太赫兹超材料及其应用综述

在太赫兹波段高效响应的天然材料较为有限,制约了太赫兹技术的应用和发展。超材料是近年来兴起的人工合成电磁材料,可以通过其晶格单元形状、结构以及关键尺寸的设计实现人工电磁材料宏观电磁响应的调节,在太赫兹功能器件研制以及太赫兹波有效调控方面具有巨大潜力。总结了太赫兹超材料的最新研究成果及遇到的问题,概括了近十年来太赫兹超材料吸波体、调制器、天线等方面的研究进展,对太赫兹超材料的发展方向及未来热点进行了展望。     

面向卫星通信系统的低成本超表面相控阵技术

低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大、发射运营成本低等优势,受到了国内外的广泛关注。然而,低轨通信卫星技术的发展对星载天线系统提出了挑战。为提高卫星星座的通信容量以及实现对用户的跟踪覆盖,波束扫描、波束可重构及多波束覆盖不可或缺。在低成本建设运营的背景下,迫切地需要一种低成本的天线系统方案。作为一种低成本新型相控阵技术,综述了超表面相控阵天线技术及其在波束调控中的应用。首先对超表面天线波束形成的方法进行了简单的研究,之后介绍了超表面电磁调控的机理以及实现可重构的手段,最后介绍了超表面相控阵天线在波束形成、波束扫描、多波束产生中的应用。该技术相较于传统相控阵技术,大幅降低了成本,且在电磁波极化、频率调控中展现出巨大的灵活性。通过对该技术的综述,展望了超表面相控阵在低轨通信卫星中的应用。     

基于双谐振棋盘式超表面的宽带RCS缩减技术

为实现宽频带的雷达散射截面（RCS）缩减效果，提出一种基于棋盘式超表面的RCS缩减技术，可达到宽带RCS缩减且极化不敏感的效果。介绍了提高RCS缩减带宽的原则，设计了X波段的棋盘式超表面，通过电磁散射对消技术，电磁波经超表面反射后分散向不同的方向，实现了异常反射从而降低RCS。与普通棋盘式超表面不同，为了克服一般超表面都有的相位收敛问题，提出了双谐振棋盘式超表面，即用两种谐振频率不同的结构组成双谐振单元结构，使单元具有均匀相位差的频段得以拓宽，从而扩展了超表面的缩减带宽，实现了10 dB缩减带宽达到8 GHz~14.5 GHz且极化不敏感的效果，通过仿真证明双谐振棋盘式超表面可以实现宽频率范围的RCS缩减效果，且极化不敏感。     

超表面多波束天线技术及其在无线能量传输中的应用

自上世纪60年代无线能量传输首次成功的实验验证以来，该技术已成为电子科学与技术多个子领域的热门研究方向。近年来，在物联网、移动通信、和新能源汽车等变革式迅猛发展的推动下，智能电子和电气设备数量激增，无线能量传输技术的开发和成熟显得日益重要，其应用变得更加广泛。无线能量传输主要基于磁感应、谐振耦合、以及电磁辐射三种机理，现有的绝大多数研究集中在基于近场感应和耦合式的能量传输，无法满足很多广域场景下的充能要求，因此，高效中远距无线能量传输方案的解决成为当务之急。由亚波长单元构成的电磁超表面剖面低、损耗小、具有强大的电磁波调控能力，可实现低成本的菲涅尔区和远场区多波束聚焦，给无线能量传输带来了新的思路和方法。文章主要对超表面多波束天线技术进行介绍，包括对已有工作的整理和归纳，以及对其在无线能量传输中潜在应用的展望。     

非均匀序微波能量整流超表面

电磁超表面在完美吸收层中得到广泛应用，其物理特性可以借鉴到微波能量收集中。将非均匀序电磁超表面与整流电路结合形成非均匀序微波整流超表面，在微波能量收集中既保证了高的波束收集效率，又有利于整流效率。本文讨论了微波能量整流超表面的概念、理论及其应用。     

