1 中国工程物理研究院 微系统与太赫兹研究中心，四川 成都 610200
2 电子工程研究所，四川 绵阳 621999
随着工作频率和带宽的提高，无线电近感探测器的测距精确度、目标识别能力和抗干扰能力相应提高，因此开展了D波段主动近感探测器的研究。基于120?GHz收发芯片TRA_ 120_001，对D波段近感探测器进行方案设计。为提高探测距离，设计了半球型透镜天线并制作了样品。搭建了角反射器为目标的旋转扫描下落实验场景。实验中，近感探测器在设定目标方向给出了触发信号，实现了近感探测功能，并验证了测高触发的能力。
调频连续波 D波段 主动近感探测 末敏弹 frequency modulated continuous wave D-band active fuze terminal-sensitive projectile 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 757
1 Institute of Electronics Engineering，China Academy of Engineering Physics，Mianyang62999，China
2 Institute of Electronics Engineering，China Academy of Engineering Physics，Mianyang62999，China
在太赫兹成像中，阵列的稀疏化设计会引起栅旁瓣的恶化。在传统相干因子（Coherence Factor，CF）加权的基础上设计了适用于多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）稀疏成像阵列的相位相干因子（Phase Coherence Factor，PCF)和符号相干因子（Sign Coherence Factor，SCF）两种加权栅旁瓣抑制方法。对点目标仿真结果表明，CF、PCF和SCF栅旁瓣抑制后峰值旁瓣比(Peak Side Lobe Ratio，PSLR)分别降低了17.81 dB、24.56 dB和22.74 dB，在340GHz 4T16R稀疏阵列成像系统中的实测结果也表明，PCF和SCF对栅旁瓣的抑制效果分别优于CF 6dB和4dB以上。
相干因子 栅旁瓣抑制 太赫兹成像 MIMO稀疏阵列 coherence factor grating lobes suppression terahertz imaging MIMO sparse array imaging
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所
2 中国工程物理研究院 b.微系统与太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621999
3 b.微系统与太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621999
针对点目标扩展函数 (PSF)不能有效分析复杂目标在毫米波近场多入多出 (MIMO)雷达成像中的散射机理问题, 研究了一种基于近场物理光学散射计算数据的毫米波 MIMO雷达成像模拟方法。该方法利用近场物理光学方法, 获得包含阵列构型和目标散射信息的近场计算数据, 并通过近场 MIMO成像处理器实现近场 MIMO成像的全过程模拟。利用 D波段“ T”字型二维稀疏 MIMO阵对复杂的三维目标开展了近场成像实验, 仿真和实验结果表明, 模拟结果与实际成像结果有很好的一致性。该方法能够分析近场 MIMO成像系统的成像性能, 为近场 MIMO成像的阵型设计提供支撑, 揭示复杂目标的近场散射特性与成像机理。
近场 MIMO成像 成像模拟 物理光学 near-field MIMO imaging raw data simulation physical optics 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(6): 981
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
将全极化信息引入站开式全息成像系统中,设计了一种频率为0.14 GHz的全极化宽带雷达,并基于该系统完成了隐藏目标检测的太赫兹波站开式全极化全息成像实验。利用极化目标分解方法,分析了隐藏目标的低熵极化散射,研究了在不同角度照射下的平均极化散射机制。实验结果表明:在0.14 THz频段下,典型衣物材料的遮挡会改变背景杂波的散斑样式,但对强散射回波目标的极化散射影响很小;人造目标的极化散射熵较背景杂波更小;模型手枪的主要散射机理为光滑表面对应的低熵表面散射,其中套筒上的斜纹包含了低熵多次散射,这是该目标交叉极化回波的主要来源。
太赫兹技术 全息 隐藏目标检测 站开式成像 太赫兹成像 极化目标分解
1 中国工程物理研究院 a.微系统与太赫兹研究中心, 四川 成都 610200
2 b.电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
作为低频段混频电路中的典型拓扑结构, 基尔伯特单元在毫米波、太赫兹领域的应用较少, 在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体单片微波集成电路 (MMIC)设计中, 超过 100 GHz的基尔伯特混频器很少有文献报导。基于 70 nm GaAs mHEMT工艺, 设计了一款 120 GHz的双平衡式基尔伯特混频器, 同时对该混频器版图结构进行优化改进, 提升了混频器中频差分输出端口间的平衡度。仿真结果显示该混频器在本振输入 0 dBm功率时, 在 100~135 GHz频率范围内有 (-7.6±1.5) dB的变频损耗, 射频输入 1 dB压缩点为 0 dBm@120 GHz, 中频输出带宽大于 10 GHz, 差分输出信号间的功率失配 <1 dB, 相位失配 <4°。该芯片直流功耗为 90 mW, 面积为 1.5 mm×1.5 mm。
双平衡式基尔伯特混频器 GaAs mHEMT工艺 单片微波集成电路 double balanced Gilbert mixer GaAs mHEMT Monolithic Microwave Integrated Circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 179
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
建立了包含镜面反射分量的毫米波全息成像中的部分发育散斑模型。将部分发育的散斑模型与毫米波全息成像的卷积过程相结合,推导了等效散射中心个数,建立了散斑对比度与高斯粗糙面均方根高度、相关长度和成像分辨率的关系。基于近场物理光学法,对随机粗糙面的毫米波全息散斑图样进行了蒙特卡罗仿真和散斑对比度分析。结果表明,当等效散射中心个数较少时,该模型与随机积分法及仿真所估计的散斑对比度一致,优于传统模型的估计结果。
全息 毫米波全息成像 部分发育散斑 粗糙面散射 镜面反射
1 中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心, 四川 成都 610200
2 中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
介绍了基于反向平衡式二极管和石英基片完成, 而非集成电路的0.68 THz和1.00 THz频段平衡式三倍频.此项工作提高了二极管等效电路模型, 该二极管模型不仅包括I/V和C/V, 同时还加入了等离子体共振和趋肤效应, 将薄膜电路减薄至15 μm, 机械加工精度提高至3 μm内, 使工作频率提高至1.2 THz.通过场路协同仿真, 利用高精度太赫兹装配工艺, 最终实现工作频率为0.68 THz和倍频效率为1 %的三倍频器, 工作频率为1.00 THz和倍频效率为0.6 %的三倍频器, 输出相对带宽均大于10 %.
