2025, 23(6):541-568. DOI: 10.11805/TKYDA2025015
摘要:太赫兹成像技术作为一种新兴的成像手段,具有非侵入、无损检测和高分辨力的优势,近年来取得了显著进展。本文从技术路线和研究现状对太赫兹成像技术进行综述分析。根据信号源类型,对比分析了脉冲太赫兹成像与连续波太赫兹成像两种机制的技术特性。在此基础上,重点讨论了具备超分辨成像和高速成像能力的技术方案,分析了它们的发展现状以及在未来太赫兹成像场景中的优势。最后总结展望了面向应用的太赫兹成像技术挑战。
2025, 23(6):569-576. DOI: 10.11805/TKYDA2024594
摘要:干涉成像技术可在非接触条件下精准测量物体表面的微小形变或位移,展现出广泛的应用潜力。本文设计并构建了一种基于太赫兹频段的反射和透射干涉系统,该系统通过扫描后直接利用相位信息重塑图像。实验显示,在164 GHz、172 GHz、196 GHz和204 GHz频段,迈克尔逊干涉系统的成像质量和分辨力均优于直接测量法;在150 GHz下,未使用成像算法即可达到半波长分辨力,对比度相较直接测量提升50%;在180 GHz频段实现了马赫-曾德尔干涉系统,双光路差分有效降低了相位噪声,证明了该系统的可行性和优势。太赫兹干涉技术为成像领域提供了非接触式的高分辨力成像解决方案。
张超群,陈润之,贾定宏,邓建钦,李钊,邹旭东,王沫,王琦,石先宝
2025, 23(6):577-582. DOI: 10.11805/TKYDA2024370
摘要:介绍了一款基于反向并联肖特基二极管对的太赫兹四次谐波混频器,其射频工作频率范围为400~600 GHz。该混频器在射频(RF)端采用多点接地设计,相比于传统的单点接地方式有效降低了射频端口的回波损耗;提出射频端一体化的设计方法,相比于传统设计方法,减少了设计过程中30%的匹配枝节数量,提高了设计效率。实测结果表明,本地振荡器(LO)功率在7~13 dBm范围内时,混频器在整个工作频带内变频损耗的典型值为20 dB,最优值为14 dB。
2025, 23(6):583-589. DOI: 10.11805/TKYDA2024558
摘要:高压电缆绝缘层质量对于电力输变电系统的长期可靠性至关重要。绝缘层厚度分布不均匀性导致的局部切向电场容易形成安全隐患。本文利用反射式太赫兹检测系统,结合柱坐标扫描装置,实现了交联聚乙烯高压电缆绝缘层厚度全角度扫描测量,量化了绝缘层厚度不圆度并评估其分布均匀性。通过太赫兹图像直观显示绝缘层的界面褶皱纹理特征,与实际试件形貌高度吻合,验证了太赫兹成像技术在高压电缆质量检测中的有效性,为高压电缆的质量评价提供了新的检测手段和评估方法。
2025, 23(6):590-596. DOI: 10.11805/TKYDA2025079
摘要:基于相位成像的毫米波全息成像系统凭借其优异的穿透特性和高分辨力优势,已广泛用于人体安检及无损检测等领域。突破现有分辨力极限向更高频段扩展已成为技术发展趋势,但高频段成像面临密集收发单元排布与高系统复杂度的双重挑战。本文提出一种基于线阵扫描的W波段近距离高分辨力毫米波全息成像系统,通过25发100收的阵列架构和集成电子学链路设计,成功实现了85~105 GHz工作频段的近距离高质量成像。实验结果表明,该系统在0.5 m成像距离下,水平与竖直方向分别实现了优于2 mm和2.5 mm的空间分辨成像。
2025, 23(6):597-603. DOI: 10.11805/TKYDA2023324
摘要:针对光学仪器窗口的低电磁散射需求,基于Voronoi图的金属微结构模型,采用棋盘式阵列排布超表面结构,在满足仪器窗口透明度和成像质量需求的同时,实现了雷达散射截面(RCS)的有效缩减。实验表明,未透明化处理的棋盘结构超表面在11.6~17.9 GHz频段内可实现超过10 dB的RCS缩减,透明化处理前后的超表面单元相位响应保持一致。所设计的透明化RCS缩减超表面具有较高的透光率,可均匀衍射杂散光分布,且具备宽频带RCS缩减的特性。研究结果为低RCS透明窗口设计提供了新的思路。
2025, 23(6):604-609. DOI: 10.11805/TKYDA2024171
摘要:随着低轨(LEO)卫星系统的发展,星载相控阵列天线已应用到卫星系统中,具备星载电磁波到达方向(DOA)的相控阵测量条件。针对当前卫星测向定位体制中,单DOA定位体制无法定位空中目标,双星时差联合测向(TDOA/DOA)定位需双星同时可视目标下同步测量计算才能定位的问题,提出一种基于单星双DOA的定位方法。分析了单星双DOA定位原理及定位算法;通过仿真定量计算不同卫星间隔、测向误差以及卫星位置误差对卫星定位精确度的影响,并推导该定位系统的几何精确度因子(GDOP),最后通过仿真验证了其可行性。
2025, 23(6):610-614. DOI: 10.11805/TKYDA2023347
