【摘 要】
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太赫兹波是频率在100GHz-10THz的电磁波,其电磁频谱处于微波与光波之间,因此兼具微波与光波的优点:频带宽、投射性好、量子能量低等,具有重要的科学价值和战略需求。太赫兹波在生物医疗、大气环境检测、高速无线通信、安全检测等领域具有广阔的应用前景。在这些应用中,成像技术始终是太赫兹应用领域的研究热点之一。太赫兹成像系统由于其载频高、易实现大带宽、安全性好、对非极性材料具有良好穿透性等优点,可以广
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太赫兹波是频率在100GHz-10THz的电磁波,其电磁频谱处于微波与光波之间,因此兼具微波与光波的优点:频带宽、投射性好、量子能量低等,具有重要的科学价值和战略需求。太赫兹波在生物医疗、大气环境检测、高速无线通信、安全检测等领域具有广阔的应用前景。在这些应用中,成像技术始终是太赫兹应用领域的研究热点之一。太赫兹成像系统由于其载频高、易实现大带宽、安全性好、对非极性材料具有良好穿透性等优点,可以广泛应用机场地铁安检、医学目标检测等领域。本文主要研究太赫兹被动成像系统,对太赫兹被动成像系统的原理、系统构成、系统前端关键技术做了较为详细的介绍。在缺少性能良好的太赫兹低噪声放大器的条件下,成像系统的第一级器件通常是太赫兹混频器,混频器性能的优劣将直接影响系统的性能与稳定性,因此设计太赫兹被动成像系统前端的核心环节就是研制出高性能的太赫兹混频器。同时在本振源与混频器之间加入窄带滤波器可以减小由本振源引入系统的噪声,提高成像系统的性能。本文利用二极管三维精确电磁模型,采用“场”与“路”结合的联合仿真方法,研制了330GHz分谐波混频器;同时在对比了不同的结构之后,研制了82.5GHz窄带E面膜片波导滤波器。经过实验测试,当射频频率在310-350GHz的范围时,研制的330GHz分谐波混频器变频损耗小于12d B,噪声小于1800K,性能良好。研制的窄带E面膜片波导滤波器的通带范围为82-83GHz,在81GHz,84GHz的抑制大于15d B,满足系统需求。然后将混频器与中频第一级低噪放集成,搭建330GHz超外差式辐射计系统,经过测试,辐射计的亮温灵敏度为0.3K,达到成像要求。最后利用此辐射计搭建了太赫兹被动成像系统,其成像效果良好,从而验证了太赫兹被动成像前端的良好性能。
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