1 北京交通大学 机械与电子控制工程学院， 北京00044
2 北京交通大学 智慧高铁系统前沿科学中心， 北京100044
3 北京特种机械研究所，北京10014
地铁隧道断面轮廓参数测量过程中，需要对高速激光雷达点云进行高精度系统标定。特别是大场景隧道环境，对标定模板要求高，标定过程复杂，检测精度影响大。针对此问题，本论文提出了一种新颖的适用于地铁隧道轮廓点云的标定方法，并基于双激光雷达测量系统，进行了算法研究。本方法设计了专用的手推行便携式标定系统，利用由点云数据提取的标定板线特征，建立目标函数，通过混合了遗传算法和Levenberg-Marquardt算法的非线性优化方法，寻找全局最优解从而实现对激光雷达的标定。实验结果表明：本方法对于两侧钢轨顶轨的标定误差在±1.5 mm以内；静态测量精度X误差在±1 mm内、Y误差在±4 mm内；当采集系统以5 km/h的速度进行数据采集时，动态测量精度X误差在±4 mm内、Y误差在±6 mm内。本方法能够实现激光雷达的高精度标定，算法鲁棒性强，具有易操作、环境适应性强的特点。
激光雷达 地铁隧道 点云标定 共面约束 隧道断面 Lidar metro tunnels point cloud calibration coplanar constraints tunnel section
天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
单目视觉中的参考点共面问题是计算机视觉领域内一个基础而重要的问题。建立了针对共面参考点的PnP（Perspective-n-Point）问题模型，并提出了一种稳健的解决方法，具体包括直接法和迭代法两个部分。在直接法环节，针对位姿恢复过程中存在的尺度不统一问题，利用奇异值分解方法对旋转矩阵的恢复进行改进，获得相机位姿估计结果，并将此结果用作迭代法的初始值。在迭代法环节，介绍了以物方空间共线性误差为目标函数的正交迭代算法，为提升该算法的稳健性，研究了加权正交迭代算法，确立了重投影误差中外点的判定阈值并以此为依据引入了权重信息。实验结果表明，在参考点数量较少或少量异常值存在的条件下，所提方法具有良好的计算精度及稳健性，有较高实用价值。
单目视觉 共面参考点 位姿估计 共线性误差 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411004
1 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁大连 1160
2 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁大连 116026
设计了一种新型的基于非对称共面波导(ACPW)馈电复合左右手传输线(CLRH-TL)的四频段混合小型化天线。天线由非对称共面波导接地面加载互补开口谐振环缝隙、单极子天线终端加载复合左右手传输线单元组成, 将常规单极子天线与超材料结构的零阶谐振器天线双模式混合。实测结果表明: 天线回波损耗大于 10 dB的阻抗带宽分别为 1.55~1.65 GHz,2.4~3.7 GHz, 5.15~5.36 GHz,5.71~5.89 GHz, 通带内具有良好的辐射特性。天线结构简单紧凑, 易于集成, 可应用于 GPS,WLAN和 WiMAX无线通信系统中。
非对称共面波导 复合左右手传输线 零阶谐振 互补开口谐振环 多频 Asymmetric Coplanar Waveguide Composite Left and Right Handed Transmission Line zero-order resonator split-ring resonator multiband 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 1053
为了满足目前可植入式医疗设备对天线小型、宽带、频率性能稳定的需求，提出一种新型医疗频段(ISM)可植入式天线，天线具有阶梯形状的对称结构，共面波导馈电。采用立方体形状的人体模型填充肌肉，天线置于人体中心部位，仿真设计天线覆盖医疗频段(ISM)，分析了天线处于胃、小肠、皮肤等组织材料中仍能够覆盖 ISM频段。在配制的模拟人体肌肉溶液中对天线进行测试，带宽为 2.02~2.5 GHz。天线尺寸 4 mm×11.9 mm×0.8 mm，采用 FR-4材料，与目前已有的可植入式天线相比，天线具有体积小、带宽宽、制作成本低等优点，可应用于心脏起搏器、胶囊内镜等可植入式医疗设备。
可植入式天线 ISM频段 小天线 共面波导型天线 implantable antenna Industrial, Scientific, and Medical band small antenna Coplanar Waveguide(CPW) antenna 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(7): 702
1 贵州大学 大数据与信息工程学院，贵阳 550025
2 贵州民族大学 机械电子工程学院，贵阳 550025
天线在通信系统中起着关键作用，但单一频段的天线已经无法满足如今的需求，因此多频天线的研究非常必要。文章提出了一种基于共面波导馈电的多频微带天线。该微带天线将刻蚀在基板导电表面的环形缝隙作为初始结构，之后在基板的不同位置加载电偶极子、超材料互补开口谐振环（CSRR)、交指电容加载环型谐振器（IDCLLR)及U形槽，从而实现微带天线的多频谐振。研究结果表明，天线能够同时在无线局域网(WLAN)波段（2.42~2.51 GHz）、全球微波互联网(WIMAX)波段（3.63~3.74 、 5.45~5.66 GHz）、卫星通信业务上行频（3.94~4.08 GHz）、国际移动通信系统（IMT-2020(5G)）通信波段（4.84~4.98 GHz）、卫星通信业务下行频（5.88~6.24 GHz）和X波段（7.19~7.85 GHz）7个频段内谐振。使用网络分析仪对天线实物的回波损耗进行测试,测试结果与仿真结果基本吻合，具有良好的工程意义。
微带天线 多频 共面波导馈电 超材料 开槽 谐振 microstrip antenna multi-frequency coplanar waveguide feed metamaterial slot resonance
江苏大学 电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013
针对环境混合能量收集 (天线)的小型化设计目标, 设计一种基于聚偏氟乙烯 (PVDF)压电材料的双频段共面波导 (CPW)天线。天线的主要辐射单元为矩形铜皮贴纸, 两侧对称的 L型铜皮贴纸形成共面波导馈电结构, 并作为微扰单元改变天线的表面电流分布, 实现双频的设计要求。天线设计并制造在 PVDF压电薄膜上, 由于压电材料本身所具备的压电特性和高介电常数, 该天线可同时收集射频与振动 2种能量, 天线尺寸得到有效减小。实验结果表明: 该天线可同时工作在2.4 GHz和 5.8 GHz的常用工业、科学与医学( ISM)频段, 峰值增益分别为 0.77 dB和 2.47 dB。
