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太赫兹雷达成像技术_梁美彦.pdf

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1、第11卷 第2期 太赫兹科学与电子信息学报 Vo1 11, No 2 2013年 4月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Apr , 2013 文章编号: 2095-4980(2013)02-0189-10 太赫兹雷达成像技术 梁美彦1a,1b,2,邓 朝1a,1b,2,张存林1a,1b,2(1.首都师范大学 物理系 a.太赫兹光电子学教育部重点实验室; b.太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京 100048; 2.北京理工大学 光电学院,北京 100081) 摘 要 : 从体制角度论述了近几

2、年来国内外各大主要研究机构对太赫兹雷达成像的研究情况,及其应用和未来的发展方向等。太赫兹雷达技术是一项正在蓬勃发展的技术,由于其波长与机理介于光学与微波之间,因而可以获取光学和微波所不可探测的信息。太赫兹雷达成像技术的发展为高分辨太赫兹空间遥感奠定了基础。 关键词 : 太赫兹;雷达;成像;探测 中图分类号 : TN95 文献标识码 : A THz radar imaging technology LIANG Mei-yan1a,1b,2,DENG Chao1a,1b,2,ZHANG Cun -lin1a,1b,2(1a.Key Laboratory of Terahertz Optoelect

3、ronics,Ministry of Edu cation;1b.Beijing Key La boratory for Terahertz Spectroscopy and Imaging,Department of Physics,Capital Normal University,Beijing 100048, China; 2.Department of Optical Engineering,Beijin g Institute of Technology,Beijing 10 0081,China) Abstract: From the view point of the orga

4、nization system, this paper discusses the research situation, application and the future development direction of THz radar imaging from the main domestic and international research institutes in recent years. THz radar technology is flourishing at present. It can obtain the information that is unde

5、tectable in optics and microwave because its wavelength falls in between them. The development of THz radar imaging technology lays a foundation for high resolution space remote sensing. Key words: THz;radar;imaging;detection 太赫兹 (THz)波是指频率在 100 GHz10 THz 范围的电磁波,它介于毫米波与红外之间,称为亚毫米波或者远红外光,处于从电子学向光子学的过

6、渡区。相对于微波、毫米波,太赫兹波的波长较短,更易于实现极大信号带宽和极窄天线波束,从而获得精细的目标成像13。太赫兹雷达探测系统空间分辨力和角分辨能力较好,并且具有良好的抗干扰能力,是国内外太赫兹技术研究的重点课题。因此,太赫兹雷达技术有望在军事装备的模拟研制上发挥作用。与红外雷达和激光雷达相比,太赫兹雷达具有良好的穿透烟雾、沙尘的能力,可以实现全天候工作。基于太赫兹的特点,太赫兹雷达可以用于探测敌方隐蔽的武器、伪装埋伏的武装人员,以及烟雾、沙尘中的军事装备。此外,太赫兹雷达还可远程探测空气中传播的有毒生物颗粒或化学气体。利用强太赫兹辐射穿透地面的特点,可用来探测地下的雷场分布,还能进行远程

7、炸弹探测等。太赫兹雷达还是反隐身的利器,无论是基于形状隐身还是涂料隐身,甚至基于等离子体隐身,太赫兹雷达都可以使其现出原形。而这正是目前大部分常规检测方法所做不到的。 太赫兹技术还可用于危险品和藏匿物品的探测成像。因为太赫兹辐射是非电离的,它可以穿透对其他频率范围不透明的物质,例如包装材料、衣服甚至墙壁,这些属性使太赫兹遥感在无损检测和安全检查中得以应用。 太赫兹波与毫米波相比具有较短的波长,能够提供更高的空间分辨力和允许更小的光学组件4。但是,由于大气对流层中含有大量水气等极性分子, 水气转动和振动吸收谱线的展宽效应使得太赫兹波在地面附近无法传播很长距离, 再加上氧气和氮气等分子的吸收5,

