研制了一种基于基片集成波导的W波段平面注入锁定谐波振荡器.为了获得大的注入功率, 注入锁定谐波振荡器采用基波端口强耦合结构, 利用谐波提取技术的频率倍频作用, 自由振荡输出频率在90.2 GHz附近.当基波注入信号在45.08 GHz附近时, 锁定带宽大于120 MHz, 输出功率大于6.5 dBm.将该平面集成的注入锁定谐波振荡器与低频参考信号同步, 能够产生稳定的W波段低相噪信号.

在包络函数近似下采用K.P理论计算了InAs/Ga(In)Sb II类超晶格材料的能带结构.同时, 计算了超晶格材料的电子有效质量和空穴有效质量, 以及不同的结构对应的吸收系数.在此基础上使用了考虑包括界面在内的四层超晶格模型进行能带计算, 并与实验结果进行比较, 超晶格材料响应截止波长的结果更为接近实验值.不同的界面也会引起能带结构的变化, 带来截止波长的变化.对于应变补偿的InAs/GaSb超晶格材料, 非对称InSb界面相比对称界面有更大的截止波长.

利用旋涂法制备并采用氢气退火处理得到P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜, 在XRD图像上可以观察到在2θ=38.1°的Ag(111)相的衍射峰, 同样在SEM图像上观察到银纳米粒子的存在.在薄膜的红外透射光谱上可以观察到β相特征峰的蓝移, 这可归结为银纳米粒子与偶极子的相互作用.银纳米粒子的掺杂增强了薄膜的铁电和介电性能.与传统退火方式处理的纯P(VDF-TrFE)薄膜相比, 纳米银掺杂比例为10%的P(VDF-TrFE)/Ag复合薄膜的铁电剩余极化强度和介电常数分别提高了32.5%和13.3%.介电损耗不随纳米银掺杂比例的增加而变化的现象不符合渗流理论.

针对毫米波被动成像应用, 设计了工作频率为84～94 GHz的16阵元焦平面阵列天线.聚焦天线采用500 mm口径的旋转抛物面以获得0.47°角分辨率; 16馈源排成4×4阵列, 相邻列馈源在垂直方向交错排列, 使天线在垂直方向采样波束密度增加一倍, 满足Nyquist采样要求; 采用电流分布法并利用MATLAB编程计算馈源偏焦时天线辐射场分布, 对馈源阵列排列参数进行优化设计.成像实验结果表明, 天线沿水平方向扫描一次即可获得场景成像二维完全采样数据, 成像耗时比传统扫描采样方式减少一倍.

提出一种双包层结构Ge/GeO2介质膜空芯中红外光纤.先采用排布法拉制出包层带有多层空气孔的空芯毛细管, 最外层涂有一层硅胶, 以加强其机械强度, 然后利用化学气相沉积和还原方法在空芯石英毛细管中制备出GeO2-Ge的多层介质反射膜, 该膜层提高了Ge/GeO2膜层在短波段的反射效率.经光谱检测分析, 该光纤可传输波长为3-12μm, 并且中间没有出现大的吸收峰.

利用微细加工技术, 制作出金属矩形孔阵列, 从实验和理论上研究了金属矩形孔阵在THz波段的透射极大值和极小值产生的规律.并利用透射极大值频率随矩形孔长度增大而向低频移动的特性, 在同一层金属上, 利用不同尺寸的金属孔结构形成复合金属孔阵列, 设计出中心频率可调节、频率拓宽的频率选择器件和频率拓宽器件.此研究为太赫兹滤波器等无源器件提供了新的设计思路和加工方法, 对太赫兹波技术的发展具有重要意义.

搭建了以0. 2 THz返波管振荡器源、热释电探测器、小型自动旋转光学平台等组成的太赫兹波目标散射特性实验测试系统, 对两种不同粗糙度铜盘表面的散射特性进行了测试, 表明: 太赫兹金属粗糙目标散射中导体表面的感应电流产生电磁散射和粗糙导体表面引起的朗伯散射是同时存在的; 在斜入射时这种近似于朗伯体的金属粗糙表面几乎可以被看成镜体, 但随着目标表面的粗糙度变大, 反射变弱, 散射增强, 主峰向小于反射角的方向偏移; 在垂直入射的情况下, 散射角小于40度时散射曲线下降较快, 超过40度散射曲线变化变得很缓慢, 但在50度附近很多材料都会出现一个小的散射峰.

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收, 可用于火灾安全和红外隐身.将水雾视为吸收、发射、各向异性散射的非灰介质, 考虑水雾自身辐射、多重散射和环境影响, 利用Mie理论和谱带离散计算雾滴的辐射特性参数; 将辐射传输方程(RTE)和能量守恒方程(ECE)耦合计算, 建立红外辐射在水雾中的衰减模型.利用该模型计算了光谱半球透射率, 通过与朗伯比尔定律作对比, 反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素会降低水雾遮蔽效率.

通过对两种花岗岩进行室内常温下单轴压缩加载, 利用热红外光谱辐射计(8～14 μm)对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测, 研究岩石受力过程热红外光谱变化特征, 揭示其应力敏感波段. 结果表明, 花岗岩辐射亮度(增量)与应力呈线性关系, 矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响. 按红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析, 揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4～10.6 μm, 中心波长为8.75 μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2～11.7 μm, 中心波长为10.25 μm. 上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段.

