面向6G的毫米波和太赫兹通信技术研究

为解决传统毫米波和太赫兹通信技术通讯速率低的问题,面向6G设计毫米波和太赫兹通信技术。面向6G提取太赫兹频段,构建毫米波和太赫兹通讯质量认知图模型,优化毫米波和太赫兹通信质量转换函数,通过设备注册、密钥预分配,实现毫米波和太赫兹通信。设计实例分析,结果表明,设计技术通讯速率明显高于对照组,能够解决传统技术通讯速率低的问题。     

第46届国际红外毫米波与太赫兹会议综述：太赫兹辐射源的最新研究进展

太赫兹波段介于微波与红外之间,具有许多独特的优势,如对许多物质的穿透能力、较低的光子能量等。这使得太赫兹技术在生物医学、安全检测、通信等领域具有广泛的应用前景。太赫兹辐射源是太赫兹技术的核心组件,其发展水平直接决定了太赫兹技术在各个应用领域的性能和前景。第46届国际红外毫米波与太赫兹会议聚焦了太赫兹辐射源的最新研究成果,展示了在新型辐射源、集成技术及优化设计等方面的重要进展。本文根据近段时间红外毫米波与太赫兹相关国际关会议报告的内容,总结并展示了不同类型太赫兹辐射源最前沿的研究内容与方向。这些成果为太赫兹技术在各个应用领域的进一步发展奠定了坚实基础。     

基于合成技术的毫米波太赫兹固态功放研究进展

随着下一代通信和装备向着更大带宽和更高精确度的方向发展,毫米波太赫兹频段成为微波技术研究的重点方向。发射功率是太赫兹系统中的关键指标,功率的大小直接决定了系统的作用距离。近些年来,毫米波太赫兹频段的固态功率器件取得了显著进步,推动了国内外太赫兹固态功率放大器的工程实现。本文介绍了国际上毫米波太赫兹频段功率合成技术和固态功放的研究现状,以及我国特别是南京电子器件研究所在W波段与G波段基于径向功率合成技术、矩形波导合成技术以及硅基波导合成技术的固态功放模组的最新研究进展。     

毫米波化合物半导体材料研究进展

毫米波集成电路成为毫米波系统应用中必不可少的核心技术,化合物半导体材料砷化镓、磷化铟无疑在毫米波集成电路制造中占据重要地位,继砷化镓、磷化铟占据毫米波芯片衬底材料主流之后,以氮化镓材料为代表的第三代半导体材料逐渐成为目前国际毫米波芯片制造的材料研究热点。本文对以砷化镓、磷化铟、氮化镓为代表的毫米波化合物半导体材料技术及其发展,进行了总结与展望。     

硅基太赫兹集成电路研究进展北大核心CSCD

太赫兹波处在亚毫米波与远红外光之间,应用于无线通信具有比微波通信更大的传输带宽和传输速率,在大数据无线通信等方面具有巨大的应用潜力。特征频率逐渐达到太赫兹频段的硅基集成电路工艺,为高集成度低成本太赫兹通讯电路的实现提供了可能。本文综述了近年来硅基太赫兹集成电路的研究进展,论述了硅基太赫兹集成电路设计在有源器件模型、互连结构、电路设计方法等方面面临的挑战,并对硅基太赫兹集成电路的发展趋势进行了讨论。     

无线通信应用太赫兹技术研究进展

在过去的几年里,由于不同频段电磁频谱的传播特性差异、对带宽需求以及技术利用能力提升,无线通信应用的电磁频谱不断提高。在通信领域,为满足无线数据传输需求的爆炸性增长,特别是5G通信的发展,毫米波中低频段应用已经成功实现工程化并开始商业化。而对于以光波为载体的更高频率电磁波的光通信,也已经发展了几十年。在常规无线电波(毫米波)与常规光学(远红外)之间,存在着一段长期未能有效利用的空闲频谱资源,目前被统称为太赫兹频段(0.1~10 THz)。太赫兹频段在高速无线通信领域具备明显优势,成为有潜力的6G通信核心技术。可以预见,对这项技术的使用将助力6G通信实现网络全覆盖、高度智能化及网络安全性全面提升的愿景。文章主要关注通信领域,重点介绍了太赫兹频段的特点、构建太赫兹系统功能的器件类型与工艺集成实现技术。最后,预测了太赫兹通信技术的一些应用场景,进而显示出该技术对通信领域和人们日常生活的促进作用。     

