太赫茲波泛指頻率在100GHz到10THz之間的電磁波,又稱為亞毫米波或者遠(yuǎn)紅外光。其電磁頻譜處于傳統(tǒng)電子學(xué)向光子學(xué)的過渡區(qū),因此具有頻帶寬、量子能量低、透射性好等優(yōu)點(diǎn)。太赫茲技術(shù)在高速通信、生物醫(yī)療、射電天文、空間探測(cè)、安全檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在眾多應(yīng)用中,成像技術(shù)一直是太赫茲科學(xué)領(lǐng)域的前沿課題和研究熱點(diǎn),受到了各國(guó)政府和科研機(jī)構(gòu)的高度重視。太赫茲成像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像、微小目標(biāo)探測(cè)、復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)探測(cè)以及隱身目標(biāo)探測(cè),可用于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境偵察、公共場(chǎng)所安全檢查、醫(yī)學(xué)疾病診斷、無損探傷等領(lǐng)域。太赫茲成像前端的研究水平,包括高穩(wěn)定度太赫茲波源和高靈敏度探測(cè)器的性能指標(biāo),一直是決定太赫茲成像技術(shù)發(fā)展水平的關(guān)鍵因素。本文基于固態(tài)太赫茲技術(shù),從半導(dǎo)體器件機(jī)理和建模入手,對(duì)太赫茲成像系統(tǒng)中的關(guān)鍵電路（倍頻器和混頻器）開展深入研究,旨在打破國(guó)外的技術(shù)壟斷,開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太赫茲肖特基二極管、高性能太赫茲關(guān)鍵電路和太赫茲成像前端,推動(dòng)太赫茲成像系統(tǒng)的全面國(guó)產(chǎn)化。本文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:（1）太赫茲混頻技術(shù)。混頻器是太赫茲接收機(jī)的核心電路,決定了接收機(jī)的整體性能。本文自... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：202 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

太赫茲波在不同濕度下的大氣衰減特性[13]

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文microbolometer)[36,37]。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于全固態(tài)電路的毫米波和太赫茲收發(fā)前端和成像系統(tǒng)已經(jīng)成為新興的研究熱點(diǎn)。2006年，德國(guó)埃爾朗根大學(xué)報(bào)道了基于W波段多通道輻射計(jì)的焦平面成像被動(dòng)成像系統(tǒng)[38]。該系統(tǒng)前端為四通道迪克式輻射計(jì)。這種迪克式輻射計(jì)可以很大程度上降低增益波動(dòng)對(duì)輻射計(jì)的影響，提高四個(gè)通道間的均衡度。每個(gè)通道前端由單刀單擲開關(guān)、W波段低噪聲放大器與下變頻接收鏈路組成，如圖1-2(a)所示。系統(tǒng)帶寬為2GHz，接收前端的噪聲溫度為1473K。積分時(shí)間為40ms時(shí)，輻射計(jì)的亮溫靈敏度為0.39K。成像前端的實(shí)物圖如圖1-2(b)所示，系統(tǒng)對(duì)汽車成像的效果圖如圖1-2(c)所示，最遠(yuǎn)成像距離可達(dá)20m，視場(chǎng)范圍不小于±13。(a)(b)(c)圖1-2德國(guó)埃爾朗根大學(xué)報(bào)道的W波段多通道焦平面被動(dòng)成像系統(tǒng)[38]。(a)四通道輻射計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)成像前端實(shí)物圖；(c)汽車的成像效果圖4

第一章緒論2008年德國(guó)高頻物理與雷達(dá)技術(shù)研究所（FHR）報(bào)道了基于迪克式輻射計(jì)220GHz被動(dòng)成像系統(tǒng)[39]。系統(tǒng)外形如圖1-3(a)所示，包含一個(gè)卡塞格倫天線，采用機(jī)械掃描方式成像。作為前端的220GHz輻射計(jì)如圖1-3(b)所示，主要由饋源喇叭天線、三級(jí)低噪聲放大器和檢波器組成。輻射計(jì)中心頻率為220GHz,系統(tǒng)帶寬大于10GHz，噪聲溫度為2000K，亮溫靈敏度為0.45K。該被動(dòng)成像系統(tǒng)的成像距離為10m，身上隱藏炸彈的人與自行車立于吸波材料前的成像效果圖如圖1-3(c)所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較好的成像結(jié)果。(a)(b)(c)圖1-3德國(guó)FHR報(bào)道的220GHz被動(dòng)成像系統(tǒng)[39]。(a)系統(tǒng)實(shí)物照片；(b)220GHz輻射計(jì)外形圖；(c)系統(tǒng)成像效果圖歐盟第七框架計(jì)劃于2013-2016年間，開展了“TeraScreen”計(jì)劃，旨在開發(fā)具有自動(dòng)識(shí)別和檢測(cè)功能的多頻段、多模式的太赫茲實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)。2014年，歐洲的專家學(xué)者們報(bào)道了基于主被動(dòng)復(fù)合成像技術(shù)的“TeraScreen”太赫茲成像系統(tǒng)[35],系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。被動(dòng)成像子系統(tǒng)包含94GHz，220GHz，360GHz三個(gè)工作頻段。多頻段被動(dòng)成像子系統(tǒng)結(jié)合了94GHz頻段電磁波對(duì)衣服的高穿透性和360GHz頻段成像系統(tǒng)的高分辨率優(yōu)勢(shì),同時(shí)利用不同頻段物體不同的反射率和折射率，可以更好體現(xiàn)物體特征[40]。主動(dòng)成像子系統(tǒng)的工作頻率為360GHz，工作5

