站在通信技術(shù)的風(fēng)口

戶萬(wàn)

微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)和太赫茲技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)具有革命性的高新技術(shù)。微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是指采用微電子工藝實(shí)現(xiàn)微納米尺度的電子機(jī)械系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于傳感器、電子器件集成領(lǐng)域；太赫茲技術(shù)則是指頻段在100GHz以上的相關(guān)技術(shù)，如太赫茲通信、太赫茲探測(cè)、太赫茲成像等。這是兩個(gè)完全獨(dú)立的技術(shù)領(lǐng)域，但看似不相關(guān)的兩方面技術(shù)卻在中國(guó)電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院北京研發(fā)中心（以下簡(jiǎn)稱“網(wǎng)通院北研中心”）進(jìn)行了“融合”并在通信領(lǐng)域結(jié)出了“累累果實(shí)”。

2013年以來(lái)，網(wǎng)通院北研中心相繼在《IEEE電子器件學(xué)報(bào)》（IEEE?Transactions?on?Electron?Devices）、《IEEE傳感器雜志》（IEEE?Sensors?Journal）、《IEEE微波理論與技術(shù)學(xué)報(bào)》（IEEE?Transactions?on?Microwave?Theory?and?Techniques）等IEEE期刊上報(bào)道了近20項(xiàng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域的MEMS和太赫茲技術(shù)研究成果，相關(guān)技術(shù)獲得國(guó)際同行多次引用和贊許，這些正是北研中心研究員張乃柏近年來(lái)的科研成果與進(jìn)展。

張乃柏在MEMS和太赫茲技術(shù)的研究始于北京郵電大學(xué)研究生學(xué)習(xí)階段，后在加拿大西安大略大學(xué)繼續(xù)從事相關(guān)技術(shù)博士后研究。2012年他入職網(wǎng)通院北研中心，主要研究成果可歸納為3個(gè)方面。

張乃柏首先在基礎(chǔ)理論方面，首次解決了共面波導(dǎo)（CPW）缺陷結(jié)構(gòu)特性阻抗解析計(jì)算，提出了太赫茲波導(dǎo)濾波器理論計(jì)算模型及加工帶來(lái)的損耗模型；其次在核心器件/模塊方面，攻克的240GHz太赫茲MEMS開(kāi)關(guān)，插入損耗約為1dB，為解決太赫茲開(kāi)關(guān)損耗大問(wèn)題提供有效的技術(shù)途徑，指標(biāo)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先；340GHz濾波器帶內(nèi)插損為0.6dB，指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先；基于MEMS與CPW實(shí)現(xiàn)的多款可調(diào)濾波器，指標(biāo)國(guó)際先進(jìn)；在國(guó)內(nèi)首次完成的可重構(gòu)毫米波相控陣天線，為低軌寬帶衛(wèi)星通信提供技術(shù)支撐。最后在系統(tǒng)技術(shù)方面，完成的低損耗太赫茲濾波器應(yīng)用于太赫茲通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了10Gbps實(shí)時(shí)調(diào)制解調(diào)，指標(biāo)國(guó)內(nèi)先進(jìn)；與加拿大楊軍院士合作，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了微納米膜無(wú)芯片RFID并實(shí)現(xiàn)了3D厘米量級(jí)定位。

目前，張乃柏可公開(kāi)研究成果以第一作者或通信作者發(fā)表SCI/EI論文50余篇，授權(quán)專利十余項(xiàng)，獲得中國(guó)電科集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、網(wǎng)通院科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)和科技貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，相關(guān)論文獲得2019年度《物理學(xué)前沿》（Frontiers?of?physics）期刊杰出論文獎(jiǎng)。

多年來(lái)，張乃柏在MEMS和太赫茲領(lǐng)域牽頭負(fù)責(zé)的項(xiàng)目包括國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、軍科委基金及其他軍口基金等十余項(xiàng)課題，其中科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“太赫茲高速無(wú)線通信系統(tǒng)”面向未來(lái)地面6G應(yīng)用，重點(diǎn)解決地面短距離太赫茲無(wú)線通信設(shè)備的體積與傳輸速率等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)小型化太赫茲收發(fā)設(shè)備的應(yīng)用；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于MEMS技術(shù)的低損耗小步進(jìn)可調(diào)太赫茲濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究”則是契合當(dāng)下太赫茲通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，開(kāi)展相應(yīng)的科研攻關(guān)。

“成果的取得離不開(kāi)單位平臺(tái)，在研究院和北研中心領(lǐng)導(dǎo)的支持下，從課題申報(bào)、研發(fā)、結(jié)題到獎(jiǎng)項(xiàng)申報(bào)，從開(kāi)始參與項(xiàng)目研發(fā)到后面獨(dú)立牽頭，進(jìn)步和收獲很大?！睆埬税卣f(shuō)道。如今，10年過(guò)去了，張乃柏已成長(zhǎng)為能獨(dú)當(dāng)一面的研究員和研究院院級(jí)專家，也是北京郵電大學(xué)、電子科技大學(xué)的兼職教授和博士生導(dǎo)師。在科研的路上，他步履堅(jiān)定，面對(duì)困難，泰然處之。在他看來(lái)，人生是一個(gè)不斷挑戰(zhàn)困難的過(guò)程，生命不息，挑戰(zhàn)不止。

談及未來(lái)，張乃柏表示MEMS技術(shù)和太赫茲通信技術(shù)還有很多待解決的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，日后將緊跟國(guó)際科研發(fā)展趨勢(shì)，持續(xù)深耕太赫茲MEMS器件模塊和毫米波/太赫茲通信領(lǐng)域，他希望研究成果不僅可用在軍用領(lǐng)域，也能在民用領(lǐng)域?yàn)樯鐣?huì)作出貢獻(xiàn)。

（責(zé)編：蘇寒山）