天基信息传输分发体系中新频段及新体制梳理

文章介绍了激光通信、太赫兹通信和量子通信等新的通信频段及通信体制在天基信息传输分发体系中的应用前景。激光通信链路可用于构建未来空间骨干网,附加在激光链路上的量子光通信链路可以极大提升链路保密性能,太赫兹通信链路可能在未来卫星星座及伴随飞行集群内部高速数据交换场合提供大带宽及灵活组网的通信能力。各种新形式的链路技术结合起来,可以为天基信息传输分发系统提供支撑。     

太赫兹光谱探测技术发展现状与趋势*

光谱探测技术在物质识别、材料科学、生化及医药研究中有着广泛的应用。太赫兹波作为频率介于毫米波和红外之间的电磁波,由于其独特的光谱性质,近年来在光谱探测领域扮演着重要的角色。相比其他频段的光谱探测,极性分子对太赫兹光谱的特性吸收和太赫兹波的强相干性,使得太赫兹光谱探测可以直接获得材料的物化性质。首先介绍太赫兹技术原理,然后介绍太赫兹光谱技术特点、发展历程与现状,最后给出太赫兹光谱技术发展趋势。     

基于Cubesat平台的874 GHz冰云探测仪设计

冰云探测对气候预测有重要价值,但因冰云粒子的影响,传统气象观测方法很难有效观测气候。太赫兹波的信号带宽较宽、波束较窄,在冰云探测上比使用微波毫米波更具优势。太赫兹冰云探测仪作为被动接收设备,具有体积小、功耗小的特点,与成本低、研发周期短、可以实现组网观测的Cubesat卫星平台有较高的契合度。以冰云探测为背景,分析太赫兹冰云探测仪系统指标,设计874GHz接收机系统的链路。在确保接收机系统性能的同时注重简化链路,减少体积功耗,以适应Cubesat平台,并结合工程经验在链路设计时采取预留增益余量、加入隔离器增强匹配等措施保证工程上的可实现性。最后对接收机链路进行ADS仿真,仿真结果能够满足冰云探测仪对接收机指标的需求。     

太赫兹焦平面阵列成像技术综述

太赫兹焦平面阵列成像技术是指以太赫兹波为载波或信息来源,以焦平面阵列为主体架构,兼具全天时全天候、凝视前视、高分辨率、实时视频成像等优点的先进探测感知技术,是太赫兹技术领域重要研究方向。首先回顾了太赫兹探测感知技术的发展历程与现状,重点介绍了几类典型太赫兹探测感知系统。然后,重点聚焦太赫兹焦平面阵列成像技术,分别介绍了太赫兹低频段(1 THz)和太赫兹高频段(1 THz)焦平面阵列国内外现状。最后,对像素级太赫兹探测器的一般性概念和发展趋势进行了总结和展望。     

太赫兹雷达前沿探测成像技术

综述几种典型的太赫兹雷达前沿探测成像技术。首先,回顾太赫兹雷达技术的发展历程,分析其实用化进程中面临的挑战;然后,分别从太赫兹雷达增程、前视成像探测以及雷达信号处理三个方面展开论述,梳理太赫兹单光子探测、里德堡原子探测、孔径编码成像、涡旋目标微动探测以及智能信息处理五种典型的太赫兹雷达探测前沿技术的研究背景、基本原理、技术优势等;最后,对全文进行总结。研究成果有望为突破太赫兹雷达在作用距离、探测体制等方面的技术瓶颈提供可行的技术途径,并进一步推动太赫兹探测机理、方法、器件和系统等全面创新发展,为战场侦察、精确打击以及远程预警等应用提供关键技术支撑。     

