E波段毫米波远距离通信技术研究

【目的】E/W波段毫米波频率覆盖60~110 GHz,频带资源丰富,具备大容量传输的潜力,与激光相比,E/W波段毫米波波束较宽,兼具方向性、抗干扰性和易于对准的优势,是海上远距离无线通信极具发展潜力的频段。然而,大气吸收和海面多径等近海面信道特征制约了E/W波段毫米波传输距离,导致E/W波段毫米波近海面传输存在瓶颈。文章聚焦海上远距离毫米波无线传输方向,运用微波光子技术提出了超宽带毫米波调制解调和变频系统结构,提高了毫米波变频和调制解调性能,进而研究近海面远距离传输系统中最优高阶调制格式,实现了大容量远距离传输。【方法】针对远距离通信系统中功率放大器会给信号带来非线性失真的问题,文章分析了固态功率放大器非线性特性对幅度相位调制(APSK)和正交幅度调制(QAM)等高阶调制格式性能的影响因素。研究了16APSK信号的最优分布方式、欧式距离和内外径比例,还通过等效功率实验测试,对比分析了16QAM和16APSK信号的抗非线性性能。【结果】实验证明,相对于QAM格式,APSK格式更加适用于远距离传输系统。【结论】文章基于16APSK格式,通过等效功率验证,实现了16 Gbit/s和等效34 km的远距离传输性能指标,为海上大容量远距离传输提供了高价值的技术手段。

单点缺陷氧化石墨烯电子结构与光学特性的第一性原理研究

本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似和广义梯度近似下,研究了单点缺陷下不同结构氧化石墨烯的电子结构和光学特性。研究结果表明:文中四种构型的氧化石墨烯为力学稳定结构,其中包含不饱和氧原子的氧化石墨烯结构在水裂解及制氢中具有重要应用潜力。能带及分波态密度计算结果表明,包含不饱和氧原子的构型为间接带隙半导体,其余构型均为直接带隙半导体,且掺杂类型和带隙值随结构不同而改变。氧化石墨烯的光学吸收表现为各向异性,且在垂直于平面方向上的吸收边蓝移到近紫外可见光区。包含sp3杂化形式的结构光学吸收系数比包含sp2杂化的结构高,说明碳氧双键和悬挂键的存在对吸收光谱有重要影响。

氧化石墨烯的结构稳定性及硝酸催化作用的第一性原理研究

利用第一性原理方法,采用超软赝势库系统研究了硝酸熏蒸石墨烯得到的氧化石墨烯结构的稳定性及电子结构.基于石墨烯正交元胞的2×2超胞模型建立相应的正交晶系硝酸熏蒸氧化石墨烯模型,包含15个碳原子和2个氧原子.结果表明熏蒸后包含碳氧双键的氧化石墨烯结构为能量较低的稳定结构,与实验报道一致.力学稳定性分析表明该结构的C66>0,C11>0,C11C22>C12^2,处于力学稳定状态.通过分析熏蒸前后的反应物和生成物,表明硝酸起催化作用;且硝酸氧化石墨烯为吸热过程,反应发生需要外界热源.通过分析结构的电子特性,得出氧化石墨烯为直接带隙本征半导体,带隙值为1.12 eV,功函数为5.28 eV.研究结果为硝酸氧化石墨烯的制备及其在光电子器件领域的应用提供了理论依据.