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全球首套750GHz太赫兹散射仪正式部署
录入时间:2017/11/21 15:12:31

作者:张宇,美克锐科技

欧空局今年10月在荷兰诺德韦克测试中心成功部署世界首套50-750GHz散射仪。在欧空局投入巨资的背后,其核心原因是越来越多的新材料如树脂、陶瓷、复合材料甚至人工介质材料在微波及太赫兹领域得以广泛应用。这些材料的电磁特性对系统性能有着举足轻重的影响。

而如何对不同的材料进行高精度的电磁特性测试一直是通讯、航天、科研等领域的核心挑战。

图1:2015年印度航天局部署50-110GHz电磁特性测量系统(图片来自英国TK公司)

面对组成单一、表面规则材料,电子学在过去的数十年已经发展了一套行之有效的技术手段进行介电常数的测量,包括探针测试,法布罗腔体测试、椭偏法测试等等。而今天面对的是越来越多的复合材料,材料表面形状也日趋多元化,传统的测量手段开始显得力不从心。

在750GHz散射仪的设计上,欧空局除了采用传统配置KEYSIGHT+VDI实现50-750GHz矢量网络分析功能以外,更为核心的是采用英国TK公司设计的潜望镜式准光设计使得散射仪可以从不同角度不同距离高精度的测量样品的反射及散射系数。最后根据测试数据、角度、距离、校准值等多项指标进行计算最终得出样品的介电常数,从而给毫米波太赫兹器件提供精确的量化指标。

图2. 750GHz太赫兹散射仪准光系统结构图(图片来自2017 ESA Antenna workshop)

目前一方面新材料,新技术风起云涌,而业界对新材料特性认识还非常有限;另一方面从微波迈进到毫米波甚至是太赫兹的过程中,也需要对原有材料在高频率的特性进行更为细致的研究。

电子学领域已经在基于肖特基二极管搭建的上下变频链路上将测试频率提高到1.5THz而在高频率的动态范围差强人意;光子学领域另辟蹊径,最新的太赫兹时域光谱仪已经将覆盖频率扩展到0.1-5THz同时动态范围和分辨率近年也得到很大的提升,在微观层面已经进军到纳米级光谱分析。大有一举颠覆传统电子学分析手段的架势。

图3.KEYSIGHT+TK 自由空间测试方案1.1THz(图片来自KEYSIGHT公司)

地域上不但美国和欧洲的研究如火如荼,国内如电子科技大学,东南大学,中电41所等科研院所也开展大量工作并取得了不俗的成果。


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