摘要:基于单壁碳纳米管(SWCNTs)薄膜，构建了一种具有多频窄带共振效应的新型太赫兹(THz)超表面。深入分析了周期性微结构单元参数对超表面的共振特性的影响；通过仿真及理论计算对器件的共振耦合机理进行研究，二者具有较好的一致性。通过在超表面覆盖不同折射率的介质层，分析这种THz超表面器件的折射率传感特性，灵敏度分析结果显示，该超表面器件可实现最高64 GHz/RIU的折射率传感。

摘要:基于方形开口环与金属棒组合的超材料结构，提出一种新型透射式太赫兹偏振转换器件。研究了基本结构单元的不同组合方式对偏振转换特性的影响，并通过优化结构单元的相关参数，提高了偏振转换功能的工作带宽。最终在0.45~1.30 THz范围内实现了高效的X-Y方向交叉极化偏振转换，有望用于集成化太赫兹偏振转换器件的研究和应用中。

摘要:现有的大多数特殊波束(聚焦波束、艾里光束等)超表面通常采用金属结构单元，通过改变单元结构的尺寸和旋转角度等方式进行单一的波前调控，但对动态调谐波前的特殊波束超表面的研究很少。本文突破传统结构的壁垒，利用石墨烯独特的电可调性，构造出利用石墨烯费米能级动态调控波前的特殊波束超表面，可在动态调控波前上实现更灵活的自由性，满足更多、更复杂的相位需求。通过调控石墨烯费米能级获得不同的相位分布，动态调控焦点的空间位置、聚焦开关与焦点个数之间的切换以及影响艾里光束的参数等。所提出的动态调控波前特殊波束超表面可为太赫兹在高分辨成像、聚焦可调平面透镜、光学显微操作、激光微加工、光学子弹成型等方面的应用提供参考。

摘要:设计了一种全新的一维石墨烯-光子晶体(PhC)复合谐振结构，使用传输矩阵法(TMM)对其所支持的太赫兹Tamm等离子体激元(TPP)和腔体模式(CM)之间的强耦合效应进行理论研究。研究表明，用于表征耦合强度的Rabi分裂能随着光子晶体周期数的减小而增大；改变间隔层和腔体厚度以及石墨烯的费米能级时，也会影响Rabi分裂能。最后通过入射角度对耦合模式进行主动调控，当入射角处于0°~60°时，耦合模式的特性与偏振无关。本文的研究结果为太赫兹强耦合效应的研究和应用提供了新的思路。

摘要:太赫兹波在生物医学领域具有非电离、无标签、实时等优点，因此在该领域具有巨大的发展潜力。为了解决介电常数相近的生物组织之间的区分问题，设计并制造了一种具有Fano共振特性的超材料，并进行太赫兹反射成像实验。模拟和实验结果显示，在0.82 THz下，该超材料的反射灵敏度达到132 GHz/RIU。该超材料不仅可以提高标准成像分辨率板的对比度，还可以将肌肉组织和脂肪组织之间对比度提高约7.5%。这些结果表明，该超材料能够显著提高生物组织切片图像的对比度，为今后太赫兹应用于临床组织样本奠定了实验和理论基础。

摘要:以三氯蔗糖、赤藓糖醇、木糖醇3种人工甜味剂为研究对象，采用太赫兹时域光谱技术，结合多种机器学习和优化算法对甜味剂与面粉混合物的光谱数据进行系统的分类识别和定量回归研究。结果表明，麻雀搜索算法-支持向量机模型/支持向量回归模型(SSA-SVM/SVR)对混合物的定性及定量分析结果均达到最优，分类预测的准确率达到95.56%，定量回归预测的最佳回归系数R2为0.999 8，实现了3种甜味剂和面粉混合物的高精确度分类和定量分析，为人工甜味剂的快速检测提供了一种有效可靠的新思路。

摘要:随着脉内特征识别、信号分选等电子侦察技术的发展，雷达波形设计正面临严峻的挑战。幅度调制作为一种新型脉冲调制方式，能够增加信号时域的复杂性，提升波形的反识别能力。本文提出一种幅相联合编码雷达波形，通过幅度相位联合调制提升雷达波形的复杂度，具有良好的反侦察潜力；利用幅度上的稀疏采样特点，提出匹配滤波与压缩感知相结合的回波信号处理方法处理此信号，有效提升低信噪比条件下的检测概率。最后通过仿真实验证明了所提幅相联合调制雷达波形设计与处理方法的有效性。

摘要:低轨卫星物联网(IoT)作为空间信息网络的重要组成部分，由于其星座规模激增，卫星平台动态性强，终端数量多，在与其他通信系统进行干扰分析及协调时，存在干扰计算复杂度较高的问题。实际中，物联网终端的分布与地理和人口高度相关，但由于单颗卫星覆盖面积大，面临多种密度和部署终端，采用静态遍历计算的方式将带来运算量爆炸。本文从同频干扰产生的机理出发，以区域化发射场强作为密集物联网终端上行集总干扰的建模核心，并引入泊松点过程(PPP)分布模型对地面终端进行等效建模，使区域化的上行集总干扰仅与分布参数及发射参数有关，而与终端确切位置、数量均无关。仿真结果表明，本文方法与传统链路分析结果相比误差较小，对不同数量终端的拟合性能均较好，并能有效降低长时分析的计算复杂度，能够用于高效干扰分析与计算。

摘要:现有高功率激光装置中瞬态磁场测量装置未考虑屏蔽性能和信号还原。为了准确地对打靶后产生的瞬态磁场进行分析，根据瞬态磁场的频率范围和特点，基于电磁感应原理，采用黄铜作为屏蔽材料，利用皮革作为绝缘材料，设计并研制了一款适用于高功率激光装置中瞬态磁场测量的传感器。频率响应达到500 MHz，完成了相应瞬态磁场的测量，为高功率激光装置的电磁干扰、电磁兼容方面研究提供了测试手段和数据支撑。

