近日，中山大学20级本科生张馨月（第一作者）在SCI期刊《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》（中科院二区）发表了题为“A Risley-Prism Based Achromatic Beam-Steering Metalens Antenna with Wide Bandwidth” 的研究成果，项目指导老师和论文通讯作者为朱述炎副教授。

随着第五代通信、雷达、测控、导航、射电天文、微波遥感、电子对抗等各种技术的快速发展，毫米波天线被广泛应用于民用和军用的无线电系统。毫米波频谱资源丰富，具有绝对带宽大、波长小的特点，毫米波阵列天线提供波束赋形、波束扫描、波束控制和多波束操作，具有低剖面、易共形和易集成等优势。基于Risley-prism波束扫描理论和消色差理论，本研究提出一种双层结构的透镜天线，天线系统主要由一对可以旋转的类凹超透镜和类凸超透镜组成，两层结构一方面作为Risley-prism波束扫描系统，通过上下两个超透镜的相对旋转，实现波束在方位角和俯仰角两个维度的扫描功能，即2-D波束扫描功能；另一方面，作为消色差透镜组，凹凸透镜的叠加效应使得多个离散的波长聚集，实现天线的宽带特性。

毫米波扫描天线系统示意图

研究提出了一种带有空气孔的正六棱柱天线单元，通过合理设计每个单元中空气孔的形状和大小，精确设计介质的折射率分布，调控电磁波的相位、幅度等参数，实现对由馈源到阵面距离引起的相位差的补偿。通过3D打印技术，将天线支架、双层天线系统制造并测试。实测结果显示，在中心频率90GHz，天线最大增益为20.6dBi，扫描损耗为0.9dB，在W波段（75GHz-110Gz），主波束可以实现俯仰角±50°的扫描，扫描损耗均低于2.2dB，-3dB带宽超过33.5%。

毫米波扫描天线安装及测试图

天线仿真和测试结果图 (a)75GHz (b)90GHz (c)110GHz (d)W波段增益峰值测试图

学生心得体会

20级本科生张馨月：

一路走来，我们碰壁、停滞、复盘，当然，也有顺利、惊喜、欢乐，对于我们每一个人来说，完成项目的这段时间，是锻炼，是成长，是一趟意义非凡的旅程。

首先，衷心感谢朱述炎老师一直以来悉心的指导和帮助，总能及时发现设计中的漏洞，引导我们纠正，也总能提出新的想法，抛出灵感，带领我们一步步提高天线功能的完整性和性能的高效性。

在朱述炎老师和学院的共同努力下，目前，微电子科学与技术学院已经实现了太赫兹/毫米波天线项目的全链路贯通——从射频天线设计、到半导体硅基工艺平台制造、再到毫米波暗室测试。感谢朱述炎老师和学院为我们提供了这样一个顶尖的平台，让我们本科生走进实验室，亲力亲为亲测，能够拥有一段完整而精彩的科研经历。

还要感谢蔡颐龙、谢宇轩、邓文强师兄，感谢他们从繁忙的实验任务与课程学习中抽出宝贵的时间指导、参与此项目，即使对于微小的问题也会提出想法，耐心解答，还时常分享自己的学习和科研感悟，我们受益匪浅。

论文的发表是对我们极大的鼓励，但学习还在继续，研究仍在推进，我们将在探索的道路上孜孜不倦，砥砺前行！

微电子科学与技术学院旨在培养世界一流的集成电路设计和制造工艺高级人才，致力于国家急需的自主产权的高性能芯片的研究。自2019年以来，我院以学生为中心，突出创新精神和实践能力培养，制定了具有特色的专业培养方案，建立了丰富多样的专业实践平台，高度重视学生综合素质的培养，鼓励学生积极参与开展创新创业活动和学科专业竞赛，拓展视野，培养学生将专业知识运用于科研工作中的能力。我院在本科阶段就建立起导师制，将人才培养与科学研究紧密结合起来，改革人才培养模式，激发学生学习兴趣，培养学生成为富有创造力的卓越人才。