专栏:太赫兹雷达通信感知一体化2025(3)

发刊词

随着6G研究的进展,太赫兹雷达通信感知一体化已经成为重要的发展方向。该方向汇集当前太赫兹技术在信道建模、阵列天线设计、雷达成像感知和通感算一体化理论方面的最新成果,推进对太赫兹通感算一体化技术的研究和验证,积累不同场景下信道测量和建模的数据以及RIS增强实现,并在小型化、3D立体成像、太赫兹组网、移动性等方面展开更加深入的研究,为星间通信、星地一体化网络等关键技术发展奠定基础。

为进一步促进太赫兹雷达通信感知一体化等领域的新理论、新技术、新方法、新器件的创新研究,促进我国太赫兹技术相关行业的相互交流、学习借鉴,《太赫兹科学与电子信息学报》推出《太赫兹雷达通信感知一体化》专栏,特别邀请了一批从事太赫兹技术研究的专家学者,为本刊撰写了5篇研究论文,重点介绍了太赫兹天线、太赫兹信道、太赫兹成像及太赫兹波束调控等研究进展。旨在从不同层次和视角集中反映该领域最新的研究成果及研究动向。篇幅所限,这些论文只反映了太赫兹雷达通信感知一体化领域部分研究成果,体现了太赫兹技术在雷达感知与通信组网等方向的学术研究价值与创新应用潜力。

专栏在策划过程中得到了电子科技大学陈智教授、北京邮电大学彭木根教授、中国工程物理研究院成彬彬研究员、北京交通大学官科教授、中国移动研究院刘光毅总工程师、中国联通研究院李福昌研究员、中兴通讯无线研究院赵亚军高级工程师、东南大学蒋卫祥教授的大力支持,在此表示衷心感谢!

希望专栏的编辑出版能加深广大读者对太赫兹雷达通信感知技术领域方面的认识,促进广大读者把握太赫兹前沿技术发展现状与趋势,研究太赫兹雷达技术领域的关键科学与技术问题,推动太赫兹雷达通信感知一体化系统的构建与应用。期待更多业界同仁携手共进,共同努力推动太赫兹雷达通信感知领域不断创新发展。

本期专栏主编:胡伟东,杨小鹏,张伟锋

专栏主编简介:
胡伟东,北京理工大学特聘教授、博士生导师,国家级领军人才,太赫兹科学应用研究中心主任,主要研究领域是太赫兹空间探测与遥感技术。完成国家自然科学基金重大仪器项目和国防重大项目,获得北京市科技进步二等奖1项,中国电子学会科技发明二等奖1项,中国通信学会科技进步二等奖1项,出版专著2部,发表论文80余篇,授权国家发明专利25项。学术兼职方面担任工业和信息化部信息通信科技委员会委员、毫米波太赫兹产业联盟副理事长、中国通信学会天线与射频技术专委会委员,中国工程院院刊Engineering和《太赫兹科学与电子信息学报》编委。
杨小鹏,北京理工大学特聘教授、博士生导师、国家级领军人才、中国电子学会会士、中国电子学会雷达分会副主任、中国雷达行业协会常务理事、IEEE航空航天与电子系统学会(AESS)唯一亚洲理事、IET国际雷达会议2023大会主席,IEEE ICSIDP、IET Radar等国际会议程序委员会主席。长期从事雷达系统与信号处理技术研究,主持国家自然科学基金重点项目、国家863计划等课题多项,发表学术论文200余篇,授权国家发明专利25项,荣获省部级科技奖励3项,中国电子学会优秀科技工作者、中国电子学会优秀论文奖等。
张伟锋,北京理工大学教授、博士生导师,国家海外高层次人才引进计划青年项目入选者,主要从事光电融合探测与识别研究,包括宽带雷达信号光学合成与稳相传输芯片、合成孔径雷达信号光学处理芯片、激光三维成像芯片,主持国家自然科学基金区域联合创新基金项目1项、国家重点研发计划项目1项、发表学术论文60余篇,出版合著学术专著 1部,授权发明专利15项,兼任中国电子学会量子电子学与光电子学分会青年工作委员会副主任委员。