8、对于地面附近的远距离探测, 300 GHz 以上频率不是理想选择67,相应观测手段也还存在很大局限8,因此,太赫兹雷达用于远距离成像和探测还需要进行深入的探索。 收稿日期: 2012-12-27; 修回日期: 2013-01-04 基金项目: 国家 973 计划资助项目 (2007CB310408) 190 太赫兹科学与电子信息学报 第 11 卷 目前,太赫兹主要应用于中远距离探测和成像,包括对危险品的探测和对藏匿物品的成像。近地太赫兹雷达还处在实验室阶段,因此,近地太赫兹雷达探测和成像引起了广泛的关注。 1 国外太赫兹雷达成像研究情况简介 太赫兹雷达是国内外太赫兹技术研究的重要方向之一。近几

9、年,国际上主要的太赫兹雷达实验系统有美国喷气推进实验室 (Jet Propulsion Laboratory , JPL) 的几部太赫兹雷达成像系统9、德国应用科学研究所(Forschungsgesellschaft fr Angewandte Naturwissenschaften, FGAN)高频物理与雷达研究中心 (High Frequency Physics and Radar Techniques, FHR)的 0.22 THz COBRA ISAR 成像系统10、美国马萨诸塞大学的 1.56 THz 成像系统、美国西北太平洋国家实验室 (Pacific Northwest Nati

10、onal Laboratory, PNNL)的 350 GHz 成像系统11,这些太赫兹近程成像雷达系统都是基于线性调频连续波体制。此外,英国伦敦大学玛丽女王学院 (QUEEN MARY University of London)在太赫兹雷达方面也有一定的成就。最近,美国国防部先进研究项目局 (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)正在进行基于视频合成孔径雷达方面的工作。太赫兹成像系统就成像体制而言可以分为扫描成像、 SAR 和 ISAR 成像,在雷达成像方面 RCS 测量是必不可少的。 2.1 太赫兹扫描成像体制 2.1.1 美国

11、JPL 实验室在扫描体制太赫兹成像方面的研究成果 2007 年,美国 JPL 的 R J Dengler,K B Cooper 等成功研制了第一部高分辨力太赫兹成像系统,系统采用调频连续波雷达技术,发射信号带宽 8 GHz,调频周期 0.5 s,通过失真补偿处理,在 4 m 范围内获得了 2 cm 的高距离分辨力1213,工作频率为 560 GHz635 GHz,动态范围约为 60 dB,图 1(a)1(b)为该成像系统的三维成像结果。 2011 年,美国 JPL 实验室研制了 0.66 THz0.69 THz 三维扫描成像系统,成像距离为 25 m,景深为 251 m, 可以实现非接触探测1

12、4,图 2(a)2(b)是成像结果。 weights(a) paper bag wallheadtorso(b) concealedwrenchFig.1 3-D image of fishing weights suspended inside a paper bag. In additional to the metallic weights, both the front 3-D image of human subject holding a wrench underneath clothing. A fundamental balanced mixer and improved ch

13、irp generation scheme were used to obtain these images(b) 图 1 放在纸袋子里鱼钩上的重物的三维成像 (a);隐藏在人衣服里的扳手的三维成像 (b) (a) (b)Fig.2 Radar images captured in a 1-Hz frame rate real-time radar imager. Visibly, there is no evidence of three 1-in PVC pipes concealed by a jacket(a);the pipes are visible when the subjec

14、t moves into the radar field of view(b) 图 2 可见光下看不到 PVC 管隐藏在夹克里 (a);当雷达照射的时候 PVC 管是可见的 (b) 第2期 梁美彦等 :太赫兹雷达成像技术 191 2012 年,美国 JPL 实验室 K B Cooper 等人利用 675 GHz 扫描成像雷达探测隐藏在厚衣服下面的 PVC 管。实验表明,对厚衣服下面危险品成像的质量取决于雷达信号的载波噪声而不是雷达接收器的热背景噪声,这说明高能量信号源或者低噪声接收机不会提高雷达穿透力, 以后的研究方向应着眼于通过改善后端电子架构来降低太赫兹相位噪声或者以牺牲分辨力为代价使用低

