团队介绍 本课题组所在实验室具备了从事短波超短波通信所需的各种仪器设备及软硬件开发环境。如 Rockwell 公司的短波信道模拟器 MDM-2001 以及我们自己研制的短波信道模拟器，多种短波电台。 项目概况 （一）项目背景 本项目短波高性能无线传输系统，专向自动选频与线路建立系统已用于海军舰队与陆基站之间的专向短波通信，具有多点与面（即舰队与陆基站）之间的选频、建链、更新自用频率等功能。系统计算机软件、ARM 板和 Modem 板均可嵌入到一台“终端”中，以通信终端形式装备，与现有短波信道设备接口，实现系统功能。短波频率预报软件可以协助频率管理部门进行频率预报工作。短波调制解调板（Modem 板）可以作为普通短波 Modem 使用。短波综合模拟设备可用于：在室内 对短波通信设备进行测试、功能性能验证，还可用于对短波通信终端进行测试维护，对操作人员进行模拟训练等。本项目超短波高性能无线传输系统已应用于民用及军用陆海空电台。 （二）项目简介 本项目在 HF/VHF 领域积累了大量原创性关键技术和丰富的实践经验，技术水平领先、成熟度高、 可产生的经济价值大，已获得多项自主知识产权并形成通过系统测试和实验验证的原理样机。前期作 为参研单位的型号项目“海军短波频率管理系统”（大频管）已装备部队，短波选频终端（小频管） 已在海军使用多年，超短波跳频电台也在民用防空警报系统以及作为军用陆海军装备使用多年。本项目研究的主要技术、实验产品可应用于民用、军用电台，远距离中继通信、高速图像传输、 应急救灾无人机通信系统、航空、海上搜救应急通信设备，未来可以通过成果（专利）转让、许可、 作价投资创办公司等方式进行成果转化。  本项目在 HF/VHF 领域积累了大量原创性关键技术和丰富的实践经验，技术水平领先、成熟度高、 可产生的经济价值大，已获得多项自主知识产权并形成通过系统测试和实验验证的原理样机。前期作 为参研单位的型号项目“海军短波频率管理系统”（大频管）已装备部队，短波选频终端（小频管） 已在海军使用多年，超短波跳频电台也在民用防空警报系统以及作为军用陆海军装备使用多年。 本项目研究的主要技术、实验产品可应用于民用、军用电台，远距离中继通信、高速图像传输、 应急救灾无人机通信系统、航空、海上搜救应急通信设备，未来可以通过成果（专利）转让、许可、 作价投资创办公司等方式进行成果转化。 （三）关键技术 针对移动战场的独立作战需求，VHF 高性能无线传输系统将设计针对地面 / 海面、对空通信 需求的编码、调制、抗干扰一体化自组网波形，有效提升系统的整体性能。针对超短波自组织波形， 设计能够支持窄带低速、高速抗干扰波形，频谱效率和功率效率高，抗干扰、抗截获能力强，具备 较好的抗多普勒频移和抗多径能力，算法复杂度适中，设计高效，在低速 9.6kbps 波形下，70% 频 点被干扰时，128 字节消息的传输成功率≥ 90%，在高速 512kbps 波形下，50% 频点被干扰时，512 字节消息的传输成功率≥ 90%，接收解调灵敏度高，9.6kbps 接收灵敏度为 -120dBm@BER=10e-5，512kbps 接收灵敏度为 -106dBm@BER=10e-5。经综合评估，本课题的研究成果可以有效提升波形 抗干扰能力、抗截获能力、抗衰落能力和接收性能。

1 成果简介清华大学利用具有自主知识产权的 DMB－T 系统所开发出来的应急双向视频图像传输系统，在国务院应急办领导视察时获得了好评，并已经在国内部分地区获得了应用，反应良好，有效地解决了特殊情况下图像信息的传输和发送问题，如在反恐演习、奥运安保、 08年雪灾、地震灾害的现场图像回传发挥了作用。该系统对于构建和谐社会、维护社会治安、打击犯罪提供了重要的技术保障。清华大学数字电视技术研究中心在原有技术基础上，针对当前频率资源紧张的现状，所提出了图像传输带宽可变的新一代系统。该方案已经被公安部 正式接收成为其标准技术方案之一，未来不少要害行业和部门（公安、消防、电力、卫生、水利、森林防火、库区大坝安全等）都可能需要配备该系统。我们愿意与当地企业合作，根据需求进一步做好系统优化并完成产品设计，使之成为一个具有低成本、高可靠性和产业化成熟度高的产品。2 应用说明在公安、消防、救灾、反恐、卫生、安全生产和突发事件中均可应用，预计年产值在1000 万元以上。

