新型柔性高頻天線
當(dāng)前半導(dǎo)體信息技術(shù)的飛速發(fā)展促使電子產(chǎn)品向高集成度、微型化、智能化、低功耗等方向發(fā)展, 最終的目標(biāo)是將功能單元實(shí)現(xiàn)在單一芯片化。無線通訊作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要節(jié) 點(diǎn),其關(guān)鍵技術(shù)性能取決于天線設(shè)計(jì)。目前無線通訊技術(shù)主要包括無線 RF433/315M、藍(lán)牙、 Zigbee、Z-ware、LoRa、4G/5G 等。目前 4G、5G 移動(dòng)通訊以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣與發(fā)展, 頻帶調(diào)制、信息互聯(lián)和高速數(shù)據(jù)傳輸對天線的設(shè)計(jì)要求愈來愈高。通訊天線的設(shè)計(jì)已經(jīng)從低 頻向高頻,從單一頻段向雙頻、三頻、四頻等多頻方向發(fā)展。然而目前的天線設(shè)計(jì)主要基于 半導(dǎo)體制備及可重構(gòu)技術(shù),如開關(guān)切換天線的諧振點(diǎn),及電壓調(diào)節(jié)改變天線的等效阻抗等, 來實(shí)現(xiàn)天線的多頻化。碳納米管和單層石墨烯的成功發(fā)現(xiàn)獲得開始吸引研究者的興趣。碳納米管和單層石墨烯 簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能和極高的電子遷移率,被認(rèn)為是后硅 CMOS 時(shí)代最有競爭力的電 子材料之一。由于碳納米管和石墨烯高電子遷移率、優(yōu)異的力學(xué)性能及天然柔性等優(yōu)點(diǎn),隨 著微電子學(xué)、材料學(xué)和半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)與凝聚態(tài)物理學(xué)等多個(gè)學(xué)科的不斷發(fā)展,通過新 型結(jié)構(gòu)和材料體系設(shè)計(jì),柔性高頻碳納米管和石墨烯天線已成為可能,并進(jìn)一步縮小系統(tǒng)占 用空間,提高器件集成度和高性能的重要發(fā)展趨勢。課題組在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助下,結(jié)合合作團(tuán)隊(duì)的研究優(yōu)勢,以碳納米管和石 墨烯的優(yōu)化與制備為基礎(chǔ),優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì),結(jié)合 HFSS 電磁仿真模擬,研發(fā)出可 應(yīng)用于無線通訊的新型柔性高頻天線。課題組在過去幾年中分別在高質(zhì)量碳納米管和石墨烯 的高頻應(yīng)用、性能測試、高性能射頻天線調(diào)控機(jī)理研究等方面積累的豐富材料和物理經(jīng)驗(yàn), 對研究多頻帶可調(diào)諧石墨烯天線奠定了前期基礎(chǔ)。由于目前國內(nèi)外尚無同類產(chǎn)品,隨著柔性可穿戴產(chǎn)品的不斷上市,柔性高頻天線的需求也會(huì)越來越迫切,因此本成果具有較大的推廣空間。
清華大學(xué)
2021-04-11