紧凑和相干的太赫兹源是太赫兹应用的关键组成，共振隧穿二极管 (RTD)是目前振荡频率最高的电子学器件， RTD太赫兹振荡源具有结构紧凑、功耗低、室温工作、有一定输出功率、易集成、覆盖频率较宽等优点。 InP基RTD太赫兹振荡源在 600 GHz左右的频段内输出功率可达百微瓦量级，可见报道的最高振荡频率为 1.92 THz，输出功率 0.4 μW。RTD振荡源的输出功率可以通过偏置电压进行直接调制，使得其在高容量短距离的太赫兹通信系统中具有很大的优势。目前，InP基RTD太赫兹振荡源成为太赫兹源领域的研究热点。

针对微波无线输能系统中接收天线质量轻、体积小、剖面低、易与微波电路集成的特点，设计了一款新型的具有谐波抑制功能的宽带圆极化宽缝接收天线。通过在长方形缝隙中添加末端具有圆形贴片的交叉结构实现圆极化性能，添加切角结构展宽圆极化带宽。在馈线上添加具有一定长度的开路支节，配合使用缺陷地结构共同实现谐波抑制功能。研究并测试了天线的反射系数、轴比、增益以及远场辐射方向图，仿真与实测基本吻合。仿真结果显示，该天线很好地抑制了基频5.8 GHz 的二次谐波和三次谐波，在4.5~6.2 GHz 的范围内S 11<-10 dB，相对阻抗带宽31.8%；基频5.8 GHz 处的轴比AR=1.3 dB，在频率范围4.2~6.15 GHz 内轴比AR<3 dB，相对轴比带宽37.7%；基频5.8 GHz 仿真增益6.7 dB。

针对超薄多频带手机的需要，提出一款新型印刷缝隙型手机天线。天线印刷在 0.8 mm厚 FR-4电路板上，地面开有 2个缝隙，其中 1个为矩形，另外 1个为矩形与圆形组合形式。馈电结构采用 50 Ω微带线与一圆形贴片、一矩形带线组合构成倒 L状。馈电线的弯折部分在地上的投影落于缝隙的内部，天线在电路板上占用的区域仅限于缝隙内部，保持了天线的小型化。此结构缝隙天线能够达到宽带匹配，测试的 -6 dB带宽为 0.695~0.805 GHz，1.5~3.2GHz，4 ~15 GHz，能够覆盖 LTE700,DCS1800,PCS1900,UMTS,LTE2300,LTE2500,全球定位系统 (GPS),无线局域网 (WLAN)以及超宽带通信 (UWB)的高频段。

地球静止轨道微波辐射计利用大气吸收频段对温湿度廓线探测，辐射计在轨采用冷空作为低温定标源。当反射器指向冷空获取宇宙背景辐射亮温时，太阳或其他星体会进入冷空观测视场，由于其亮温远远高于冷空辐射亮温 2.73 K，一旦进入会严重影响冷空观测值。为充分有效利用辐射计观测数据，本文主要分析最大影响源太阳对冷空观测亮温的影响，初步给出一种静止轨道微波辐射计冷定标方案，使冷空观测亮温与背景标准值的最大偏差降低至 0.04 K，同时也分析了月球和卫星本体等因素对冷空观测亮温的影响。

Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线通常易实现高增益，但由于口径场非均匀的电磁场分布，使得其在大口径尺寸下的口径效率较低。本文设计了一种新型的 F-P谐振腔天线，该天线采用非均匀特异媒质覆盖层实现口径场等幅分布，并通过非均匀特异媒质反射地实现口径场同相分布，从而提升F-P谐振腔天线在大口径尺寸下的口径效率。基于射线追踪法，推导了非均匀覆盖层和非均匀反射地的设计公式。本文设计、加工并测试了一款口径尺寸为 5.18 λ(λ为自由空间波长 )的圆形 F-P谐振腔天线。仿真和测试结果吻合良好， |S11|<-10 dB的阻抗带宽为4.14%(5.740~5.980 GHz)；在工作频点5.8 GHz处，该新型 F-P谐振腔天线的增益为 23.8 dBi，与传统 F-P谐振腔天线相比，其口径效率从78.9%提高到90.5%。

大功率速调管中输出腔影响着整管的效率和峰值功率。为了提高效率和峰值功率，本文对工作在 X波段的同轴多注速调管双间隙输出腔结构进行研究，通过理论结合仿真优化，得出合适的双间隙输出腔结构。最后与单间隙结构进行对比，证实双间隙输出腔可以提高输出腔的特性阻抗，降低间隙电场，展宽输出带宽。

