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JSSC 2022第5期mm-Wave130nm SiGe BiCMOS

Highly Efficient Terahertz Beam-Steerable Integrated Radiator Based on Tunable Bo

基于可调边界条件的高效太赫兹波束可调集成辐射器
等效全向辐射功率(EIRP) 21.66 dBm, DC-THz效率2.22%, 调谐范围10.8%
太赫兹波束可调集成辐射器SiGe BiCMOS谐波增强
▸创新点1：可调边界条件技术 - 通过动态调整中央缝隙辐射器周围的边界条件（如切换缝隙结构），实现了辐射方向图的灵活调控，该方法在无硅透镜情况下支持60°的E平面扫描范围，属于天线设计领域的结构创新。
▸创新点2：二维谐波增强技术 - 在谐波压控振荡器（VCO）中采用二维谐波提升方法，显著提高了DC-THz转换效率（最高达2.22%），属于电路级能效优化创新，同时扩展了调谐范围（10.8%-11.5%）。
▸创新点3：无硅透镜波束扫描实现 - 通过集成化设计在130nm SiGe BiCMOS工艺上实现免硅透镜的THz波束控制，达成2.2dBm等效全向辐射功率（EIRP）和0.91%效率，是系统级小型化与成本控制的突破。
▸创新点4：高效率辐射器集成 - 结合边界条件调谐和谐波增强技术，在300GHz以上频段实现硅基辐射器的最高DC-THz效率（公开文献对比），属于跨层级的协同设计创新。
Abstract
In this article, a highly efficient terahertz (THz) beam-steerable integrated radiator based on tunable boundary conditions is presented. The boundary conditions seen by the central slot radiator are tuned by the switched slots, and the corresponding radiation patterns can be altered. This technique enables a beam-steerable THz antenna with high radiation efficiency. In addition, the DC-THz efficiency of the harmonic voltage-control oscillator (VCO) is boosted through the 2-D har- monic boosting te