2024-10-17
各学院(部)：
为更好开展新工科毕设项目，提升项目质量和水平，“面向太赫兹高速无线通信的关键技术及器件研究”新工科毕业设计项目现面向全校教师和毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。
一、项目背景、目的及意义
随着无线通信的高速发展，现有的频谱资源已变得日益匮乏，开发无线通信的新频段已逐渐成为解决此矛盾的一种共识，而在太赫兹频段存在大量未被开发的频谱资源，使得太赫兹频率适于作为未来无线通信的新频段。采用固态电子学的技术途径实现无线通信系统，在不远的将来是将系统进行片上集成的最可行方案，同时如何获得更高频段太赫兹辐射源为更远的未来进行技术储备，这些都对太赫兹无线通信系统走向实用化和更长远发展具有重要意义。本课题面向太赫兹高速无线通信技术应用展开，对肖特基二极管、倍频和混频模块以及高频调谐源等核心器件和关键技术进行探索和研究。
二、项目已具备的条件
1、 自主研制了肖特基二极管：截止频率达到10THz以上，并初步建立了二极管的等效电路模型；
2、 太赫兹变频模块：基于自主研制的肖特基二极管开发了220GHz倍频及混频模块，实现了基础功能；
3、 已实现RTD器件设计和仿真验证，开发了基于PAM4调制的基带调制/解调电路；
4、 基于人工微结构的高速太赫兹超表面调制器件的设计和优化；
5、 基于光学频率变换宽调谐太赫兹参量辐射技术。
三、项目期限与目标
在2025年6月，
1、 采用场路结合方法建立肖特基二极管的精确模型；
2、 太赫兹倍频器的电路仿真设计的倍频效率≥30%@220GHz；输出功率≥100mW；混频器电路仿真设计的变频损耗≤-9dB@220GHz。
3、 完成RTD振荡器设计，振荡频率220GHz，输出功率>1mW，完成PAM4基带调制/解调电路设计，调制/解调信号速率>50Gb/s。
4、 基于超表面的太赫兹高速调制器设计。
5、 基于光学频率变换宽调谐太赫兹参量辐射源原理样机。
四、项目主要方向及任务
1、 肖特基二极管在太赫兹频段的建模：
结合肖特基二极管的几何结构和材料结构建立多种二极管层次化结构模型，对其进行三维电磁场仿真。提取二极管的电阻、结电容等关键SPICE参数；采用场路结合的方式，获得二极管在太赫兹频段的S参数；
2、 太赫兹变频模块电路设计：
采用波导-悬置微带线探针过渡结构，结合二极管模型，建立变频器件的电路拓扑结构；实现高效率、低插入损耗和高输出功率的变频器件。
3、RTD振荡器的设计、仿真与建模。根据太赫兹无线通信系统的总体要求，设计RTD振荡器的电路拓扑结构，仿真优化性能指标。依据器件工作原理，提取模型参数，构建RTD振荡器的小信号等效电路模型。
4、PAM4基带调制/解调电路设计。采用电流模逻辑合成两路25Gb/s的NRZ信号，获得PAM4调制信号，搭建PAM4调制/解调电路的拓扑结构，并进行仿真优化，最终实现对220GHz太赫兹载波的调制解调。
5、基于半导体或石墨烯等新型材料，结合亚波长超表面结构，构造可主动调控的高速太赫兹调制器件。
6、基于受激电磁耦子散射效应，在非线性晶体中实现非共线相位匹配，实现宽调谐的太赫兹波辐射，搭建太赫兹参量振荡腔结构，基于罗兰环原理实现输出波长的快速调谐。
五、招募要求：
拟招募选题学生的学院、专业：精仪学院、微电子学院，电子科学与技术专业（光电子方向）、电子科学与技术专业（微电子方向）
六、报名及联系方式：
相关课题细节以及其他未尽事宜请咨询项目组联系人：李吉宁，联系方式：jiningli@tju.edu.cn
欢迎各位同学踊跃报名，期待你的加入！
新工科毕设工作组
2024年10月17日