为实现周期结构电磁特性在真空器件中的全维度开发，提出一种交错子周期折叠波导慢波结构。通过软件仿真的方法研究了该结构的色散、耦合阻抗等冷特性。与一般折叠波导的冷特性进行对比，发现其较于一般折叠波导，在 3π模处可产生明显止带和高耦合阻抗。通过模拟结构尺寸变化对冷特性的影响，掌握设置相应尺寸控制止带参数的规律和方法，基于这一特性和方法可以开展新器件的研发。

太赫兹( THz)量子级联激光器( QCL)是理想的固态 THz源，其出射光束的远场特性是 THz QCL研究中重要的一部分。实验上， THz QCL的远场光斑常呈多瓣或环形结构，用一般的衍射理论难以解释，为此把激光器看成辐射天线，利用电磁场理论，推导了单面金属波导 THz QCL辐射远场场分布和光强分布基本公式。对具有典型参数的 THz QCL的远场分布进行了计算。数值结果表明: 辐射远场光强分布是不对称的环形结构，且随着激光器的腔长变长，环逐渐变密。可见， THz QCL的天线模型给出了与实验观察一致的结果，说明天线模型更适合于 THz QCL远场光束的分析。

近年来热阴极特别是钪系阴极得到充分发展，有望成为高功率微波的电子源。提出一种基于热阴极的新型“面包圈”式电子枪模型，以此电子枪作为相对论返波管的环形电子束发射源。通过仿真软件 CST PARTICLE STUDIO对模型进行仿真验证，所得电子枪发射电流为 786 A，阴极发射电流密度为30 A/cm2，电子束密度为 305 A/cm2，电子通过率为 99.9%。最后对热阴极在高功率微波器件中的应用进行了初步探索。

采用多级射频放大电路以及高压脉冲调制技术，实现了 S波段高增益小型化 200 W功率模块的研制。驱动放大电路采用 GaAs功率单片进行功率合成；末级放大电路依托栅长 (0.5 μm) GaN高电子迁移率晶体管 (HEMT)芯片，选取多子胞结构来改善热分布，通过内匹配技术设计完成了双胞总栅宽 24 mm GaN芯片的匹配网络，并设计高压脉冲调制电路提供电源，成功研制出了小型化的 S波段 200 W内匹配 GaN功率模块。测试得出该模块实现了在输入功率 10 dBm，栅极电压 -5 V，漏极电压 32 V，TTL调制信号输入条件下，输出频率在 3.1~3.5 GHz处，输出功率大于 200 W，功率附加效率 (PAE)大于 55%。模块实际尺寸为 2.4 mm×38 mm×5.5 mm。

针对常规的红外图像变换算法容易造成图像细节模糊的问题，提出了采用频域滤波与自动增益控制 (AGC)算法、直方图均衡结合的改进算法。通过对 14 bit原始红外图像数据的整体部分与细节部分分别处理，并进行加权组合，实现了对红外图像细节的增强。最后通过数学仿真进行了验证和评价。

低阶循环统计量应用广泛，取得了很好的研究成果，但对噪声的抑制效果较差；高阶循环统计量虽能完全抑制高斯噪声的影响，能处理循环平稳、非线性、非高斯过程，但计算量大；循环自相关函数切片谱图能够提取出调制频率，但在较大噪声干扰时效果不明显。为在更低信噪比情况下，采用更快速方法提取出循环平稳信号的特征频率，采用循环双谱的载波频率切片谱提取所需频率。通过 Matlab仿真和实验对比研究，发现在信噪比为 -15 dB时，循环双谱的载波频率切片谱能直观表达出分析结果。

指标模型服务 (iModel)是对信息化企业进行业务角色分析、业务流程分析、关键性能指标评价等一系列业务分析之后，抽取出来的可以为企业创造价值的不同层次的业务活动或功能，这些业务活动或功能可以作为一种可重用的资源。本文主要围绕信息化企业，阐述指标模型服务的内涵及任务，深入研究了指标模型服务的功能及相关业务，重点设计出指标模型服务的整体框架、业务处理流程、抽取-转换-加载(ETL)数据写入流程。可以帮助企业优化业务处理流程，提高信息化业务工作效率，符合当前信息化时代发展需求。

