强激光与粒子束
2024, 36(1): 013011
1 国防科技大学 电子科学学院，长沙 410073
2 信息工程大学，郑州 450001
设计了一种工作在S波段的能量选择表面，可实现超宽带自适应强电磁防护。该结构由两层金属周期结构组成，顶层为两个对称分布的金属条和一个金属片，金属条与金属片间加载两个PIN二极管；底层为十字架结构。当入射电磁波场强低于阈值时，能量选择表面工作在透波状态，电磁波可以传播；当入射电磁波场强超过阈值时，金属条和金属片之间产生的感应电压使得PIN二极管导通，此时能量选择表面进入防护状态，电磁波被屏蔽。通过对能量选择表面在PIN二极管导通和截止状态下的表面电流和电场分布以及等效电路模型进行分析，解释了该结构的工作原理。采用PCB制作工艺加工了实物样板并对弱场入射下的插入损耗以及强场入射下的防护效能进行测试。实验和仿真结果匹配性良好，表明该能量选择表面在透波状态下的工作中心频率为2.7 GHz，插入损耗小于1 dB的工作频带为2.2～3.5 GHz；在防护状态下，工作频带的防护效能大于10 dB，达到了超宽带的要求。
能量选择表面 强电磁防护 S波段 超宽带 自适应响应 PIN二极管 energy selective surface strong electromagnetic protection ultra-wideband S-band adaptive respondse PIN diode 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033003
中山大学 电子与通信工程学院，广东 深圳 518107
全球定位系统（GPS）在被广泛应用的同时，也容易受到外界的干扰，因此研究GPS导航接收机的可靠性具有重要意义。超宽带（UWB）电磁脉冲具有陡峭的上升沿和宽频谱，能够对GPS进行干扰，是一种新型导航干扰手段。通过分析重频超宽带电磁脉冲的能量谱线分布情况探究了其对GPS导航接收机的干扰机理，对重频UWB电磁脉冲对GPS接收机干扰效果与脉冲参数之间的关系进行了研究。结果表明：重频UWB电磁脉冲可以对导航接收机射频前端电路造成非线性干扰，降低接收机的捕获性能，提高脉冲场强或者重频可以增强干扰效果，甚至导致接收机失去捕获能力。
电磁脉冲 超宽带 导航接收机 捕获性能 压制干扰 electromagnetic pulse ultra-wideband navigation receiver acquisition performance suppress jamming 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033011
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学 空天科学学院，湖南 长沙 410073
随着智能技术和设备的不断发展，精确定位技术在**领域的应用越来越广泛，其应用场景涵盖室外和室内环境。全球卫星导航系统定位技术在室外环境中定位精度高，提供信息丰富，应用十分普遍。然而，由于墙壁、树木、玻璃等障碍物的遮挡，其在室内环境中的定位精度明显下降。超宽带技术以其定位精度高、时空分辨率强、传输速率快、成本低而显示出明显的优势。在室内环境中，各种障碍物使超宽带系统的基站和标签之间的传播通道被阻挡，由于超宽带信号的非视距传播现象，超宽带系统的定位精度明显下降。文中基于深度学习技术，提出了一种深度神经网络用于超宽带非视距传播影响抑制，该深度神经网络兼具ResNet网络和Non-local模块的优点，既可防止网络层数增加时网络性能不升反降的问题，也可捕获输入数据的全局特征，建立超宽带系统原始信道脉冲响应和测距误差之间的映射关系。相关实验结果显示，该方法可将超宽带系统在非视距传播条件下的测距平均绝对误差从0.1242 m降低至0.0681 m。与传统方法相比，该方法可消除人工统计超宽带信号波形特征耗费大量时间的缺点，可进一步提高超宽带系统在非视距传播条件下的定位精度，具有鲁棒性强、应用范围广的优点，可为**领域室内高精度定位提供技术支撑。
超宽带技术 深度学习 非视距传播 ResNet网络 Non-local模块 Ultra-Wideband deep learning Non-Line-of-Sight ResNet Non-local 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230183
1 湖南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410082
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆400060
该文提出了一种获得相对带宽约为70.61%的基于氮化铝薄膜的超宽带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器的设计方法，即在中心频率为6.5 GHz下滤波器的带宽为4.835 GHz。仿真分析表明，通过串并联电感的方式，并在电感端串并联电容，可消除因增加电感而带来的谐波谐振点干扰对带通的影响，实现了FBAR滤波器的超宽带。该工作开辟了设计和制作带宽超过3 GHz的超宽带体声波滤波器的新途径。
薄膜体声波谐振器 FBAR滤波器 超宽带体声波滤波器 氮化铝 thin film bulk acoustic resonator FBAR filter ultra-wideband bulk acoustic wave filter aluminum nitride
1 上海电力大学 电子与信息工程学院，上海 201306
2 中电科微波通信(上海)有限公司，上海 201802
为满足高速率无线通信对超宽带(UWB)传输的要求，该文设计了一种高隔离度超宽带多输入多输出(MIMO)槽天线。天线采用共面波导(CPW)馈电，印制在相对介电常数为4.4的FR4介质基板上。通过对天线地板切角，天线实现了良好的阻抗匹配。实测阻抗带宽为2.88~11.18 GHz，相对带宽达118.1%。为了降低耦合度，两个辐射单元间采用中和线结构，实现了天线的高隔离度。实验表明，在工作频带内，天线的端口隔离度大于20 dB，包络相关系数(ECC)小于0.002，分集增益(DG)大于9.996 dB，分集性能良好，该天线适用于超宽带无线通信系统。
超宽带天线 共面波导馈电 中和线 槽天线 高隔离度 MIMO天线 ultra wideband antenna coplane waveguide feed neutralization line slot antenna high isolation MIMO antenna
华北电力大学电气与电子工程学院, 北京 102206
相较于传统的二维频率选择表面, 三维频率选择表面能产生更多谐振点而提供更大带宽, 更容易达到小型化的要求, 能够提供更稳定的频率响应, 因而成为研究热点。本文提出了一种多级正交菱形结构的新型三维频率选择表面, 其基本单元结构是正交的菱形金属丝, 在其外部注入介电常数为2.2的聚合物作为支撑。入射角在0°~50°的条件下具备9.2 GHz共同带宽, 相对带宽超过50%, TE和TM极化的最大插入损耗皆不超过1 dB。该结构具备三个谐振点, 形成原因分别为正交菱形金属结构的谐振、结构和介质端面相互耦合产生的谐振, 以及介质端面的一阶法布里-珀罗谐振。通过调节介质的介电常数, 可利用更高阶的法布里-珀罗谐振进一步设计出通宽更宽的空间滤波器。考虑到工程应用, 文中也评估了此设计对天线远场方向图的影响。
