基于单通道MIMO雷达的毫米波安检成像

毫米波多入多出(MIMO)雷达是一种前沿的安检成像技术。然而,由于采用了大量的发射/接收通道,MIMO雷达的成本和复杂度大大高于传统的单通道雷达。为了研制低成本、低复杂度的毫米波MIMO安检成像雷达,引入了双重码分复用技术。该方法可通过单发射/接收通道实现与传统多通道MIMO雷达相似的成像性能,对安检成像领域的发展和应用具有重要意义。此外,设计了基于失配滤波器理论的解复用码,其可在干扰条件下实现最大码分集增益。进行了仿真与实验以验证所提出方法的正确性与有效性,得到了满意的结果。

一种基于透镜天线的宽带太赫兹准光检波器（英文）

设计了一种能够工作在140～325 GHz频带的宽带准光检波器,由一颗高阻硅透镜和单片集成检波芯片组成.设计并加工出双缝天线,在天线馈电端集成了肖特基二极管,该紧凑结构使其能够接收空间中的太赫兹辐射并转换为基带信号.为增强片上天线的方向性,利用MLFMM算法进行了扩展半球硅透镜的设计和优化,实现了良好的辐射特性.通过测试,天线在220 GHz和324 GHz处的辐射增益分别为26 dB和28 dB.在140～325 GHz,检波器测试得到的响应率可达到1 000～4 000 V/W,对应的等效噪声功率（NEP）估算为0.68～2.73pW/Hz（1/2）.

倒装焊结构对太赫兹对数周期天线的影响（英文）

设计了一种倒装焊结构,用于340 GHz的肖特基二极管探测器.探测单元是基于砷化镓(GaA s)工艺设计的.薄膜陶瓷支撑层旨在为太赫兹检测单元提供封装.通常,导电胶用作天线和输出电路之间的附接.分别对倒装焊结构和无倒装焊结构(类引线键合结构)模型对太赫兹接收天线性能的影响进行研究.为了比较的目的,使用相同的测试系统表征FC结构模型和无FC结构模型(引线键合结构).通过引线键合与倒装焊测试增益的结果比较,表明倒装焊结构可以作为大规模太赫兹检测阵列封装的低成本解决方案.

基于经验小波系数模态分解的太赫兹成像纵向分辨增强

为了提高太赫兹成像探测的纵向分辨率,提出了一种基于连续小波的经验模态分解的纵向分辨率增强新方法。首先先对样品的频域信号进行连续小波变换处理,获得其相对应的连续小波变换系数;然后对获得的连续小波系数进行经验模态分解,将其自适应地分解为一系列的本征模式函数和一个残差信号,并提取其中第一阶本征模式函数为成像参数进行三维重构,获得最终的三维本征模函数图像,以此来提高太赫兹检测图像的纵向分辨率。为验证方法的有效性,采用150~220 GHz高频太赫兹调频雷达成像系统分别对两种含内部脱胶缺陷的夹层结构复合材料进行成像检测并利用提出的方法进行处理,得到了纵向分辨率被有效增强,清晰度被有效提高的检测结果图像,这为未来的太赫兹计算机断层扫描成像和太赫兹无损检测应用研究提供了新的思路。

用于太赫兹成像的CMOS肖特基二极管三维结构研究

提出了一种简单、科学、有效的高截止频率肖特基势垒二极管设计方法。通过SMIC 180 nm工艺制备的肖特基二极管的截止频率为800 GHz,分析测试结果和仿真数据优化后的肖特基势垒二极管截止频率可以达到1 THz左右。完成了包括天线、匹配电路和肖特基势垒二极管的集成探测器,在220 GHz下其测试响应率可达130 V/W,等效噪声功率估计为400 pW/√Hz。完成了陶瓷瓶内不可见液面的成像实验并取得了良好的效果。

磁控法测定热发射电子的速率分布

利用磁控法直接测定了真空二极管中发射的热电子的速率分布,并证实了热电子的速率分布有别于麦克斯韦速率分布率.由于空间电荷效应的存在,在磁场较大的情况下数据与理论存在偏差.

一种高集成高空间分辨率220 GHz检波器（英文）

设计了一种高集成检波器,其包含贴片天线、匹配电路、肖特基二极管和透镜.在中芯国际130 nm工艺下将天线、匹配电路、肖特基二极管集成到一个芯片上,检波器的集成度相比于分离式有了明显的提高.为增强片上天线的方向性,进行了带有空气腔的尼龙透镜的设计和优化.透镜上的空气腔不但提供了组装空间而且减小了透镜体积.通过测试,天线在220 GHz辐射增益为22 dB,其中透镜贡献约为20 dB.检波器测试得到的响应率可达到130~150 V/W,等效噪声功率计算为400~460 pW/Hz^(1/2).

X/Ku双频微带振子天线设计

本文设计了一种具有较宽波束的双频微带振子天线,此天线可以工作在X频段(3.36GHz～4.62GHz)及Ku频段(12.64GHz～15.67GHz)。天线采用微带振子天线的变形形式进行辐射,可以实现较宽的波束覆盖。根据非频变天线的特性,在X/Ku两个频段内采用渐变形式轮廓增加单个频段内的带宽使得X频段Ku波段的相对带宽分别达到31.6%和21.33%,天线的双频特性通过开槽增加电流路径实现。两个同轴线端口对天线进行馈电,可以实现正交双线极化及圆极化。天顶方向双线极化交叉极化电平约为-16dB,主要工作频带内圆极化轴比小于5dB。利用软件HFSS对设计的模型进行仿真分析,并用矢量网络分析仪和比较法测试了天线的驻波特性和方向图特性,结果很好的验证了理论分析。