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电子学报 2023年第10期51卷 2690-2699页

作者：张航董琳汤鹏程张庆乐孙厚军司黎明北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019 香港城市大学太赫兹及毫米波国家重点实验室中国香港999077

本文提出了一种工作在太赫兹频段的双频圆极化手性吸波和异常反射手性超表面,通过合理组合两种手性结构,实现在两个频段相互独立的圆极化手性吸收和异常角度的圆极化转换功能.该双频太赫兹手性超表面在2.53 THz处对左旋圆极化波的吸收率... 详细信息

本文提出了一种工作在太赫兹频段的双频圆极化手性吸波和异常反射手性超表面,通过合理组合两种手性结构,实现在两个频段相互独立的圆极化手性吸收和异常角度的圆极化转换功能.该双频太赫兹手性超表面在2.53 THz处对左旋圆极化波的吸收率为96.3%,对右旋圆极化波实现同极化的反射;在3.43 THz处对右旋圆极化波的吸收率为90.9%,而对左旋圆极化波表现为同极化反射功能.本文进一步通过连续旋转单元图案引入几何相位,实现了2π反射相位全覆盖.组阵后的手性超表面在两个工作频点各自吸收特定旋向的圆极化波,而对正交极化的圆极化波分别发生约±20°的保手性异常反射.这种基于手性超表面的双频太赫兹多功能器件有望应用于电磁能量收集、极化转换器、手性传感等领域.

关键词：太赫兹手性超表面圆二色性超材料吸波器异常反射

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机器学习辅助太赫兹涡旋波超表面快速设计方法

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无线电通信技术 2024年第1期50卷 128-134页

作者：司黎明邓嘉轩吕昕北京理工大学集成电路与电子学院/毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081

太赫兹涡旋波产生与调控被认为是6G通信、雷达探测、新型传感器的关键技术之一。利用人工超表面产生涡旋波,相较于传统方法具有平面化、集成化、低成本的特点,但是面临复杂的参数设计和分析,需要耗费大量的时间和算力。为此,提出一种机... 详细信息

太赫兹涡旋波产生与调控被认为是6G通信、雷达探测、新型传感器的关键技术之一。利用人工超表面产生涡旋波,相较于传统方法具有平面化、集成化、低成本的特点,但是面临复杂的参数设计和分析,需要耗费大量的时间和算力。为此,提出一种机器学习辅助太赫兹涡旋波超表面快速设计方法,通过长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络法快速得到满足相位需求的超单元并进行一体化组阵。利用该方法,设计构筑了三块模数l分别为1、2、3的太赫兹涡旋波超表面,仿真结果表明,设计的太赫兹涡旋波束模式纯度达到80%以上。机器学习辅助太赫兹涡旋波超表面设计方法具备精度高、快速、一体化设计等优点,有望运用于太赫兹幅度、相位、极化、轨道角动量等复杂波束调控领域。

关键词：机器学习快速设计太赫兹涡旋波超表面

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涡旋波超表面研究现状与应用进展

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科技导报 2024年第12期42卷 107-124页

作者：司黎明陈璐璐孙厚军吕昕北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063000

涡旋波超表面以其独特的电磁波操控能力和轨道角动量(OAM)特性,为电磁波的精准调控和应用提供了新的自由度。阐述了涡旋波的基本理论,包括其产生的原理及携带的轨道角动量的特性。介绍了涡旋波超表面的两大类型——反射型和透射型超表面... 详细信息

涡旋波超表面以其独特的电磁波操控能力和轨道角动量(OAM)特性,为电磁波的精准调控和应用提供了新的自由度。阐述了涡旋波的基本理论,包括其产生的原理及携带的轨道角动量的特性。介绍了涡旋波超表面的两大类型——反射型和透射型超表面,总结了涡旋波测量技术,为评估涡旋波超表面的性能提供了科学有效的方法。进而介绍了涡旋波超表面在提高无线通信系统的网络空间安全、数据传输容量、雷达系统的目标探测能力以及全息成像技术的成像质量等方面的应用。对涡旋波超表面的未来发展方向进行了展望,包括高阶多模式OAM波的研究、远距离传输中波束发散问题的解决、可重构涡旋波超表面的设计、OAM隐秘信号传输以及多通道复用技术的开发等,为网络空间安全的建设提供支撑,为无线通信、雷达探测以及光学成像等领域提供更加高效、灵活的技术解决方案。

关键词：涡旋波超表面轨道角动量

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基于InP DHBT工艺的33~170 GHz共源共栅放大器

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红外与毫米波学报 2023年第2期42卷 197-200页

