隨著無線通信技術(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,成為6G通信的重要頻譜資源。然而,頻率升高帶來的路徑損耗加劇和信號源輸出功率降低等問題,使系統(tǒng)對高精度、低損耗、大視場的波束控制器件提出嚴苛要求。

近日,中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所秦華團隊提出并研制了基于氮化鎵肖特基二極管(GaN SBD)的無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)萏匦詫崿F(xiàn)陣列天線諧振模式的動態(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200 MHz,平均相位調(diào)節(jié)誤差為1.8°。

進一步,針對現(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)存在偏差的問題,該團隊提出了基于差分進化的控制策略,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,團隊演示驗證了目標的跟蹤定位和信號的定向傳輸?shù)裙δ堋?/p>

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。

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基于GaN SBD的無源太赫茲相控陣芯片