研究目的
研究开发用于实时太赫兹超分辨率近场成像的全集成片上系统。
研究成果
该论文展示了未来太赫兹混合信号集成电路的潜力，并有望大幅提升超分辨率太赫兹近场传感器的集成度。该芯片的集成水平和实时处理能力显示出推动太赫兹近场成像技术迈向实际应用的潜力。
研究不足
多像素近场传感器集成的主要挑战在于，在保证传感器对像素间串扰效应的敏感性的同时，实现密集成像物体的全覆盖，并避免传感元件之间存在盲区。
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一款用于实时超分辨率太赫兹近场成像的128像素片上系统
DOI：10.1109/JSSC.2018.2878817
期刊：IEEE Journal of Solid-State Circuits
出版年份：2018
更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要：
本文提出了一种用于实时太赫兹超分辨率近场成像的全集成片上系统。该芯片包含128个传感像素，每个像素配备交叉桥接双三维开口环谐振器，以3.2毫米长的2×64一维阵列排列。芯片采用0.13微米SiGe双极互补金属氧化物半导体工艺制造，在约550GHz频率下工作。所有功能（包括传感器照明、近场传感和检测）均与读出集成电路协同集成，实现实时图像采集。像素基于介电常数呈现成像对比度，最差情况下相对介电常数不确定度估计为0.33，空间分辨率为10-12微米。传感器照明通过片上振荡器馈入四路等功率分配网络实现，使一维传感区域的有效像素间距为25微米，填充因子达48%。振荡器配备电子斩波功能，以避免每个像素集成的SiGe异质结双极晶体管功率探测器出现1/f噪声相关的灵敏度下降。该芯片支持模拟读出模式和基于锁相放大器的数字读出模式：在模拟读出模式下（外接锁相放大器），1毫秒积分时间的实测动态范围为63.8dB；数字读出模式在28帧/秒时达到38.5dB动态范围。芯片功耗37-104毫瓦，封装为紧凑型成像?？?。本文进一步演示了镍网（特征尺寸50微米）和人体生物指纹的二维太赫兹超分辨率图像实时采集。
作者：
Philipp Hillger，Ritesh Jain，Janusz Grzyb，Wolfgang F?rster，Bernd Heinemann，Ga?tan MacGrogan，Patrick Mounaix，Thomas Zimmer，Ullrich R. Pfeiffer
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