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| 內容簡介： |
本书共8章，整体形成“理论—技术—工程”闭环。第1章通过系统梳理各谱段探测技术简史并运用五域物理量模型解析了太赫兹技术的特点和应用优势。第2章至第7章依次介绍了成像方法与系统架构、高效率信号检测与产生、电磁波模式转换与调控三类关键技术。第8章在总结梳理系统工程方法体系基础上，首次提出跨域融合复杂网络体系概念并探讨了其内涵，进而围绕复杂网络场景提炼出太赫兹系统工程论并建立了太赫兹技术框架。
來源：香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk
本书是对太赫兹技术进行的一次“航天系统工程视角全新解读、跨域融合体系时代深刻剖析、垂直贯穿研发经验系统总结”，适合信息科学与技术领域工程技术和管理人员阅读，也可作为研究生教材或参考读物。
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| 內容試閱：
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作为连接物理世界与数字世界的关键纽带，探测是揭示目标特性、获取态势信息的主
要手段，是掌握数据生产力要素的重要渠道之一.探测过程包含了 “探”与 “测”两个层
级:“探”着眼于定性分析，判断目标是否存在;“测”着眼于定量反演，深入挖掘目标的
物理属性和时变特征.电磁波与物质之间的相互作用机理决定了目标特性和传播特性，进
而决定了 “探”的可行性;电磁波作用于器件的物理机理决定了系统的行为特性，进而决
定了 “测”的定量关系.探测是成像的技术基础，成像是探测的应用升华.作为探测的高
级形态，成像通过配置采样资源从而进一步丰富空、时、频、极化等域级数据，然后在统
一时空基准下，按照一定规则进行排列组合或关联处理，从而为我们提供更为全面的目标
特征和更为丰富的环境态势信息.
太赫兹探测成像技术，作为探测成像技术领域的一个新技术分支，对于提高目标探测
成像精确度和时效性具有显著的增益效能，是空天信息装备和载荷更新换代的创新技术支
撑，是谋求非对称信息优势的重要手段.相较于微波途径，太赫兹探测成像在空、时、频
三个维度上展现出更高的分辨能力，并且具有更好的适应性:空域维度，太赫兹技术具有
高空间分辨率优势，能够更加清晰地揭示目标结构，更为精细地描绘目标特征;时域维
度，太赫兹技术具有高帧率优势，有助于提升高速运动目标的发现与跟踪能力;频域维
度，目标多普勒特征在太赫兹频段更为明显，有助于提高低小慢目标的发现探测能力;适
应性方面，太赫兹探测成像系统的波束更窄、频带更宽、抗干扰能力更好、系统集成度更
高，能够更好地适应复杂电磁环境和小型无人机、导弹、卫星等搭载空间受限平台.相较
于红外和可见光途径，太赫兹探测成像在低可见度环境中的成像能力更强，对气动光学效
应与热环境效应敏感度更低，能够穿透烟雾、浮尘、沙土等恶劣环境，能够更加精准地探
测识别新域新质目标.因此，太赫兹探测成像技术在新域新质目标预警监视、高精度抗干
扰精确制导、全天时全天候复杂环境感知等领域具有重要的应用价值.
本书在全书架构、内容选取、阐述风格三个方面仍遵循本丛书首册 ?太赫兹空间通信
技术?前言所述思路，不再重复.这里主要针对太赫兹探测成像技术涉及的两类基本问题
作一些思考性总结，算是对全书总体设计思路的一种系统性阐释.
第一类基本问题侧重于战略思考.战略思考就是回答 “从哪儿来” “到哪儿去”等问
题，目的是揭示规律、定义路线、预判风险，提高前瞻性判断准确度.登高方能望远、博
识方能明道、知史方能顺势，回答该基本问题需要 “跳出技术看技术”，通过总结、梳理
和提炼相关技术发展史，揭示跨学科知识点之间的耦合关系和演进脉络，站在体系层面和
历史维度，运用系统工程方法，将太赫兹融入更大时空格局的信息体系专业范畴中，才能
更加深入地发现太赫兹技术发展的内在驱动力，才能更加理性地看待太赫兹技术的比较优
势，才能更加清晰地定义太赫兹技术的发展路线，才能更加准确地开拓太赫兹技术的应用
方向.也只有如此，才能更加聚焦太赫兹技术内生的 “主责主业”，正确预判技术发展方
向，准确把握技术发展窗口，做到有所为有所不为，使太赫兹技术与其他电磁谱段的探测
成像技术有机协作、深度耦合，释放出１＋１＞２的共生、协同、增益效能 (或可称为 “体
系增益赋能”)，加快太赫兹技术在 “通导感算融合空间基础设施体系”和 “跨域协同数
智赋能信息装备体系”中的规模化应用进程.因此，本书第１章将系统性梳理各谱段的探
测成像技术发展简史，结合太赫兹波的目标特性和传播特点，体系性思考太赫兹探测成像
系统的应用前景;第８章聚焦研究如何实现太赫兹技术的规模化应用落地，在总结梳理系
统工程方法体系基础上，首次提出跨域融合复杂网络体系概念并探讨了其内涵，进而围绕
复杂网络场景提炼出太赫兹系统工程论并建立了太赫兹技术框架.这是一次将实践认识升
华至理论认识的探索和尝试，也是本书的主要特色之一.
