摘要:为满足材料和生物医学等研究需要，中国工程物理研究院(中物院)提出了高平均功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)用户装置研制项目。该装置采用准连续波运行的工作模式，太赫兹平均功率约为10 W。通过调节电子束能量和摇摆器的磁场强度，装置输出波长可在100 μm(3 THz) ~300 μm(1 THz)进行调节，以满足不同用户的研究需要。装置主要包括电子源、主加速器、混合型摇摆器、激光谐振腔、太赫兹传输与探测系统等。装置将使用直流高压光阴极注入器作为电子源，主加速器为超导加速器，超导加速器后的电子束能量约8 MeV。该装置将建立成为一个用户装置。

摘要:为达到厘米甚至亚厘米级的成像分辨力，从电子学角度出发，设计并构建了0.67 THz线性调频连续波(FMCW)成像实验平台。平台通过将Ka波段带宽1.2 GHz、功率2 W的线性调频信号24倍频，获得0.66 THz~0.688 8 THz的发射信号，功率约为1.2 mW，接收端的回波经过谐波混频完成去斜(Dechirp)形成2.4 GHz中频信号，二次变频后经高速采样送入信号处理机箱完成成像。雷达发射信号带宽为28.8 GHz，经系统非线性校正处理后，成像分辨力达到1.3 cm，验证了太赫兹雷达的高分辨成像能力。

摘要:描述了一套由基于固态半导体电子学技术的0.34 THz无线通信收发前端和基于802.11协议的无线局域网设备实现的0.34 THz无线局域网实验系统。0.34 THz收发前端采用基于肖特基二极管的倍频及混频技术以及基于精密机加工艺的太赫兹无源器件实现，主要由0.34 THz腔体滤波器、0.34 THz谐波混频器、0.17 THz本振倍频链和馈电偏置电路组成。实测结果表明：研制的由3节点组成的0.34 THz无线局域网实验系统可在1.15 m的距离上实现节点间大于800 KB/s的组网通信。

摘要:太赫兹量子级联激光器(QCL)有源区设计主要包括啁啾超晶格、束缚-连续态跃迁和共振声子等模式。本文利用密度矩阵方法模拟太赫兹QCL光增益谱的基本特征，特别是通过分析太赫兹QCL光增益特性与子带寿命的依赖关系，理解太赫兹QCL对超晶格子带间非辐射跃迁寿命的要求。进而根据这些要求给出一种基于束缚-连续态跃迁和共振声子混合模式的太赫兹QCL有源区设计方案，利用纵光学声子共振帮助缩短束缚-连续态跃迁模式中下辐射态寿命。

摘要:简要介绍太赫兹量子级联激光器(THz QCL)的工作原理及其进展。研究多个器件输出激光的光束质量，分别采用热探测器阵列和THz量子阱探测器(THz QWP)表征连续激射和脉冲激射THz QCL激光的光束图形，对比分析不同热探测器阵列对THz激光的表征能力，比较热探测器阵列和THz照相机对平行THz激光表征的差异。分析光束改善后THz激光光斑的尺寸、二维强度分布等特点，根据对THz QCL输出激光的改善效果，给出采用外部手段改善THz QCL激光光束的几种方法。研究表明，除了采用精细的波导工艺之外，锗(Ge)透镜、超半球高阻硅透镜和聚乙烯透镜都是外部改善技术中很好的手段。

摘要:概述太赫兹技术及太赫兹天线的发展状况，重点介绍太赫兹赋形面天线技术在太赫兹准光系统、太赫兹通信系统、太赫兹成像系统等领域的应用。赋形面技术主要基于能量守恒定律和等光程原理将出射的波束转换成要求的场分布。赋形反射面能够实现标准反射面不能实现的功能。因此赋形面技术将大大拓展现有的反射面天线在太赫兹波段的应用场景，并能提高太赫兹系统的幅度和相位特性。

摘要:介绍太赫兹返波振荡器的发展，重点对340 GHz返波振荡器的设计、模拟和微细加工等研究工作进行了详细介绍。采用平行流电子枪、均匀永磁聚焦系统和折叠波导慢波结构来实现340 GHz返波振荡器，计算和模拟结果表明，当调谐电压14 kV~16.2 kV，工作电流8 mA时，在337 GHz~347 GHz的频率范围内可得到10 mW输出功率。高频结构加工采用UV LIGA技术，已经加工出高频结构样品，并对真空环境应用做了研究，以保证较小的表面粗糙度，减小高频率情况下的射频损耗。

