近日，中山大學(xué)20級本科生張馨月（第一作者）在SCI期刊《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》（中科院二區(qū)）發(fā)表了題為“A Risley-Prism Based Achromatic Beam-Steering Metalens Antenna with Wide Bandwidth” 的研究成果，項(xiàng)目指導(dǎo)老師和論文通訊作者為朱述炎副教授。

隨著第五代通信、雷達(dá)、測控、導(dǎo)航、射電天文、微波遙感、電子對抗等各種技術(shù)的快速發(fā)展，毫米波天線被廣泛應(yīng)用于民用和軍用的無線電系統(tǒng)。毫米波頻譜資源豐富，具有絕對帶寬大、波長小的特點(diǎn)，毫米波陣列天線提供波束賦形、波束掃描、波束控制和多波束操作，具有低剖面、易共形和易集成等優(yōu)勢?；赗isley-prism波束掃描理論和消色差理論，本研究提出一種雙層結(jié)構(gòu)的透鏡天線，天線系統(tǒng)主要由一對可以旋轉(zhuǎn)的類凹超透鏡和類凸超透鏡組成，兩層結(jié)構(gòu)一方面作為Risley-prism波束掃描系統(tǒng)，通過上下兩個(gè)超透鏡的相對旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)波束在方位角和俯仰角兩個(gè)維度的掃描功能，即2-D波束掃描功能；另一方面，作為消色差透鏡組，凹凸透鏡的疊加效應(yīng)使得多個(gè)離散的波長聚集，實(shí)現(xiàn)天線的寬帶特性。

毫米波掃描天線系統(tǒng)示意圖

研究提出了一種帶有空氣孔的正六棱柱天線單元，通過合理設(shè)計(jì)每個(gè)單元中空氣孔的形狀和大小，精確設(shè)計(jì)介質(zhì)的折射率分布，調(diào)控電磁波的相位、幅度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對由饋源到陣面距離引起的相位差的補(bǔ)償。通過3D打印技術(shù)，將天線支架、雙層天線系統(tǒng)制造并測試。實(shí)測結(jié)果顯示，在中心頻率90GHz，天線最大增益為20.6dBi，掃描損耗為0.9dB，在W波段（75GHz-110Gz），主波束可以實(shí)現(xiàn)俯仰角±50°的掃描，掃描損耗均低于2.2dB，-3dB帶寬超過33.5%。

毫米波掃描天線安裝及測試圖

天線仿真和測試結(jié)果圖 (a)75GHz (b)90GHz (c)110GHz (d)W波段增益峰值測試圖

學(xué)生心得體會

20級本科生張馨月：

一路走來，我們碰壁、停滯、復(fù)盤，當(dāng)然，也有順利、驚喜、歡樂，對于我們每一個(gè)人來說，完成項(xiàng)目的這段時(shí)間，是鍛煉，是成長，是一趟意義非凡的旅程。

首先，衷心感謝朱述炎老師一直以來悉心的指導(dǎo)和幫助，總能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的漏洞，引導(dǎo)我們糾正，也總能提出新的想法，拋出靈感，帶領(lǐng)我們一步步提高天線功能的完整性和性能的高效性。

在朱述炎老師和學(xué)院的共同努力下，目前，微電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了太赫茲/毫米波天線項(xiàng)目的全鏈路貫通——從射頻天線設(shè)計(jì)、到半導(dǎo)體硅基工藝平臺制造、再到毫米波暗室測試。感謝朱述炎老師和學(xué)院為我們提供了這樣一個(gè)頂尖的平臺，讓我們本科生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，親力親為親測，能夠擁有一段完整而精彩的科研經(jīng)歷。

還要感謝蔡頤龍、謝宇軒、鄧文強(qiáng)師兄，感謝他們從繁忙的實(shí)驗(yàn)任務(wù)與課程學(xué)習(xí)中抽出寶貴的時(shí)間指導(dǎo)、參與此項(xiàng)目，即使對于微小的問題也會提出想法，耐心解答，還時(shí)常分享自己的學(xué)習(xí)和科研感悟，我們受益匪淺。

論文的發(fā)表是對我們極大的鼓勵(lì)，但學(xué)習(xí)還在繼續(xù)，研究仍在推進(jìn)，我們將在探索的道路上孜孜不倦，砥礪前行！

微電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院旨在培養(yǎng)世界一流的集成電路設(shè)計(jì)和制造工藝高級人才，致力于國家急需的自主產(chǎn)權(quán)的高性能芯片的研究。自2019年以來，我院以學(xué)生為中心，突出創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)，制定了具有特色的專業(yè)培養(yǎng)方案，建立了豐富多樣的專業(yè)實(shí)踐平臺，高度重視學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)和學(xué)科專業(yè)競賽，拓展視野，培養(yǎng)學(xué)生將專業(yè)知識運(yùn)用于科研工作中的能力。我院在本科階段就建立起導(dǎo)師制，將人才培養(yǎng)與科學(xué)研究緊密結(jié)合起來，改革人才培養(yǎng)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生成為富有創(chuàng)造力的卓越人才。