太赫兹光电子学的兴起推动了太赫兹波产生、传输和探测3 方面理论和器件的快速发展。通过调控亚波长金属结构与太赫兹波相互作用的特异光学响应，太赫兹超材料和超表面器件已在太赫兹光束整形、导波和调制方面显示了巨大的潜力和优势，并可能推动太赫兹光源和探测器的发展。进一步发展和丰富太赫兹超材料和超表面器件，也将对太赫兹波在传感、通信和雷达等应用方面产生有益影响。本文综述了首都师范大学超材料与器件课题组近年来在太赫兹波段开展的基于超材料和超表面材料的光谱调制器件、光场调制衍射光学元件和主动光学元件的工作，介绍了超材料与器件的基本物理理论以及相应的实验研究成果，希望能够推动超材料与超表面太赫兹调制器件的发展与应用。

脉冲数字成型滤波器属于有限冲激响应(FIR)滤波器的一种，常规做法是通过传统的乘累加(MACs)方法来实现，即通过对输入信号与单位冲激响应进行线性卷积。但是，随着成型滤波器系数的增加，这种卷积运算势必会占用大量的MAC 单元以及延迟单元，导致现场可编程门阵列(FPGA)硬件资源紧张，系统延迟增大，设备成本增加。本文联合了FIR 成型滤波器群延时特征以及基带数字调制符号特性，提出了一种新的查找表(LUT)结构的FIR 滤波方法，并且在FPGA上实现。软硬件仿真结果表明，这一方法无论从精确度和资源利用上都具有一定的优势。

针对全盲信道辨识算法无法辨识含公零点信道且对信道阶数误差敏感的问题，提出一种半盲信道辨识算法。通过奇异值分解将信道矩阵分解为同维矩阵与酉矩阵乘积的形式，分别利用接收数据和已知符号求解同维矩阵与酉矩阵，最终得到信道矩阵的闭式解。该算法有效地克服了全盲信道辨识算法的诸多局限性，避免了传统半盲方法面临的最优加权选择问题，性能稳定，且对信道噪声与信道阶数都具有较强的鲁棒性。仿真实验验证了所提算法的有效性与优越性。

针对传统的油田GIS 系统存在的不足，包括客户机/服务器(C/S)模式运维不便，无法在线实时绘制兴趣点(POI)，不能根据区域进行分割定位等方面，提出了相应的解决方案，设计并实现了基于AJAX+JSON+HTML5 组合技术的浏览器/服务器(B/S)架构油田信息查询系统。实验结果显示，POI 实时绘制功能和区域分割功能提高了交互性，丰富了用户体验，满足油田应用的实际需求，为多元化网络服务的发展铺垫了道路。

为了进一步提高雷达的探测性能，设计了线性调频–二相码(LFM-M)混合调制脉冲压缩信号。采用分类比较的方法，研究了反向传播网络、Elman 网络和径向基函数(RBF)网络等3 种典型神经网络在其脉冲压缩中的应用，设计了网络的结构，分析了网络的算法。通过仿真和对脉冲压缩输出性能的研究得出，采用RBF 神经网络对LFM-M 码信号进行脉冲压缩，网络具有较快的收敛速度和较好的数值稳定性，可获得60 dB 左右的输出主旁瓣比。

为了在非协作情况下，对跳频信号的频率跳变时刻进行精确快速估计，提出一种基于压缩采样值的跳频信号跳变时刻快速估计算法。该算法首先通过压缩感知技术以远低于奈奎斯特采样定理要求的速率对跳频信号进行整周期滑动采样，然后根据不同时刻相邻两跳信号窗函数的特点，重构信号在傅里叶正交基上的2 个权值最大的稀疏系数，并由此对前后两跳持续时间进行判断，从而对跳频信号的跳变时刻进行参数估计。仿真结果显示，该算法能有效地估计跳频信号的跳频转换时刻，且实时性优于现有时频估计类算法。