针对8 mm波段综合孔径辐射计射频前端电尺寸较大、采用常规Y形阵列布局系统成像视场范围小的缺点, 首先提出了一种星形天线阵列布局, 它使可视度函数采样点之间的间隔变为天线单元间隔的一半, 从而使系统的成像视场扩大到原来的两倍; 然后, 针对星形阵列可视度函数采样点缺失的问题, 研究了背景对消与凸集投影相结合的图像反演算法, 并进行了成像仿真.仿真结果验证了该反演算法的有效性.

光谱解混是高光谱数据分析的重要技术之一.全约束(即非负性约束和归一化约束)最小二乘线性光谱混合模型(FCLS-LSMM)具有模型简单和物理意义明确等优点而得以广泛使用.然而, FCLS-LSMM的传统优化求解方法的迭代过程非常复杂.近年提出的几何方法为降低LSMM的求解复杂度提供了新思路, 但是所获得的结果并非真正意义上的全约束最小二乘解.为此, 建立了一种完全符合FCLS要求的LSMM几何求解方法, 具有复杂度低和可以获得理论最优解等优点.实验表明了所提出方法的有效性.

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端, 该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计, 并应用于毫米波无线系统.首先, 设计了2×2线极化空气腔阵列天线, 通过采用新颖的内埋空气腔体结构, 使天线最大增益提高了2.9 dB.其次, 将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9 dB, 3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计, 实现了三维无线接收前端.在集成结构中, 通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB, 通过集成滤波馈电网络, 其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能, 可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.

高光谱图像分类是高光谱数据分析的重要研究内容.相关向量机由于不受梅西定理的限制、不需要设置惩罚因子等优势受到广泛关注.由于高光谱数据具有较高的维数, 当训练样本较少时, 高光谱数据的分类精度受到严重的影响.通常解决这种现象的办法是对原数据进行特征降维处理, 然而多数基于filter模型的特征选择算法无法直接给出最优特征选择个数.为此提出利用蒙特卡罗随机实验可以对特征参量进行统计估计的特性, 计算高光谱图像的最优降维特征数, 并与相关向量机结合, 对降维后的数据进行分类.实验结果表明了使用蒙特卡罗算法求解降维波段数的可靠性.相比较原始未降维数据, 降维后的高光谱图像分类精度有较大幅度的提高.

为了提高扫描成像系统对于点目标的探测性能, 提出了时－空过采样点目标探测体制, 并对其进行了目标检测性能分析.首先, 分析了单采样体制在点目标探测中易存在跨像元导致的目标能量分散问题, 以及探测器随机高强度噪声及空间质子流尖峰信号导致的虚警问题; 然后, 提出了用于点目标扫描探测的时-空过采样体制.最后, 基于图像信噪比对相同光学系统下单采样和时－空过采样系统的目标检测性能进行了比较分析.分析结果表明, 通过采样方式能够实现目标能量集中到一个像元, 保证了图像信噪比需求.通过高分辨率融合使得目标尺度大于噪声及尖峰的尺度, 目标尺度最大扩展至3×3像元, 基于目标空间相关的处理可以有效降低了虚警, 提升系统检测性能.

提出一种结合高分辨率遥感图像的光谱相似性与相位一致边缘检测模型的分水岭分割方法.分水岭分割算法的性能依赖于图像边缘梯度图.利用同类地物的光谱相似性特点, 可有效抑制相位一致模型边缘检测中产生的伪边缘和噪声信息, 从而获得更好的遥感图像分割结果.首先基于目标像元与其邻域像元之间的光谱曲线距离之和定义光谱相似性模型, 结合相位一致模型获得边缘响应强度; 然后利用自动标记分水岭变换方法实现高分辨率遥感图像分割.基于此方法和其它方法进行了分割实验, 并利用基于多光谱信息熵方法对分割结果进行了非监督评价和比较, 同时对比分析了计算耗时.结果表明此方法可有效抑制遥感图像过分割现象, 并取得较好的分割结果.

提取和补充新的信号参数是解决复杂体制雷达辐射源信号分选难题的有效手段, 模糊函数主脊切面特征是众多新特征参数中较为可行的特征之一.为更快速地搜索信号的模糊函数主脊切面, 文章构建了一种优势遗传搜索的智能算法, 并采用统计假设检验理论对数据进行分析和检验.实验结果表明, 所提方法可使模糊函数主脊切面的平均搜索耗时降低为原方法的28.6%, 且能以较高的概率成功搜索到精度更高的切面特征, 证实了所提方法的有效性和可行性.

简要阐述了AOTF的光学滤波机理和AOTF成像光谱仪的系统架构, 研制了一套基于AOTF的地面成像光谱试验系统, 将其应用于青藏高原多尺度遥感试验, 针对高原植被试验区获取了不同尺度的成像光谱数据, 为多尺度遥感试验提供了更为丰富的地面支持及比对数据.通过对数据的处理分析, 证明了该技术在工程上的可行性, 并为遥感图像混合像元分解等问题提供了新的解决方案.

研究两面针的红外指纹图谱与抗肿瘤活性之间的相互关系.基于不同产地的两面针氯仿提取物的红外指纹图谱特征峰强度及其抗肿瘤活性的效果, 采用后退法构建以两面针抑制人胃腺癌7901和人宫颈癌Hela两种肿瘤细胞株的谱效模型.所建立数学模型的预测值与实际测量值的偏差率全部在10%以内, 说明两面针红外指纹图谱和两面针抗肿瘤活性之间具有相关性.结果表明, 生物碱类成分在两面针抗肿瘤药效活性中发挥了重要的作用.