变压器发生绝缘故障是电力系统事故的主要诱因，要保证变压器在电力系统中的安全运行，对其绝缘状态实施在线监测是非常必要的。变压器在线监测的关键是实现绝缘状态的评估，评估结果受多个内外因素的随机性约束，影响因子多，建模复杂。针对这一问题，本文建立了基于灰靶理论的变压器绝缘状态监测系统，通过计算各项指标对绝缘状态的影响复合权重，从而确保评估结果的合理性。经实验验证，该系统能实现对变压器设备绝缘状态的有效判断，为变压器的检修计划提供重要参考。

采用单温模型，利用有限元方法对硅在纳秒脉冲激光作用下的温度积累效应进行了数值模拟。给出了单脉冲、多脉冲作用下，硅表面附近的非平衡载流子浓度、自由载流子吸收系数和晶格温度随时间的变化规律。结果表明，自由载流子浓度的积累是温度积累的主要来源。对于多脉冲作用情况，脉冲间隔越短，脉宽越窄，温度积累效应越明显，最终形成的瞬时晶格最高温和温升值越大，越容易对材料造成损伤。

针对传统时间数字转换器(TDC)中普遍存在的转换速度与转换精确度相互制约问题，提出一种适用于流水线型TDC 结构的新型边沿对准时间放大器。这种时间放大器采用三级门控延时链与边沿合成器的级联结构，可实现增益为4 的整数倍时间放大。在0.35 μm 标准CMOS工艺下完成整体流水线型TDC 的设计，仿真结果显示，输入动态范围为6.11 ns，时间分辨力为13.1 ps，转换速率为50 MSamples/s。相比于传统基于脉冲序列时间放大器的TDC，转换速率提高19.5%，精确度提高33.7%。

为了获得 T型栅应变高电子迁移率晶体管( mHEMT)器件，利用电子束(Electron beam， E-beam)光刻技术制备了 210 nm栅长，减小 mHEMT器件栅极的寄生电容和寄生电阻。采用 PMMA A4/ PMMA-MMA/PMMA A2三层胶电子束直写的方法定义了 210 nm栅长T型栅极。 InAlAs/ InGaAs异质结 GaAs-mHEMT器件的直流特性和高频特性分别通过 Agilent B1500半导体参数分析仪和 Agilent 360 B矢量网络分析仪测试。直流测试结果显示， 210 nm栅长InAlAs/InGaAs沟道GaAs-mHEMT单指器件的最大有效输出跨导( gm:max)为195 mS/mm，器件最大沟道电流 160 mA/mm。射频测试结果显示，电流增益截至频率( fT)和最高振荡频率( fmax)分别为 46 GHz和115 GHz。同时欧姆电极特性和栅极漏电特性也被表征，其中栅极最大饱和漏电流密度小于 1×10-8 A/μm。

有限长单位冲击响应滤波器 (FIR)是合成孔径雷达 (SAR)系统的重要组成部分。为综合考虑资源与性能对系统的影响，基于现场可编程门阵列 (FPGA)设计实现了位宽、阶数可配置的 SAR雷达信号处理 FIR系统，首次完成了合理范围内的只读存储器 (ROM)地址位宽和所有输入并行度设置下的分布式算法 (DA)结构对比实验，并对不同结构实现下的系统性能资源比进行了全面分析和比较，得到了最优化高并行度 DA结构。实验结果表明在 ROM地址位宽为 4或 5时性能资源比最好；性能资源比随输入并行度的提高而提高，当输入并行度为输入数据位宽时，性能资源比提高 24%至 117%。对比传统的全串行结构、全并行结构和 DA结构，经 ROM地址位宽和输入并行度优化后的 DA结构的性能资源比分别提高了 3 110%,76%和 86%。

储能电容器是一种容纳大容量电荷的电子器件。脉冲工作时，储能电容器作为储能器件，可提供超大的电流能力；利用储能电容器的充放电特性，可以将电子系统中脉冲电流滤波成为较为平滑的直流电，大大降低低压大电流脉冲电子系统对电源的要求。本文给出了低压脉冲系统中储能电容器使用原则和高分三号卫星中应用实例，通过对卫星供电系统建模仿真，得出了系统最优的电容使用参数。文中的设计方法对其他电子系统设计具有一定的借鉴意义。

对两款商用铁电存储器进行了钴源辐射试验，研究了不同偏置条件下铁电存储器的总剂量效应。使用了超大规模集成电路测试系统测试了铁电存储器的直流、交流、功能参数，分析了辐射敏感参数在辐射过程中的变化规律 ,研究了器件功能失效和参数退化的原因。研究表明 ,将铁电存储器置于不同的偏置条件下，铁电存储器的功能失效阈值不同，原因可能是偏置不同造成了辐射损伤的短板电路模块不同。

