云会议：2020(亚)毫米波器件、测量和应用国际研讨会召开

毫米波是波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。亚毫米波是无线电中一个有限频率范围，属于微波，在波动性和粒子性之间，范围是300ghz到3thz，亚毫米波段是无线电中带宽最宽的一个无线电频段。

与较低频段的微波相比，毫米波与的亚毫米波特点是：①可利用的频谱范围宽，信息容量大。②易实现窄波束和高增益的天线，因而分辨率高，抗干扰性好。③穿透等离子体的能力强。④多普勒频移大，测速灵敏度高。

八月中旬，沈阳自动化所联合主办2020(亚)毫米波器件、测量和应用国际研讨会。大会主持人合他在太赫兹成像技术的研究经历，介绍了太赫兹应用中的仿真技术、系统组建以及高灵敏度太赫兹成像探测等问题。 

与会人员围绕(亚)毫米波波源、探测及调制、天线近场测试、器件片上测量和建模以及电波传输、以成像和传感为代表的(亚)毫米波技术在生物医疗、无损检测等领域的应用等方面展开讨论，并对(亚)毫米波器件、测量和应用的前景给予充分肯定。

毫米波器件

毫米波通常指波长在1mm到10mm的电磁波，相应频率为30~300ghz。它的特点是：波长短、波束窄、频带宽、穿透等离子体能力强，有较好的全天候能力，以及探测辐射特性强等。因此，毫米波器件才被广泛应用。毫米波器件和电路在发展新一代军用雷达、超高速计算机、电子对抗、卫星通信、遥控、遥测及新型武器等方面起着不能替代的作用。

毫米波器件大致可分为两种类型：

一种是向毫米波频段扩展的传统徽波器件，如调速管、返波管、磁控管、行波管，它们工作时电子与慢相速波同步，也称慢波型器件;第二种是近几十年间发展起来的 新型器件如回旋管、奥罗管 (orotron)、潘尼管(peniotron)、自由电子激光(fel)。由于它们的高频 系统为快相速波系统，也称快渡型器件。

新型毫米波器件有回旋管 (gryotron也可称cyclotron resonance master 简称crm ) 奥罗管 (orotron)、潘尼管(peniotron)、自由电子激光(fel) 它们的工作原理与传统微波管完全不同，在这些器件中，发展较为成熟的一种是回旋管，有振荡型、行波放大型、返波振荡型。回旋管典型地需要高的工作电 压 (50~100kv)超级导磁材料以保证所需的高磁场。

目前的回旋管水平为：效率可达40%。60ghz时连续功率为200kw，由于它需要高压强磁，难于在中小功率移动系统上应用。根据有限资料得知，俄罗斯、美国已经有回旋管器件装备的雷 达和制导系统，这种雷达是反隐身技术很重要的研究课题。

亚毫米波测量测量技术

亚毫米波是波长介于微波和红外波段之间的电磁波，波长约为0.03～1毫米。波长短，波导传输的损耗大,且对元件、器件的机械加工精度要求高，因此，亚毫米波测量很少采用微波技术中常用的波导传输线、元件和器件，而是沿用光学测量的方法，即准光技术。

亚毫米波功率测量是采用经典的炭斗法进行的。这种方法的测量精度较高，但响应速度太慢。因此，通常采用热敏材料制成的探测器，用炭斗法校准后测量亚毫米波的功率。常用的室温探测器(如高莱探测器，热释电探测器和真空热电堆等)可在室温下使用，操作简便，但热噪声干扰大，测量的灵敏度较低。

低温探测器(如掺杂锗辐射计、砷化镓光电导探测器和约瑟夫逊结探测器等)需要液氦温度的工作条件，但灵敏度高，噪声电平比室温探测器低几个数量级。亚毫米波波长测量用光学方法进行。用得较多的是法布里-珀罗干涉仪,它用金属栅网反射器或有小孔耦合的全反射球面镜代替光学干涉仪中的半透膜玻片,测量精度可达0.1%～0.01%。

反射光栅法与光学测量用的光栅法相同，只是光栅的单位长度条数减少到每毫米1～10条，测量精度约 1%～2%。迈克尔逊干涉仪用聚脂薄膜作分光束器，并可配上计算机进行信息处理,测量精度较高,利用这种仪器测量是最为成熟的一种测量方法。迈克尔逊干涉仪也可用作亚毫米波波谱仪。测量亚毫米波的频率可间接得到更精确的波长。

亚毫米波频率测量一般采用外差法,即将待测频率为fx的亚毫米波与本振(通常是频率为f0的毫米波振荡器)信号的n次谐波混频,然后用数字频率计测量经中频放大后的频率f1F=fx-nf0。如果对本振和高稳定晶体振荡器或原子频标进行频率锁定，则测量精度可达10以上。

太赫兹成像技术

太赫兹是波动频率单位之一，又称为太赫，或太拉赫兹。等于1,000,000,000,000Hz，通常用于表示电磁波频率。太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源;太赫兹成像技术和太赫兹波谱技术由此构成了太赫兹应用的两个主要关键技术。

跟其他波段的成像技术一样，THz成像技术也是利用THz射线照射被测物，通过物品的透射或反射获得样品的信息，进而成像。THz成像技术可以分为脉冲和连续两种方式。前者具有THz时域光谱技术的特点。

同时它可以对物质集团进行功能成像，获得物质内部的折射率分布。例如葵花籽可以和容易获得葵花子的内部信息。给出了葵花籽样品的实物照片和相应方法重构的THz 透射图像，能清晰地分辨果壳的轮廓和隐藏在果壳中果仁的形状，这是最希望的。同样，如果样品是人的牙齿，那么牙齿的正常部分与损蛀部分将很容易的区分开，同时不必照射x射线，对人体没有附加伤害。

天线近场测试系统

一套在中心计算机控制下进行天线近场扫描、数据采集、测试数据处理及测试结果显示与输出的自动化测量系统。整个天线近场测试系统由硬件分系统和软件分系统两大部分构成。硬件分系统又可进一步分为测试暗室子系统-包括无反射测试室及附属机构。

采样架子系统-包括多轴采样架及多轴步进电机、多轴运动控制器、伺服驱动器、近场测试探头、工业控制计算机及外设等，信号链路子系统-包括矢量网络分析仪系统(或者时域信号源及时域接收机)、数据处理计算机及外设等。核心是采样架子系统。软件分系统又包括测试控制与数据采集子系统、数据处理子系统和结果显示与输出子系统三个组成部分，核心是数据处理子系统。

测试暗室子系统主要承担着测试系统电磁环境保障的任务;采样架子系统是硬件系统的核心，它的任务是根据用户的设置或指令，带动探头按预设的方式运动，并实时反馈位置和速度信息，在中心计算机的控制下，与信号链路子系统相配合，完成采样任务;信号链路子系统完成信号的产生、传输、辐射、接收和采集。

新闻来源：中国科学院沈阳自动化研究所

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