摘要:太赫兹技术在下一代通信、生物成像、质量监测等领域应用潜力巨大，高品质太赫兹波导的研制使轻量化、小型化太赫兹系统成为可能，是推动太赫兹技术发展的关键。本文根据不同基材，将太赫兹波导分为金属波导、聚合物波导及复合波导，对其发展情况进行梳理，并对太赫兹聚合物波导这种高柔性、低成本导波技术进行重点介绍，讨论其不同的导光机制；最后对太赫兹导波技术进行了总结，并针对制约太赫兹波导商品化推广应用的瓶颈问题进行了初步探讨。

摘要:移相器是相控阵系统中的重要组成器件，随着频率的增加，金属的趋肤深度及波导表面粗糙度对器件的影响不可忽略，会使移相器的损耗增加。对此，提出一种基于加载线型的平面太赫兹移相器。将2个枝节并联在微带线上，在并联枝节上加载开关二极管，调节两段枝节的电长度得到所需的移相量；控制开关的导通和断开，实现不同的移相角度。仿真结果表明，在192~210 GHz频带范围内，导通和断开的反射系数都小于-10 dB，插入损耗小于0.5 dB，移相误差小于5°，其中在5 GHz带宽范围内，移相误差小于1°。提出的平面型移相器，加工容易，成本低，便于系统集成化，在太赫兹相控阵系统中具有广泛的应用前景。

摘要:太赫兹超材料相控阵由于其强大的波束操纵能力在探测与通信一体化系统中具有重要的应用价值。为了提升系统的通信和探测性能，需要太赫兹超材料相控阵能够实现宽波束和窄波束的灵活切换。提出了一种基于反相位间隔(反相)编码的太赫兹超材料相控阵天线波束宽度调控方法。通过天线3 dB波束宽度表达式和目标波束宽度逆推阵列规模，保持其相位编码不变并对该阵列规模外的其余阵元进行反相编码，旨在实现相位相反相消。仿真结果表明，所提方法可以准确地调控太赫兹超材料相控阵天线的波束宽度，实现宽波束和窄波束的灵活切换。

摘要:根据接地共面波导(GCPW)和槽线的结构特点，首先设计并仿真验证了一种由接地共面波导到槽线的功分器；然后根据槽线横截面的电场分布特性，设计了一种GCPW-槽线-GCPW结构的同相功分器和反相功分器。仿真结果表明，同相功分器在175~225 GHz范围内的插入损耗优于4 dB，回波损耗优于9.6 dB；反相功分器在185~215 GHz范围内的插入损耗优于4 dB，回波损耗优于10.5 dB，幅度不平衡度小于0.24 dB，相位不平衡度小于1.3°。相比其他太赫兹功分器，本文设计的功分器在插入损耗和回波损耗相当的情况下，具有更简单、紧凑和易于集成的结构。

摘要:针对毫米波宽带通信、雷达和测试仪器领域的应用需求，提出一种E波段宽带高中频(IF)单平衡混频器。射频(RF)及本振(LO)信号通过多分支宽带加宽波导正交耦合器输入，通过鳍线过渡结构将信号从波导传输模式过渡到微带模式，并提供宽带中频信号及直流接地回路；中频输出低通滤波器可有效抑制LO及RF信号，并为其提供等效接地回路。利用肖特基二极管的非线性实现混频，并通过微带匹配电路最终实现宽带低损耗混频效果。混频器采用57.6、62.4、67.2 GHz 3个点频本振，将67~85 GHz的射频信号分段下变频至9.4~17.8 GHz的中频范围内。测试结果表明，在67~85 GHz射频频率范围内，射频输入功率为-15 dBm，本振输入功率为12 dBm时，混频器变频损耗为7.1~10.1 dB，对组合杂散的抑制在36 dBc以上。

摘要:针对现有近感探测器难以适应复杂地形情况下的精确定高问题，提出一种基于成像的图像域自适应对地高度估计方法。该方法将多普勒锐化成像原理应用到前下视场景，利用太赫兹频段分辨力高、孔径合成长度短的优势，采用太赫兹前下视成像实现地形感知，将传统近感探测器的一维距离测量扩展为二维成像测量，实现对运动轨迹前下方地形地貌的精确感知。在获得地面目标图像后，利用地面图像特征，采用图像域特征拟合方法实现对地高度估计。对前下视多普勒锐化成像的参数设计和成像算法进行了理论分析和仿真验证，开发了一套工作于220 GHz频段的太赫兹近感探测系统，并开展了无人机挂载试验。试验表明，该方法能有效感知地表目标环境，排除角反、树木等其他目标对地面高度测量的干扰，测高精确度达0.5 m，证明了该基于太赫兹成像的对地高度估计方法的可行性，为基于图像域特征提升近感探测器对复杂地形适应能力和感知能力奠定了工作基础。