针对太赫兹时域光谱扫描成像系统中对参数设置、运动控制、数据采集和数据处理的需求，利用虚拟仪器的相应指令、数据处理的相关算法和 LabVIEW软件的特点，设计并实现了适用于本研究系统的独特软件系统，包括两轴平移台 SHOT102的通信和控制、时频域波形和图像显示、数据离线调用和处理等功能。利用该软件对4种含能材料进行二维扫描，扫描范围 14 mm×14 mm，扫描间隔0.4 mm，时间延迟线范围为 11.3~13.3 mm，扫描步长 0.002 mm，获得了其太赫兹扫描图像，从而实现含能材料种类辨别。

结合实验模型，对 0.22 THz折叠波导行波管 (FWG-TWT)的电子光学系统进行数值模拟验证。首先对电子枪的工作机制进行细致研究和仿真验证，然后对电子光学系统(包括电子枪和周期永磁聚焦结构两部分)进行一体化建模，结合实际，合理设置仿真模型的工作参数及边界条件等。分析影响电子注流通率的关键因素，调整结构参数和束流参数，提高电子注的直流流通率。

针对非线性系统误差对太赫兹雷达成像质量的影响，提出一种最小熵系统误差校正算法。在实测的太赫兹逆合成孔径雷达成像实验中，非线性误差会对回波相位产生影响，从而使得脉压后的距离像能量分散，进而降低成像质量。经过对误差形式的理论分析，建立一维距离像的相位误差补偿模型，并基于最小熵的优化准则迭代校正此系统误差。实验结果表明，与基于参考点目标的方法相比，所提方法自适应性更强，且具有更好的校正效果。

研究了太赫兹波通过均匀磁化等离子体的传播特性，给出了太赫兹波衰减和相移随等离子体密度、碰撞频率、太赫兹波频率和磁感应强度的变化规律。等离子体电子密度越大，衰减和相移越大；随着碰撞频率的增大，电磁波的衰减先增加到峰值后逐渐减小，且随着磁感应强度的增加，衰减的峰值变大，峰值向碰撞频率减小的方向移动；当电子碰撞频率接近电磁波频率时等离子体对右旋极化波的衰减达到极大值。太赫兹波频率增大，衰减逐渐减小，而相移先增加后逐渐减小。

利用太赫兹光谱技术计算物质的光学参数已成为各领域的研究重点。由于太赫兹系统以及算法提取过程依然存在缺陷，无法实现对物质光学参数的精确测量。为提高光学参数的测量准确度，对反射式太赫兹时域光谱系统进行全面的不确定度分析。首先分析了基于太赫兹反射时域光谱提取光学参数、折射率和消光系数的 7种误差来源，并分别建立了折射率和消光系数的不确定度模型；然后，以葡萄糖多晶薄片样品为例，计算其在 0.2~2.0 THz频段的折射率和消光系数的各种误差因素占综合不确定度的比例，总结误差因素对不确定度的贡献。其中，样品厚度测量的随机误差对折射率的影响最大，占总误差的 80%；传递函数误差对消光系数的影响最大，占总误差的 99%。最后，对减小折射率和消光系数的不确定度提出了建议，如采用自参考方法提取光学参数，采用智能优化算法对样品厚度和光学参数进行优化，修正 Fabry-Perot效应等。

在基于相控阵天线体制的合成孔径雷达 (SAR)系统中，中央电子设备和相控阵天线的非理想特性，会引入幅相误差，造成 SAR信号幅相特性畸变，影响 SAR图像等数据产品的质量。本文建立了相控阵体制 SAR系统误差的模型，并设计了误差校正方法。研究结果表明: 雷达中央电子设备的非理想特性会引入固定的幅频、相频误差；相控阵天线的非理想特性所引入的幅频、相频误差会随着波束指向的变化而变化，该误差主要根源于有源器件在不同频点处的性能差异，并会受到 T/R模块移相衰减量的调制；可通过测量或分析计算对相控阵 SAR的系统误差进行提取，并在 SAR成像处理阶段实施误差补偿。

二进制偏移载波调制是现代化后的卫星导航信号的主要特征，可以为用户提供更高性能的服务，然而其相关函数的多侧峰特点也在跟踪过程中引入了误锁的风险。针对二进制偏移载波BOC(1,1)信号，提出并设计了一种利用单边带处理方法的无模糊特点来辅助 BOC直接跟踪的方法，从而达到既消除误锁风险又可进行高精确度信号跟踪的双重目的；进而对该方法的实现结构进行简化，并针对实现结构的不足做出相应改进。经测试，该方法可以实现对信号的无模糊跟踪并达到了较高精确度，证明该方法相关设计的有效性和实用性。