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于大氣再分析資料集的太赫茲傳輸衰減計(jì)算[J]. 楊曉帆,曾勇虎,汪連棟.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]中國(guó)被動(dòng)式太赫茲安檢行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 安德越,馬艷霞,張華坤,何思穎,武帥.  電子世界. 2019(21)
[3]A Survey on Terahertz Communications[J]. Zhi Chen,Xinying Ma,Bo Zhang,Yaxin Zhang,Zhongqian Niu,Ningyuan Kuang,Wenjie Chen,Lingxiang Li,Shaoqian Li.  中國(guó)通信. 2019(02)
[4]330 GHz砷化鎵單片集成分諧波混頻器[J]. 劉戈,張波,張立森,王俊龍,邢東,樊勇.  紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]Theoretical and experimental study on broadband terahertz atmospheric transmission characteristics[J]. 郭拾貝,鐘凱,王茂榕,劉楚,肖勇,王文鵬,徐德剛,姚建銓.  Chinese Physics B. 2017(01)
[6]典型大氣窗口太赫茲波傳輸特性和信道分析[J]. 王玉文,董志偉,李瀚宇,周遜,羅振飛.  物理學(xué)報(bào). 2016(13)
[7]平面肖特基二極管的制作[J]. 羅躍川,趙妍,沈昌樂,閻大偉.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2015(04)
[8]太赫茲技術(shù)在軍事和安全領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 趙國(guó)忠,申彥春,劉影.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2015(08)
[9]太赫茲技術(shù)概述[J]. 張棟文,袁建民.  國(guó)防科技. 2015(02)
[10]太赫茲生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 周俊,劉盛綱.  現(xiàn)代應(yīng)用物理. 2014(02)

博士論文
[1]視頻合成孔徑雷達(dá)成像算法研究[D]. 左峰.電子科技大學(xué) 2020
[2]太赫茲輻射計(jì)前端關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉戈.電子科技大學(xué) 2018
[3]太赫茲雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)與高分辨成像算法研究[D]. 劉通.電子科技大學(xué) 2018
[4]視頻合成孔徑雷達(dá)成像理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 胡睿智.電子科技大學(xué) 2018
[5]太赫茲高分辨雷達(dá)系統(tǒng)工作模式和成像算法研究[D]. 楊旭.電子科技大學(xué) 2018
[6]固態(tài)太赫茲高速無線通信技術(shù)[D]. 陳哲.電子科技大學(xué) 2017
[7]W波段焦平面陣列被動(dòng)成像前端關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳其科.電子科技大學(xué) 2016
[8]太赫茲雷達(dá)成像算法研究[D]. 張彪.電子科技大學(xué) 2015
[9]太赫茲雷達(dá)系統(tǒng)總體與信號(hào)處理方法研究[D]. 李晉.電子科技大學(xué) 2010
[10]毫米波對(duì)人體隱匿物品輻射成像研究[D]. 肖澤龍.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]太赫茲成像系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳控單元設(shè)計(jì)及圖像分割算法研究[D]. 朱承志.電子科技大學(xué) 2020
[2]220GHz太赫茲倍頻鏈路研究[D]. 閔應(yīng)存.電子科技大學(xué) 2017
[3]0.14THz主動(dòng)成像系統(tǒng)研究[D]. 閻磊.中國(guó)工程物理研究院 2016
[4]基于肖特基二極管的太赫茲三倍頻技術(shù)研究[D]. 陳寧波.電子科技大學(xué) 2013
[5]被動(dòng)式太赫茲圖像增強(qiáng)及目標(biāo)檢測(cè)算法研究[D]. 張馨.首都師范大學(xué) 2013
[6]肖特基二極管相關(guān)材料生長(zhǎng)及器件研究[D]. 李蓓.浙江大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3581319