摘要:为解决频域时间反转算法在雷电辐射源成像计算过程中计算量大、耗时长的问题,提出一系列时间反转算法的优化加速方法。首先,引入图形处理单元(GPU)并行计算,并进一步拓展为双卡GPU集群计算,同时采用CPU与GPU的多线程并发编程方法,覆盖彼此相互等待所带来的时耗;其次,将最大能量搜索算法及相位差筛选算法等程序编写至GPU上,实现并行搜索及计算相位差值;最后,将数据采集传输模块、GPU处理模块以及定位成像模块整合,实现雷电数据从采集到定位成像的一体化功能。针对一段500 ms的雷电甚高频(VHF)数据,实测只耗时18 min,比以往基于CPU单线处理进程快约703倍,而有效定位点数仅减少9.3%。
2025, 23(6):615-620. DOI: 10.11805/TKYDA2023398
摘要:针对短波侦测定位的现状及发展需求,开展电离层波传播多径与极化信息处理的研究工作。对短波电离层多径传播时延与极化匹配仿真数据进行研究,定量分析电磁波信号被接收天线接收到时的极化状态、电磁波信号发射时的极化状态以及电磁波在电离层中传播时的极化状态变化这三者之间的关系,构建短波电离层多极化传播模型,完成短波电离层多径传播时延与极化匹配关系研究。仿真结果表明,对于短波信号,当其穿出电离层后,其极化率只与传播方向和地磁场的夹角有关。
2025, 23(6):621-624. DOI: 10.11805/TKYDA2023346
摘要:提出了一款紧凑、高增益的±45°双极化贴片天线。通过对工作在TM05模式下的矩形贴片天线进行研究和改进,并用细的微带线来取代贴片上反相电流所在的部分以减少反相电流对贴片天线辐射方向图的影响。考虑到实际基站天线应用中的一维阵列轮廓需求,细微带导线被弯折,因此所提出的天线相比于传统的双极化天线结构尺寸显著减小。差分馈电结构取代传统1×3天线阵列中的复杂馈电网络,从而简化了天线的结构。所提出的双极化天线的仿真结果S11在3.4~3.6 GHz范围内均小于-10 dB,而在工作频率范围内,测得实现的增益大于11.3 dBi。
2025, 23(6):625-630. DOI: 10.11805/TKYDA2023375
摘要:超表面在多个领域已展现出广泛的应用潜力。在设计超表面的过程中,需针对偏振、幅度分布、相位分布等因素进行元器件的优化,这一过程通常需要专家参与且耗时较长。本文提出一种融合神经网络高精确度超宽带频谱正向预测和遗传算法的元器件逆向设计方法。该方法能够同时预测0.5~2 THz频率范围内
2025, 23(6):631-639. DOI: 10.11805/TKYDA2024076
摘要:在战场通信对抗中,干扰参数的合理分配一直是一项具有挑战性的任务。本文基于深度强化学习(DRL)对干扰方的干扰功率、干扰波形和干扰目标进行分配,在保证干扰效果的前提下节省资源消耗,提高资源的利用率。具体地,将干扰参数分配问题构建为完全协作的多智能体任务,采用集中式训练、分布式决策的基于最大熵和注意力机制的QMIX(SA-QMIX)算法缓解多智能体决策维度高的问题,通过在QMIX算法中引入最大熵方法和多头注意力机制,使智能体在部分可观测环境下更有效地协同决策。仿真结果表明,采用SA-QMIX算法进行干扰参数分配时,相比传统的QMIX算法,能够在减少1.5 dB的干扰功率前提下,增加5%的干扰成功率,且本文算法能够更快地收敛,收敛速度可提升大约40%。
2025, 23(6):640-647. DOI: 10.11805/TKYDA2023404
摘要:针对目前跌倒检测算法存在效率低、速度慢等问题,提出一种新的人体姿势跌倒检测算法。基于OpenPose获取人体骨骼关键点信息,并基于重心下降速度、身体倾斜角度、外形轮廓变形比3个判定条件确定人体跌倒状态。实验阶段,与单纯基于深度学习或穿戴设备的方法相比,所提算法性能最优,检测灵敏度为98.35%,特异性为96.79%,准确率为97.11%。实验结果验证了所提算法的稳定性和可靠性,具有广阔的应用前景。
2025, 23(6):648-654. DOI: 10.11805/TKYDA2023336
摘要:针对现有输电铁塔鸟巢检测准确率较低的问题,提出一种基于轻量化残差卷积注意力网络(LRCAN)的无人机(UAV)输电线路鸟巢检测系统。在分析工作流程基础上,提出一个基于LRCAN的输电线鸟巢检测模型,使网络更关注所需的细节特征,并抑制其他无用信息的干扰;基于深度可分离卷积层修改特征融合网络中的正常卷积,减少网络参数数量。仿真结果表明,与参数数量相似的YOLOX-S相比,所提模型mAP提高了5.4%;与具有相同水平mAP的YOLOX-L和YOLOX-X相比,所提模型参数数量减少至它们的1/5和1/10。
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