文章列表

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  • 1  太赫兹表面波3D打印金属梯度折射率透镜天线
    聂博宇,刘埇,卢宏达,朱少园,吕昕
    2025, 23(3):189-196. DOI: 10.11805/TKYDA2024335
    [摘要](146) [HTML](42) [PDF 2.98 M](313)
    摘要:
    为解决太赫兹频段紧凑型多波束天线结构复杂且制备难度大的问题,提出两种工作于355 GHz频段的太赫兹龙勃透镜天线和部分麦克斯韦鱼眼(PMFE)透镜天线。两种天线均采用周期性金属钉床结构实现梯度折射率表面波透镜,最小特征结构尺寸达60 μm。为调控天线非扫描面波束辐射方向,在两种表面波透镜边缘均加载环形波纹结构;此外,将馈电波导阵列与表面波透镜一体设计,保证天线结构一体性,并采用高精确度(10 μm)3D打印技术一体加工,结合磁控溅射技术完成两种天线表面金属化,实现太赫兹表面波透镜天线低成本可靠制备。仿真结果表明,龙勃透镜天线和PMFE透镜天线在350~360 GHz频段范围内,分别实现±60°和±72°的波束扫描能力。对龙勃透镜天线进行样机加工制造与测试验证,在350~360 GHz频带范围内,表现出良好的阻抗匹配特性和多波束特性:多波束扫描范围为±60°,增益高于16 dBi,波束扫描损耗优于1.2 dB。测试结果与仿真设计结果的吻合性验证了该方案的可行性,为太赫兹多波束天线的设计实现提供了一种崭新的设计思路和技术选择。
    2  拐角场景太赫兹信道传输及物理层安全特性研究
    苏悦,李达,刘嘉诚,崔家源,孙厚军,马建军
    2025, 23(3):214-224. DOI: 10.11805/TKYDA2024523
    [摘要](51) [HTML](34) [PDF 4.44 M](170)
    摘要:
    随着6G网络的发展,深入研究城市环境中太赫兹信道的传播特性对于设计高效、可靠、安全的通信系统至关重要。本文通过理论分析、数值仿真和实验测量相结合的方法,系统地研究了不同类型建筑拐角(包括锐角、直角、钝角和弧形)对太赫兹信道传输及其物理层安全的影响。实验采用了太赫兹信道测量系统,在140 GHz、225 GHz和320 GHz三个频率下进行测量,并使用数值仿真和刀口衍射模型进行理论分析。研究结果揭示了拐角结构对太赫兹波传播的影响,包括衍射和反射现象,以及频率变化对这些现象的影响。该项工作为太赫兹通信系统在城市环境中的部署提供了理论指导。
    3  140 GHz室内环境下通信感知一体化电波传播测量
    周旭,杨闯,刘子乐,彭木根
    2025, 23(3):197-201. DOI: 10.11805/TKYDA2024337
    [摘要](99) [HTML](34) [PDF 964.31 K](205)
    摘要:
    面向未来移动网络应用场景日益增长的性能需求,太赫兹(THz)通信感知一体化(ISAC)技术以其高速率通信、高精确度感知的优势,已成为当下的研究热点。已有的研究多聚焦于THz ISAC性能分析、波形设计与系统架构,缺乏对THz ISAC信道传播特性的研究。为此,选取典型的室内实验室场景,搭建基于伪随机序列相关的时域测量系统,在140 GHz频段对室内太赫兹ISAC信道进行测量,并基于测量数据分析路径损耗等信道参数。分析结果表明,室内场景下丰富的散射体由通信信道与感知信道共享,它既可以出现在感知回波的结果中,也有助于潜在通信多径分量的出现。
    4  基于不同回波信号模型的太赫兹三维人体成像
    韩嘉越,何丹萍,朵灏,陈奔,官科,窦建武
    2025, 23(3):202-213. DOI: 10.11805/TKYDA2024406
    [摘要](60) [HTML](30) [PDF 2.02 M](202)
    摘要:
    多输入多输出合成孔径雷达(MIMO SAR)成像系统利用多通道获得人体多方位信息,适用于人体安检场景。但在太赫兹MIMO SAR成像系统中,由于天线元素数量众多,如何平衡回波信号模型的准确度与计算效率成为关键挑战。采用圆柱形合成孔径照射人体获得回波信号,并使用极坐标格式算法(PFA)处理这些回波信号,实现太赫兹三维人体成像。通过仿真比较2种不同回波信号模型:物理光学(PO)算法和射线追踪(RT)方法在计算完美电导体材料人体时的计算效率和成像效果。结果表明,使用图形处理器(GPU)加速的PO算法在计算效率和成像质量方面均表现出色,整个圆柱形合成孔径回波信号的计算时间小于1 h,同时成像结果能清晰重现危险物体的形状。此外PO算法在计算符合实际材料人体的回波信号时,同样展现出优异的性能。本文还探索了不同波瓣宽度的定向天线对成像效果的影响。该研究为未来成像算法的验证及优化提供了更准确且高效的回波信号模型。
    5  基于可编程超表面的亚太赫兹波束操控
    汪域,石磊,傅晓建,蒋卫祥
    2025, 23(3):225-230. DOI: 10.11805/TKYDA2024531
    [摘要](61) [HTML](25) [PDF 1.64 M](184)
    摘要:
    随着6G技术的不断发展,太赫兹雷达、通信感知一体化逐渐成为电子信息领域的重要研究方向。可编程超表面凭借其重量轻、易共形和动态可调等优势,在太赫兹波束操控方面表现出很高的自由度,因而在通信、成像、雷达等方面具有重要的应用潜力。本文从加载半导体元件的可编程超表面设计理论出发,选取一款高频适用的GaAs变容二极管,构建了一种1 bit数字编码超表面,并对其亚太赫兹电磁响应和波束操控性能进行了表征。结果表明,该超表面阵列在W波段具有宽角度的动态波束赋形和波束扫描能力,实验结果与仿真结果吻合良好。

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