1 成果简介（ 1） 绕射能力强，采用 340MHz 频段，具有更强的绕射能力，可在非视距环境下工作。适应突发事件下应急通信的各种复杂环境要求。 （ 2） 覆盖范围广，在典型的城市环境下单个中心站的覆盖范围可达到 15~20km。 （ 3） 抗干扰能力强，采用 CDMA 系统的全数字调制解调方式，扩频增益达到 8dB；采用前向纠错编译码，再获得编码增益 2dB（ BER＝10－5），使载噪比低于－10dB 时仍然可以正常工作，具有更强的抗干扰能力；接收端采用非相干解调技术，系统具有更强的鲁棒性。 （ 4） 抗衰落能力强，采用了 CDMA 系统的 RAKE 接收技术，具有更强的多径分集作用，特别适合城市快速移动的工作环境；采用空间分集、时间分集等多种先进的分集技术，极大增强系统的抗衰落能力。上述先进技术的采用保证了产品在复杂的工作环境下具有优势的接收灵敏度，接收电平－100dBm 时仍能保证误码率<10E-5，误帧率<1％。 （ 5） 传输数据率高，灵活可调：双向带宽 1Mbps，满足多媒体传输要求；采用 ARQ差错控制机制，链路自适应调节，大大增强无线链路传输质量；传输数据率灵活分配，可实现上下行全双工、半双工等多种数据传输方式，满足不同用户的需求。 （ 6） 优异的移动性能：通过全面的系统总体设计和多项先进技术的实施，设计移动速度可达 10000km/h；目前实际环境下的路测速度 240km/h，特别适应在机载、车载、舰载等高速移动环境下的工作要求，满足不同用户的工作需求。 （ 7） 完善的整体解决方案：提供从个人背负式到车载远端站到中心站端到端的整体集成解决方案，实现移动环境下远距离、大范围内的视频、音频、数据等多媒体信息的高速、实时、同步传输。 （ 8） 接口多样、灵活：提供调试、业务等多种数据接口和本地状态监控，使用灵活方便。对外提供几个以太网标准接口（ 10/100BASE-T 自适应），可以方便和图像编解码器和语音编解码器连接，另外还可以提供宽带数据业务接口。也可以根据用户要求提供视频和语音信号接口，连接多种视频源，更方便用户使用。 （ 9） 保密性、稳定性及可靠性强：产品采用了无线宽带扩频加密技术，实现全数字信号处理；同时使用了超大容量 FPGA 设计，提供了系统的集成度；这些都保证了系统保密性、稳定性及可靠性强。 （ 10） 采用 12V 电源供电，满足车载电平的要求。 （ 11） 充分考虑了设备的电磁兼容性、抗震性、温度、湿度等适合野外工作环境的产品特征。 （ 12） 设备安装简单、方便，周期短、难度小。2 应用说明JoMobile 移动多媒体传输系统，俗称“动中通”，适应各种工作环境，在车载、机载、舰载和背负条件下均可正常工作。在 110 公安指挥系统、部队野外作战、 119 消防救灾、银行运钞车跟踪、 112 交通处理及舰载指挥、机载传输等领域有着广泛的应用前景。 目前 JoMobile 移动多媒体传输系统已在多个项目得到了应用，并且效果良好。现给出其中一个应用实例以做参考。 北京军区驻山西某部，以 JoMobilePP 1000 移动多媒体传输系统和部队其它军用电台共同组建了一套完善的军用指挥通信平台，为部队的野外训练、军事演习和后勤保障提供了准确、实时的第一手战场资料，加强了部队上下级的指挥协调，提高了部队的快速反应能力。在不久前举行的军事演习中， JoMobilePP 1000 移动多媒体传输系统经受了实战化的考验，将战场上各个战斗单元的图像、声音和数据多媒体信息实时传送到作战指挥中心，为部队首长的及时决策、命令下达发挥了重要作用。

1 成果简介清华大学利用具有自主知识产权的 DMB－T 系统所开发出来的应急双向视频图像传输系统，在国务院应急办领导视察时获得了好评，并已经在国内部分地区获得了应用，反应良好，有效地解决了特殊情况下图像信息的传输和发送问题，如在反恐演习、奥运安保、 08年雪灾、地震灾害的现场图像回传发挥了作用。该系统对于构建和谐社会、维护社会治安、打击犯罪提供了重要的技术保障。清华大学数字电视技术研究中心在原有技术基础上，针对当前频率资源紧张的现状，所提出了图像传输带宽可变的新一代系统。该方案已经被公安部 正式接收成为其标准技术方案之一，未来不少要害行业和部门（公安、消防、电力、卫生、水利、森林防火、库区大坝安全等）都可能需要配备该系统。我们愿意与当地企业合作，根据需求进一步做好系统优化并完成产品设计，使之成为一个具有低成本、高可靠性和产业化成熟度高的产品。2 应用说明在公安、消防、救灾、反恐、卫生、安全生产和突发事件中均可应用，预计年产值在1000 万元以上。