行波管具有高增益、宽带宽、高输出功率等优点，但频率提升到THz 后，输出功率急剧降低，为此采用多注与功率合成的方式提高输出功率。对D 波段折叠波导行波管进行的理论与数值分析表明： 单束的3 dB 带宽为13 GHz(0.134 THz~0.147 THz)， 0.14 THz 处最大增益为20.88 dB；多束合成增益为20.6 dB，3 dB 带宽内合成效率不低于92%。通过微铣削的办法加工完成了2 路折叠波导，并对其传输特性进行测量，对比分析了测试与设计结果。并行多注行波管能够以单束小电流、低聚焦磁场方式工作，可有效提高THz 行波管的输出功率。

常规Capon 波束形成算法具有相对较高的旁瓣增益，且在期望信号导向矢量存在失配时，阵列输出性能下降甚至失效。为解决这一问题，引入了稀疏约束Capon 波束形成算法，该算法降低了旁瓣，对期望信号来向不确定具有一定稳健性，但在幅相误差、期望信号指向偏差等多种误差同时存在的情况下其性能下降。本文在稀疏约束Capon 波束形成算法基础上，给出了一种稳健的稀疏Capon 波束形成算法。该算法主要是在最差性能最优化的情况下，在稀疏Capon 上增加了一个导向矢量存在偏差的约束条件。通过计算机仿真，验证了新算法在多种误差环境下的有效性与优越性。

针对大规模三维地形的实时渲染问题，提出一种基于顶点法向量的模型简化算法。渲染过程中利用视图体的投影方式快速裁剪数据块，丢弃与视图体相离的数据块，将部分可见和完全可见的数据块全部加载到内存，根据视点到节点的距离和地形的粗糙程度构造了节点分辨率评价函数，最后采用加点的方法消除裂缝。仿真结果表明，该算法能有效减少渲染地形所需的三角形数目和时间，且对地形的逼真度影响较小。

针对GMSK 混合信号的单通道盲分离问题进行了研究。由于不能直接采用逐幸存路径处理(PSP)算法对GMSK 混合信号进行分离，考虑对GMSK 信号作线性近似处理，使得GMSK 混合信号适用于PSP 算法。该算法通过在符号序列和信道参数组成的联合空间进行最大似然估计，保留最优路径，输出符号对，从而获得分离信号。仿真结果表明，使用PSP 算法对GMSK 混合信号进行分离的误码率性能略优于粒子滤波算法误码率性能，但复杂度远低于粒子滤波算法。

为了提高运动模糊图像的运动方向和运动像素的检测精确度，本文提出了基于频谱分析的运动模糊图像参数识别的改进算法，从频谱分析的角度出发推导了暗条纹宽度、图像大小、条纹倾斜角度与运动尺度、运动像素之间的关系；采用二次傅里叶变换的方法细化亮条纹，分析并简化了条纹倾斜角与运动方向角之间的关系；分析了频谱中十字亮线产生的原因及位置，提出了去除十字亮线的新方法；然后，对处理后的频谱进行Radon 变换，根据变换结果得出模糊图像的运动方向和运动像素。实验证明，该算法能够检测出不同大小模糊图像的运动方向和运动像素，检测误差控制在0.5°、2 个像素的范围之内。

视觉词袋模型(BoVW)是当前图像分类领域的主流方法，然而，视觉单词同义性和歧义性问题严重制约了该模型的性能，进而降低图像分类准确率。针对该问题，本文提出一种基于自适应软分配的图像分类方法。该方法首先对尺度不变特征变换(SIFT)特征映射到视觉单词的距离进行分析，按一定的规则进行归类，并针对具有不同模糊程度的SIFT 特征采用自适应的分配策略；然后，通过卡方模型分析各个视觉单词与图像类别之间的相关性，并依此去除视觉停用词(VSW)，重构视觉单词统计直方图；最后，输入到支持向量机(SVM)完成分类。实验结果表明，该优化方法能有效地降低视觉单词同义性和歧义性问题带来的影响，增强视觉单词的区分性，进而提高图像分类准确率。

