短毫米波及太赫兹行波管具有宽频宽、大功率、高效率等优点, 在高分辨成像、高速通信、电子对抗等领域有着广泛的应用前景。分析和评述了国内外研究单位的研制水平, 以及作者近年来研发的行波管, 频率覆盖 E波段、W波段、G波段和 Y波段等多个频段。为进一步提升毫米波及太赫兹行波管输出功率, 在新型折叠波导慢波结构、相速再同步技术、周期聚焦磁场 (PCM)聚焦带状电子注、多注集成等方向开展了分析与实验研究, 为器件的性能提升和应用推进提供技术支持。

为分析折叠波导行波管互作用电路切断位置的功率和频谱特性, 提出并研制出一只四端口 W波段脉冲行波管。对该行波管频带内互作用电路的 S参数、切断处功率和对应频谱特性进行测试, 分析表明: 端口 2(输入段的切断)的功率幅值主要取决于饱和状态下行波管的输入功率, 与输入段增益不成正比关系分布; 端口 3(输出段切断)功率主要取决于端口匹配性能, 其数值计算功率和测试数据吻合良好。本文研究为毫米波及太赫兹行波管切断设计提供了一种有效方法。

行波管具有大功率、高增益等优点, 是雷达、电子对抗系统等**装备的核心电子器件。采用一种新型慢波结构 ——非半圆弯曲变形折叠波导, 设计出低电压、高效率、宽带 W波段脉冲行波管, 工作电压 16 kV, 电流125 mA, 6 GHz带宽内输出功率大于 125 W, 增益大于 34 dB, 电子效率与总效率分别大于 6.3%,25.7%。

系统回顾了衰减全反射傅里叶变换红外光谱（attenuated total reflection Fourier transform infrared, ATR-FTIR)技术在临床医学领域中的应用研究进展。 ATR-FTIR光谱技术具有实时、 简单、 无创扫描生物组织样品的优势, 通过结合多模式识别统计学方法并对照临床及病理学诊断结果, 可对生物组织样本进行判别分析。 目前, 对甲状腺、 乳腺, 以及肺组织等新鲜离体组织的光谱学检测中, ATR-FTIR技术可达到较高的判别敏感性、 准确性与特异性; 尤其在对甲状腺和乳腺疾病患者的前哨淋巴结活检的研究中, 应用ATR-FTIR技术, 可对良、 恶性组织进行敏感性、 准确性与特异性均较高的鉴别研究, 对辅助临床诊断具有潜在的重要价值。 此外, 利用ATR-FTIR光谱技术对生物体液进行光谱分析并进一步诊断疾病的研究也在逐步开展。 由于血清中所含成分的改变对于提示疾病状况具有重要价值, 因而血清ATR-FTIR光谱学诊断方法成为研究热点, 已有应用ATR-FTIR技术对脑胶质细胞瘤、 心肌梗死、 肾衰、 阿尔茨海默病、 卵巢癌与子宫内膜癌等多种疾病进行分析的研究报道。 目前已可通过ATR-FTIR技术对卵巢癌进行疾病分期的判别诊断, 该技术有望成为卵巢癌筛查的重要方法。 由于血清ATR-FTIR光谱学技术具有检测快速、 判别准确、 性价比高等优势, 有望成为今后生物医学发展的重要方向之一。

为提高太阳能的利用率, 解决太阳光的时变性、分散性问题, 提出一种基于光敏电阻实现阳光信号采集的自动跟日系统。设计了新型八点半球形太阳方位信号传感器, 通过内部两组传感器的位置分布和组合, 粗调与细调相结合, 对太阳方位角信号进行大范围搜索、小范围调节, 从而控制跟踪控制系统实现对太阳光的高精度自动跟踪。分析了太阳光方位信号传感器的内部结构设计及原理、自动跟踪系统的控制过程及原理。结果证明, 系统在低成本情况下实现高精度自动跟踪, 抗干扰性强, 实用性强, 对于在光伏发电、光热发电领域推广太阳能应用具有很重要的意义。

为有效提升60 GHz贴片天线及阵列的辐射带宽，提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板。通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构，充填可挥发牺牲材料，完成基板叠压、烧结，待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构。设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品。对天线设计电性能进行全波分析，并测试了微流道散热特性。实验结果表明：提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题，制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1，总长为12 mm，总层厚为1.4 mm；内嵌微流道横截面为200 μm×200 μm，长度达25 cm以上；内部光滑，基板表面贴装发热功率密度达2 W/cm2的功率器件时提供40 K以上的冷却能力；基板经过微机械加工后，天线的辐射带宽可从2.7 GHz增加到5.3 GHz，而增益的损失甚微。这些结果显示，用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽，为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持。

系统回顾了过去50余年中红外光谱技术的发展创新及在生物医学领域中的研究应用。 傅里叶变换红外光谱技术已从对单个细胞水平结构构成与形态的研究进展到组织水平。现代红外光谱技术联合成熟的模式识别技术与组织微阵列技术,为平行大规模测定分子结构提供了可能。 此外,红外光谱技术的临床应用为良恶性肿瘤的判别提供了可信的参考依据,并可准确判别甲状腺、乳腺、胃肠道及腮腺等组织的良恶性,具有极广泛的应用前景。