94GHz毫米波CMOS片上側(cè)射與端射微帶天線的研究.pdf

1、以94GHz為中心頻率的W波段（75-110GHz）大氣窗口有寬達(dá)23GHz的帶寬，是寶貴的頻譜資源。相比于紅外頻段電磁波和可見(jiàn)光，毫米波在大氣中衰減小，穿透性好，大部分低能見(jiàn)度的天氣條件對(duì)它的影響不大。諸多的優(yōu)點(diǎn)使毫米波適合應(yīng)用在雷達(dá)與制導(dǎo)系統(tǒng)，毫米波電子對(duì)抗，毫米波通信等諸多領(lǐng)域。這些促使了毫米波段固態(tài)電路、尤其是集成電路的飛速發(fā)展。集成電路擁有諸多例如體積小，大批量生產(chǎn)的成本低等優(yōu)點(diǎn)，而作為當(dāng)前主流的集成電路制造工藝，CMOS技術(shù)

2、是毫米波集成電路制造的上佳選擇。由于毫米波片上天線的研究對(duì)對(duì)毫米波集成電路系統(tǒng)單芯片（System-on-Chip）的實(shí)現(xiàn)具有關(guān)鍵性的意義，并且是一種提供片間與片內(nèi)互連的解決方案，CMOS工藝的片上天線成為近些年國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，本文對(duì)94GHz CMOS工藝片上天線做了研究與設(shè)計(jì)。
　　第一章介紹了國(guó)內(nèi)外片上天線的研究現(xiàn)狀，介紹了基于低阻和高阻基底工藝的片上天線以及當(dāng)前流行的片上天線技術(shù)：例如人工磁導(dǎo)體（AMC）技術(shù)與介質(zhì)諧振技

3、術(shù)等。第一章還闡述了系統(tǒng)單芯片集成天線的重要性以及阻礙。
　　第二章簡(jiǎn)單介紹了本文天線用到的工藝和主要技術(shù)。CMOS工藝雖擁有多優(yōu)勢(shì)，但是其運(yùn)用的低阻抗硅基底給片上天線研究帶來(lái)很大的困難，因?yàn)樗o片上天線的輻射造成了嚴(yán)重的損耗。介質(zhì)諧振是本文用于提高片上天線的效率與增益，獲得理想方向圖的關(guān)鍵手段，不同的諧振模式、好的設(shè)計(jì)能夠使片上天線性能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，彌補(bǔ)低阻硅帶來(lái)的缺陷。
　　第三章介紹了94GHz微帶片上天線設(shè)計(jì)的基本思

4、路和片上天線測(cè)試方案，與現(xiàn)今主流的片上天線設(shè)計(jì)思路不同，微帶天線技術(shù)為本文片上天線的設(shè)計(jì)提供了思路，因?yàn)槠浣饘俚氐慕Y(jié)構(gòu)可以對(duì)天線輻射方向有一定的限定作用，從而減少低阻硅帶來(lái)的損耗。并且運(yùn)用微帶型式可以使設(shè)計(jì)成本大大降低，增加了集成的靈活度，并且同時(shí)片上天線獲得了良好的性能。驗(yàn)證了二氧化硅（SiO2）層的厚度的增加會(huì)使微帶結(jié)構(gòu)片上天線的增益提高。
　　第四章對(duì)相同結(jié)構(gòu)天線加載不同的矩形介質(zhì)塊，對(duì)不同天線結(jié)構(gòu)加載相同矩形介質(zhì)塊，得到了