一种基于透镜天线的宽带太赫兹准光检波器（英文）

设计了一种能够工作在140~325 GHz频带的宽带准光检波器,由一颗高阻硅透镜和单片集成检波芯片组成.设计并加工出双缝天线,在天线馈电端集成了肖特基二极管,该紧凑结构使其能够接收空间中的太赫兹辐射并转换为基带信号.为增强片上天线的方向性,利用MLFMM算法进行了扩展半球硅透镜的设计和优化,实现了良好的辐射特性.通过测试,天线在220 GHz和324 GHz处的辐射增益分别为26 dB和28 dB.在140~325 GHz,检波器测试得到的响应率可达到1 000~4 000 V/W,对应的等效噪声功率(NEP)估算为0.68~2.73pW/Hz(1/2).     

一种高集成高空间分辨率220 GHz检波器（英文）

设计了一种高集成检波器,其包含贴片天线、匹配电路、肖特基二极管和透镜.在中芯国际130 nm工艺下将天线、匹配电路、肖特基二极管集成到一个芯片上,检波器的集成度相比于分离式有了明显的提高.为增强片上天线的方向性,进行了带有空气腔的尼龙透镜的设计和优化.透镜上的空气腔不但提供了组装空间而且减小了透镜体积.通过测试,天线在220 GHz辐射增益为22 dB,其中透镜贡献约为20 dB.检波器测试得到的响应率可达到130~150 V/W,等效噪声功率计算为400~460 pW/Hz~(1/2).     

一种高集成高空间分辨率220 GHz检波器

本文设计了一种高集成检波器,其包含贴片天线、匹配电路、肖特基二极管和透镜。在中芯国际130nm工艺下将天线、匹配电路、肖特基二极管集成到一个芯片上,检波器的集成度相比于分离式有了明显的提高。为增强片上天线的方向性,进行了带有空气腔的尼龙透镜的设计和优化。透镜上的空气腔不但提供了组装空间而且减小了透镜体积。通过测试,天线在220 GHz辐射增益为22 dB,其中透镜贡献约为20dB。检波器测试得到的响应率可达到130-150V/W,对应的等效噪声功率（NEP）估算为400-460 。     

太赫兹准光混频器的设计与实现

设计了一种用于太赫兹接收机的准光混频器。该混频器主要由肖特基二极管集成平面天线和高阻硅透镜2部分组成,其中肖特基二极管的截止频率为3.5 THz。平面双缝天线、螺旋天线、对数周期天线分别与肖特基二极管进行一体化集成,再通过高阻硅透镜来消除介质表面波,以达到改善天线辐射性能的目的。所设计的准光混频器工作频率为340 GHz,并对该混频器的检波性能、方向图和混频性能进行了测试,其变频损耗小于15 dB。     

亚毫米波太赫兹集成天线测试系统及测试精度分析

集成天线代表了近年来天线技术的重大成就,为毫米波天线设计开辟了新思路。国内首套亚毫米波太赫兹集成天线测试系统由上海交通大学和中国电子科技集团第四十一研究所合作建成,该系统主要包括矢量网络分析仪、扩频模块、探针台、天线转台、控制机以及控制软件部分。能够在远场条件下完成18~325 GHz频率范围 内的片上天线的阻抗及辐射特性测试。文章介绍了系统框架原理,分析了影响系统测试精度的若干关键因素如系统底噪、探针辐射特性、探针阻抗特性、高密度泡沫载物台、吸波材料等对集成天线测试精度的影响,给出了系统可测增益的动态范围,最后测试了一款94 GHz片上集成天线,测试结果与仿真结果吻合良好。     

基于CMOS工艺毫米波宽带片上天线

设计了一种基于0.18μm互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS）工艺的94GHz频段宽带片上天线。该天线采用改进的单极子天线形式,以实现较宽的阻抗带宽。天线馈电形式采用共面集成波导（CPW）馈电结构,该结构便于毫米波天线探针台测试系统测试。此外,通过采用全波仿真软件HFSS,对天线衬底尺寸对天线阻抗和辐射性能的影响进行对比分析。所设计的天线工作频带（|S11|≤-10dB）为74~117.6GHz,94GHz频点处的增益为1.35dBi。该天线具有工作频带宽、辐射性能好等特性,可实现天线与IC芯片的一体化片上集成,满足宽带无线通信系统或毫米波雷达系统高集成度、小型化的应用需要。     

硅基微小Koch分形技术天线的设计和制作

采用微电子加工工艺在高电阻率硅片上设计和制备了微小双波段分形天线,测试得到天线基本为全向辐射,增益为2.5dBi,谐振频率分别为6.9GHz和21.7GHz,反射系数分别为22dB和32dB,此天线的设计制造利于IC集成.文章还重点对天线的制作工艺进行了详细地介绍,对于以后此类研究具有一定的参考价值.     

