太赫兹真空电子器件的发展及其在雷达中的应用

皇甫一江

(海军装备部，北京 100036)

0 引 言

太赫兹波指的是频率范围在0.1～10 THz的电磁波。从电磁波频谱中可以发现它处于电子学向光子学的过渡区域，因此既具有波的特性同时又具有光的特性[1-2]。太赫兹波也是电磁波谱中唯一一段还未被人类充分研究和开发的区域。近些年来随着电磁波谱资源的紧张，太赫兹波的技术得到了广泛的重视和迅猛的发展，在很多领域开始展现出巨大应用前景[2-3]。相比于低频段的微波，太赫兹波有着更短的波长，因此它有着更显著的多普勒效应，能够更好地探测低速运动目标。由于太赫兹波有着较强的穿透性，因此他对目标的细节较为敏感，有更好的反隐身能力。在相同天线孔径下，太赫兹波束更窄，具有极高的空间分辨力和较高的跟踪精度。基于这些优异的特性，太赫兹波在海空低小慢目标和隐身目标的探测及高分辨率的雷达成像上有着极大的应用潜力[4]。而上述太赫兹雷达功能的实现取决于微波辐射源的性能，近些年来，随着半导体器件的快速发展，基于该器件优秀的可靠性和稳定性，全固态发射机在低频率、低功率的有源相控阵应用的情况下已经逐步取代了电真空器件。但是在高频率、高功率的情况下，真空电子器件还有更大的优势，随着频率逐渐进入太赫兹波段，国内的固态器件还在起步阶段，因此真空电子器件与固态器件将长期并存和相互竞争[5]。本文对目前太赫兹波段真空电子器件的发展现状和趋势以及它在雷达中的应用进行介绍，并对太赫兹真空电子器件和太赫兹雷达的发展进行了展望。……