15、频信号。 图 3(a)图 3(b)中分别是 675 GHz 雷达和它的系统框图15,图 4 是对隐藏在不同厚度衣服下面的 PVC 管成像的结果16。 在探测速度方面,由于现在的成像局限于单点成像或者少量像素成像, 2012 年 JPL 实验室通过等离子体腐 蚀硅技术,使设备和精度超过了当前的金属加工,制造出一个像素间距达到 10 mm 的阵列,研制了一个间隔为10 mm18 mm 的太赫兹二维雷达成像阵列,从而显著加快了成像速度17。 (a) (b) (c) (d)Fig.4 Imaging radar results for various concealing garments. Targ

16、et photos(top row)with radar imagery overlay(secondrow) show how well concealed 1 inch diameter PVC pipes can be detected on a mannequin wearing no clothing(a);a T-shirt(b);a heavy wool vest(c);a lambs wool sweater worn over a heavy wool vest(d) 图 4 不同厚度下 PVC 管的成像结果:没有穿衣服的结果 (a); T 恤下的 PVC 管成像 (b);厚

17、羊绒背心下的成像 (c);羊毛毛衣加厚羊绒背心下的成像 (d) Fig.5 Conceptual drawing showing the operation of a sub-millimeter wave imaging system for the detection of concealed explosives or other weapons 图 5 远距离非接触探测概念图 Fig.6 Photographs of the experimental prototype imaging system图 6 实验系统的照片 beam path(a) 3 (331 GHz 345 GHz)

18、power amps(100 mW)3 (110 GHz 115 GHz) (36.6 GHz 38.2 GHz) 3 (110 GHz 115 GHz) 2 (220 GHz 230 GHz)3 (662 GHz 691 GHz)(36.6 GHz 38.4 GHz) to IF processingpower amps(100 mW)beam dumpT beam: 662 GHz 691 GHzsubharmonic LO signal(b)Fig.3 Photograph of JPLs 675 GHz imaging radar(a);simplified radar block d

19、iagram(b) 图 3 675 GHz 成像雷达( a);雷达的系统简图 (b) 192 太赫兹科学与电子信息学报 第 11 卷 2.1.2 美国 PNNL 实验室在太赫兹探测成像方面的研究成果 美国 PNNL 实验室开发了主动式毫米波成像技术, 最近正在开发高频亚毫米波成像系统用于远距离非接触探测1822。 350 GHz 主动式成像探测系统基于宽带、超外差混频体制、准光学聚焦系统以及高速圆锥扫描装置,发射功率为 4 mW,扫频带宽 19.2 GHz,探测距离大于 10 m,每 10 s20 s 获得一幅图像,这几乎是实时的,并能得到 1 cm 的分辨力,以及对隐藏在合作目标中的武器进行

20、探测23。图 5图 6 分别是 350 GHz 探测系统的概念图和实物照片。 2.1.3 其他一些机构的太赫兹扫描成像系统结果 2009 年, 德国 PRG 公司研制的 0.23 THz0.32 THz 调频连续波扫描三维成像系统, 每秒可以获得 4 000 个点,达到了毫米级的分辨力24。 2010 年以色列国立中央大学设计了 330 GHz 线性调频连续波太赫兹扫描成像系统,可以对 40 m 以内的隐藏物体进行探测。该系统采用了 2 个喇叭天线透镜,距离向数据采集用 Labview 界面,距离向达到 1 cm 的分辨率,同时,进行了 2-D 和 3-D 模型的重建25。图 7 是系统的框图

21、,图 8 是在距离 1 m 处对手枪 3-D 图像的重建。 2012 年,苏格兰圣安德鲁大学研制了 340 GHz 超外差三维扫描成像雷达26。该雷达采用线性调频连续波体制,带宽 3.6 GHz,该雷达发射共极化、接收共极化和交叉极化用于处理和显示。该项目始于 2008 年,并不断进行改进,目标是实现在 20 m 的距离处理近实时 (10 帧 /s)的信号。图 9 是 340 GHz 的成像结果,左图为实物照片,右图分别为 4 个不同距离门的成像结果,右图上面一行为共极化成像,下面一行为交叉极化。 2.2 太赫兹雷达成像体制 太赫兹雷达体制成像与扫描成像不同,不是采用单点或整列扫描的方式,而是