一种小型宽带双极化5G基站天线

设计了一种适用于2G/3G/4G/5G移动通信的小型宽带±45°双极化基站天线。该天线由2对偶极子辐射片、2条微带馈线和1块反射板组成,辐射臂和微带馈线采用双面印刷工艺印刷在0.8 mm厚的FR4板,并固定放置于开有圆形槽的反射板上。对天线实物进行加工测试,测试结果表明,端口1工作频段为1.82~3.60 GHz,端口2工作频段为1.64~3.41 GHz;工作频段内,反射系数小于-10 dB,端口隔离度优于18 dB;交叉极化比在视轴方向大于17 dB,±60°方向大于15 dB;半功率波束65°左右,前后比优于18 dB,测试和仿真结果较吻合。所设计天线带宽宽,尺寸小,且制作工艺简单,成本低廉,适合批量生产,应用于5G移动通信基站中。     

（英）D波段辐射计前端的设计与应用

设计了D波段直接检波式辐射计前端,主要包括D波段检波器模块、D波段低噪声放大器模块和D波段标准增益喇叭天线.基于商用零偏二极管HSCH-9161研制出D波段检波器,测试结果显示在D波段内,最高灵敏度接近1 600 mV/mW,当频率小于140 GHz时,灵敏度大于400 mV/mW,在大于140 GHz频段内,灵敏度优于120 mV/mW.基于自研D波段低噪声放大器芯片研制出D波段低噪放模块,测试结果显示最大增益为10.8 dB@139 GHz,在137~144 GHz频率范围内,增益大于7.8 dB,输入端回波损耗优于5 dB,输出端回波损耗优于8.5 dB.最终搭建D波段直接检波式辐射计前端进行成像实验验证.     

基于GaN TMIC集成片上天线技术的太赫兹功率放大器

介绍了一种由矩形微带贴片天线和功率放大器一体化集成设计的发射类型单片太赫兹集成电路.该电路采用 GaN HEMT 工艺制备, 实现了高功率密度和高效集成.片上天线被设计为功率放大器输出端接的功率辐射器和频率相关的输出负载调谐器.采用负载牵引技术实现了放大器与天线之间良好的阻抗匹配.在 100~110 GHz的频带范围内, 功率放大器的平均输出功率为 25.2 dBm, 平均功率附加效率（PAE） 为5.83%.单片太赫兹集成电路具有良好的辐射特性, 芯片的10 dB带宽为 1.5 GHz, 在109 GHz估算的等效各向同性辐射功率 （EIRP） 为 25.5 dBm.     

太赫兹双频缝隙贴片天线的设计

提出了一种工作在太赫兹频段的双频缝隙贴片天线。在天线辐射贴片上加载“C”、“E”型辐射缝隙,改变天线表面电流的路径来实现双频特性。通过HFSS 15.0仿真软件对天线模型进行仿真,天线可以同时在300 GHz(291～306 GHz)和640 GHz(632～656 GHz)的频段下工作,最大增益达到了7.38 dB和10.50 dB。该双频天线结构简单,各项性能指标稳定,对于工作在太赫兹频段上的通信系统和无线传输系统具有一定的应用价值。     

A V-band quasi-optical GaAs HEMT monolithic integrated antenna and receiver front end

A single-chip monolithic integrated V-band folded-slot antenna with two Schottky-barrier diodes and a local oscillator source is developed as a quasi-optical receiver for the first time. The monolithic microwave integrated circuit consists of a voltage-controlled oscillator (VCO), a coplanar waveguide (CPW)-to-slotline transition, a low-pass filter, a folded-slot antenna, and a 180/spl deg/ single balanced mixer. The chip is fabricated based on the 0.15-/spl mu/m GaAs high electron-mobility transistor technology and the overall chip size is 3/spl times/1.5 mm/sup 2/. A finite-difference time-domain method solver is also developed for analyzing the embedded impedance characteristics of the folded-slot antenna to design the mixer. The chip is placed on an extended hemispherical silicon substrate lens to be a quasi-optical receiver. The performance of the receiver is verified by experimental measurements. The VCO has achieved a tuning range from 61.9 to 62.5 GHz and approximately 9.3-dBm output power. The CPW-to-slotline transition has bandwidth from 50 to 70 GHz. The mixer results in 15-dB single-sideband conversion loss and the receiving patterns of the IF power are also measured.     

