隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，太赫茲波因超寬帶、高定向性和高分辨率等優(yōu)勢(shì)，成為6G通信的重要頻譜資源。然而，頻率升高帶來(lái)的路徑損耗加劇和信號(hào)源輸出功率降低等問(wèn)題，使系統(tǒng)對(duì)高精度、低損耗、大視場(chǎng)的波束控制器件提出嚴(yán)苛要求。?
近日，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所秦華團(tuán)隊(duì)提出并研制了基于氮化鎵肖特基二極管（GaN SBD）的無(wú)源太赫茲相控陣芯片原型，其工作頻率為0.32 THz，陣列規(guī)模為32×25。這一芯片利用GaN SBD的高速變?nèi)萏匦詫?shí)現(xiàn)陣列天線諧振模式的動(dòng)態(tài)調(diào)控，支持模擬和數(shù)字調(diào)相兩種工作模式。在0至210°的連續(xù)相位調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，平均插入損耗為5 dB，調(diào)制速率超過(guò)200 MHz，平均相位調(diào)節(jié)誤差為1.8°。
進(jìn)一步，針對(duì)現(xiàn)有GaN晶圓材料的非均勻性和SBD工藝偏差導(dǎo)致陣元間相位調(diào)節(jié)存在偏差的問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)提出了基于差分進(jìn)化的控制策略，使主瓣增益提升了4.2 dB，并有效抑制了旁瓣水平。在±45°掃描范圍內(nèi)，波束增益為18 dBi。基于該芯片，團(tuán)隊(duì)演示驗(yàn)證了目標(biāo)的跟蹤定位和信號(hào)的定向傳輸?shù)裙δ堋?o:p>?
相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。
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基于GaN SBD的無(wú)源太赫茲相控陣芯片
（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院）