94GHz毫米波CMOS片上侧射与端射微带天线的研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE（电子科技大学图标）论文题目94GHz毫米波CMOS片上侧射与端射微带天线的研究专业学位类别工程硕士学号201222020671作者姓名王遇伯指导教师李乐伟教授分类号密级注1UDC学位论文94GHz毫米波CMOS片上侧射与端射微带天线的研究（题名和副题名）王遇伯（作者姓名）指导教师李乐伟教授电子科技大学成都（姓名、职称、单

2、位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.3.31论文答辩日期2015.05.05学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHON94GHZMILLIMETER-WAVESIDE-FIREANDEND-FIREMICROSTRIPON-CHIPANTENNABASEDONCMOSTECHNOLOGYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronic

3、ScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:WangYu-BoAdvisor:ProfessorLiLe-WeiSchool:SchoolofElectronicEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志

4、对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要以94GHz为中心频率的W波段（75-110GHz）大气窗口有宽达23GHz的带

5、宽，是宝贵的频谱资源。相比于红外频段电磁波和可见光，毫米波在大气中衰减小，穿透性好，大部分低能见度的天气条件对它的影响不大。诸多的优点使毫米波适合应用在雷达与制导系统，毫米波电子对抗，毫米波通信等诸多领域。这些促使了毫米波段固态电路、尤其是集成电路的飞速发展。集成电路拥有诸多例如体积小，大批量生产的成本低等优点，而作为当前主流的集成电路制造工艺，CMOS技术是毫米波集成电路制造的上佳选择。由于毫米波片上天线的研究对对毫米波集成电路系统单芯片（System-on-Chip）的实现具有关键性的意义，并且是一种提供片间与

6、片内互连的解决方案，CMOS工艺的片上天线成为近些年国内外研究的热点，本文对94GHzCMOS工艺片上天线做了研究与设计。首先，本文第一章介绍了国内外片上天线的研究现状，介绍了基于低阻和高阻基底工艺的片上天线以及当前流行的片上天线技术：例如人工磁导体（AMC）技术与介质谐振技术等。第一章还阐述了系统单芯片集成天线的重要性以及阻碍。第二章简单介绍了本文天线用到的工艺和主要技术。CMOS工艺虽拥有多优势，但是其运用的低阻抗硅基底给片上天线研究带来很大的困难，因为它给片上天线的辐射造成了严重的损耗。介质谐振是本文用于提高

7、片上天线的效率与增益，获得理想方向图的关键手段，不同的谐振模式、好的设计能够使片上天线性能实现质的飞跃，弥补低阻硅带来的缺陷。本文第三章我们介绍了94GHz微带片上天线设计的基本思路和片上天线测试方案，与现今主流的片上天线设计思路不同，微带天线技术为本文片上天线的设计提供了思路，因为其金属地的结构可以对天线辐射方向有一定的限定作用，从而减少低阻硅带来的损耗。并且运用微带型式可以使设计成本大大降低，增加了集成的灵活度，并且同时片上天线获得了良好的性能。我们验证了二氧化硅（SiO2）层的厚度的增加会使微带结构片上天线的

8、增益提高。第四章我们对相同结构天线加载不同的矩形介质块，对不同天线结构加载相同矩形介质块，得到了性能更好的片上天线，他们的尺寸非常小，并且拥有很宽的绝对带宽和侧射与端射的性能，并且在二氧化硅层非常薄的情况下达到了较高的效率与增益。关键词：毫米波，CMOS工艺，微带天线，介质谐振IABSTRACTABSTRACTThemicrowaveatmosphericw