基于PC的超精密金刚石车床CNC

介绍了一种基于ＰＣ的超精密金刚石车床ＣＮＣ系统的结构、软硬件的配置、以及性能指标，该系统专为超精密加工而研制，具有一系列适合超精密加工的特性。采用主从式的双处理器结构，在ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ３１环境下运行，具有一定的开放性。编程分辨率为１ｎｍ，可同时控制三轴联动，并且还专门设计了超精密加工专用的特殊插补功能－ＳＰＣＩ。同时具备光学零件自动编程功能。     

电磁驱动液态金属热控系统分析

对电磁驱动液态金属热控系统进行了分析,与水工质回路的传热特性比较表明：在进行高功率密度器件散热方面,液态金属换热性能明显优于水等常规工质,在较小的流速下,可以保持较低的器件表面温度;更为重要的是,它可以采用无运动部件电磁泵驱动,具有可靠性高、振动噪声小、结构简单紧凑、功耗小、可控性强等优点。该系统不仅可解决空间高热流密度器件散热难题,而且在微小卫星、月球／行星表面探测器等主动热控制方面也有重要的应用前景。     

一种太赫兹可重构超表面设计方法

太赫兹是第六代无线通信系统的核心技术之一,而可重构超表面技术作为太赫兹感通一体的难点问题,对其进行研究具有重大的意义和价值。本文提出了一种基于肖特基二极管的1 bit相位可重构超表面,通过控制肖特基二极管的偏置电压可以控制超表面单元在‘0’和‘1’两种工作状态间切换,可重构超表面单元在203GHz～230GHz的频段内实现了在‘0’,‘1’两种状态下反射幅度均大于-1dB,反射相位有180°±20°的变化,基于对单元进行组阵仿真试验,通过合理的设计阵面上单元的工作状态,可以实现波束扫描功能。本文所提出的方法为太赫兹可重构超表面的研究提供了一种新思路,在未来6G太赫兹通信等领域有重要的应用价值。     

舰载导弹红外射频导引头电磁兼容设计

采用分层与综合设计法对舰载战术导弹导引头的有源器件选型,印制板、接地、屏蔽、滤波和瞬态骚扰抑制等电磁兼容（EMC）设计进行了研究。分析了各层次传导和辐射的电磁兼容性,给出了设计策略及某导引头壳体电子设计与仿真结果。研究对改善整个导引头的电磁兼容性设计有一定的参考价值。     

航天电磁发射场建设设想

航天电磁发射具有运载效率高、单次发射成本低、无污染、可适用于多种运载器型号、推射装置可重复使用、发射过程力学及电磁环境复杂等特点。本文在深入分析航天电磁发射技术发展现状的基础上,对航天装备试验鉴定条件和工具进行创新研究。基于低轨卫星发射试验任务应用需求,从总体设计思路、试验工艺流程、功能分区及主要设施等方面阐述航天电磁发射场总体方案,总结归纳与航天电磁发射场设计相关的关键技术,为实现未来航天发射场“快响型航班式运输投送”提供技术参考。     

用于微波无线能量传输的无衍射电磁超表面设计

微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-3dB的相位控制单元,并利用该单元设计了一个口径为500mm的超表面。仿真和实测数据显示,在加载电磁超表面后,电场明显增强,能量更加集中。微波无线传输实验结果表明,在发射总功率为36dBm时,相较于无电磁超表面情况下,接收端接收的能量最大可以提升9倍之多,证明了设计出的电磁超表面助于提高微波传能系统的传输效率。     