因对半导体器件进行安全、快捷、无损伤的辐射效应研究及验证的迫切需求，激光模拟辐射电离效应方法应运而生，并得到了国外科研界的推动和认可。相比于大型地面辐射模拟装置，激光模拟方法具有许多独特优势，可为深入认识半导体器件辐射效应，开展有针对性的抗辐射加固设计提供重要的补充手段，其研究在理论和应用方面均具有重要意义。本文简要叙述了γ射线、激光与半导体器件相互作用产生电离效应的主要机理，归纳了激光模拟的物理基础和主要特点，总结了国内外发展的情况，深入分析了当前研究存在的问题，并提出了开展研究可以采取的手段和方法。最后展望了未来值得进一步探索的研究内容和方向。

为探索三明治微加速度计温度漂移与封装胶的关系，基于有限元分析方法，结合微加速度计伺服反馈工作原理，对温度漂移与封装胶关系展开了研究。研究表明：封装胶厚度、杨氏模量和与封装胶相连的底部玻璃厚度改变均会影响温度漂移，当封装胶厚度从15 μm 增加到35 μm时，温度漂移减小约25%；封装胶杨氏模量从4 GPa 减小到0.25 GPa 时，温度漂移减小约70%；与封装胶相连的底部玻璃厚度从400 μm 增大到1 000 μm 时，温度漂移减小约37%。并且，通过与实验结果对比，表明封装胶所引起的温度漂移约为实测漂移的1/4~1/3。研究为三明治微加速度计温度漂移与封装胶关系提供了参考。

空间光调制技术广泛应用于阈值开关、高速光互连、光逻辑运算等领域，对光信号的实时快速寻址有极高的要求。与电寻址方式相比，光寻址采用并行寻址，速度快，分辨率高，具有更大的优势。但在实际应用中，如何实现快速稳定的光寻址成为空间光调制的关键。本文以ZnO 薄膜作为光导层，构造光寻址液晶空间光调制器，更好地实现了对读出光光强和相位的二维空间分布的调制。

基于受激电磁耦子散射的太赫兹(THz)波参量振荡器是产生高能量、相干THz 波的有效手段之一，实验中采用垂直晶体表面出射结构，在1.63 THz 处实现了最高单脉冲能量为634 nJ的THz 波输出。利用电控振镜快速改变泵浦光入射到MgO:LN 晶体中的角度，实现了0.75 THz~2.81 THz 范围内的快速调谐，该辐射源可以满足THz 波在生物医学、太赫兹通信、环境监测等应用领域的需求。

太赫兹脉冲单次测量技术对于不可逆或者单次超快过程的太赫兹光谱研究具有重要意义。为了实现无畸变的高频率分辨率的太赫兹脉冲单次探测，利用光栅产生了一束具有倾斜前沿的飞秒探测脉冲，并利用该探测脉冲实现了对太赫兹脉冲时域电场波形的单次测量，测量时间范围达到20 ps，频谱覆盖0.1 THz~2.5 THz 范围。且测量的结果与使用传统电光采样方法测量的结果相符合。对于基于光栅产生倾斜脉冲前沿的太赫兹脉冲单次测量方法进行了建模分析，获得了光栅和光学元件参数的选取，以及光路设计等指导性结论。

对于THz 频段的检测器，当器件的尺寸远远小于检测信号的波长时，可以获得快速的响应速度，但耦合信号的能力会下降。为了提高检测器的信号耦合能力，需要借助天线收集信号。因此天线的性能直接决定着器件的响应频段及灵敏度等参数指标。六氮五铌(Nb_{5N6) 微测热辐射计太赫兹检测器采用平面集成天线的方式来耦合信号，平面天线通过微加工技术，经过光刻、剥离等过程，集成在基片上，Nb5N6 置于平面天线的中心。针对0.32 THz 的中心频率，尝试采用电容耦合信号的设计方法，提高了Nb5N6 的信号耦合能力。}

