亚毫米波技术发展近况及其应用前景

一、亚毫米波的一般介绍电磁波谱在微波和可见光间存在着一个广阔的领域——亚毫米波领域。最早从事毫米波,亚毫米波领域研究工作的是微波工程师。1960年R.M.Phillips利用园波导中周期性电子注和快波的相互作用产生了短波长的微波辐射,即所谓尤皮管(ubitron)。利用传统的微波管技术曾产生高达1000GHz(λ=0.30mm)的亚毫米辐射。70年以后,有人从可见光谱方向使电磁波波谱向亚毫米波方面发展。1970年T.Y.Change利用光泵激光技术用氟化甲     

基于准光技术的亚毫米波单脉冲天线

基于准光技术在亚毫米波频段设计分析了一种单脉冲天线。采用时域有限差分(FDTD) 方法结合斯特拉顿-朱兰成(Stratton-Chu)公式对该准光单脉冲天线的辐射性能进行了严格的仿真分析。为了进一步抑制辐射和波束方向图的副瓣电平,引入了修正的介质双曲透镜。仿真结果表明,该单脉冲介质透镜天线具有良好的辐射特性,其中和波束的副瓣电平小于-11.9 dB,差波束的零深低于-30.0 dB,不平衡度小于0.50 dB。     

亚毫米波激光器的应用

亚毫米波激光器在研究物体的吸收光谱中改善了信噪比,减少了杂散光,增加了测试样品的厚度,为远红外吸收光谱研究带来了新的生命。与磁波谱结合,它还可测量半导体材料的杂质种类及含量。在托卡马克聚变装置中,用它可作多种参数的诊断。光泵亚毫米波激光器与原子束技术结合,可望获得高稳定度的频率标准。在通讯、遥感技术中,由于亚毫米波激光可穿透云雾和掩蔽物观察目标和成像而受到重视。在寻找新的星际分子的天文学研究中,在研究活体细胞产生生物激光的生命科学中,亚毫米波激光器都有重要用途。     

亚毫米波探测器件

亚毫米波(远红外)谱区的开拓研究是当前微波和红外科学技术发展的前沿领域。七十年代以来,用光学和微波方法所进行的亚毫米波辐射源探索研究都取得了本质上的突破。辐射源研究的成功进展不仅充分展示了亚毫米波技术的应用前景,同时也有力地推动了亚毫米波探测器件的研究。在亚毫米波产生、传输及其与物质相互作用研究工作中,探测器件的特殊重要作用是人所共知的。这是因为,亚毫米波是一种肉眼不可见的电磁辐射形式,它不能为人们的感官所直接感受,因而在研究亚毫米波辐射的运动变化规律时,必须借助于特殊的敏感元件把亚毫米波辐射能量转换为其它可以察觉的物理量变化。因此,亚毫米波探测器件研究长期以来一直是     

亚毫米波光导探测器

波长(?)于1毫米的亚毫米已进入处于可见光和微波之间的电磁波谱的红外辐射区,因此,可以利用红外技术来探测亚毫米波.几种远红外探测器的波长响应曲线如图1所示.由图可见,适合于探测亚毫米的有各种测辐射热计.热电探测器.GaAs光导探测器.InSb光导探测器等。本文介绍可探测亚毫米波的光导探测器。     

亚毫米波跟踪天线阵

已研制出二维单块天线阵,它可给出点源目的高度标(仰角)与方位(方位角)。该天线阵按行,列形式将天线和铋辐射热测量探测器排列在熔凝石英衬底上。能量通过放在衬底后面的透镜被聚焦到天线阵上。在1.38毫米波长上,用直径50毫米物镜,该天线阵的定位精度达到26弧度(最低值)。在差模扫描中,此精度进一步可提高到9弧秒,但究竟受到旋转台架机械部分的限制。这种跟踪可自动、快速地分二步进行,即首先把点源定位在最近的行列上,然后通过扫描进行精确定位。在信号处理中,该天线阵能跟踪多个点源。     