基于轨道角动量的电磁涡旋SAR成像新方法

为研究电磁涡旋波在合成孔径雷达(SAR)领域的应用潜力,验证电磁涡旋SAR成像的可行性,将电磁涡旋与合成孔径雷达模型结合,通过使用单一模式的轨道角动量,用合成孔径原理实现方位聚焦。给出了基于电磁涡旋的SAR几何模型和回波信号模型,并提出了适用于电磁涡旋SAR的改进chirp-scaling(CS)成像算法。通过点目标仿真分析,验证了所提成像算法的有效性。该方法可为SAR系统新体制设计及雷达的研究提供参考。     

低温推进剂液体火箭发动机超导电磁泵压循环系统初步设想

为解决大型液体火箭发动机现有循环系统性能和技术难度及成本之间的矛盾，本研究基于低温推进剂液体火箭发动机工作环境特点，并结合磁流体发电机和直流超导电机的原理和工作特性，提出了一种不同于涡轮泵循环的超导电磁泵压循环系统。文中阐述了系统中超导电磁泵和磁流体发电装置的基本结构与工作原理，分析了系统的优缺点，并对超导电磁泵压循环系统进行了初步的可行性论证，最后对超导电磁泵压循环系统的应用前景进行了分析和论述。结论认为．作为一种全新的火箭发动机循环系统，超导电磁泵压循环系统具有非常广阔的发展及应用前景。     

非谐振单元加载的宽带超表面透镜天线设计

传统标准增益喇叭天线测试系统在测试物体的电磁特性时,由于要满足入射波为平面波的要求,通常要满足天线的远场条件,这样在测试过程中会产生绕射等现象,影响测试结果。通过在天线波导口处加载相位补偿的非谐振超表面单元可以改变电磁波的传播方向,使其在近场处也可以产生近似平面波的效果,可解决在测试过程中绕射等现象导致的测试结果不准确的问题。基于非谐振超表面单元,设计了一款工作在X波段的、由12×16个单元构成的二维透射型超表面,并将其加载在X波段标准增益的喇叭天线上,在不影响天线增益的情况下,将天线辐射出的球面波经过超表面的相位补偿后在近场形成近平面波。最后,通过仿真证明了该设计的正确性。     

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。     

一种S频段具有RCS缩减特性的编码超表面

设计了一种覆盖S频段的电控1-bit编码单元，并对其进行了等效电路分析与参数优化，单元在0/1两种工作状态下相位相差180°；以此为基础完成了9×9超表面阵列设计，通过设置变容二极管两端的偏置电压，使各个超表面单元能够根据设计需求在0/1两种工作状态之间切换，从而实现反射电磁波能量干涉相消。仿真结果表明，编码超表面阵列在2 GHz~4 GHz内相对于同尺寸的金属板能够实现15 dB以上的RCS减缩。     

Stability and shape analysis of relative equilibrium for three-spacecraft electromagnetic formation

The invariant shapes for close formation flying with inter-craft electromagnetic force ensure several potential space applications. However, the 6-DOF relative equilibrium problem has not been systematically investigated. This paper mainly analyzes the invariant shapes of relative equilibrium for the three-spacecraft electromagnetic formation, and studies the families of invariant shape solutions with real and constant magnetic moments as well as their linear stability. The problem is examined based on the full nonlinear coupled dynamic models for collinear and general triangular configurations. The relative equilibrium conditions are analyzed to determine whether an invariant shape do exist, and the corresponding families of invariant shape solutions are identified for static and spinning configurations respectively. Finally, the linear stability of such invariant shapes is numerically discussed, which have shown that most invariant shapes are unstable and controllable.     

太赫兹技术在医学领域的应用与展望

太赫兹(THz)波也被称作T射线,通常是指频率范围在0.1 THz～10 THz之间的电磁波。近几年来,随着太赫兹仪器的改进,太赫兹系统变得更容易使用,极大地促进了对许多潜在应用的研究。太赫兹波具有良好的探测能力和非电离的特点,其在研究生物分子的结构特性和动力学,以及在医学生物组织的成像方面有重要的应用价值。本文主要介绍了太赫兹技术的特点及其在医学领域的应用和发展趋势。