硅基太赫兹发射机集成电路研究进展

近年来,太赫兹频段作为下一代6G通信技术的备选频段受到了广泛关注,太赫兹也成为研究热点。太赫兹集成电路(芯片)是推动各种太赫兹应用系统快速发展的关键。随着硅基工艺的特征频率/最大振荡频率(fT/fmax)不断提高,采用低成本硅基工艺,在太赫兹频段实现全集成的硅基太赫兹发射机成为可能。本文简要综述了基于硅基工艺的太赫兹发射机芯片技术的重要研究进展,包括150 GHz直接上变频发射机芯片、220 GHz滑动中频超外差发射机芯片,以及D波段直接调制发射机芯片。实验测试验证了太赫兹频段在高速通信应用中的优势,硅基太赫兹收发集成电路有望成为6G系统中突破高速数据速率需求的关键技术。

基于太赫兹单片集成电路的560 GHz次谐波混频器设计

基于太赫兹单片集成技术,设计并加工了一款560 GHz次谐波混频器。建立了二极管的三维电磁模型进行全波仿真,并结合二极管SPICE参数模型,获得了包括寄生参数和本征参数的二极管完整模型。基于半分部−半整体设计法对电路进行了仿真优化,既具有灵活性,电路整体尺寸也较小。整体电路设计在3μm厚的GaAs薄膜上,有效地抑制了高次模的传输,同时降低传输损耗。通过铺大面积的梁氏引线提供足够的应力支撑,提高电路的稳定性。实验结果表明:本振驱动功率3 mW下,混频器在520~600 GHz射频范围内变频损耗小于11 dB。

毫米波太赫兹集成电路与工艺

近年来,毫米波已逐渐成为5G/6G移动通信、卫星通信、下一代无线互联网、智慧交通、制导、射电天文等重大工程应用领域的核心支撑技术,太赫兹也逐渐成为研究热点。毫米波太赫兹集成电路(芯片)又是推动各种毫米波太赫兹应用系统快速演进的关键。文章对毫米波太赫兹技术的一些重要应用领域和毫米波太赫兹集成电路的研究进展及相关工艺进行了简要综述,分析了不同工艺下芯片的性能特点及其合适的应用场景。

截止频率1.2 THz的GaN肖特基二极管及其三倍频单片集成电路

通过设计不同掺杂浓度和厚度的GaN低掺杂外延层,制造了两款SiC基GaN肖特基势垒二极管(Schott⁃ky barrier diode,SBD)。结果显示在低掺杂层厚度为80 nm,掺杂浓度为8×10^(17)cm^(−3)条件下制备的GaN SBD截止频率高达1.2 THz。基于该SBD管芯制备了平衡式三倍频单片集成电路,室温下三倍频电路在305~330 GHz频段内连续波饱和输出功率大于10 mW,带内最大输出功率达25 mW,最高倍频效率达到3.3%。

硅基太赫兹集成电路研究进展

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。

CMOS毫米波亚毫米波集成电路研究进展

近年来,随着工艺的不断进步,硅基集成电路已突破了仅适用于数字电路和低频模拟电路的传统观念,迅速拓展到毫米波甚至亚毫米波频段。在未来10年内,硅基工艺将具备覆盖毫米波频段的能力,并在部分器件与系统上实现到亚毫米波频段或太赫兹的跨越。我国在该领域起步稍晚,但在国家重点基础研究发展计划("973"计划)、国家高技术研究发展计划("863"计划)和自然科学基金等的支持下,已快速开展研究并取得进展。文中概要介绍了国际上在硅基毫米波亚毫米波集成电路与系统方面的研究背景和我国特别是东南大学毫米波国家重点实验室在CMOS毫米波亚毫米波集成电路方面的最新研究进展。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第10期专栏征稿主题:太赫兹雷达通信感知一体化

随着6G研究的进展,太赫兹雷达、通信和感知一体化已经成为重要的发展方向,汇集当前太赫兹技术在芯片与集成电路、天线与阵列天线、雷达通信频谱共享和通感算一体理论方面的最新成果,推进对太赫兹通感算一体化技术的研究和验证,积累不同场景下信道测量和建模的数据以及RIS增强实现,并在小型化、3D立体成像、太赫兹质谱检测、太赫兹组网、移动性等方面展开更加深入的研究,为星间通信、星地一体化网络等关键技术奠定基础,为我国争取频谱资源实现国际引领,有力推动产业化。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第10期专栏征稿主题:太赫兹雷达通信感知一体化

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《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第10期专栏征稿 主题:太赫兹雷达通信感知一体化

随着6G研究的进展,太赫兹雷达、通信和感知一体化已经成为重要的发展方向,汇集当前太赫兹技术在芯片与集成电路、天线与阵列天线、雷达通信频谱共享和通感算一体理论方面的最新成果,推进对太赫兹通感算一体化技术的研究和验证,积累不同场景下信道测量和建模的数据以及RIS增强实现,并在小型化、3D立体成像、太赫兹质谱检测、太赫兹组网、移动性等方面展开更加深入的研究,为星间通信、星地一体化网络等关键技术奠定基础,为我国争取频谱资源实现国际引领,有力推动产业化。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第10期专栏征稿 主题:太赫兹雷达通信感知一体化