摘要:借助微机电加工技术(MEMS技术)研制的微折叠波导行波管(FWG-TWT)太赫兹辐射源，具有紧凑、小型、宽带以及高功率的特点。本文对345 GHz微电真空折叠波导慢波结构进行了结构参数的规律分析和初步优化设计。基于小信号理论设计的慢波结构的初步结构参数，采用三维PIC软件仿真并优化，研究了电子参数、几何结构参数、磁场参数与增益之间的关系，对折叠波导慢波结构的设计具有一定的参考意义。

摘要:随着微电子技术的飞速发展，半导体器件的截止频率已经进入到太赫兹频段，太赫兹电路的频率特性得到极大发展。以固态器件为基础的太赫兹电路的工作频率进入到THz频段。本文重点介绍InP基双极器件和场效应器件的发展以及在太赫兹电路和系统中的应用。

摘要:THz波的产生有多种途径，清华大学加速器实验室正致力于发展基于相对论电子束的高峰值功率的THz辐射源。本文分别从高峰值流强的单束团与基于激光整形的多脉冲束团序列出发，介绍实验室在宽谱高电场梯度和准单频可调谐THz辐射等方面的研究进展。高亮度电子束团由新一代光阴极电子枪产生，经3 m行波加速管加速，能量可达~50 MeV，采用速度压缩机制可使束团长度达到百飞秒量级。该超短相对论束团可通过多种机制产生高峰值功率的THz辐射，目前，实验室已通过相干渡越辐射(CTR)获得单脉冲能量18 ?J的THz辐射输出。同时，提出了一种结合欠压缩工作模式和漂移压缩方法的新束团压缩方案，可进一步将束团压缩至几十飞秒，有望获得频率范围为0.1 THz~30 THz的超宽谱THz辐射。本文同时介绍了多脉冲超短电子束序列的束团测量实验结果，通过模拟研究验证了基于该束团序列CTR产生高功率、可调谐准单频THz辐射的可行性，并进行了相应的实验方案设计。

摘要:太赫兹时域光谱分析技术通过测量太赫兹脉冲波形获得宽频带的光谱信息，根据光谱表现的丰富特征可以对危险性或有害性物质进行探测鉴别，在安全检查和质量控制领域有广阔的应用前景。为了将这项技术应用于实际检测中，设计研制了便携式的太赫兹时域光谱仪样机。通过优化光路和机械结构，系统具备良好的便携性；通过连续扫描光学延迟线实现了对太赫兹光谱的快速测量。经测试，光谱带宽达到0.1 THz~2.8 THz，光谱分辨率好于50 GHz，动态范围达到46 dB，测量时间为10 s。与传统的太赫兹时域光谱仪相比，所研制的样机具有结构紧凑和测量速度快的优点，满足实用化需求。

摘要:开口共振器是电磁超材料的基本单元结构之一。本文应用基于微分进化策略和蚁群优化的混合算法，对在太赫兹频段下开口共振器的结构参数进行设计，以降低其回波损耗。数值模拟结果表明，在1.04 THz~1.16 THz内，优化后结构所得的回波损耗(|S11|)下降了50%，验证了本文优化设计方法的正确性和可行性，对太赫兹超材料的结构设计具有一定的参考意义。

摘要:太赫兹波大气衰减系数的测量精确度对太赫兹技术的工程应用有着重要的影响。介绍了一种用于测量大气衰减系数的高Q值准光谐振系统，通过测量不同相对湿度下的水分子吸收谱线，得到对应环境下的品质因数，进而计算出对应的大气衰减系数。将0.4 THz电磁波的大气衰减系数与毫米波传输模型分析结果进行了比较与分析。结果表明，在相对湿度较低的情况下，测量值与模型值相差较大；当相对湿度增加到17.79%以后，测量值与模型值吻合较好。

摘要:亚毫米波和太赫兹技术的发展对测试设备提出了更高的频率要求，可以采用频谱仪外接混频器的方式测量亚毫米波和太赫兹信号的频谱。基于谐波混频的原理，提出了利用较低频带的混频器测量更高频率的信号频谱的方法，试验中选用了一个W波段的无预选器的谐波混频器，测量对象是约0.2 THz的信号，利用Visual Basic语言编写程序对测试结果进行分析，测试结果表明这种方法切实可行。