摘要:为了提高太赫兹圆周模式下的动目标运动参数估计精确度和成像质量，提出了一种太赫兹圆周合成孔径雷达(CSAR)运动目标参数估计与重聚焦方法。首先对传统的谱峰测量法进行改进，并结合动目标阴影位置来估计方位速度。与现有方法相比，该方法结合了目标的真实位置对多普勒频移的影响，提高了运动目标方位速度估计值的准确性。利用分数阶傅里叶变换(FrFt)估计方位相位的多普勒调频率，结合方位速度可得到目标距离速度的估计值。利用估计结果构造一阶和二阶相位补偿函数进行方位相位的补偿，对于残余的二次及高次相位误差，利用相位梯度自聚焦算法(PGA)进行补偿。仿真和实测数据中动目标运动参数得到了精确估计，并实现了良好聚焦，证明了所提方法的有效性，大大提高了运动目标的成像质量。

摘要:圆周合成孔径雷达(CSAR)中，由于雷达平台绕观测场景圆周飞行，雷达和地面目标之间的距离方程复杂，目标的距离向参数和方位参数之间有复杂的耦合关系，导致单独估计动目标距离向速度参数的难度加大。提出一种基于子孔径分解的太赫兹CSAR运动目标距离向速度估计方法，选择合适的子孔径角度，对CSAR进行子孔径分解，在子孔径条件下，通过小角度近似，可以实现运动目标距离向速度和其他参数间的解耦合，准确估计运动目标的距离向速度，实现运动目标的精确重定位。仿真和实测数据验证了该算法的有效性。

摘要:为满足不断提高的数据传输需求，未来的通信技术会向更高的载波频率发展，基于太赫兹频段的通信可实现高稳定性和高数据速率通信。本文综述了太赫兹近场信道特性及信道建模的研究进展，介绍了太赫兹频段下对近场信道分析的必要性，对比了远近场信道的区别；针对太赫兹近场通信信道，介绍了球面波前建模与基于电磁波理论的模型；结合信道建模技术与近场信道特点，介绍了可用于近场信道建模的方法论；最后对太赫兹近场信道特性研究进行了总结并对未来发展方向进行了展望。

摘要:在太赫兹通信的超宽带应用场景下，太赫兹载波是通过多次倍频实现，因而导致相噪严重恶化。基于太赫兹频率下的多极/零相位噪声模型，在传统的盲相位估计算法的基础上，提出了一种全并行化的相位估计算法。该算法通过在每个并行数据中插入导频，将导频相噪信息作为初始相位对并行数据进行相位扩展及旋转鉴相。借鉴传统盲相位估计算法的最佳相位估计值的判决选择思路，同时利用前一时刻导频和当前时刻导频，对当前并行数据从前后两个方向进行相位估计并对前后两个估计相位基于距离前后导频的位置进行加权求和以获得最佳相位估计信息。经过仿真验证，通过该算法后残余相噪在1 MHz和10 MHz处分别降低10 dBc/Hz和25 dBc/Hz。

摘要:太赫兹波作为一种新的高频段资源，有着更高的载波频率，可以承受更大的带宽和传输速率，成为新一代宽带通信中的研究热点。本文基于纯电子学器件成功搭建300 GHz的太赫兹无线通信系统，其发射机结构简单，复杂度相比光子辅助系统更低。进行了无线距离50 m和100 m的信号传输实验，对系统的传输性能进行了实验探究，验证了传输性能和传输速率、发送电压之间的关系。目前，在不使用功率放大器(PA)的情况下，100 m是全电子太赫兹无线传输系统能达到的最远距离。

摘要:针对当前正交频分复用(OFDM)通信系统，开展了基于二维快速傅里叶变换(2D-FFT)的一体化波形研究。探究了太赫兹OFDM波形感知特性，通过理论和仿真计算相结合，分析不同频率和带宽下波形参数设计的影响，以指导太赫兹OFDM通信感知一体化(ISAC)系统设计。理论和仿真计算分析表明，太赫兹OFDM通信感知一体化系统具有多目标感知能力，太赫兹大带宽特性使其感知距离分辨力高达厘米级，速度分辨力可达分米每秒级，且低感知信噪比情况下仍能解析出目标的位置与速度信息，证明了OFDM通信感知一体化波形能够支撑太赫兹窄波束移动通信。

摘要:传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题，严重降低功率放大器的效率，恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准，从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明，OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好，但PAPR过高；OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制，保持恒定包络特性；OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化，但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响，不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测；OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波，适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。