三维频率选择表面 超宽带 角度稳定 低损耗 法布里-珀罗谐振 空间滤波器 three-dimensional frequency selective surface ultra-wideband angular stability low loss Fabry Perot resonance spatial filter
魏师铎 1,2,3缑永胜 1,2,3,*杨阳 1,2,3冯鹏辉 1,2,3[ ... ]杨懿豪 1,2,3
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
针对行波选通分幅相机超宽画幅驱动需求，基于宽带多节威尔金森脉冲功率合成方法，设计了一款高压驱动脉冲源。基于有限元分析方法，采用仿真软件对脉冲功率合成电路进行了仿真，系统分析了端口驻波比、插入损耗、端口隔离度、幅相一致性等参数。根据仿真分析完成了脉冲功率合成电路研制，验证系统最终能够利用8路峰值电压为1.3 kV左右、脉冲宽度为3.5 ns左右、脉冲前沿在600 ps左右的单路脉冲合成峰值电压超过3.2 kV的高压脉冲，脉冲宽度在3 ns以内，脉冲前沿在600 ps以内。脉冲频谱范围在300 MHz到3 GHz范围内的两路合成效率为83.5%，特定频率下为88%，八路脉冲合成效率为58%，特定频率下可以达到68%。通过该电路合成的高压脉冲可用于驱动宽20 mm、长95 mm、等效阻抗6 Ω左右的微通道板实现选通成像，验证了基于宽带多节威尔金森电路实现脉冲功率合成，提高分幅相机驱动脉冲功率的可行性。目前基于该技术的高压驱动脉冲源已应用于I-MCP1.0型分幅相机。
分幅相机 超宽带脉冲 脉冲耦合 威尔金森功分器 超宽画幅 功率合成 微通道板 Framing camera Ultra-wideband pulse Pulse coupling Wilkinson power divider Super wide frame Power synthesis Microchannel plate
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
设计了一种基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器。数值模拟表明：对于横磁（TM）波，当入射角由0?增加到60?时，在17~55 μm波长范围内，吸收器的吸收率可以保持在90%左右；对于横电（TE）波，当入射角由0?增加到55?时，在10~55 μm波长范围内，依然可以实现90%左右的高效吸收；当TM波或TE波垂直入射时，在16~60 μm波段，吸收率大于90%，吸收带宽可以达到54 μm。当二氧化钒的电导率从20 S/m逐渐变化到2×105 S/m时，超宽带吸收器可转换为多峰吸收器。与之前报道过的基于二氧化钒的吸收器相比，所设计的吸收器的带宽和可调性得到了显著改善。该吸收器有望在偏振探测器、热辐射器、红外传感器等领域中得到应用。
表面光学 红外线吸收器 超宽带吸收器 VO2 LiF TiO2 表面等离子体共振 中国激光
2023, 50(19): 1913001
Author Affiliations
Abstract
1 Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University, Birmingham, UK
2 DTU Fotonik, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark
3 Department of Electronics and Telecommunications, Politecnico di Torino, Torino, Italy
Bismuth-doped fiber amplifiers offer an attractive solution for meeting continuously growing enormous demand on the bandwidth of modern communication systems. However, practical deployment of such amplifiers require massive development and optimization efforts with the numerical modeling being the core design tool. The numerical optimization of bismuth-doped fiber amplifiers is challenging due to a large number of unknown parameters in the conventional rate equations models. We propose here a new approach to develop a bismuth-doped fiber amplifier model based on a neural network purely trained with experimental data sets in E- and S-bands. This method allows a robust prediction of the amplifier operation that incorporates variations of fiber properties due to manufacturing process and any fluctuations of the amplifier characteristics. Using the proposed approach the spectral dependencies of gain and noise figure for given bi-directional pump currents and input signal powers have been obtained. The low mean (less than 0.19 dB) and standard deviation (less than 0.09 dB) of the maximum error are achieved for gain and noise figure predictions in the 1410–1490 nm spectral band.
Bismuth Doped fiber Amplifier Neural network Multi-band Ultra-wideband Optical networks Optical communications Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2022016
