化。此光学系统由两片硒化锌柱透镜组成,满足了1.0~4.0 m 工作波长范围,并且克服了传统单片式柱透镜和柱面反射镜视场通常小于1且聚焦线斑不理想的缺点,其视场达到20,在7lp/mm 空间分辨率条件下,边缘视场子午方向的调制传递函数值优于0.7,达到了非成像式激光告警系统的要求。     

粗糙金属表面的高频太赫兹散射特性

以五种不同粗糙度金属圆盘作为目标体,在收发同置雷达体制下开展了频率为3.11 THz太赫兹波的散射特性的测试工作。实验表明:粗糙金属表面对太赫兹波的散射与入射波的频率、目标的材质、表面的粗糙度等多种因素有关,同时在收发同置体制下散射强度随散射角衰减迅速,当散射角超过18°后几乎全部衰减为0,实验中散射角度与散射强度之间的散射模式遵从一种指数关系。     

基于柱透镜的非成像式激光定向方法

探测报知激光威胁源的方向是激光告警必不可少的一项技术指标。针对目前的告警系统的缺点,提出了一种基于柱透镜的高精度激光告警方法,并采用非成像方式对来袭激光进行定向。系统由两个相互垂直的线阵结构组成,线阵结构包括柱透镜组与线阵红外焦平面阵列。告警系统通过来袭激光在线阵焦平面阵列上线斑的偏移量来确定入射激光的水平方位角和俯仰角,从而达到对来袭激光进行定向的目的。文中阐述了该方法的基本原理及系统的结构组成,进行了误差分析,并对光学系统进行了仿真实验。实验结果表明:基于该方法的激光告警系统的视场角达到16。该方法对激光告警系统在汽车、飞机以及卫星上的应用具有十分重要的指导意义。     

太赫兹CMOS场效应管模型及实验分析

针对商业CMOS(互补金属氧化物半导体)场效应管模型在高频下易失效的问题,运用ADS软件构建了基于经典动力学理论的非线性RCL传输线模型,并结合实测数据说明了本文模型的精准性及太赫兹波段场效应管的工作原理。构建了基于经典动力学理论的非线性RCL传输线模型仿真系统,并将其与商业模型仿真结果进行对比,分析了在太赫兹波段本文模型与商业模型的区别。测试了现有场效应管探测器的频率响应,并对实测数据与两种模型仿真数据进行对比,说明本文模型提高了预测精度。最后,结合3σ原则分析了场效应管沟道尺寸对载流子散射效应的影响,以及场效应管进入弹道工作模式的条件。实验结果表明:本文模型与商业模型的区别主要在于模型中是否存在电感部分,该部分可作为场效应管沟道中载流子动量是否守恒及散射效应是否可以忽略的表征参数。相较于商业模型,本文模型对探测器最佳频率工作点的预测精准度可提高0.3%,对探测器带宽的预测精准度可提高约10%。该项研究为CMOS场效应管模型的精确建立及仿真分析提供了良好基础。     

粗糙铜表面对低频太赫兹波的散射实验

搭建了以0.2 THz返波管振荡器源、热释电探测器、小型自动旋转光学平台等组成的太赫兹波目标散射特性实验测试系统,对两种不同粗糙度铜盘表面的散射特性进行了测试,表明:太赫兹金属粗糙目标散射中导体表面的感应电流产生电磁散射和粗糙导体表面引起的朗伯散射是同时存在的;在斜入射时这种近似于朗伯体的金属粗糙表面几乎可以被看成镜体,但随着目标表面的粗糙度变大,反射变弱,散射增强,主峰向小于反射角的方向偏移;在垂直入射的情况下,散射角小于40度时散射曲线下降较快,超过40度散射曲线变化变得很缓慢,但在50度附近很多材料都会出现一个小的散射峰.     

低频太赫兹准目标雷达散射截面的实验研究

以研究太赫兹雷达散射截面的特性为目的,选用所搭建低频太赫兹雷达测试系统,并借助于标准目标法开展了有关太赫兹雷达粗糙铝盘散射截面的实验研究工作.实验结果表明:在小角度散射中太赫兹雷达散射截面随散射角的增大变化比较明显,在散射角超过5后太赫兹雷达散射截面随散射角的变化趋向缓慢,但当散射角超过12后探测信号的强度已衰减到无法测量,在太赫兹雷达散射截面的测试中没有出现微波雷达散射截面的大小随散射角的变化而剧烈振荡的现象;将测试结果与同尺寸微波、激光雷达散射截面的结果进行了对比,得到结论:在0附近太赫兹雷达散射截面的数值比同尺寸微波雷达散射截面的数值要小两个数量级,但比同尺寸激光雷达散射截面的数值要高一个数量级.