隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，太赫茲波(0.1–10 THz)因其超寬帶、高定向性和高分辨率優(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問題，使得系統(tǒng)對高精度、低損耗、大視場的波束控制器件提出嚴苛要求。 

針對這一挑戰(zhàn)，蘇州納米所秦華團隊提出并研制了一種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，工作頻率為0.32 THz，陣列規(guī)模為32 × 25。該芯片利用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0–210°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°。針對現(xiàn)有GaN晶圓材料的非均勻性和SBD工藝偏差導致陣元間相位調(diào)節(jié)存在偏差的問題，團隊提出了基于差分進化的控制策略，主瓣增益提升了4.2 dB，并且有效抑制旁瓣水平。在±45°掃描范圍內(nèi)，波束增益為18 dBi?；谠撔酒?，團隊也演示驗證了目標的跟蹤定位和信號的定向傳輸?shù)裙δ堋?nbsp;

研究結(jié)果以A GaN Schottky Barrier Diode-based Terahertz metasurface for High-Precision Phase Control and High-Speed Beam Scanning為題發(fā)表在Advanced Materials（請點擊“閱讀原文”查看論文）。論文第一作者為博士研究生于潤，通訊作者為秦華研究員。該研究工作得到了國家自然科學基金項目、江蘇省基礎研究計劃、蘇州市科技計劃項目、中國科學院青促會項目和國家重點研發(fā)計劃等資助支持。 

蘇州納米所秦華團隊長期專注于氮化鎵基太赫茲器件研究，此前團隊已成功研制出多頻段太赫茲單元和陣列探測器模塊，本項研究工作為6G“通感一體化”的氮化鎵基太赫茲器件解決方案提供了新思路。

圖1. 基于GaN SBD的無源太赫茲相控陣芯片

圖2. (a)芯片的相位調(diào)制精度測量結(jié)果，(b)遠場方向圖 

（來源：中國科學院蘇州納米所）