太赫兹与毫米波技术

正征稿类型《红外与毫米波学报》研究论文综述论文征稿范围太赫兹光子学与电子学太赫兹源太赫兹探测太赫兹功能器件太赫兹人工材料太赫兹等离激元太赫兹测量与谱仪太赫兹混频、放大与调制太赫兹天线、传输与通信太赫兹传感、探测与成像毫米波雷达传感器毫米波器件与应用太赫兹与毫米波位于传统的红外与微波的过渡区域,是电磁频谱中具有重大科学意义和前景的频段。近年太赫兹-毫米波相关的材料、器件和技术发展迅速,     

B5G毫米波和太赫兹技术的背景、应用和挑战

认为在后5G(B5G)和6G时代,毫米波和太赫兹通信在地面无线移动通信及空间通信中都将发挥重要作用。从发展的预期来看,B5G将扩展到毫米波高端频谱,而6G将扩展到太赫兹频段。要将高频毫米波和太赫兹通信推向实际部署,还需要解决射频器件、天线、信号处理复杂度、空间信道建模、组网的一系列关键问题。     

专题导读

随着5G通信逐渐趋于成熟和商业化,针对6G通信的研究已经在世界范围内展开。太赫兹频段(0.1 THz-10THz)处于宏观电子学和微观光子学的过渡区域,频谱资源十分丰富,是目前尚未全面开发应用的唯一频谱“空隙”。相比于5G采用的毫米波通信,太赫兹通信可提供10倍的信道带宽,是实现未来6G超高速无线传输的重要手段。因此,业界对于使用太赫兹频段作为6G新频谱的观点较统一,认为太赫兹通信在增强宽带、微纳尺度网络和天地一体化网络等领域具有应用前景。     

太赫兹应用分析和展望

以6G需求为抓手引入了太赫兹技术,介绍了太赫兹的研究背景和国内外研究现状。之后结合太赫兹的频谱范围,对太赫兹频段和毫米波以及红外光进行了详细对比分析,发现了太赫兹特有的一些频谱特性,包括宽带性、低能性、电磁特性和特征谱等,并进一步挖掘基于这些频谱特性的应用,研究表明,太赫兹未来可应用于军事、医疗、检测和通信等诸多领域,对于仍存在的挑战和瓶颈,中国联通将联合产业界一同推动解决,最大化发挥太赫兹应用潜力。     

太赫兹波的几个基本问题

介绍了用于加工太赫兹波元件的微机械加工技术(铣削、放电加工、电铸、湿法腐蚀Si、干法腐蚀Si、厚光刻胶:SU-8和LIGA)及其最新结果。重点描述了应用于太赫兹波的器件和集成电路,如将可用于太赫兹波的各种新颖二极管、半导体纳米器件、新的高电子迁移率晶体管、毫米波集成电路、量子器件、红外器件、量子级联激光器(单极级间跃迁激光器)。基于带间跃迁量子机理的半导体器件(譬如量子级联激光器)的频率极限高于与半导体能带隙相关器件的频率,其大多数体半导体的频率可以达到10THz以上。但是,基于经典的电子扩散传输机理的二极管、三极管的高频极限则受限于渡越时间和寄生参数RC时间常数。     

高速宽带应用的毫米波CMOS集成电路

近年来,随着可应用于几个Gb/s无线通信的非许可60GHz频段的开放,低成本的毫米波单片集成电路已成为研究和开发的热点。论文简述了CMOS射频集成电路的发展历史,介绍了IEEE 802.15.3工作组提出的60GHzISM毫米波工作频段的特性,阐述了毫米波CMOS集成电路设计的若干关键技术。     

固态微波毫米波器件技术进展

固态微波毫米波半导体材料与器件、固态微波毫米波电路与模块、毫米波与太赫兹技术以及新型固态微波毫米波器件在近年来有很大的发展,在相控阵雷达、电子战、军民用通信领域有广泛的应用前景。当前这些器件应用较为集中于各类T/R组件。文章按固态微波毫米波半导体材料与器件、固态微波毫米波电路与模块、毫米波与太赫兹技术以及新型固态微波毫米波器件的顺序,概要介绍了固态微波毫米波技术的新进展。     

太赫兹通信关键技术与发展愿景

6G研究已启动,太赫兹通信技术以其支持超大带宽资源和超高通信速率等技术特点成为未来6G愿景实现的关键候选技术。从太赫兹通信技术特点出发,讨论了太赫兹通信未来可能的应用场景,系统分析了太赫兹通信的关键技术方向、产业发展现状与面临挑战,最后提出了未来太赫兹通信技术的目标愿景与发展建议。     