第五届全国毫米波亚毫米波会议《我国毫米波亚毫米波技术发展前景》研讨会纪要

胡汉泉(博士):回顾一下历史。1940年10月11日,M.I.T.辐射实验室在美国成立,为发展雷达集中人才和物力提供了好的基础。二次大战中雷达发挥了重要作用,故有“Radar won thewar”(雷达赢得战争)之说。二次大战中的雷达 SCR584采用磁控管有效地抗击了德军的空袭保卫了伦敦。二次大战中还发展了平面指示(PPI),地面控制降落(GCA)及罗兰     

毫米波和亚毫米波技术在军事上的应用

本文叙述了毫米波和亚毫米波系统的固有特点、军事价值和发展情况.讨论了毫米波和亚毫米波技术可能的军事应用,包括:目标捕获、通信、制导武器、波束武器、导航、火控和电子战.鉴于目前进展和各项发展计划,作者认为,毫米波和亚毫米波系统在九十年代将形成重大电子威胁.本文最后讨论了毫米波和亚毫米波技术的发展趋势.     

亚毫米波二倍频器的设计

亚毫米波在电磁波频谱中占有很特殊的位置,因此,在学术上有很重要的学术价值,但目前在国内对亚毫米波倍频源的研究还寥寥无几。建立了电路拓扑结构。器件以串联的方式安装于输入波导与悬置微带线连接处的混合结上,可满足偶次倍频的要求。通过ADS和HFSS等软件的联合仿真设计出180 GHz平衡式无源二倍频器,并对二倍频器电路进行了加工、制作和测试。     

亚毫米波的大气传输研究

主要研究了在近亚毫米波段的大气传输特性。通过分析远红外区和毫米波区的大气传输模型，给出了亚毫米波段的大气传输模型以及加权项的表达形式，推导了以宏观气象条件为参变量的解析表达式，加权模型与实验数据基本吻合。在散射模型中，以气溶胶形式存在的粒子对同一波长的散射表现不同，提出了以粒子的统计分布均位代替一般的密度分布，从而提高了计算精度。模拟计算结果与实验分析是一致的。     

亚毫米波蝶形天线的设计

讨论了位于无限介质空间的蝶形天线理论和方向图，对阻抗进行了计算机辅助分析与计算．文中还给出了０．３３７ｍｍ蝶形天线的设计结果．     

毫米波及亚毫米波的应用

本文提出了毫米波及亚毫米波系统的许多应用,但一般地说,这些系统并未在实际中得到任何重要应用。此报告论述了毫米波及亚毫米波频段所具有的优点及其在使用中的局限性,并探索了它在雷达,通信,辐射计,仪器测量等方面的潜在应用。毫米波及亚毫米波的某些优点有时可认为是它的缺点,这是它在工作时所存在的问题之一。即使毫米波发射机功率或接收机灵敏度与微波频段相同,它也未必能与微波系统的许多主要应用进行兢争。这些较短波长的成功应用多半是由于应用了不同于微波频段的一些特性。毫米波及亚毫米波的特点是应用适当口径的天线所产生的很窄波束,它所具有的很宽带宽,以及大气或其它气体成分与它的相互作用。毫米波及亚毫米波有希望用于环境遥感,抗干扰空间通信与雷达,低角雷达跟踪,高分辩率雷达及成象雷达,甚宽带通信,等离子诊断,频谱学等方面。如果毫米波及亚毫米波系统出现的话,可以看出,其初期工作频率似乎可能低于50千兆赫,而不会比这一频率更高。目前,对这些频段的一些主要系统的使用需要似乎不是很迫切的。研究毫米波在实际中迅速而有价值的应用不是本文的重点,本文的重点将是讨论毫米波及亚毫米波的理论知识和技术。     