22、通过对回波的二维压缩处理成像,其主要方式有 SAR 成像和 ISAR 成像。 2.2.1JPL 在太赫兹雷达体制成像方面的研究成果 2008 年, K B Cooper 等人在 0.6 THz 雷达系统的基础之上,成功研制了 0.58 THz 三维成像雷达系统27。 该系统工作中心频率585 GHz,仍旧采用 LFMCW 信号,扫频带宽为 12.6 GHz,扫频周期 100 ms。该系统 ISAR 成像获得了亚厘米级的分辨力2。图 10 是 0.58 THz 雷达对人体图像的重建, 左图是对暴露在人体外的放在塑料容器里的滚珠进行成像,右图把容器隐藏在衣服下面进 行成像。 Fig.9 Photo

23、 of a 25 mm diameter sphere mounted on an acrylic pole at 20 m range 图 9 置于 20 m 处塑胶杆上直径 25 mm 的金属小球的成像结果Fig.10 3-D THz radar image reconstruction of a person图 10 0.58 THz 系统对人体三维图像的重建 ball bearings (concealed by shirt on right)60300y/cm450400range/cm 350 -40 -20 x/cm 0 60 30 0 450400 350-40-200Fig.

24、7 Block diagram of the experimental setup 图 7 实验系统框图 synthesizer 10.1 GHz 10.3 GHz amp power box 1power box control/bias box X4 + amp 2X4 + amp 3X2 X2 X2 X2 X2 7 9 8 104 5 6mixerisolator LO processorIFLPFRF input (320 GHz 330 GHz)RF output (320 GHz 330 GHz)control/bias box Fig.8 Image reconstruction

25、 of a real gun placed on an absorbingbackground at a distance of about 1 m 图 8 在距离 1 m 处对手枪三维图像的重建 vertical axis/mmhorizontal axis/mm 第2期 梁美彦等 :太赫兹雷达成像技术 193 2.2.2 德国 FGAN 研究中心在太赫兹雷达方面的研究成果 2008 年,德国应用科学研究所 (FGAN)高频物理与雷达技术实验室 H Essen、 A Wahlen 等人成功研制了COBRA-220 雷达成像系统, 这套系统工作频率为 220 GHz, 基于 LFMCW 雷达体

26、制, 脉宽 120 ms, 扫频带宽 8 GHz,功率 20 mW,在 200 m 距离上实现了 1.8 cm 的距离分辨力。图 11 是这部雷达的 ISAR 成像结果。同时,这部雷达被用于拖拉机的成像,并与 94 GHz 的分辨力进行了对比,成像分辨力分别是 3.5 cm 和 1.8 cm(如图 12,左图为拖拉机 94 GHz 的散射点分布,右图为 220 GHz 情况下的结果 )28。 2.2.3 美国麻萨诸塞大学卢维尔分校亚毫米波实验室在太赫兹雷达成像方面的研究成果 2008 年美国麻萨诸塞大学卢维尔分校亚毫米波实验室开发了基于 1.56 THz 的成像系统,可以对隐藏在人体内的危险品

27、进行探测,探测距离只有 2.5 m,可以以每秒 2 帧的速率对 0.5 m 0.5 m 的场景进行可视化,如图 13所示29。麻萨诸塞大学早在 2003 年就开始对三类军用设备 1/35 的缩比模型进行了微波 ISAR 成像,并在此基础上,先后尝试了 325 GHz 和 1.5 THz 的高分辨率成像。最近的报道是 2010 年亚毫米波实验室 Andriy A、 Danylov等人用 2.4 THz 量子级联激光器作为发射机对坦克 T-80BV 的 1/72 模型进行了太赫兹逆合成孔径雷达成像,结果达到了 0.4 mm 0.6 mm 的高分辨力30。图 14 是 2.4 THz 对 T-80B