应用于柔性电子的超薄硅基芯片研究进展北大核心

柔性电子技术在近些年得到了快速发展，越来越多的柔性电子系统需要柔性、高性能的集成电路来实现数据处理和通信。通过减薄硅基芯片可以获得高性能的柔性集成电路，但是硅基芯片减薄之后的性能有可能发生变化，并且在制备、转移、封装的过程中极易产生缺陷或者破碎，导致芯片性能退化甚至失效。因此，超薄硅基芯片的制备工艺和柔性封装技术对于制备高可靠性的柔性硅基芯片十分关键。在此背景下，文章综述了柔性硅基芯片的力学和电学特性研究进展，介绍了几种超薄硅基芯片的减薄工艺和柔性封装前沿技术，并对超薄硅基芯片在柔性电子领域的应用和发展进行了总结和展望，为柔性硅基芯片技术的进一步研究提供参考。     

硅基太赫兹技术及未来趋势

不同于传统的太赫兹组件,基于硅基的太赫兹系统在大规模使用情况下具有成本低,尺寸小,集成度高,操作性强,更容易实现大阵列等特点。近10年来,随着硅基半导体技术的快速发展和硅基工艺晶体管的截止频率提升,硅基太赫兹系统芯片的设计发展迅猛。本文将主要从硅基太赫兹源、硅基太赫兹成像芯片、硅基太赫兹通信芯片、硅基太赫兹雷达芯片四个方面对当前的硅基太赫兹系统芯片的研究现状和发展趋势进行综述。     

模拟微电子及应用技术前沿研究进展

我们所处的物理世界是模拟的。在现代信息与通信技术(ICT)、计算系统中,模拟电子的作用包括物理世界感应与交互、计算、控制、数据转换、通信、供电和测量等环节。以模拟集成电路为主体的模拟微电子器件是当今几乎所有以数字为中心的系统中的关键组件,对未来信息技术的发展至关重要。为了实现以5G、6G通信为代表的新一代ICT、工业4.0、物联网等信息社会的基础设施建设目标,其首要和必要条件是通过模拟硬件取得根本性突破,实现物理世界与机器交互的智能感知、认知和处理。为此要求模拟电子器件技术在无线信号链集成电路、计算范式与架构、高精度感知控制,以及模拟微电子技术的设计、工艺和封装测试技术、特定应用等方面开展研究,解决诸如计算范式与架构创新、压缩感知、新架构创新所需的工艺技术、毫米波和太赫兹等高频段集成电路开发所带来的各种挑战。文章从无线信号链集成电路、边缘机器学习中的模拟技术、高精度感知与控制、重要工艺创新等方面探讨了模拟微电子及应用技术前沿的最近研究进展,显示了未来模拟电子技术的关键发展趋势。     

低耗低剖面单层波导阵列天线研究

新型单层波导阵列天线具有低耗、低剖面、结构紧凑、实用性强等诸多优点, 在毫米波甚至太赫兹无线通信领域具有巨大应用潜力, 是当前的研究热点。 文章首先介绍了用于构建波导阵列天线的几类波导馈电网络的特点, 指出E 面波导馈电网络在毫米波应用领域的优势,接着针对E 面波导在单层并馈波导阵列天线和Butler矩阵多波束阵列天线方面的研究展开叙述,最后给出了可应用在单层波导阵列天线中的开口波导辐射单元在实现多频和圆极化等不同功能上的最新研究进展。 文章对于低耗低剖面单层波导阵列天线的发展及其应用具有参考价值。     

非相干光子辅助太赫兹通信系统综述

太赫兹通信技术以其丰富的频谱资源已成为未来6G移动通信实现“通信全频谱”的关键候选技术。由于结构简单、易集成、低成本和低功耗等独有优势，基于包络检波方式的非相干光子辅助太赫兹通信系统受到研究者们的广泛关注与青睐。本文在总结非相干光子辅助太赫兹通信系统的结构、特点及其涉及的关键技术的基础上，介绍了近几年来国内外有关太赫兹包络检波器和基于包络检波器的非相干光子辅助太赫兹通信系统的研究现状和突出成果。此外，还对基于幅度调制和基于同相正交(IQ)调制的非相干光子辅助太赫兹通信系统分别进行了详细的论述，并比较了各自的优缺点。最后，展望了未来面向6G的非相干光子辅助太赫兹通信系统及其关键器件的发展方向。     

共振隧穿二极管THz辐射源研究进展

太赫兹技术被称为“改变未来世界十大技术之一”,对基础科学研究、国民经济发展和国防建设具有重要意义,尤其在未来6G通信方面举足轻重。太赫兹波源是整个太赫兹技术研究的基础,也是太赫兹应用系统的核心部件。近年来,共振隧穿二极管(RTD)型太赫兹波源因体积小,质量轻,易于集成,室温工作,功耗低等特点受到广泛关注,为太赫兹波推广应用开辟了新的途径。通过文献分析,本文从器件材料技术、主要工艺及器件性能等方面对InP基与GaN基RTD太赫兹振荡器的发展进行评述,并探讨了InP基与GaN基RTD太赫兹振荡器件的研究方向。