摘要:基于严格电磁场理论和结构拓展思想，提出了太赫兹缝隙结构衍射的严格物理模型，得到了太赫兹缝隙衍射情形下入射、衍射和透射区域内电磁场基本模式的严格表达。数值计算表明太赫兹波在晶体(砷化镓)、非金属(FR-4)等材料缝隙的透射系数与太赫兹波频率的变化趋势大体相似，得出缝隙材料对太赫兹波的透射系数影响不明显；但是，缝隙的个数、材料的种类以及基底材料的厚度对太赫兹缝隙衍射最大透射系数的影响明显。本文方法也可用于研究太赫兹波亚波长区域内、微纳光学元件体内衍射传输等问题。

摘要:抗目标雷达关机是反辐射导弹的技术难题，也是关键问题。针对基于目标状态估计的抗目标雷达关机方案，将自适应无迹卡尔曼滤波(UKF)算法应用于抗雷达关机措施中。利用扩展卡尔曼滤波(EKF)、UKF和自适应UKF算法，对反辐射导弹抗关机性能进行了仿真实验。实验结果表明，自适应UKF算法在对抗雷达短时关机方面具有明显的优越性，对于目标雷达长时间的情况，需考虑结合使用其他抗关机措施。

摘要:大气湍流导致的光强闪烁，会造成自由空间光通信的信道衰落和传输突发错误。为了克服该影响，提出一种基于光子计数的多层交织多入单出(MISO)迭代检测方案。在受限散粒噪声Poisson信道模型下，推导了迭代检测算法。针对重复码和级联卷积码，分别进行了数值仿真并分析了系统性能。结果表明，该算法能以较低的计算复杂度，获得理想的误码率(BER)，并易于硬件实现。

摘要:为移动机器人在无定位信息的无线传感器网络(WSN)中选择路程短、代价低的导航路径，提出了一种基于无线传感器网络的移动机器人导航方法，包括全网络导航路径规划和局部节点趋近算法。该方法通过结合各节点传感器数据，构造代价函数，在网络中建立伪梯度势场，为移动机器人规划最优路径；移动机器人通过探测接收信号强度指示(RSSI)，逐一趋近该路径上的传感器节点到达目标节点。仿真结果表明，该方法能够根据移动机器人的导航要求，引导移动机器人迅速沿最优路径到达目标节点。

摘要:传感器网络节点的能量有限，为节省传感器节点的能耗，提出了利用节点内及节点间的时空相关性的压缩感知模型及算法，减少了通信的数据量，进一步节省了能耗，延长了网络的生命周期。算法在分簇协议和多跳路由优化的基础上，在簇头节点运用较为简单的压缩感知压缩测量方法，降低了计算复杂度。通过对实测数据的误差分析及能耗仿真，验证了该模型及算法的有效性和实用性。

摘要:为了评价高动态场景中码多普勒对捕获的影响，定量分析码多普勒对相关峰值的影响具有指导意义。引入一种有效的求解码相关结果的方法——图解法，采用此方法推导了当存在码多普勒时码相关结果，详细推导了当码搜索步进不连续时码多普勒对相关峰的影响。通过Matlab仿真了码搜索步进为连续和不连续时码多普勒对相关峰值的影响，证明前述推导是正确的。计算结果表明，当码搜索步进为二分之一码片，相关时间内码多普勒引起的码误差超过四分之一码片时将对相关峰值造成影响。

摘要:主成分分析法(PCA)等基于L2范数最小均方准则的目标特征提取方法在合成孔径雷达(SAR)图像目标识别中得到广泛应用，L2范数易受SAR图像中野值的干扰，影响目标特征提取效果。介绍一种基于L1范数双向二维主成分分析法(B2DPCA-L1)的目标特征提取方法。L1范数对野值有较强的鲁棒性，通过在L1范数框架下实现B2DPCA，有效地改善了样本中野值对特征提取的影响，同时减少了特征矩阵维数，提高了目标识别率。实验表明，所提出方法的识别性能优于基于L2范数的特征提取方法。

摘要:介绍了一种自偏置结构形式的锁相环设计方法，在一定程度上可以对锁相频率源输出信号质量进行改善，提升产品性能，简化设计。在没有增加额外环外混频频率信号的情况下，对改进后的锁相环电路进行测试，其相位噪声指标提高约10 dB，具有较大的工程应用优势。