介绍了太赫兹频段引信天线的优缺点与背景需求。为实现太赫兹频段引信天线工程应用，分析了介质透镜天线在太赫兹频段的工作原理及应用特点，采用H 面喇叭嵌装介质透镜天线形成太赫兹频段引信天线，可以有效缩短H 面喇叭天线的纵向尺寸。并利用透镜的偏焦技术形成不同波束倾角的引信天线，对不同波束倾角的太赫兹引信天线进行了仿真计算，仿真计算结果验证了该技术方案的可行性。

为实现高频地波雷达中的多目标跟踪，有效利用多普勒量测改善系统性能，采用多假设数据关联算法的多目标跟踪系统，提出了多普勒速度优先的二重波门设置和基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的多假设算法。基于EKF 的多假设算法，直接利用EKF 过程中得到的参数更新观测向量方差，计算假设的概率，实现多假设数据关联。建立仿真场景，验证了二重波门设置能有效减少杂波干扰，并将基于EKF 的多假设算法与独立假设下引入多普勒速度的关联算法比较，结果表明基于EKF 的多假设算法在高频地波雷达这种较高杂波密度条件下效率更高，捕捉航迹和滤除虚假点迹的能力更强。

聚束模式是合成孔径雷达(SAR)的一种比较特殊的工作方式，可以获得普通条带模式难以达到的超高分辨率图像。本文以高分辨率星载聚束SAR 系统顶层参数设计为主要出发点，结合详细的系统设计与仿真分析过程，分析了聚束模式下大距离徙动、脉冲重复频率(PRF)选取、天线方向图设计等多方面的系统设计影响因素，能够为星载聚束SAR 顶层参数设计提供有效参考。

优先级队列(PQ)算法虽然能够保证高优先级业务的服务质量，但低优先级业务的性能较差，整体性能不佳，公平性较低。针对这些不足，提出优先级与带宽需求相结合的调度算法(PRQ)，在优先级调度的基础上，使用带宽需求对调度概率进行调整，提高低优先级业务的调度概率，进而改善其服务质量，同时改善整体性能，提高公平性。仿真结果表明，PRQ 算法能够显著改善低优先级业务的性能和整体性能，公平性较PQ 算法高。

对多输入多输出差分混沌相移键控(MIMO-DCSK)通信系统在瑞利衰落信道下的性能进行了分析，给出了基于中心极限定理的高斯近似误码率表达公式，并与计算机仿真数据进行比较。仿真结果表明：随着扩频因子的增大，高斯近似误码率曲线与实际仿真误码率曲线的一致性也随之增强；相比DCSK 系统，随着发送天线数量和接收天线数量的增加，MIMO-DCSK 系统的误码性能有较大提升，且增加接收天线的数量可以比增加发送天线的数量获得更大的增益；随着发送天线数量的增多，不同天线间信号的非正交性导致理论误码率曲线与仿真曲线出现差别，在扩频因子增大后趋于一致。

针对非时隙主用户网络，研究了单个次用户在周期性感知框架下的机会频谱接入问题。通过建立次用户信道感知和接入模型，提出了一种基于次用户请求业务数据包长度的机会频谱接入算法。该算法根据每个时隙分配给次用户业务数据包长度，自适应调整机会频谱接入策略。仿真结果表明，所提算法能够在干扰水平要求较高情况下，提高次用户平均有效传输吞吐量的同时，实现有效吞吐量与碰撞概率的折中；同时当外部环境发生变化时算法具有较强的鲁棒性。

干扰对齐技术是未来移动通信系统提高网络容量的一种可能的技术手段，也是目前干扰消除技术的研究热点。现存的研究结果中没有一种准则能够在所有信噪比条件下性能均优于其他算法。在对已有算法进行深入研究的基础上，提出一种自适应选择机制，该机制可以使通信双方根据当前通信条件选择最优准则实现干扰对齐。仿真结果表明，本文所提算法与单一算法相比，在获取相同数据速率的条件下最大可获得5 dB 的信噪比增益。

