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全球首套750GHz太赫茲散射儀正式部署
歐空局今年10月在荷蘭諾德韋克測試中心成功部署世界首套50-750GHz散射儀。在歐空局投入巨資的背后，其核心原因是越來越多的新材料如樹脂、陶瓷、復(fù)合材料甚至人工介質(zhì)材料在微波及太赫茲領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。這些材料的電磁特性對系統(tǒng)性能有著舉足輕重的影響。
而如何對不同的材料進(jìn)行高精度的電磁特性測試一直是通訊、航天、科研等領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。
圖1：2015年印度航天局部署50-110GHz電磁特性測量系統(tǒng)（圖片來自英國TK公司）
面對組成單一、表面規(guī)則材料，電子學(xué)在過去的數(shù)十年已經(jīng)發(fā)展了一套行之有效的技術(shù)手段進(jìn)行介電常數(shù)的測量，包括探針測試，法布羅腔體測試、橢偏法測試等等。而今天面對的是越來越多的復(fù)合材料，材料表面形狀也日趨多元化，傳統(tǒng)的測量手段開始顯得力不從心。
在750GHz散射儀的設(shè)計上，歐空局除了采用傳統(tǒng)配置KEYSIGHT+VDI實現(xiàn)50-750GHz矢量網(wǎng)絡(luò)分析功能以外，更為核心的是采用英國TK公司設(shè)計的潛望鏡式準(zhǔn)光設(shè)計使得散射儀可以從不同角度不同距離高精度的測量樣品的反射及散射系數(shù)。最后根據(jù)測試數(shù)據(jù)、角度、距離、校準(zhǔn)值等多項指標(biāo)進(jìn)行計算最終得出樣品的介電常數(shù)，從而給毫米波太赫茲器件提供精確的量化指標(biāo)。
圖2. 750GHz太赫茲散射儀準(zhǔn)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（圖片來自2017 ESA Antenna workshop）
目前一方面新材料，新技術(shù)風(fēng)起云涌，目前業(yè)界對新材料特性認(rèn)識還非常有限；另一方面從微波邁進(jìn)到毫米波甚至是太赫茲的過程中，也需要對原有材料在高頻率的特性進(jìn)行更為細(xì)致的研究。
電子學(xué)領(lǐng)域基于肖特基二極管搭建的上下變頻鏈路已經(jīng)將測試頻率提高到1.5THz；光子學(xué)領(lǐng)域也進(jìn)展神速，最新的太赫茲時域光譜儀已經(jīng)將覆蓋頻率擴(kuò)展到0.1-5THz同時動態(tài)范圍和分辨率近年也得到很大的提升，微觀層面已經(jīng)進(jìn)軍到納米級光譜分析。大有一舉顛覆傳統(tǒng)電子學(xué)分析手段的架勢。
圖3.KEYSIGHT+TK 自由空間測試方案1.1THz（圖片來自KEYSIGHT公司）
地域上不但美國和歐洲的研究如火如荼，國內(nèi)如電子科技大學(xué)，東南大學(xué)，中電41所等科研院所也開展大量工作并取得了不俗的成果。
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