站在通信技術的風口
——記中國電科網絡通信研究院研究員張乃柏

戶 萬

張乃柏

微機電系統技術和太赫茲技術被譽為21世紀具有革命性的高新技術。微機電系統（MEMS）是指采用微電子工藝實現微納米尺度的電子機械系統，被廣泛應用于傳感器、電子器件集成領域；太赫茲技術則是指頻段在100GHz以上的相關技術，如太赫茲通信、太赫茲探測、太赫茲成像等。這是兩個完全獨立的技術領域，但看似不相關的兩方面技術卻在中國電科網絡通信研究院北京研發中心（以下簡稱“網通院北研中心”）進行了“融合”并在通信領域結出了“累累果實”。

2013年以來，網通院北研中心相繼在《IEEE電子器件學報》（IEEE Transactions on Electron Devices）、《IEEE傳感器雜志》（IEEE Sensors Journal）、《IEEE微波理論與技術學報》（IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques）等IEEE期刊上報道了近20項應用于通信領域的MEMS和太赫茲技術研究成果，相關技術獲得國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的科研成果與進展。

張乃柏在MEMS和太赫茲技術的研究始于北京郵電大學研究生學習階段，后在加拿大西安大略大學繼續從事相關技術博士后研究。2012年他入職網通院北研中心，主要研究成果可歸納為3個方面。

張乃柏首先在基礎理論方面，首次解決了共面波導（CPW）缺陷結構特性阻抗解析計算，提出了太赫茲波導濾波器理論計算模型及加工帶來的損耗模型；其次在核心器件/模塊方面，攻克的240GHz太赫茲MEMS開關，插入損耗約為1dB，為解決太赫茲開關損耗大問題提供有效的技術途徑，指標國內領先；340GHz濾波器帶內插損為0.6dB，指標國際領先；基于MEMS與CPW實現的多款可調濾波器，指標國際先進；在國內首次完成的可重構毫米波相控陣天線，為低軌寬帶衛星通信提供技術支撐。最后在系統技術方面，完成的低損耗太赫茲濾波器應用于太赫茲通信系統，實現了10Gbps實時調制解調，指標國內先進；與加拿大楊軍院士合作，在國際上首次實現了微納米膜無芯片RFID并實現了3D厘米量級定位。

目前，張乃柏可公開研究成果以第一作者或通信作者發表SCI/EI論文50余篇，授權專利十余項，獲得中國電科集團科技進步獎二等獎、網通院科技進步獎三等獎和科技貢獻獎，相關論文獲得2019年度《物理學前沿》（Frontiers of physics）期刊杰出論文獎。

多年來，張乃柏在MEMS和太赫茲領域牽頭負責的項目包括國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金、軍科委基金及其他軍口基金等十余項課題，其中科技部重點研發計劃項目“太赫茲高速無線通信系統”面向未來地面6G應用，重點解決地面短距離太赫茲無線通信設備的體積與傳輸速率等問題，實現小型化太赫茲收發設備的應用；國家自然科學基金項目“基于MEMS技術的低損耗小步進可調太赫茲濾波器關鍵技術研究”則是契合當下太赫茲通信系統的快速發展，開展相應的科研攻關。

“成果的取得離不開單位平臺，在研究院和北研中心領導的支持下，從課題申報、研發、結題到獎項申報，從開始參與項目研發到后面獨立牽頭，進步和收獲很大。”張乃柏說道。如今，10年過去了，張乃柏已成長為能獨當一面的研究員和研究院院級專家，也是北京郵電大學、電子科技大學的兼職教授和博士生導師。在科研的路上，他步履堅定，面對困難，泰然處之。在他看來，人生是一個不斷挑戰困難的過程，生命不息，挑戰不止。

談及未來，張乃柏表示MEMS技術和太赫茲通信技術還有很多待解決的科學和技術問題，日后將緊跟國際科研發展趨勢，持續深耕太赫茲MEMS器件模塊和毫米波/太赫茲通信領域，他希望研究成果不僅可用在軍用領域，也能在民用領域為社會作出貢獻。