集成AlGaN/GaN HEMT混频探测器的太赫兹矢量测量系统

矢量测量是表征太赫兹波段天线与准光系统波束特性的主流技术。该文介绍了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-electron-mobility transistor, HEMT)混频探测器的太赫兹矢量测量系统。该系统核心器件为以准光-波导为耦合方式的高灵敏度太赫兹混频探测器,在340 GHz频率外差模式下,其噪声等效功率达-113 dBm/Hz。为了抑制系统相位噪声,搭建了基于二次下变频原理的硬件电路。通过对固定位置天线的长时间测量,表明系统相位稳定度优于4°,系统最小可测功率达到119 nW。基于相干AlGaN/GaN HEMT混频探测器实现了太赫兹连续波幅度和相位分布测量,该工作为后续阵列化太赫兹矢量测量提供了基础。     

Dual-Double Slot Antennas Fabricated with Single Superconducting Film for Millimeter Wave Camera

We propose an entirely plane-structure camera for millimeter wave astronomy, in order to reduce production cost and time. The camera is composed of a silicon lens-let, antennas, feed lines, and detectors made from the same superconducting aluminum film on a silicon substrate. A couple of double-slot antennas are located the same focal plane of a small substrate lens to enhance the packing density of detectors and observation efficiency. To achieve high sensitivity, we adapted a microwave kinetic inductance detector as a photon sensor, which consists of a superconducting microresonator. We examined the optical performance of the camera attached to a silicon lens array at 220 GHz in a 0.3 K cryostat. The measured beams were in good agreement with the calculations within the dynamic range of the setup (20 dB). Polarization misalignments between the dual-double slot antenna were less than 2^°, and cross-polarization level was around ?7 dB. The relatively high cross-polarization would be explained by an antenna crosstalk mediated by quasiparticle diffusion.     

A 94-GHz aperture-coupled micromachined microstrip antenna

This paper presents an aperture-coupled micromachined microstrip antenna operating at 94 GHz. The design consists of two stacked silicon substrates: (1) the top substrate, which carries the microstrip antenna, is micromachined to improve the radiation performance of the antenna and (2) the bottom substrate, which carries the microstrip feed line and the coupling slot. The measured return loss is -18 dB at 94 GHz for a 10-dB bandwidth of 10%. A maximum efficiency of 58±5% has been measured and the radiation patterns show a measured front-to-back ratio of -10 dB at 94 GHz. The measured mutual coupling is below -20 dB in both E- and H-plane directions due to the integration of small 50-μm silicon beams between the antennas. The micromachined microstrip antenna is an efficient solution to the vertical integration of antenna arrays at millimeter-wave frequencies     

星载太赫兹辐射计天线系统设计与分析

设计了一套星载太赫兹辐射计天线系统, 分别由偏置大口径卡塞格伦反射面天线和前端准光学馈电网络组成, 可以实现300 GHz、380 GHz和425 GHz三个频率通道同步接收电磁波辐射信号.详细介绍了准光学馈电网络的设计原理以及馈电组件的设计过程, 通过仿真分析可以验证馈电网络的输出参数完全满足设计指标要求.还介绍了太赫兹辐射计天线模型的建立过程, 通过分析并计算各频率通道的远场辐射特性, 结果表明:天线系统具有高增益、高隔离度等良好的辐射特性, 其主要电性能参数, 如主波束效率、交叉极化水平等, 明显优于其他辐射计系统参数, 有效地验证了该天线系统设计方案的合理性与可行性.     

基于准光技术的亚毫米波单脉冲天线

基于准光技术在亚毫米波频段设计分析了一种单脉冲天线。采用时域有限差分(FDTD) 方法结合斯特拉顿-朱兰成(Stratton-Chu)公式对该准光单脉冲天线的辐射性能进行了严格的仿真分析。为了进一步抑制辐射和波束方向图的副瓣电平,引入了修正的介质双曲透镜。仿真结果表明,该单脉冲介质透镜天线具有良好的辐射特性,其中和波束的副瓣电平小于-11.9 dB,差波束的零深低于-30.0 dB,不平衡度小于0.50 dB。     

A 140-170-GHz low-noise uniplanar subharmonic Schottky receiver

A 150-GHz Schottky diode subharmonic receiver based on a coplanar-waveguide-fed double-folded-slot (DFS) antenna is presented in this paper. The DFS antenna is placed on an extended hemispherical high-resistivity silicon substrate lens to achieve a high directivity and a high coupling to a Gaussian beam efficiency. The uniplanar receiver results in a 12±0.5-dB measured double-sideband conversion loss at 144-152 GHz for a 8-10 mW local-oscillator power at 77 GHz, and has a wide-hand ⩽13-dB conversion loss over 30 GHz of bandwidth (140-170 GHz). The measured conversion loss includes silicon lens absorption and reflection losses, as well as IF mismatch losses. The applications are in new small aperture (7.5-cm lenses) collision-avoidance radars at 150 GHz