摘要:带有频变负载的传输线系统的瞬态响应分析是电磁兼容领域的一个重要内容，特别是对于频变负载网络较为复杂或内部结构不清晰的情况，其瞬态响应的分析较为困难。本文首先在采样频率点处对频变负载端口导纳进行测量或计算得到相应的采样导纳，并采用有理函数逼近的方式对端口导纳进行等效；之后采用矩阵束(MPM)方法求解出有理逼近函数所需的极点和留数，并将其代入到分段线性递归卷积(PLRC)技术中，实现传输线和频变负载连接点处电压的分段线性递归卷积表达；最后，结合传输线方程实现带有频变负载的传输线系统的瞬态响应分析，并通过2个算例对所提方法的性能进行验证。结果表明，所提方法在计算精确度上具有明显的优势。

摘要:随机测试(ST)方法是一种不确定性量化方法，已有的ST方法还不能处理具有任意分布随机变量的情况。通过Gram-Schmidt正交化算法为任意分布随机变量构建混沌多项式基底，对ST方法进行拓展，使其可用于任意分布随机变量的情况。将拓展后的ST方法用于传输线场线耦合分析中。在场线耦合的计算中，由于辐射场的不确定性，入射波极化角、方位角与仰角存在不确定性，因此传输线的响应也呈现出不确定性，导致随机场线耦合问题。针对输入参数服从任意分布的情况，应用ST方法对传输线场线耦合响应进行不确定性量化。对模型的输出响应进行多项式混沌展开，通过求解展开系数得到模型响应的统计信息。结合单随机变量和多随机变量场线耦合算例，得到传输线电压响应的统计信息。最后对比蒙特卡罗模拟方法，验证了ST方法的正确性和高效性。

摘要:在非线性非平稳信号的分析、处理以及特征提取中，希尔伯特-黄变换(HHT)是一种高效的自适应分析方法，在工程领域中有着广泛应用。本文利用经验模态分解(EMD)和变分模态分解(VMD)方法对近海摩托艇的水声信号进行对比分析，发现水声信号能量主要集中在低频段。与高频段相比，其振幅相对较大。EMD方法在分析这类信号时，会产生模态混叠，因此不能有效分解信号和提取特征；而VMD方法可有效降低模态混叠现象，能够成功提取其信号特征。研究结果表明，VMD方法在船舶水声信号处理分析及特征提取时更为有效，为复杂水声信号的处理提供了一种可行的技术参考。

摘要:采用微波暗室静态测量数据动态反演，获取了两类模拟弹道目标在典型战情下的全极化雷达散射截面(RCS)回波序列。针对该时间序列具有的典型非平稳性、拟周期性特征，直接利用谱分析法提取进动周期效果较差等问题，本文在预处理环节利用小波方法进行降噪和加强进动通带细节；针对仅利用单一通道进行特征提取所面临的提取精确度不高、极化信息利用不充分等问题，分别利用主成分分析法和极化不变量法进行全极化通道融合处理。实验结果表明，利用极化信息提取方法明显优于单极化通道提取方法，在无噪观测环境下误差小于0.002 Hz。

摘要:以包含多种附件的液体和气体管道为对象，开展复杂结构管道声发射信号的衰减特性研究。通过采集不同流量压力下管道本体的声发射信号，分析其幅值衰减规律，并用DB8小波包与快速傅里叶变换(FFT)研究管道声发射信号成分变化。通过采集阀门、法兰、流量计等6种管道附件前后的声发射信号并分析衰减规律，发现对声发射信号衰减影响最大的管道部件为电磁流量计。之后重点分析了法兰上螺栓连接紧固程度对信号幅值和频率成分的影响，实验结果表明，螺栓紧固程度越高，声发射信号衰减越小。本文的相关研究结论对工程中进行输油或输气管道进行声发射检测时的传感器布设决策具有集成化的参考价值。

摘要:在复杂的空间电磁环境下，电路受宇宙射线、单粒子的影响较大，因此器件的可靠性至关重要。反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)是以反熔丝为基本编程结构的一次性可编程器件，编程后状态不可翻转，具有非易失性、高保密性、高可靠性、抗辐照等优势，非常适用于航天航空等领域。本文给出一种基于国产反熔丝FPGA(RS422)的抗辐照波控单元设计方案,以国产反熔丝FPGA芯片为核心，给出系统电路的工作原理、实现框图，解决空间电磁环境下雷达阵面控制问题，并进行了相关实验。实验结果表明，在5 MHz波特率下，RS422传输延迟小于码元周期，且对144单元移相组件的布相时间小于500 μs，达到设计指标要求。

摘要:微机电系统(MEMS)惯性开关在引信领域有广阔的应用前景，但可用于引信工作环境的低g值型MEMS惯性开关较少。对此，为低发射过载的弹药引信提出一种低闭合阈值的MEMS惯性开关设计方案，满足引信识别低g值冲击信号的功能需求，实现稳定接通引信电源的功能，同时具备抵抗引信工作环境中高过载的能力，提高引信可靠性。依据触发信号特征和引信工作环境提出设计要求，对惯性开关的振荡模型进行理论分析，阐明惯性开关结构尺寸对开关性能的影响规律，给出开关整体设计方案，并应用ANSYS有限元软件对设计结果进行仿真验证。仿真结果表明，所设计的惯性开关能够监测幅值为20g、脉宽为1 ms的冲击信号，开关响应时间小于1 ms，电极接触时间长于30 μs，抗过载性能达到12 000g，满足性能指标要求。