可见光正交频分复用(OFDM)系统的一个主要缺点是系统的峰均比(PAPR)较高，会引起信号失真。为了降低可见光OFDM 通信系统的峰均比，本文将选择性映射(SLM)方法引入可见光通信系统中，并将其进行适当的改进，使之满足可见光通信信号必须为正的实信号的要求。提出将离散傅里叶变换展开(DFTS)与SLM 相结合(DFT-S-SLM)的方法来进一步降低可见光OFDM 系统的峰均比。仿真结果表明，与原信号、仅采用DFT 展开或者SLM 方法相比，在增加一定的系统复杂度的情况下，DFT-S-SLM 方法具有更好的峰均比性能。

超宽频带传输在短距离内(通常10 m 范围内)利用自身的带宽优势，可以通过较低的能量(功率谱密度小于-41.3 dBm/MHz)和较大带宽(超过500 MHz)进行高速通信(100 Mb/s 以上，理论上可以达到1 Gb/s)。超宽频带通信技术与多入多出技术的结合还可以进一步增加通信容量。作为超宽带通信应用中重要的一环，超宽频带天线的优化设计显得尤为重要。超宽频带天线为带宽超过500 MHz 或相对带宽大于20%的宽频天线。本通信选取最具代表性的Vivaldi 天线为例，通过统计优化算法对多目标任务进行优化，得到130 mm ×100 mm 尺寸天线的-10 dB 带宽达2.4 GHz。该设计方法对宽频带、多参数天线设计有较好的借鉴。

为了实现高功率微波(HPM)系统小型化，结合传统低磁场相对论返波管振荡器(RBWO)的设计理论，设计一个Ku 波段较低磁场的相对论返波振荡器。分析束压、束流、引导磁场等对输出微波的影响，并采用粒子模拟软件(PIC)优化结构。当轴向引导磁场为0.4 T，电子束束压和束流分别为600 kV 和7 kA 时，得到频率为13.08 GHz，功率为1.0 GW 的微波输出。在强流电子束加速器平台上开展实验验证模拟结果：外加磁场0.4 T 时，得到平均功率为850 MW、频率13.05 GHz、脉宽24 ns 的微波输出。该实验结果为实现较低磁场GW 级微波输出打下了良好的基础。

提出脊加载同轴径向线慢波结构，并用高频结构仿真器(HFSS)电磁仿真软件对其色散特性和耦合阻抗进行研究，分析了不同结构参数变化对其高频特性的影响。结果表明：脊加载同轴径向线慢波结构的色散曲线平坦，减小内径和周期长度可以明显降低慢波结构的相速，从而减小工作电压；加载脊的宽度对耦合阻抗的影响明显，随着加载脊宽度的增加，耦合阻抗得到提高，相速减小；加载脊的长度对结构的色散特性和耦合阻抗影响不明显；这种脊加载方式有利于增加慢波结构的耦合阻抗，提高行波管的增益和效率。脊加载同轴径向线慢波结构是一种全金属结构，工作频带宽，散热性能好，在毫米波波段的行波管中有较好的应用前景。

高压输变电设备电磁辐射主要体现在工频电磁场辐射、电气噪声和电晕辐射干扰，它可以改变其周围的电磁环境。本文利用输电设备的电磁性能推导了高压输电线路和变电站电磁环境的表达式，引入散射功率比的概念分析了散射干扰。采用高精确度定向天线扫描法测量输变电设备周围环境的反射、散射对通信信号造成的影响。实测数据结果表明，高压输变电设备会造成散射干扰，使得电波传播的多径效应更加明显，从而影响远端接收场强的大小。

提出一种基于VANET-CELLULAR 混合架构的车联网(VANET)。在这种架构下，车辆可以根据一些原则动态成簇，在这些簇中，通过车辆间分布式博弈快速选取最少数量的车辆作为移动网关，将本地VANET 接入蜂窝网络，并随着簇的网络拓扑变化动态更新网关，以最大化车辆数据传输的性能。考虑到车辆节点的自私特点，分布式博弈可以有效地提高移动网关节点的积极性，使得算法的可行性增强。仿真结果表明该算法能高效选取车联网移动网关。