400GHz单片合成传输线THz泄漏模式天线设计

"这篇研究论文介绍了THz频段的单片合成传输线泄漏模式天线，旨在解决CMOS工艺中对传统天线设计的两个限制参数：薄介质基底高度（约为0.67%的工作波长）以及金属填充的最大/最小设计规则。论文通过采用互补导电条合成传输线结构，设计了一款在400GHz工作的EH1模泄漏模式天线。" 在THz（太赫兹）频率范围内，天线设计面临诸多挑战，尤其是由于CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的限制。传统的天线设计往往难以应对薄介质基底和金属填充规则这两个问题。这篇研究论文提出了一种创新的解决方案，即单片合成传输线泄漏模式天线。这种天线利用了互补导电条结构，旨在克服这些工艺限制。 论文中详述了这种新型天线的设计，其关键在于利用0.13微米1P8M CMOS工艺，构建了一个由11x200个单元细胞组成的连接阵列，每个单元细胞尺寸为16x16微米²。实测与仿真结果显示出良好的一致性，输入反射系数的测量值与仿真值吻合，表明在358GHz至400GHz的频率范围内，天线的回波损耗超过10dB，这意味着天线具有良好的匹配性能和较低的信号反射。 进一步的仿真结果显示，该天线在H平面（水平面）的峰值增益为1.589dBi，辐射效率高达53.9%。这表明天线在THz频段有较高的能量转换效率，能够有效地将电磁能量转化为辐射能量。这样的性能对于太赫兹通信、成像和其他应用来说是至关重要的，因为它直接影响到信号的传输质量和覆盖范围。 此外，泄漏模式天线的概念是利用传输线的泄漏特性来实现辐射，这使得天线能够在有限的空间内实现宽频带和高效率的辐射。在THz频段，这种特性尤为重要，因为在这个频率下，天线的尺寸通常会变得非常小，需要更精细的设计来确保性能。 这篇研究论文提出的单片合成传输线泄漏模式天线为解决CMOS工艺对THz天线设计的限制提供了一个新的思路，有望推动太赫兹技术在无线通信、遥感、生物医学成像等领域的应用。通过实验验证和理论分析，这种天线展示了优异的性能，为进一步优化和扩展THz系统的功能奠定了基础。