PVDF压电薄膜 共面波导 双频段天线 混合能量收集 PVDF piezoelectric film Coplanar Waveguide dual -band antenna hybrid energy harvesting 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 692
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米真空互联实验站, 江苏 苏州 215123
2 材料科学姑苏实验室, 江苏 苏州 215123
研制具有实用价值的超导量子系统需要进一步提高量子比特的质量, 目前材料及核心表界面缺陷是限制量子比特相干时间的重要因素。微波谐振器作为超导量子芯片的重要组成部分, 可用于表征材料质量及相关器件制备工艺优劣。利用分子束外延 (MBE) 技术在本征硅 (111) 衬底上生长铝 膜, 制备 λ/4 共面波导谐振器。通过硅衬底的处理和高质量铝薄膜的制备, 在 20 mK 的温度和近单光子探测功率下将谐振器本征品质因子提升到 106。
量子电子学 共面波导谐振器 低损耗 品质因子 单光子 quantum electronics coplanar waveguide resonator low loss quality factor single photon
1 合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 教育部应用物理网上合作研究中心,安徽 合肥 230009
在固态自旋量子调控实验的微波系统中,辐射结构的传统实现方法存在制作成本较高,金属层结合力较弱等缺点。现有一种基于导电膜材料的电化学镀铜工艺方法可用于精度要求较低的辐射结构的实现。本文将该工艺应用到高频性能较好、磁场转化效率较高的共面波导辐射结构的实现中。由于共面波导辐射结构对工艺的精度要求较高,间接增加了其制作难度。本文对原有工艺方法做出了一系列改进,在完成了基于CST MWS软件的模型仿真以及工艺实现后,通过量子调控实验验证,在输入功率约为1 W的条件下,共面波导辐射结构在2.8 GHz频点处产生了强度约为6.58Gauss的交变磁场。结果表明,本文的工艺方法可有效地实现共面波导辐射结构的制作,且性能较好。相比于传统微纳加工工艺,这种导电膜材料的电化学镀铜工艺方法缩减了步骤流程,较大幅度地降低了工艺实现的成本。
量子调控 共面波导 辐射结构 电化学镀铜 交变磁场 quantum manipulation coplanar waveguide radiation structure electrochemical copper plating alternating magnetic field
1 青岛大学电子信息学院，山东 青岛 266071
2 南京航空航天大学 航天学院，南京 江苏 211100)
3 青岛大学物理学院，山东 青岛 266071
提出一种以柔性材料为衬底的新型可植入天线，天线初始结构为对称状共面波导天线，对此天线在对称面进行切半得到半切共面波导天线。采用HFSS在单层人体模型中对半切天线进行设计与分析，仿真 结果表明天线在不同人体组织中会产生频率偏移，但在皮肤、肌肉、小肠中均能覆盖工业、科学和医疗频段(ISM)。仿真结果还显示天线在改变衬底厚度的情况下仍具有宽的带宽。对天线进行加工，采用猪肉馅和果冻 状模拟皮肤分别对天线进行测试，其|S11|<-10 dB的带宽分别为1.91~2.65 GHz与2.19~2.79 GHz，天线在2种环境中的测试带宽均能覆盖ISM频段，天线尺寸为6 mm×13.5 mm×24 mm。将天线与圆柱体共形，在肉馅中 测试带宽为2.26~3.11 GHz，与目前已有天线相比，本文天线具有尺寸小、质量轻、带宽宽的特性，可应用于胶囊内视镜、无线心脏起搏器等可植入医疗器件中。
共面波导天线 柔性天线 可植入天线 工业、科学和医疗频段 Coplanar Waveguide antenna flexible antenna implantable antenna Industrial, Scientific, and Medical band 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 241
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist), Department of Electronic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Center for Flexible Electronics Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
3 Flexible Intelligent Optoelectronic Device and Technology Center, Institute of Flexible Electronics Technology of THU, Jiaxing 314006, China
An equivalent circuit model including multi-section distributed parameters is proposed to analyze wideband photodiodes (PDs) with coplanar waveguide (CPW) electrodes. The model helps extract CPW parameters as well as intrinsic bandwidth parameters so that the influence of the CPW structure can be investigated, making it valuable for the design of high-performance PDs. PDs with an inductive 115 Ω impedance CPW are fabricated, and the 3 dB bandwidth is improved from 28 GHz to 37.5 GHz compared with PDs with a conventional 50 Ω impedance CPW.
photodiodes photodetector high-impedance coplanar waveguide Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 061301