作者：王伯武于伟华侯彦飞余芹孙岩程伟周明北京理工大学毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学重庆微电子研究院重庆400031 北京无线电测量研究所北京100039 南京电子器件研究所单片集成电路与模块实验室江苏南京210016

基于500 nm磷化铟双异质结双极晶体管(InP DHBT)工艺,设计了一种工作在33~170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用,输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测... 详细信息

基于500 nm磷化铟双异质结双极晶体管(InP DHBT)工艺,设计了一种工作在33~170 GHz频段的超宽带共源共栅功率放大器。输入端和输出端的平行短截线起到变换阻抗和拓展带宽的作用,输出端紧密相邻的耦合传输线补偿了一部分高频传输损耗。测试结果表明,该放大器的最大增益在115 GHz达到11.98 dB,相对带宽为134.98%,增益平坦度为±2 dB,工作频段内增益均好于10 dB,输出功率均好于1 dBm。

关键词：磷化铟双异质结双极晶体管(InP DHBT) 单片微波集成电路(MMIC) 共源共栅放大器宽带

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用于太赫兹成像的CMOS肖特基二极管三维结构研究

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红外与毫米波学报 2021年第2期40卷 184-188页

作者：崔大圣杨佳铭姚宏璇吕昕北京理工大学信息与电子学院毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081

提出了一种简单、科学、有效的高截止频率肖特基势垒二极管设计方法。通过SMIC 180 nm工艺制备的肖特基二极管的截止频率为800 GHz,分析测试结果和仿真数据优化后的肖特基势垒二极管截止频率可以达到1 THz左右。完成了包括天线、匹配电... 详细信息

提出了一种简单、科学、有效的高截止频率肖特基势垒二极管设计方法。通过SMIC 180 nm工艺制备的肖特基二极管的截止频率为800 GHz,分析测试结果和仿真数据优化后的肖特基势垒二极管截止频率可以达到1 THz左右。完成了包括天线、匹配电路和肖特基势垒二极管的集成探测器,在220 GHz下其测试响应率可达130 V/W,等效噪声功率估计为400 pW/√Hz。完成了陶瓷瓶内不可见液面的成像实验并取得了良好的效果。

关键词：互补金属氧化物半导体检波器成像肖特基二极管太赫兹(THz)

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用于紧凑型宽带MIMO微带天线的解耦技术

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太赫兹科学与电子信息学报 2025年

作者：宛郑圆何翼景孙厚军北京理工大学北京市毫米波与太赫兹技术重点实验室

针对现有多输入多输出(MIMO)微带天线带宽较窄的问题，提出一种紧凑型宽带高隔离度MIMO微带天线及阵列设计。通过引入交叉式容性栅栏、开口槽和短路通孔，逐步提高端口之间的隔离度。为验证这一概念，对1×2微带天线和2×2阵列... 详细信息

针对现有多输入多输出(MIMO)微带天线带宽较窄的问题，提出一种紧凑型宽带高隔离度MIMO微带天线及阵列设计。通过引入交叉式容性栅栏、开口槽和短路通孔，逐步提高端口之间的隔离度。为验证这一概念，对1×2微带天线和2×2阵列进行加工实测。2×2阵列测试的阻抗带宽为44.9%，隔离度优于21.8 dB，测试与仿真结果之间具有良好一致性。基于2×2阵列，进一步验证所提出的解耦结构在大规模阵列中的适用性。仿真结果显示，2×6阵列的阻抗带宽为43.5%，在工作带宽内，隔离度至少达到20 dB。因此，所提出的解耦方案在宽带高隔离MIMO应用和天线阵列中具有广阔的应用前景。

关键词：高隔离度多输入多输出紧凑型微带天线及阵列设计

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2022年太赫兹人工表面等离激元科技热点回眸

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科技导报 2023年第1期41卷 173-183页

作者：司黎明董芳会董琳张庆乐吕昕北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院嘉兴314019

随着第六代通信技术(6G)、空间态势感知等系统对高通量、高带宽要求的进一步提高,太赫兹技术成为国际学术界和工业界的研究热点。2022年,太赫兹人工表面等离激元研究在国际上受到很大的关注,盘点了该领域的关键热点与新进展,包括基于太... 详细信息

随着第六代通信技术(6G)、空间态势感知等系统对高通量、高带宽要求的进一步提高,太赫兹技术成为国际学术界和工业界的研究热点。2022年,太赫兹人工表面等离激元研究在国际上受到很大的关注,盘点了该领域的关键热点与新进展,包括基于太赫兹人工表面等离激元的无源器件、有源器件、传感器、通信系统以及生物医药应用等。人工表面等离激元对传输的电磁波具有亚波长的电场束缚能力和非线性色散特性,为太赫兹功能器件和系统应用的实现带来了新机遇。