28、V 坦克 1/72 缩比模型的成像结果,上图是模型照片,下图是 2.4 THz 方位高度成像,图像分辨力 0.4 mm0.6 mm,校准对象 (二面体 )位于图像右侧。 2.2.4 瑞典国防研究署在太赫兹 ISAR 成像方面的研究成果 2010 年,瑞典国防研究署设计了 210 GHz 雷达系统进行非接触三维 ISAR 成像,该系统采用扫频信号,扫频带宽是 12.8 GHz,可以达到 1.2 cm 的分辨力。系统如图 15 所示。该系统实现的是 3-D 成像,因此数据量可以达到 14 GB,一幅图像的扫描时间是 10 min20 min。成像结果如图 16 所示31。 2.3 雷达散射截面 (

29、RCS)的测量 2010 年,丹麦技术大学利用飞秒激光器组成的太赫兹时域光谱系统对 F-16 飞机金属模型的 1/150 的缩比模型进行了太赫兹波 RCS 测量。 图 17 是其装置及飞机模型照片, 模型长 10 cm, 翼展 6.7 cm, 采用的波段为 0.1 THz2 THz。图 18 是不同方位 RCS 的测量结果。图 19 是不同频率的 RCS 图32。 Fig.11 Photo and accumulated ISAR image of a car at 220 GHz图 11 轿车 220 GHz 照片和 ISAR 成像 Fig.12 Accumulated scattering

30、 centre distributions for a tractor at 94 GHz and 220 GHz 图 12 拖拉机在 94 GHz 和 220 GHz 的散射点分布 Fig.13 Sample images of a person with cable tie gun hiddenunder jacket, color scale is in dB 图 13 隐藏在人衣服里的手枪的成像,结果以分贝表示Fig.14 2.4 THz azimuth/elevation imagery of the scale model tank with pixel resolution of

31、 0.4 mm0.6 mm 图 14 坦克模型的 2.4 THz 方位高度成像,图像分辨力为0.4 mm0.6 mm 194 太赫兹科学与电子信息学报 第 11 卷 generation pulse generation optical chopper grating1 714 mmMg:LiNbO3FWHM=73 mm rotation platform black polyethylene THzsamplingpluse fs pulseZxTe crystals t /4 WollastonprismPD1PD2detectionlock in amplifier(b)(a) Fig.

32、17 Schematic diagram of the THz RCS setup(a);10 cm-long 1:150-scale metal model of aircraft fighter F-16(b) 图 17 RCS 测量装置图 -20-15-10-505101520y/cm x/cm -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20x_y_array2 128 samples in last time Fig.16 Photograph and ISAR results 图 16 SAR 对一个点阵的成像结果Fig.15 Block diagram of the 210

33、 GHz system 图 15 210 GHz 系统框图 203.6 GHz216.4 GHz F=12.8 GHz 25.45 GHz 27.05 GHz 203.6 GHz216.4 GHzF=12.8 GHz 0 MHz1 MHz41 GHz43.5 GHz 5.09 GHz5.41 GHzTx Rx Rx assembly waveformgeneratorPC/laptopA/D FFTMMIC chip HBV multiplier 5 852 2 2 Fig.18 Logarithm of the instantaneous amplitude of THz waveforms

34、 scattered from the F-16 scale model for different polar(left) and azimuthal angles of their frequency-averaged RCS(right) 图 18 F-16 缩比模型的 THz 波散射振幅 RCS 图: 取对数后不同极角方向 RCS(左); 方位角方向平均 RCS(右) RCS/cm2RCS/cm21001011101001 000 100 10 1 1 10 100 1 000 0 030609030 6090 120120 150150 180 210 240 180300 270

35、330 210240270300330第2期 梁美彦等 :太赫兹雷达成像技术 195 2.4 DARPA 在视频合成孔径雷达 (Video Synthetic Aperture Radar, ViSAR)方面的计划 2012 年 5 月,美国 DARPA 准备开发 ViSAR 项目,这个项目的总体目标是能够透过云层、灰尘和其他遮蔽物进行ViSAR 成像,并能够定位机动目标 (图 20)。 ViSAR 系统具有透过云层对目标的定位能力,就如同红外目标系统在天气晴朗时提供的定位能力。视频 ViSAR 在提供高清高帧图像的同时能够降低尺寸、重量和功率 (SWAP)。 为了支持定位机动目标, ViSA