太赫兹 平衡式三倍频 肖特基二极管 反向平衡二极管 石英基片 terahertz balance tripler Schottky diode LEC model LEC模型 antiparallel diodes quartz glass 红外与毫米波学报
2019, 38(2): 02154
1 中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心, 四川 成都 610200
在针对人体安检的站开式太赫兹阵列雷达三维成像中, 散斑效应严重影响了对体表隐藏违禁品的检测和识别性能, 为此, 对全息散斑进行有效抑制有着迫切的需要。利用目标旋转带来的角度自由度, 结合目标散射对角度的敏感性, 提出了一种基于相关视角多视校正的太赫兹全息雷达散斑抑制方法。在理论上推导了全息雷达散斑强度在相关角度照射下的归一化协方差表达式, 给出了相关视角多视处理后的散斑对比度。在实验上利用340 GHz站开式MIMO阵列成像系统的快速成像的优势, 对低速旋转目标在相关视角下的单视成像结果进行成像空间旋转校正、目标配准和多视处理。处理后散斑对比度降低至单视散斑的44％, 散斑得到了有效抑制, 目标轮廓明显, 细节更加丰富。该方法能够在不增加系统复杂度的条件下有效抑制散斑噪声, 实现图像增强。
太赫兹雷达 散斑抑制 多视处理 相关散斑 terahertz radar speckle reduction multi-look processing speckle correlation 红外与激光工程
2019, 48(1): 0125005
中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳 621999
介绍了一种太赫兹站开式大视角三维成像雷达系统。系统可用于人体隐藏危险品的成像检测，采用二维非均匀逐点扫描的工作方式，视场范围达到0.6 m×1 m，成像速度达到2 s。系统工作于0.34 THz，采用直径450 mm椭球镜聚焦，在5.8 m的成像距离实现了2 cm的方位分辨力。为了改善回波动态范围，采用相位噪声相消的系统结构。系统采用调频连续波(FMCW)雷达线性调频信号作为工作波形，工作带宽达到12 GHz。成像结果显示，系统校正后的距离分辨力可达到2 cm，能够实现隐藏危险品的有效检测。
站开式成像 太赫兹成像 视场 线性度校正 standoff imaging terahertz imaging field of view nonlinearity calibration 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(5): 757
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621999
2 中国工程物理研究院 微系统与太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621999
3 国防科技大学 电子科学与工程学院ATR实验室, 湖南 长沙 410073
从方程描述、方程求解和方程解析解三个层面, 对雷达成像和衍射层析的内在联系进行了系统性梳理.首先, 介绍了描述成像问题的电磁散射方程, 发现描述雷达的方程是二维的面积分方程, 而描述衍射层析的方程是三维的体积分方程.指出成像对象不同是导致方程不同的根源, 并利用等效原理建立了两种成像间的联系.其次, 指出两种成像的相同点是, 对非线性的电磁散射方程的线性化近似求解.最后, 指出两种成像的回波信号(在空间谱域)和成像目标(在空间域)均构成一组傅里叶变换对.给出了两种成像的解析解的统一数学模型, 即成像结果可表示为观测点(散射系数或散射势)卷积点扩展函数(PSF)的形式.通过PSF对两者的成像性能进行了比较.
雷达成像 衍射层析成像 电磁逆散射 等效原理 线性化近似 傅里叶成像 点扩展函数 radar imaging diffraction tomography inverse scattering equivalence principle linear approximation Fourier imaging point spread function