太赫兹目标雷达散射截面测量技术

THz波介于微波和红外之间,其所处的特殊频段使其具有很多优越的特性,具有频带宽、波长短、信息容量大等特点。在军事应用上,太赫兹探测技术具有较强的庭隐身能力和目标识别能力。但是,由于太赫兹频段在大气中衰减比较严重,除几个特定的大气窗口外,以目前的技术要实现在大气层内的太赫兹超宽带雷达系统是不现实的。太赫兹波在外太空的无损传播特性,使得其在空间攻防对抗方面将有着及其巨大的应用前景。作为太赫兹雷达系统研制的总体设计、指标论证的前提,目标的太赫兹散射特性必须进行预先研究。文章主要介绍国外的典型太赫兹波目标Rcs测量系统组成及其技术特点,以及本单位在太赫兹RCS测量研究中所取得的成果和开展的主要工作。     

面向未来大容量通信的太赫兹无线通信技术

随着现代社会的发展，信息需求量快速增长，低频段频谱资源逐渐耗尽，无线通信频谱开始向着太赫兹波段（0.1 THz~10 THz）拓展，太赫兹通信技术已然成为未来大容量通信的重要发展方向之一。围绕着太赫兹通信技术，介绍了太赫兹通信特点及其应用场景，太赫兹通信用核心元器件的发展，国内外现有成果对比以及未来可能的发展趋势。同时，分别对微波光子学太赫兹通信系统、全固态太赫兹混频通信系统和直接调制太赫兹通信系统三种不同架构的系统进行分析和讨论，并对太赫兹通信技术的发展趋势以及未来应用场景进行了探讨。     

宽频太赫兹时域雷达系统

利用太赫兹雷达探测散射截面具有经济简便,宽频相参等技术优势。文章基于钛宝石飞秒激光振荡级为泵浦源的太赫兹时域频谱系统搭建了国内第一套太赫兹RCS雷达;利用该雷达测量了坦克模型在太赫兹波段的360°RCS分布;并将测量的太赫兹RCS结果进行了时域和频域的分析,初步探究和总结了太赫兹雷达的时域与频域RCS的主要特点。展示了太赫兹雷达技术在理论与应用方面的良好前景。     

硅基太赫兹频率源关键技术研究进展综述

随着太赫兹技术的发展,由于太赫兹THz(Terahertz)频段具有丰富的频谱资源和相对宽的带宽优势,因此太赫兹频率源表现出广泛的应用前景,如超高速短距无线/有线通信、雷达、医疗、成像和遥感传感器等.本文总结了硅基太赫兹频率源的最新研究成果和存在的问题,概述了近二十年来太赫兹倍频器、太赫兹振荡器、太赫兹天线、太赫兹辐射...     

太赫兹反隐形观测技术发展现状及研究必要性

太赫兹波具有高频率、较强穿透性、相干性和物质“指纹特性”等独特性质,其中高频率使得太赫兹具有高分辨率观测能力。文章主要针对太赫兹隐形目标观测技术进行阐述,跟踪太赫兹隐形目标观测技术的国内外发展现状,理清技术发展趋势及脉络,分析研究必要性,为我国反隐形探测技术提供一种新的途径。     

中国空间站光学遥感载荷的发展研究

光学遥感载荷的空间站平台相比卫星平台具有很大的优势,吸引了包括俄罗斯、美国和欧空局在内的国际空间站成员国争相进行空间站光学遥感载荷的新技术实验验证和对地观测研究。文章介绍了国际空间站光学遥感载荷的观测方式和特点,结合国际空间站光学遥感载荷的应用情况,从新技术实验验证和对地观测两个方面分析了中国空间站光学遥感载荷发展应该注意的问题,为中国空间站光学遥感载荷的发展提出了几点建议。     

水凝物对THz波辐射的衰减研究

文章基于水凝物粒子尺寸与THz波长的大小关系,分别利用Rayleigh近似、Mie理论以及几何光学方法计算了降雨和云雾引起THz波辐射的散射衰减。比较了不同强度的降雨和不同能见度、含水量的云雾对THz波的散射衰减。结果表明,随着频率的增大,THz波段雨衰减先增大后减小;在整个THz波段,含水量较小或能见度较低的云雾的衰减随频率的增大而单调增加,含水量较大或能见度较大的云雾的衰减随频率先增大后减小;在THz波段云雾衰减随能见度的减小和含水量的增加而增大,温度对THz波段的云雾衰减影响不大,在整个THz波段并不存在明显的规律。在THz波频率高端云雾影响较降雨要严重的多。     