36、R 系统需要在 100 m 直径的监视范围, 以 5 帧 /s 的速率得到近似 0.2 m 的 SAR 分辨力。ViSAR 系统还必须能够探测和跟踪移动车辆并对其进行重新定位,并将图像返回到适当的位置上。 权衡考虑帧速率和空气的吸收,选择极高频 EHF 波段中的 231.5 GHz235 GHz 频段。 ViSAR 目标的实现需要 4项关键技术:第 1 项关键技术是需要紧凑的适航 EHF 波段发射和接收器 (18 个月 ),第 2 项技术是紧凑的适航 EHF 波段介质功率放大器 (18 个月 ), 第 3 项是 EHF 波段情景模拟 (15个月 ),第 4 项是 EHF 波段操作的先进算法 (

37、9 个月 )。总体项目预计在 2 年内完成。 3 国内太赫兹雷达研究情况简介 2011 年中国工程物理研究院自主研制了国内首个 0.14 THz高分辨力逆合成孔径雷达 (ISAR)系统,通过宽带 ISAR 进行实时成像处理,获得了太赫兹高分辨力 ISAR 成像。该 ISAR雷达系统信号带宽 5 GHz,二维成像分辨率达 3 cm3 cm。2012 年设计了 0.34 THz 收发前端和 0.67 THz 的 ISAR 成像雷达收发链路, 0.67 THz 成像雷达采用超级外差体制,信号形式采用大带宽的 LFM 信号,天线收发分置,工作频率 660 GHz688.8 GHz,线性调频带宽 28.

38、8 GHz;调频周期 100 s,发射功率 1 mW;作用距离 2 m8 m,成像分辨力 1 cm1 cm3334。同时,中物院还将太赫兹 SAR 和无人机相结合,进行了成像分析35。 2012 年中国兵器工业 209 所研制了 0.89 THz 激光器用于探测隐身目标36。 2012 年中科院电子所设计了 0.2 THz 聚焦波束扫描成像系统,实现了对模特和人体隐藏危险武器的探测,并进行了太赫兹准光高斯波束下三维图像的重建。系统采用 0.2 THz 波纹喇叭发射束腰半径 2.7 cm 的高斯波束,空间采样间隔 2 mm,扫频带宽 15 GHz,成像分辨力 2 cm3 cm37。 2012 年

39、首都师范大学和北京理工大学设计了 0.2 THz 频率步进雷达信号系统,系统采用频率步进信号,作用距离小于 15 m,功率 8 mW,可以实现一维距离成像 (图 21),距离向分辨率可达 4 cm(图 22)。 4 总结与展望 太赫兹科学技术已经被国际科学界公认为是一个具有战略意义的领域 , 并将逐渐成为高新科技产业技术的必争之地。太赫兹雷达目前虽然存在源功率低、探测器灵敏度有限、水分吸收严重38等问题,但是可以通过选择在大气窗口来减少衰减,当上升到一定高度以后,水蒸汽对太赫兹的影响变小,太赫兹传输距离相应增大,特别在对流层之外,水蒸汽含量几乎为零,大气的影响也随之变小,在很宽的频带内已不存在

40、大气衰减。置于大气对流层外机载或星载平台上的太赫兹雷达与微波雷达相比具有下列技术优势: 1) 相对微波雷达,太赫兹雷达具有更高的空间分辨力、时间分辨力,并具有更强的保密性。高分辨力可以获取更丰富的目标信息,可以探测更小的目标并实现更精确的定位39。 2) 太赫兹频段雷达更容易实现极窄的天线波束。因为天线口径与频率成反比,所以雷达频率越高,波束宽度越窄。太赫兹频段提供的极窄天线波束可以获得更高的天线增益、更高的角跟踪精度,从而提高了多目标识别 Fig.20 Schematic diagram of ViSAR 图 20 ViSAR 成像示意图 rangeazimuthDopplerFig.19