提出一种基于信道质量优化的动态频谱抗干扰技术。通过对信道历史相关参数的估计，建立信道质量优化准则，而后按照准则进行频谱感知和频谱预测，并将两者频谱决策结果进行融合，当频谱决策结果为空闲(即无干扰或者信道空闲)时，用户可动态地接入该信道进行数据传输。通过仿真表明，在相同呼叫次数的情况下，可成功动态地躲避对方的干扰，加快通信链路成功建立平均时间。

研究了基于 GaAs晶体的腔相位匹配 (CPM)差频产生太赫兹的过程，得出太赫兹波长与最优腔长之间的关系，并结合温度对太赫兹波长的影响，可实现太赫兹波段范围内的连续调谐输出。当泵浦光在微腔中往返 20次时，腔相位匹配产生太赫兹的功率转换效率可达 1.33%，在效率相同的情况下， CPM腔长为 581.41 μm时相当于准相位匹配 (QPM)条件下的晶体长度约 23 mm。可以预见由腔相位匹配原理制备的太赫兹源将具有广阔的应用前景，该结果对相关实验具有一定的参考价值。

为提高激光跟踪精确度，采用相位法改进激光跟踪系统，发射机采用正弦信号调制激光功率，接收电路采用四象限雪崩光电二极管(APD)检测激光回波，通过快速傅里叶变换(FFT)计算失调角，稳定平台保持视轴稳定，并根据失调角跟踪目标。失调角误差是跟踪误差的主要因素之一，与信噪比和数据长度成反比，系统通过滤波、高速采样提高测量精确度。仿真时载体扰动幅度为 5°，信噪比为 0 dB，干扰信号为目标信号的 100倍，系统能准确识别目标，跟踪误差为0.033°，表明基于相位法的跟踪系统具有多目标、高精确度跟踪能力。

针对低轨卫星正交相移键控 (QPSK)连续波通信，提出一种在高动态环境下载波频率的跟踪方法。采用双环路载波跟踪机制，其中外部环路用于频偏牵引，减少较大频偏引起的匹配滤波器频谱截断失真；内部环路用于精确解调数据，能稳定跟踪含有加速度 ≤30g的信号。采用加速度补偿方法，解决在百毫秒级中断间隔情况下，残余频偏造成匹配滤波器相位突变的问题。该方法能够快速准确地消除高动态载波频偏，在信噪比为 10 dB时经上板测试误码率小于 10-5量级。采用 FPGA+DSP实现架构，开发敏捷，应用灵活，性能可靠。

为了在复杂信号环境下能够稳定、准确地识别出信号，使用 Choi-Williams时频分布作为信号描述方式，选取信号时频图像特征、信号波形复杂度和瞬时量特征组成特征矢量输入到以支持向量机 (SVM)为主分类器的组合分类器中得到信号类型，并估计出信号各项参数。仿真实验表明该算法性能优良，在低信噪比(SNR)与信号参数变化的情况下可以以较高的识别率得到稳定的识别结果。

在导弹飞行试验中，脱靶量是检验导弹性能的一个重要指标，实时脱靶量计算在试验任务中的快速判决起到了重要作用。通过总结任务实时脱靶量计算情况，对基于落点的脱靶量计算方法的适用性和精确度进行了分析。分析结果表明，脱靶量计算算法在中靶时刻只有地球引力、空气阻力、做自由落体运动情况下，计算结果误差小，为快速判决起到重要作用，可以推广使用。

提出 2种基于前视和斜下视圆周扫描的毫米波人体安检方案，该方案采用 1对收发分置天线沿圆周扫描，利用矢量网络分析仪、喇叭天线和高精确度转台搭建了毫米波成像实验平台。为了验证 2种方案及相应的波数域算法的有效性，通过毫米波转台实验对多个目标反演成像，并得到了良好的实验结果。实验结果表明，本文提出的 2种毫米波人体安检方案都具有一定的可行性。

为提高高功率微波 (HPM)器件的输出功率和转换效率，通过对磁绝缘线振荡器( MILO)和分离腔振荡器( SCO)的特性分析，提出利用 MILO磁绝缘电流驱动的 SCO替代收集极，构成一个具有更高输出性能的双频混合型 HPM器件。通过全电磁粒子模拟软件的模拟，结果表明: L波段 MILO-SCO混合型 HPM器件可在 1.54 GHz和 0.74 GHz双频下工作，转换效率超过 20%，对探索提高 HPM器件工作性能提供了参考。