太赫兹技术及空间应用国内外发展现状研究

太赫兹（Terahertz,THz）波是频率介于红外和微波的电磁波,太赫兹辐射源的独特性质及其与物质相互作用所表现出的丰富物理和化学特性,使太赫兹技术在通信、遥感等空间领域展现出了巨大的应用前景。文章主要对太赫兹技术及空间应用的国内外发展现状进行研究,并归纳出其发展趋势,为我国太赫兹技术空间应用的发展提供情报支持。     

微波无源遥感有效载荷现状与发展

针对微波无源遥感有效载荷这一卫星有效载荷中发展最早、最成熟的子领域,对从20世纪60年代至今,世界范围内在轨与在研共17个具有代表性的载荷产品进行了研究。综合分析了微波无源遥感载荷在气象、海洋、陆地、大气环境及深空微波遥感等应用领域的发展现状,归纳出无源微波遥感有效载荷向定量应用、功能复合、主被动一体、体制混合、太赫兹探测等方向的发展趋势。总结了我国与欧美发达国家在系统应用水平、反演处理能力、关键部组件性能、研发条件等方面存在的差距,提出了后续发展静止轨道毫米波亚毫米波探测仪、一体化微波成像探测仪、太赫兹冰云探测仪、L波段土壤湿度微波探测仪、亚毫米波临边探测仪、行星探测仪等载荷的设想。     

面向航空航天应用的太赫兹真空电子学源

太赫兹（THz）科学与技术是近年来国际学术研究的前沿和热点,而THz辐射源则是制约THz科学与技术发展的关键因素之一。基于真空电子学的THz源具有功率大和效率高等优势,特别是扩展互作用器件（EIO／EIA）、返波振荡器（BWO）、行波管（TWT）等都可发展为紧凑型的THz源,适合机载和星载平台应用;而回旋电子器件和自由电子激光等则具有高功率的优势,在陆基或海基平台上具有重要的应用潜力。文章在介绍THz波在航空航天领域相关应用的基础上,着重介绍了各种THz真空电子学源的发展水平。     

太赫兹成像系统的研究

文章介绍了工作在375GHz的太赫兹成像系统,成像系统由3个透镜、返波管源、倍频器、戈莱盒、金属线栅和示波器等部分构成。并用硬币做了太赫兹反射成像实验以验证成像系统效果。太赫兹信号照射到硬币上,逐点扫描硬币,检测经反射的太赫兹信号,提取出其信号幅度。实验结果表明成像效果良好,并采用非线性频谱外推算法对原始图像进行处理,提高了图像可视性。     

基于FSS的太赫兹功能器件研究

随着太赫兹技术的发展,在微波波段广泛使用的FSS器件结构也逐步被借鉴到太赫兹功能器件设计与制作中。基于FSS结构的太赫兹功能器件的主要优点是可以很方便地将不同功能的单元结构集成在一个器件上来实现对特定频率的操控。文章介绍了几种研究中的基于FSS的太赫兹功能器件,并通过自制的THz-TDS实验装置对部分器件的器件功能进行了测试,实验结果与仿真结果吻合较好,表明FSS器件具有良好的偏振控制能力和频率可选择性。通过相关基础研究,不仅可以拓展FSS结构在太赫兹领域的应用,同时可丰富FSS库。     

太赫兹技术空间应用研究探讨

作为近年来颇受世界各国和地区的科学家重视的一个新兴学科和技术领域,太赫兹辐射具有不同于其它波段电磁波的许多独特性质,在信息科学、生物学、医学、环境科学领域具有广阔的应用前景。文章介绍了国际上太赫兹技术空间应用的发展历史及及中国太赫兹技术的研究进展,给出了中国发展太赫兹空间技术的几点建议。