站在通信技术的风口——记中国电科网络通信研究院研究员张乃柏

户 万

张乃柏

微机电系统技术和太赫兹技术被誉为21世纪具有革命性的高新技术。微机电系统（MEMS）是指采用微电子工艺实现微纳米尺度的电子机械系统，被广泛应用于传感器、电子器件集成领域；太赫兹技术则是指频段在100GHz以上的相关技术，如太赫兹通信、太赫兹探测、太赫兹成像等。这是两个完全独立的技术领域，但看似不相关的两方面技术却在中国电科网络通信研究院北京研发中心（以下简称“网通院北研中心”）进行了“融合”并在通信领域结出了“累累果实”。

2013年以来，网通院北研中心相继在《IEEE电子器件学报》（IEEE Transactions on Electron Devices）、《IEEE传感器杂志》（IEEE Sensors Journal）、《IEEE微波理论与技术学报》（IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques）等IEEE期刊上报道了近20项应用于通信领域的MEMS和太赫兹技术研究成果，相关技术获得国际同行多次引用和赞许，这些正是北研中心研究员张乃柏近年来的科研成果与进展。

张乃柏在MEMS和太赫兹技术的研究始于北京邮电大学研究生学习阶段，后在加拿大西安大略大学继续从事相关技术博士后研究。2012年他入职网通院北研中心，主要研究成果可归纳为3个方面。

张乃柏首先在基础理论方面，首次解决了共面波导（CPW）缺陷结构特性阻抗解析计算，提出了太赫兹波导滤波器理论计算模型及加工带来的损耗模型；其次在核心器件/模块方面，攻克的240GHz太赫兹MEMS开关，插入损耗约为1dB，为解决太赫兹开关损耗大问题提供有效的技术途径，指标国内领先；340GHz滤波器带内插损为0.6dB，指标国际领先；基于MEMS与CPW实现的多款可调滤波器，指标国际先进；在国内首次完成的可重构毫米波相控阵天线，为低轨宽带卫星通信提供技术支撑。最后在系统技术方面，完成的低损耗太赫兹滤波器应用于太赫兹通信系统，实现了10Gbps实时调制解调，指标国内先进；与加拿大杨军院士合作，在国际上首次实现了微纳米膜无芯片RFID并实现了3D厘米量级定位。

目前，张乃柏可公开研究成果以第一作者或通信作者发表SCI/EI论文50余篇，授权专利十余项，获得中国电科集团科技进步奖二等奖、网通院科技进步奖三等奖和科技贡献奖，相关论文获得2019年度《物理学前沿》（Frontiers of physics）期刊杰出论文奖。

多年来，张乃柏在MEMS和太赫兹领域牵头负责的项目包括国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金、军科委基金及其他军口基金等十余项课题，其中科技部重点研发计划项目“太赫兹高速无线通信系统”面向未来地面6G应用，重点解决地面短距离太赫兹无线通信设备的体积与传输速率等问题，实现小型化太赫兹收发设备的应用；国家自然科学基金项目“基于MEMS技术的低损耗小步进可调太赫兹滤波器关键技术研究”则是契合当下太赫兹通信系统的快速发展，开展相应的科研攻关。

“成果的取得离不开单位平台，在研究院和北研中心领导的支持下，从课题申报、研发、结题到奖项申报，从开始参与项目研发到后面独立牵头，进步和收获很大。”张乃柏说道。如今，10年过去了，张乃柏已成长为能独当一面的研究员和研究院院级专家，也是北京邮电大学、电子科技大学的兼职教授和博士生导师。在科研的路上，他步履坚定，面对困难，泰然处之。在他看来，人生是一个不断挑战困难的过程，生命不息，挑战不止。

谈及未来，张乃柏表示MEMS技术和太赫兹通信技术还有很多待解决的科学和技术问题，日后将紧跟国际科研发展趋势，持续深耕太赫兹MEMS器件模块和毫米波/太赫兹通信领域，他希望研究成果不仅可用在军用领域，也能在民用领域为社会作出贡献。