發(fā)布時(shí)間：2020-12-07 11:16

　　太赫茲（THz）波因其在通信、成像和生物等方面的應(yīng)用價(jià)值而引起了多方的關(guān)注。受饋源功率、大氣衰減、天線增益等限制,太赫茲成像系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)都亟需具有大視場(chǎng)覆蓋的高空間分辨率和方向自適應(yīng)跟蹤的動(dòng)態(tài)波束可重構(gòu)機(jī)制。太赫茲波束的可重構(gòu)技術(shù)目前是太赫茲技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。隨著太赫茲光子學(xué)和固態(tài)源器件的發(fā)展,要求多頻段、多模式的可重構(gòu)系統(tǒng)具有亞波長(zhǎng)尺度下的集成性、快速性和靈活性。本文首先將頻率和極化狀態(tài)這些電磁波基本屬性作為重構(gòu)條件,結(jié)合人工微結(jié)構(gòu)（Metamaterials,人工電磁媒質(zhì)）陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波束的重構(gòu);為了實(shí)現(xiàn)太赫茲波束的動(dòng)態(tài)編碼調(diào)控,將高電子遷移率晶體管（HEMT）與人工微結(jié)構(gòu)復(fù)合構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為編碼單元?jiǎng)討B(tài)重構(gòu)太赫茲波束;在理論分析和仿真模擬的基礎(chǔ)上,加工制備了樣品,完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本論文主要成果與創(chuàng)新性如下:1、提出了具有寬帶響應(yīng)和正交偏振響應(yīng)能力的電磁雙模式諧振人工微結(jié)構(gòu),利用電磁兩種諧振模式,拓寬了人工微結(jié)構(gòu)的工作帶寬,在200GHz頻帶范圍內(nèi)獲得了良好的相移線性度;結(jié)合正交偏振響應(yīng)特性構(gòu)建了電磁雙模式諧振的各向異性人工微結(jié)構(gòu),對(duì)正交偏振的電磁波表現(xiàn)出不同的相位響... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：130 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

電磁波波譜圖[1]

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文2使其在天文學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及高分辨率成像和高速無線通信等科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。1.1.2太赫茲成像技術(shù)研究簡(jiǎn)介及現(xiàn)狀高分辨率雷達(dá)成像技術(shù)正在積極開發(fā)，以滿足民用和國(guó)防領(lǐng)域迫切的應(yīng)用需求。工作在太赫茲頻段的成像雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)高分辨率、高幀頻成像的重要途徑[32-35]。與傳統(tǒng)光學(xué)成像雷達(dá)相比，太赫茲成像雷達(dá)能穿透煙霧以及衣服等非金屬或非極性物質(zhì)，從而全天時(shí)全天候?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行探測(cè)[36-38]。與傳統(tǒng)微波成像雷達(dá)相比，太赫茲成像雷達(dá)發(fā)射的太赫茲波多普勒頻移大，角分辨率高，可以獲得更加清晰的成像效果[39,40]。目前，太赫茲成像雷達(dá)主要使用實(shí)孔徑和虛擬合成孔徑來實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。圖1-2美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成像雷達(dá)研究成果。（a）平面掃描系統(tǒng)及成像效果[41]；（b）圓周掃描系統(tǒng)及成像效果[42]國(guó)外很多研究機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室在高頻雷達(dá)成像技術(shù)方面進(jìn)行了大量研究。1996年，美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制了一臺(tái)帶寬和中心頻率分別為6GHz和30GHz的平面掃描毫米波雷達(dá)成像系統(tǒng)樣機(jī)，如圖圖1-2（a）所示[41]，該系統(tǒng)共有128個(gè)線性陣元，只能實(shí)現(xiàn)二維掃描成像。另外，成像時(shí)需要對(duì)人體進(jìn)行多次不同角度的

第一章緒論3掃描以獲得多角度目標(biāo)信息，因此極大的影響了成像速度。為提高掃描速度，該實(shí)驗(yàn)室對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，將128個(gè)天線構(gòu)成的天線線陣改為192個(gè)天線組成的線陣，同時(shí)采用圓周的掃描方式，基于這種圓周掃描技術(shù)，三維人體安檢儀ProVision被美國(guó)L3公司研發(fā)出來，如圖1-2（b）所示[42]。由于毫米波成像系統(tǒng)波長(zhǎng)長(zhǎng)且系統(tǒng)帶寬有限，要實(shí)現(xiàn)高分辨率和高幀頻成像有難度，因此太赫茲頻段成像技術(shù)引起人們的廣泛關(guān)注。美國(guó)加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室率先在太赫茲成像領(lǐng)域做了一系列研究[39,43-46]。2008年，該實(shí)驗(yàn)室研制了一臺(tái)載頻為0.58THz的太赫茲連續(xù)波調(diào)頻成像系統(tǒng)，如圖1-3（a）所示[39]，其頻率調(diào)制帶寬為12.6GHz，分辨率為1.8cm。為進(jìn)一步增加分辨率，2009年，該實(shí)驗(yàn)室研制了載頻為0.6THz的太赫茲連續(xù)波線性調(diào)頻成像系統(tǒng)，同時(shí)使用雙軸反射鏡對(duì)太赫茲波束進(jìn)行聚焦，如圖1-3（b）所示[45]，其最遠(yuǎn)工作距離為25m，分辨率達(dá)到1cm。為了突破成像分辨率到毫米級(jí)，該實(shí)驗(yàn)室將載頻提高到0.675THz，如圖1-3（c）所示[46]，其工作距離依然為25m，但其分辨率提高到了7mm。圖1-3美國(guó)加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室太赫茲成像結(jié)果。（a）0.58THz的太赫茲連續(xù)波調(diào)頻成像系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果[39]；（b）0.6THz的太赫茲連續(xù)波線性調(diào)頻成像系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果[45]；（c）0.675THz太赫茲連續(xù)波調(diào)頻成像系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果[46]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]太赫茲科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展[J]. 劉盛綱.  中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué). 2006(01)



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