JSSC 2022第2期mm-Wave65nm

A 045-THz 2-D Scalable Radiator Array With 282-dBm EIRP Using an Elliptical Teﬂo

提出一种新型2D可扩展辐射器阵列，通过优化设计和集成方法，在硅基THz源中实现了最高EIRP和效率。

28.2-dBm EIRP at 452.3 GHz, 0.16% dc-to-THz efficiency, 4.6% frequency tuning range

太赫兹辐射器硅基THz源可扩展阵列EIRP优化特氟龙透镜

▸创新点1：4×4槽天线阵列优化设计（方法创新）。通过硅基板加载优化，实现了高达449.8 GHz的高辐射效率（-2.4 dBm辐射功率）和良好辐射模式，无需传统硅透镜，降低了系统复杂度。

▸创新点2：新型2D可扩展耦合谐波振荡器阵列（电路创新）。作为激励网络，采用二次谐波生成优化设计，在65nm CMOS工艺下实现0.55mm²核心面积，提供373mW直流功耗下0.16%的DC-THz转换效率，支持4.6%频率调谐范围。

▸创新点3：低成本特氟龙透镜系统集成（系统创新）。通过椭圆特氟龙透镜与天线阵列协同设计，在452.3 GHz实现28.2-dBm EIRP（峰值29.1 dBm@458.3 GHz），显著提升波束指向性且成本低于传统方案。

▸创新点4：高相位噪声性能（电路创新）。在452.3 GHz工作频率下测得-76.4 dBc/Hz@1MHz偏移的相位噪声，为硅基THz源提供了优异的信号纯度。

Abstract

This article presents a novel coherent, scalable radiator array achieving the highest effective isotropic radiated power (EIRP) and highest dc-to-terahertz (THz) efﬁciency among silicon-based scalable THz sources beyond 400 GHz through co- design and optimization methods of the THz power generation and radiation. First, a 4 × 4 slot antenna array with silicon substrate loading is optimized for high radiation efﬁciency and good radiation pattern without silicon lens. A low-cost Teﬂon lens is intr