产品详细介绍

产品特点：                            全高清图像：采用1/2.8英寸207万像素高品质图像传感器，最大分辨率可达1920×1080，输出帧率高达60帧/秒，呈现清晰逼真的高清视频，生动地展现人物的表情和动作。 多种光学变倍镜头：具有12、20倍等多种光学变倍镜头选择，镜头具有5°无畸变宽视角。 无线射频：4天线，采用4×4 MIMO和发射端波束成型（beamforming）技术，最大传输速率可达300Mbps，穿透力强，无障碍环境传输距离可达250米 ；2天线，采用2x2 MIMO+Beamforming技术，无线传输速率最高可达60Mbps，无障碍环境传输距离可达200米； 内置电池：连续供电不低于5小时；电池电量可随时查看显示； 领先的自动聚焦技术：先进的自动聚焦算法使得镜头快速、准确、稳定地完成自动聚焦。 低噪声高信噪比：低噪声CMOS有效地保证了摄像机视频的超高信噪比。采用先进的2D、3D降噪技术，进一步降低了噪声，同时又能确保图像清晰度。 多种视频输出接口：支持SDI、LAN接口；SDI、LAN接口支持音视频同时输出；SDI支持在1080P60格式下传输100米。 多种音视频压缩标准：支持265/H.264+视频压缩，支持AAC、MP3、G.711A音频压缩；支持高达1920×1080分辨率60帧/秒压缩。 音频输入接口：支持8000、16000、32000、44100、48000采样频率，支持AAC、MP3、711A音频编码。 多种网络协议：支持ONVIF、GB/T28181、RTSP、RTMP协议；支持RTMP推送模式，轻松链接流媒体服务器(Wowza、FMS)；支持RTP组播模式，支持网络全命令VISCA控制协议。 多预置位：支持多达255个预置位(遥控器设置调用为10个)。 应用场所多：会议、教育、医疗、政务、云视频、协同办公、多媒体融合、应急指挥、广播、司法、公安、军队等系统应用。

实验室是一项复杂的系统工程，涉及专业众多，更需要同时精通实验室使用知识和建筑知识作为技术基础。无论是新建、扩建、或是升级改建改造，都不单纯是选购合理的实验室家具和先进的仪器设备，还要综合考虑实验室的总体规划、合理布局和平面设计，以及强弱电、给排水、供气、通风、空调、空气净化、安全措施、环境保护等基础设施和基本条件。

北京大学物理学院“科技部极端光学创新研究团队”肖云峰研究员和龚旗煌院士领导的课题组利用超高品质因子回音壁模式光学微腔，极大地增强了表面对称性破缺诱导的非线性光学效应，得到的二次谐波转换效率提升了14个数量级。相关研究成果在线发表在《自然•光子学》(Nature Photonics)上，文章题为“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左图：表面二次谐波效应示意图；右图：光学微腔增强表面非线性效应。 二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最基本、最重要的非线性光学过程之一，被广泛地用于实现频率转换、光学调制和量子光源等。由于结构反演对称性的限制，常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面，这种反演对称性可以被打破，进而诱导出二阶非线性光学响应。然而，传统的表/界面非线性光学研究存在两个重要挑战：一是非线性转换效率极低，即使在高强度的脉冲光激发下也仅能产生极少量的二阶非线性光子；二是体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。 该项工作中，北京大学课题组利用超高品质因子回音壁光学微腔极大增强光与物质相互作用的优势，在二氧化硅微球腔中获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。为了充分发挥微腔“双增强”效应，研究人员发展了一种动态相位匹配方法，利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制，高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振。实验上获得的二次谐波转换效率达0.049% W-1，相比传统表面非线性光学，该效率增强了14个数量级。左图：实验获得的激发光和二次谐波光谱图；右图：动态相位匹配过程二次谐波功率变化。 研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析，成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号，排除了体相电四极响应的干扰。这种表面对称性破缺诱导的非线性信号有望作为一种超高灵敏度的无标记“探针”，用来检测和研究材料表面分子的结构、排布、吸收等物理与化学性质，为表面科学研究与应用提供了一个全新的物理平台；同时，该项研究发展的动态相位匹配机制具有普适性，可进一步推广到不同材料、不同形状的光学谐振腔中，有望在非线性集成光子学中发挥重要作用。 研究论文的共同第一作者是张雪悦和曹启韬同学，现分别在美国加州理工学院应用物理系和北京大学物理学院攻读博士学位，通讯作者为肖云峰研究员。论文合作者包括新加坡国立大学仇成伟教授和王卓博士、清华大学刘玉玺教授、圣路易斯华盛顿大学杨兰教授等。 研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。

高性能的相干光源是基础光物理研究和集成光子学应用的关键前提之一。近年来，具有超高品质因子的回音壁模式光学微腔已经成为研究各种新型高效光源的重要平台，实验上已经获得了包括宇称-时间反演对称激光、轨道角动量激光和微腔光学频率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征对称性导致腔中激光场通常是等强度相向传输的，严重阻碍了诸多光子学器件应用的发展，例如单向光发射、全光寄存器和非互易光传输等。迄今，要获得具有单向性的回音壁微腔手征激光，通常需要直接打破光学谐振腔的几何手征对称性。这种方法得到的激光方向性是固定的，难以动态调控其出射性质，且对谐振腔的形状设计和工艺制备要求较高。