太赫兹通信技术以其丰富的频谱资源已成为未来 6G移动通信实现“通信全频谱”的关键候选技术。由于结构简单、易集成、低成本和低功耗等独有优势, 基于包络检波方式的非相干光子辅助太赫兹通信系统受到研究者们的广泛关注与青睐。本文在总结非相干光子辅助太赫兹通信系统的结构、特点及其涉及的关键技术的基础上, 介绍了近几年来国内外有关太赫兹包络检波器和基于包络检波器的非相干光子辅助太赫兹通信系统的研究现状和突出成果。此外, 还对基于幅度调制和基于同相正交 (IQ)调制的非相干光子辅助太赫兹通信系统分别进行了详细的论述, 并比较了各自的优缺点。最后, 展望了未来面向 6G的非相干光子辅助太赫兹通信系统及其关键器件的发展方向。

针对现有水下超声波水位测量方法精度偏低, 无法满足水工物理模型实验测量需求的问题, 分析了水下超声波水位测量误差来源和误差量级, 综合考虑水声速与渡越时间对测量精度的影响, 提出了一种水下高精度超声水位测量方法。首先, 分析了超声波换能器间隙误差对声速测量精度的影响, 提出了间隙误差计算方法, 从原理上消除了水体环境变化对水位测量精度的影响; 其次, 基于超声波回波信号的包络形态不变原则, 采用归一化包络时差法检测超声波渡越时间, 并给出了离散数值计算算法流程, 以减小信号衰减特性的渡越时间检测的影响。理论分析表明, 该方法能从水声速和渡越时间两方面同时减小水位测量误差。为了验证本方法的可行性, 开发了实验样机, 并进行了计量检定实验, 实验结果表明, 在400 mm量程范围内, 水位测量误差小于0.1 mm, 满足水工物理模型实验高精度水位测量需求。

针对伪毫米波超宽带信号脉冲宽度窄且信号强度低而不易探测的特点, 本文提出了两种光学辅助包络探测方案.将伪毫米波超宽带信号调制到光载波上, 利用光纤布喇格光栅带通滤波器滤出调制器输出的第一边带信号, 通过光电探测器和低通滤波器便可以得到用于判决的伪毫米波超宽带信号的包络信息.数学推导和仿真分析了分别采用相位调制器和强度调制器对输出包络信号振幅的影响. 研究结果表明：强度调制器需要偏置控制电路来稳定偏置点的位置, 当强度调制器工作在最小传输点时, 得到的包络信号幅值最大;相位调制器无需偏置控制电路, 其输出信号包络的幅值等于使用强度调制器的系统可得到的最大值;使用相位调制器的系统较使用强制调制器的系统具有结构更简单和插入损耗更低的特点.

分析了相干探测型布里渊光时域反射计（BOTDR）的信号特征及信号包络对其空间分辨率和布里渊频移测量精度等参数的影响，总结了幅度调制信号的数字包络解调算法模型和理想的数字包络解调算法的特性。根据广义谐波小波(GHW)的零相移理想带通滤波特性及通带参数可灵活设计的特点，提出了一种基于广义谐波小波变换（GHWT）的BOTDR的数字包络解调技术，设计了解调方案并进行了参数优化和实验研究。结果表明，与现有BOTDR数字包络解调技术相比，所提出的新技术能够无失真地提取BOTDR的信号包络并具有较强的噪声抑制能力，从而在不影响BOTDR的空间分辨率的情况下提高布里渊频移测量精度。最后，还根据解调算法的频域特性对实验结果进行了分析。