关键词：太赫兹人工表面等离激元传感器通信

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太赫兹波导封装技术的研究与应用

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电子学报 2022年第8期50卷 1859-1865页

作者：刘军于伟华吕昕中国电子科技集团公司第五十四研究所北京研发中心北京100070 北京理工大学毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081

对太赫兹波导封装技术进行研究,并在D波段(110~170 GHz)和220 GHz频段分别进行设计验证.通过金丝键合技术对研制的D波段放大器芯片进行波导封装设计,封装测试结果为:封装模块在139 GHz测试得到最大增益为10.8 dB,在137~144 GHz频率范围... 详细信息

对太赫兹波导封装技术进行研究,并在D波段(110~170 GHz)和220 GHz频段分别进行设计验证.通过金丝键合技术对研制的D波段放大器芯片进行波导封装设计,封装测试结果为:封装模块在139 GHz测试得到最大增益为10.8 dB,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.封装与在片测试结果曲线变化趋势基本一致,但是封装后芯片性能恶化严重,封装损耗大于5 dB.基于此,开展太赫兹波导-集成探针过渡结构研究,提出一种适用于太赫兹频段的波导-集成探针过渡结构,并在220 GHz频段进行设计验证.模块测试结果为:在208~233 GHz频带范围内,插入损耗优于3 dB,回波损耗优于8 dB,在224 GHz频点处,获得该结构的最优性能,其插入损耗为1.3 dB,回波损耗为46.4 dB.该波导-集成探针过渡结构为太赫兹频段全集成芯片研制提供了经验.

关键词：太赫兹波导封装放大器金丝键合波导-集成探针过渡

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基于经验小波系数模态分解的太赫兹成像纵向分辨增强

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红外与毫米波学报 2022年第4期41卷 710-720页

作者：李志龙左剑赵源萌韩钟德许志浩赵云璋杨朝胡伟东张存林首都师范大学物理系北京市太赫兹波谱与成像重点实验室太赫兹光电子学教育部重点实验室北京100048 北京理工大学信息与电子学院毫米波太赫兹技术北京市重点实验室北京100081 深圳光启尖端技术有限责任公司光启银星基地技术室广东深圳518000

为了提高太赫兹成像探测的纵向分辨率,提出了一种基于连续小波的经验模态分解的纵向分辨率增强新方法。首先先对样品的频域信号进行连续小波变换处理,获得其相对应的连续小波变换系数;然后对获得的连续小波系数进行经验模态分解,将其自... 详细信息

为了提高太赫兹成像探测的纵向分辨率,提出了一种基于连续小波的经验模态分解的纵向分辨率增强新方法。首先先对样品的频域信号进行连续小波变换处理,获得其相对应的连续小波变换系数;然后对获得的连续小波系数进行经验模态分解,将其自适应地分解为一系列的本征模式函数和一个残差信号,并提取其中第一阶本征模式函数为成像参数进行三维重构,获得最终的三维本征模函数图像,以此来提高太赫兹检测图像的纵向分辨率。为验证方法的有效性,采用150~220 GHz高频太赫兹调频雷达成像系统分别对两种含内部脱胶缺陷的夹层结构复合材料进行成像检测并利用提出的方法进行处理,得到了纵向分辨率被有效增强,清晰度被有效提高的检测结果图像,这为未来的太赫兹计算机断层扫描成像和太赫兹无损检测应用研究提供了新的思路。

关键词：太赫兹成像连续小波变换经验模态分解纵向分辨率增强

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2021年可重构智能超表面技术热点回眸

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科技导报 2022年第1期40卷 175-183页

作者：司黎明汤鹏程董琳徐浩阳吕昕北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081

2021年是可重构智能超表面技术井喷的一年。作为未来无线网络研究中可能出现的新兴范式,可重构智能超表面有望通过软件编程的方式实现对电磁波的灵活操控,从而构建智能无线环境。盘点了2021年可重构智能超表面技术研究的关键热点,围绕... 详细信息

2021年是可重构智能超表面技术井喷的一年。作为未来无线网络研究中可能出现的新兴范式,可重构智能超表面有望通过软件编程的方式实现对电磁波的灵活操控,从而构建智能无线环境。盘点了2021年可重构智能超表面技术研究的关键热点,围绕其与通信前沿技术的融合,简述了其多输入多输出技术、非正交多址技术、移动边缘计算技术和无人机技术的融合方面的进展。

关键词：可重构智能超表面多输入多输出非正交多址移动边缘计算无人机通信

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