第二类基本问题侧重于战术研究.战术就是回答 “做什么” “怎么做”等问题，目的
是把握细节、优化行动、应对变数，精准落实战略布局.探测成像系统的设计本质是在有
限的时间、空间、能量等资源约束下，设计优化通道、波束等采样资源配置 (硬件)，将
散射或辐射信号在时间域、空间域或编码域有效关联起来 (软件)，从而提升帧频、分辨
率或幅宽等系统级指标性能.就太赫兹这一相对较新的频段来说，探测成像系统的设计首
先需要解决成像方法与系统架构、高效率信号检测与产生、电磁波模式有效转换与调控等
三个方面的技术问题.
１)成像方法与系统架构方面.目标特性和传播特点决定了成像方法，成像方法决定
了采样资源需求，采样资源需求决定了系统架构.系统架构的设计主要是解决资源受限条
件下的时、空、频、能等不同维度资源的优化互置问题.例如，通过增加空间采样资源换
取更高的时间分辨率 (焦平面阵列成像)、通过增加时间采样资源换取更高的空间分辨率
(合成孔径成像)、通过权衡空间采样资源和时间采样资源配置兼顾高时间分辨率和高空间
分辨率 (MIMO 成像)等，也可以通过多种途径的组合实现宽画幅、高分辨率、高帧频
性能的同时提升.系统架构决定了信号检测、信号产生和电磁波模式变换等功能单元的配
置情况.本书第２章将以焦平面阵列成像、合成孔径成像、MIMO 成像三类工程应用前景
较为明确的方法与架构为例，比较系统地介绍太赫兹探测成像系统的基本原理、关键技术
和典型实现方案.
２)高效率信号检测与产生方面.信号检测与产生的技术水平直接决定了灵敏度、发
射功率等链路级指标，进而决定了系统的作用距离等系统级指标，是保障系统方案可实现
的物质基础.信号检测与产生本质上是利用电磁波与电子之间的相互作用从而改变电磁波
频率域、能量域、相位域、时间域或空间域参数 (即 “五域参数模型”，概念详见本丛书
首册 ?太赫兹空间通信技术?)，宏观上表现为太赫兹信号与中频/基带信号或更高频率
(光频)信号之间的相互转换.实现电磁波与电子相互作用的技术途径大致可以分为两类:
一是电磁波调制电子输运状态，例如通过调制势垒使电子数量发生周期性变化，对应电学
途径;二是光子 (电磁波具有波粒二象性，其粒子形态称为光子)改变电子能级状态，使
电子从价带跃升至导带或反之，对应光学途径.选择电学途径还是光学途径，要视太赫兹
波的波动性更强一些还是粒子性更强一些而定.通常来说，太赫兹低频段 (１００GHz~
１THz)更适合采用电学途径，太赫兹高频段 (１~１０THz)更适合采用光学途径，但在
具体工程实践中仍需根据实际情况选择合适的技术途径.本书第３章和第４章分别介绍电
学太赫兹探测器技术和光学太赫兹探测器技术，第５章和第６章分别介绍电学太赫兹源技
术和光学太赫兹源技术.
３)电磁波模式有效转换与调控方面.转换与调控电磁波模式旨在使电磁波在空气或
其他介质中低损耗、低失真地沿着一定方向传播，确保系统在完成既定目标任务的基础上
实现资源消耗的最小化，设计要素主要包括自由空间电磁波与导行电磁波的高效转换 (天
线)、导行电磁波的低损耗传输 (传输线)以及波束的有效传输控制 (分束、匀束、频率
选择等)三个方面.上述要素本质上是在一定边界条件下的电磁场分布优化设计问题或在
期望波束或方向图目标下的电磁边界设计问题.本书第７章将系统性梳理天线、传输线和
波束调控器件的基本原理和典型方案.
以上是对章节设计底层逻辑的基本阐释.本书在案例选取和论述风格方面具有以下特
色:一是案例选取方面，本书更加重视知识点自身的历史主线和知识点间的逻辑主线，尽
可能将知识点关联起来，构建起闭环且开放的网络化知识体系.积累体系化多视角知识是
支撑技术可持续演进、创新可持续开展的基础，多维视角看问题有助于形成解决问题的降
维打击势能.二是论述风格方面，本书将结合作者自身研发经历和攻关经验，尽可能清晰
简明地把关键概念和技术原理的来龙去脉阐释清楚，力图使知识点更加具有 “故事性”，
有故事的技术才是可持续发展的技术.需要说明的是，对于一些更侧重工程实现且技术成
熟度较高的设计要素，例如信号处理及其硬件实现等内容，读者可以参看有关书籍或论
文，本书不再过多阐释.
全书由牟进超负责章节架构设计和内容统稿，第１章由牟进超、李凉海撰写，第２章
由牟进超、乔海东、黑永强、李凉海撰写，第３章由乔海东、牟进超、刘娣撰写，第４章
由朱海亮、乔海东、牟进超撰写，第５章由牟进超、刘娣、乔海东撰写，第６章由朱海
亮、牟进超、乔海东撰写，第７章由刘娣、牟进超、乔海东撰写，第８章由牟进超、李凉
海、乔海东撰写.
本书主要面向电子信息类工程技术和管理人员，可作为太赫兹相关课程的研究生课本
或参考读物.本书的出版得到了航天科技图书出版基金和北京市科技新星计划的大力支持
与资助，在此表示衷心感谢! 本书成稿时间与丛书首册 ?太赫兹空间通信技术?基本一
致.考虑到丛书各册印发先后顺序，从策略上决定将 “太赫兹系统工程论”相关内容集中
在本书中予以系统性阐释.由于水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正.
牟进超①
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