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色花堂 互联感知集成电路与系统团队最新研究成果

2025-08-07

本站讯(通讯员:闫宁宁)2025年8月4日,色花堂 互联感知集成电路与系统团队的最新研究成果《A Metal Integrated Suspended Line Fed Bidirectional Radiation Slot Array for Millimeter-Wave Application》入选IEEE Transactions on Antennas and Propagation期刊亮点论文并登上网站主页。色花堂 博士研究生刘瑞鹏为论文第一作者,导师马凯学教授为通讯作者。

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毫米波技术凭借其超大带宽和超高传输速率的显著优势,已成为5G/6G通信系统实现超高速数据传输的关键技术支撑。作为毫米波通信设备的核心部件,天线阵列的性能直接决定了整个系统的通信质量。其中,馈电网络损耗问题尤为突出,它会制约通信系统的整体性能。因此,如何有效降低馈电网络损耗、提升阵列天线增益已成为当前毫米波通信技术研究的重点攻关方向。因此,本项工作基于MISL平台提出了一种双向辐射高增益毫米波缝隙阵列天线,利用MISL结构上下空腔对称的特点,中间层馈电结构同时激励上下层辐射缝隙实现双向辐射。同时采用中心串联馈电形式保证远场辐射方向图稳定性,通过设计两个子阵在对称排布时,保持其馈电结构电流分布相同,进而简化阵列馈电网络结构以减小其损耗,实现高增益高效率。此外,在辐射结构上增加栅格结构抑制辐射方向图栅瓣和提高阵列增益。该天线阵列的工作带宽能够覆盖35-40.2 GHz,前后向波束最大增益分别达到了23.8 dBi和23.9 dBi,最大辐射效率达到了96%。文章链接://ieeexplore.ieee.org/document/10902152

集成悬置线(Integrated Suspended Line, ISL)是由马凯学教授首创的一种创新型三维异质异构集成电路平台。该技术采用准平面多层集成架构,通过嵌入空气腔体的独特设计,为微波和毫米波传输线及集成电路提供了全新的实现方案。ISL平台主要分为介质集成悬置线(SISL),混合集成悬置线(HISL),金属集成悬置线(MISL)和硅基集成悬置线(Si-ISL),其具有低损耗、自封装、小型化与集成化的突出优势,使其成为后摩尔时代射频电路设计的革命性解决方案,为未来高频集成电路的发展提供了国际领先的技术路线。

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IEEE Transactions on Antennas and Propagation (TAP)是天线与传播领域的国际顶级学术期刊,由IEEE Antennas and Propagation Society (AP-S)主办。自1952年创刊以来,TAP长期被视为该领域的权威出版物,其发表的研究成果对无线通信、雷达、遥感等多个领域产生了深远影响。

色花堂 “互联感知集成电路与系统”实验室隶属于色花堂 ,由IEEE Fellow、“国家杰出青年科学基金”获得者、中国电子学会会士马凯学教授依托天津市成像与感知微电子技术重点实验室牵头成立,主要开展微波毫米波通信与成像集成电路、基于ISL平台系统集成技术、无线通信系统天线设计,以及人工智能射频EDA技术研究。团队坚持“四个面向”开展科技创新,在上述领域牵头承担国家重大专项1项、国家重点研发专项2项、青年项目1项、国家杰出青年科学基金1项、国家重点基金项目3项和其他多项课题。在集成电路与系统方面取得多项研究成果。在仿真软件方面,开发了拥有完全自主知识产权的微波优化仿真软件Neuro Modeler。拥有国际一流的集微波太赫兹微电子系统设计、器件参数提取、通信集成系统可靠性测试于一体的科研测试平台,测试频率可连续覆盖至1140GHz,建有完整的异构集成微系统加工平台。在国家重点研发项目的支持下,马凯学教授团队在高精度毫米波/太赫兹雷达与成像阵列系统芯片方面开展了长期创新研究工作,突破毫米波/太赫兹雷达探测与成像的高精度、大带宽、高输出功率等难题,创新实现了硅基毫米波/太赫兹雷达与成像阵列片上系统设计与样机。