毫米波/亚毫米波临边探测仪准光技术

毫米波/亚毫米波临边探测仪中的辐射计通常需要工作在多个频段,如多频段共馈源,则其带宽往往不能达到要求。当多个探测频段共用一个主反射镜,采用准光学技术实现探测频率分离,则可以节省很大的空间。准光极化线栅和准光频率选择器相配合用来分离频率范围在118 GHz~340 GHz 的4个频带,准光极化线栅是一个准光功率分配/合成器,将4个频段的信号分为(183 GHz/240 GHz)和(118 GHz/340 GHz)2组信号。准光频率选择器是一个高频频率选择表面,可以将高频段的电磁波透射,低频段的电磁波反射。反射和透射的电磁波分别进入2个频段的接收模块,实现信号的接收。本文利用HFSS仿真软件对周期单元的结构参数进行仿真优化,并通过仿真结果完成了准光极化线栅和准光频率选择器的技术实现。实测结果与毫米波/亚毫米波临边探测仪的设计要求一致。     

亚毫米波激光器及其应用

评述了亚亳米波段内波长固定的和波长可调谐的激光器的现状。波长固定的激光器包括放电泵浦气体激光器和光泵浦气体激光器。后一种激光器在亚亳米波段有1500多条激光谱线，并作了详细论述。概述了可调谐亚亳米波激光器和相干光源，它们是由半导体激光器、差频振荡器、光参量振荡器、产生边带的双光子混频和喇曼激光器。     

亚毫米波传输及其应用

一、前言亚毫米波的波长范围一般是1～0.1毫米,也有的认为是1～0.03毫米,其频率范围是300千兆赫～10兆兆赫。远红外的波长范围是20～1000微米。这样远红外的波长范围和亚毫米波几乎是重迭的。由此可见,亚毫米波技术是处于微波技术和红外技术的交接点上,从以后所讨论的许多问题中还可以看到微波技术和红外技术是从两个不同的角度向亚毫米波靠拢的。从历史发展来看,对于亚毫米波的研究并不是一个新课题。早在本世纪初,Rubens发表了许多关于远红外的文章,1911年他和Van Baeyer一起用水银放电灯作信号源,用测热辐射计作探测器,在波长等于0.3毫米处作了测量工作。1924年Glagoleva-Arkadyeva用电火花发生器产生50～0.082毫米波长。但是这些信号都是不相干的、不稳定的和弱功率的。     

光泵亚毫米波激光的研究进展

本文介绍并分析了光泵亚毫米波（ＳＭＭＷ）激光的发展过程及研究现状,同时介绍了亚毫米波激光的应用领域,展望了它的应用前景。     

CMOS毫米波亚毫米波集成电路研究进展

近年来,随着工艺的不断进步,硅基集成电路已突破了仅适用于数字电路和低频模拟电路的传统观念,迅速拓展到毫米波甚至亚毫米波频段.在未来10年内,硅基工艺将具备覆盖毫米波频段的能力,并在部分器件与系统上实现到亚毫米波频段或太赫兹的跨越.我国在该领域起步稍晚,但在国家重点基础研究发展计划("973"计划)、国家高技术研究发展计划("863"计划)和自然科学基金等的支持下,已快速开展研究并取得进展.文中概要介绍了国际上在硅基毫米波亚毫米波集成电路与系统方面的研究背景和我国特别是东南大学毫米波国家重点实验室在CMOS毫米波亚毫米波集成电路方面的最新研究进展.     

亚毫米波冰云成像仪通道选择

依据冰云参数的多极化多散射大气亚毫米波辐射传输模型,分析了100 GHz~1 000 GHz频段内大气卷云吸收的特性,通过通道频率和带宽的不同设置,确定亚毫米波冰云成像探测仪包含15个通道,频率覆盖范围为118 GHz~900 GHz,建立其与遥感器通道灵敏度、定标精确度、不同地理位置和海拔高度上对流层卷云中冰水总量、冰晶粒子尺寸、形状、方向性等反演参数的约束模型,为设计和研制用于测量冰云参数的星载亚毫米波成像仪提供理论分析和仿真验证。