41、Frequency-resolved azimuthal RCS of a metal model of the fighter aircraft F-16 at frequencies 0.3 THz, 0.7 THz and 1.1 THz. The presented data are averaged within a frequency interval of +/20 GHz 图 19 不同频率方位角方向的 RCS 图 RCS/cm20.3 THz0.7 THz1.1 THz1 0001001011101001 0000 30 6090120150 180 210240270300

42、330196 太赫兹科学与电子信息学报 第 11 卷 能力。 3) 太赫兹雷达系统抗干扰能力强。现有的电子干扰手段主要针对微波和红外频段,对太赫兹频段难以进行有效干扰。同时,太赫兹雷达极窄天线波束可以减少干扰信号注入雷达主瓣波束的机会,极高的天线增益也抑制了旁瓣干扰。 4) 太赫兹雷达具有很好的反隐身能力。现有的隐身手段主要集中在微波频段,对太赫兹频段难以进行有效的隐身。常规的窄带微波雷达无法有效探测雷达截面很小的隐形飞机。太赫兹雷达频率成分丰富,可使隐形飞机的窄带吸波涂层失去作用。 5) 由于太赫兹远离等离子体共振频率 p,太赫兹雷达系统具有穿透等离子体探测目标的能力。太赫兹波能在等离子体中

43、传播而不会被吸收 , 所以等离子体隐身技术在太赫兹雷达面前也无能为力。另外根据太赫兹能够穿透等离子体的特性,可以将其应用到航天飞机、宇宙飞船发射或回收过程当中,用于解决“黑障”问题,这是别的波段所无法做到的40。 雷达主要是用来定位空中或地面目标,超宽带太赫兹雷达以其高的分辨力、强烟雾穿透力、低截获概率、强抗干扰性、优秀的反隐身和可穿透等离子体能力,有望成为未来高精度雷达的发展方向之一。此外,太赫兹在精确制导方面也具有重大意义。 参考文献: 1 Cooper K B,Dengler R J,Llombart N,et al. THz Imaging Radar for Standoff Per

44、sonnel ScreeningJ. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 2011,1(1):169-182. 2 Cooper K B,Dengler R J,Llombart N,et al. Fast,high-resolution terahertz radar imaging at 25 metersC/ Proceedinds of SPIE. Orlando:s.n., 2010,7671:76710Y-1-76710Y-8. 3 郑新,刘超. 太赫兹技术的发展及在雷达和通讯系统中的应用(I)J. 微波学报

45、, 2010,26(6):1-6 . (ZHEN Xin,LIU Chao. Recent Development of THz Technology and Its Application in Radar and Communication System(I)J. Journal of Microwaves, 2011,26(6):1-6.) 4 Kellarev A,Sheffer D. Terahertz Physics, Devices, and Systems V:Advance Applications in Industry and DefenseC/ Proceedinds

46、of SPIE. Orlando,FL: s.n., 2011,8023:802302-802309. 5 Tretyakov M Yu, Koshelev M A,Vilkov I N,et al. Resonator spectroscopy of the atmosphere in the 350500 GHz rangeJ. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2013,114:109-121. 6 Phillips Dane J,Tanner E A, Everitt H O,et al. Infr

47、ared/Terahertz Double Resonance Spectroscopy Remote SensingC/ 2011 36th International Conference on Infrared,Millimeter and Terahertz Waves(IRMMW-THz). USA:s.n., 2011:1-2. 7 Kellarev A,Sheffer D. Terahertz Physics, Devices, and Systems V:Advance Applications in Industry and DefenseC/ Proceedinds of

48、SPIE. Orlando,FL: s.n., 2011,8023:802302-802309. 8 Appleby R,Wallance H B. Standoff detection of weapons and contraband in the 100 GHz to 1 THz regionJ. IEEE Trans. on Antennas Propag, 2007,55(11):2944-2956. 9 Bryllert T,Cooper K B,Dengleretal R J,et al. A 600 GHz imaging radar for concealed objects detectionC/ 2009 IEEE Radar Conference. Pasadena,CA:s.n., 2009:1-3. -2 0 2 4 6 8 10 12range/m-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 amplitude/dBsm x:10.28 y:-11.2 Fig.21 THz rada

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