摘要:基于射频识别原理，集成高度定制开发的采集系统和全新设计的RFID标签，构建样品管理系统。重点阐述了该系统的基本工作原理和设计思路，解决了瓶装和盒装液态识别率较低的难题，大幅提高普通材质样品识别率，并给出程序设计方案流程图。从高效识别、科学管理与简单应用的角度设计适用于样品管理的识别系统。

摘要:为降低过采样后峰均比回升对预留载波法峰均比抑制效果的影响，提出了一种改进方法。该方法利用改进的互熵法计算预留载波的位置，获得一个过采样条件下旁瓣值最低的时域核。用时域核对过采样后的正交频分复用(OFDM)符号进行迭代削峰处理。每次迭代中，OFDM符号的幅度峰值被加权且循环移位后的时域核削减到一个预先设定的阈值。仿真结果表明，该方法可有效降低峰均比回升的影响，在总载波数1 024，预留载波数10的条件下，峰均比抑制效果改善了2.1 dB。

摘要:为获得采用整型运算的似混沌序列，基于Kaprekar变换并利用Kaprekar常数的数学性质，构造一种新的时间序列——Kaprekar序列。利用时间序列的分析方法对Kaprekar序列进行功率谱特性、相空间重构、最大Lyapunov指数和主分量等方面的分析，与经典Logistic序列进行比较，得到Kaprekar序列与混沌序列的关系。结果表明，Kaprekar序列具有似混沌特性，并有完全采用整型计算的优点。将Kaprekar序列应用于图像加密中，取得了很好的实验结果。

摘要:数据加密标准(DES)算法是典型的分组对称式私钥密码机制，在加密学研究领域中占据着十分重要的地位，且对于以融合网络和物联网为代表的下一代网络中各类嵌入式加密应用而言具有很好的适用性。本文简单介绍了DES算法原理及其安全性，主要针对DES算法易受穷举攻击法的不足，依据DES算法本身的特点提出了改进措施，采用双密钥交叉加密，提高加密过程中密钥的复杂度，增强抵抗攻击的能力，达到对DES算法安全性的改善。

摘要:针对说话人分段与聚类算法中先验知识不足的问题，利用基于信息瓶颈(IB)准则和基于隐马尔科夫模型(HMM)/高斯混合模型(GMM)方法间的互补性，提出了一种基于特征层融合的说话人分段与聚类算法。该算法将基于IB准则算法的输出结果进行对数变换和降维处理；然后利用变换后的特征与传统梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征分别训练说话人GMM模型，并在得分域对说话人类别的得分进行加权融合；根据融合的得分，进行基于HMM/GMM模型的说话人分段与聚类。实验表明，融合后的特征可以为系统提供更多的先验信息，比传统方法的误配率降低了1.2%。

摘要:提出了一种安全性高，可自适应嵌入的多小波域水印算法。该算法对水印图像进行Zig-Zag扫描后，对形成的一维向量进行相邻像素异或运算并自换位，从而使置乱达到更好的效果，同时根据模糊C均值聚类(FCM)对二层小波变换的中频区域进行分析，自适应地嵌入水印。仿真实验证明，算法对高斯噪声、中值滤波、椒盐噪声、压缩、剪切攻击具有很好的抗攻击能力，并且兼顾了不可见性，实现水印的盲提取。

摘要:采用主分量分析法(PCA)进行的白化处理，可能会错误估计信号子空间维数，且未考虑噪声影响。提出了一种基于最小描述长度(MDL)准则信源个数估计改进白化的盲分离算法。通过信源个数估计确定信号子空间的维数，区分信号与噪声子空间，并估计噪声平均方差，对信号特征值进行修正，进而减小噪声影响，提高算法分离性能。仿真表明，在信噪比高于5 dB时，MDL估计正确估计概率趋近于1，改进白化的MDL快速独立分量分析(FastICA)算法比经典FastICA算法分离性能有较为明显的提高。

摘要:研制了一种大电流、窄脉宽的半导体激光器驱动电源，该驱动电源激励半导体激光器用于驱动砷化镓光导开关。驱动电路采用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关，为半导体激光器提供一个前沿快(1.2 ns)、脉宽窄(15 ns)、峰值电流大(72 A)的脉冲驱动电流，并可根据需要调节电路中的参数，获得不同前沿、不同脉宽、不同峰值的电流脉冲。半导体激光器输出的激光脉冲功率可达75 W，上升前沿约3 ns，抖动均方根小于200 ps，可稳定触发工作在非线性模式下的砷化镓光导开关。