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《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第10期专栏征稿 主题:太赫兹雷达通信感知一体化

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随着6G研究的进展,太赫兹雷达、通信和感知一体化已经成为重要的发展方向,汇集当前太赫兹技术在芯片与集成电路、天线与阵列天线、雷达通信频谱共享和通感算一体理论方面的最新成果,推进对太赫兹通感算一体化技术的研究和验证,积累不同场景下信道测量和建模的数据以及RIS增强实现,并在小型化、3D立体成像、太赫兹质谱检测、太赫兹组网、移动性等方面展开更加深入的研究,为星间通信、星地一体化网络等关键技术奠定基础,为我国争取频谱资源实现国际引领,有力推动产业化。

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随着6G研究的进展,太赫兹雷达、通信和感知一体化已经成为重要的发展方向,汇集当前太赫兹技术在芯片与集成电路、天线与阵列天线、雷达通信频谱共享和通感算一体理论方面的最新成果,推进对太赫兹通感算一体化技术的研究和验证,积累不同场景下信道测量和建模的数据以及RIS增强实现,并在小型化、3D立体成像、太赫兹质谱检测、太赫兹组网、移动性等方面展开更加深入的研究,为星间通信、星地一体化网络等关键技术奠定基础,为我国争取频谱资源实现国际引领,有力推动产业化。

《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第10期专栏征稿 主题:太赫兹雷达通信感知一体化

随着6G研究的进展,太赫兹雷达、通信和感知一体化已经成为重要的发展方向,汇集当前太赫兹技术在芯片与集成电路、天线与阵列天线、雷达通信频谱共享和通感算一体理论方面的最新成果,推进对太赫兹通感算一体化技术的研究和验证,积累不同场景下信道测量和建模的数据以及RIS增强实现,并在小型化、3D立体成像、太赫兹质谱检测、太赫兹组网、移动性等方面展开更加深入的研究,为星间通信、星地一体化网络等关键技术奠定基础,为我国争取频谱资源实现国际引领,有力推动产业化。

基于InP HEMT的太赫兹分谐波混频器芯片设计

基于70 nm InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款175~205 GHz分谐波混频器太赫兹单片集成电路(TMIC)。使用三线耦合Marchand巴伦实现本振信号的平衡-不平衡转换。在射频端口设计了紧凑型耦合线结构的带通滤波器,实现对射频信号低损耗带通传输的同时缩小了芯片尺寸。测试结果表明混频器在175~205 GHz频率范围内,单边带(SSB)变频损耗小于15 dB,典型值14 dB。混频器中频频带为DC~25 GHz,射频端口对本振二次谐波信号的隔离度大于20 dB。芯片尺寸为1.40 mm×0.97 mm,能够与相同工艺的功率放大器、低噪声放大器实现片上集成,从而满足太赫兹通信等不同领域的应用需求。

基于GaN TMIC集成片上天线技术的太赫兹功率放大器（英文）

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.

InP基三端太赫兹固态电子器件和电路发展

随着微电子技术的飞速发展,半导体器件的截止频率已经进入到太赫兹频段,太赫兹电路的频率特性得到极大发展。以固态器件为基础的太赫兹电路的工作频率进入到THz频段。本文重点介绍InP基双极器件和场效应器件的发展以及在太赫兹电路和系统中的应用。

太赫兹片上集成放大器研究进展

针对当前太赫兹科学与技术发展的状态和瓶颈问题,重点讨论太赫兹电路中的核心部件——片上集成放大器的研究进展情况。根据太赫兹芯片设计和加工不同基底材料,比较了磷化铟和砷化镓制成化合物太赫兹放大单片与体硅和锗化硅制成的硅基片上集成放大器两大类,并对不同材料体系下的电路拓扑和指标进行了分析和总结。

美国国防高级研究计划局计划发展军用太赫兹电路技术

据http：//mae．pennnet．com网站报道，美国国防高级研究计划局（DARPA）一直在寻求相关公司为其开发用于先进军用成像技术、雷达技术和太赫兹光谱技术的太赫兹集成电路技术。

太赫兹高速无线通信:体制、技术与验证系统

对太赫兹高速无线通信的国内外现状和发展趋势进行了全面的综述与分析。首先介绍了太赫兹通信的特点、频段和调制体制。在此基础上详细讨论了太赫兹无线通信的关键技术,包括太赫兹产生和功率放大技术、太赫兹接收检测技术、太赫兹调制解调技术、太赫兹传输技术、太赫兹高速通信数据流和网络协议技术、太赫兹集成微系统技术;然后重点介绍了日本、德国、美国和中国的几个典型的太赫兹通信验证系统;最后对太赫兹高速无线通信的应用和发展进行了展望。