本文關(guān)鍵詞：94GHz毫米波CMOS片上側(cè)射與端射微帶天線的研究

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【摘要】：以94GHz為中心頻率的W波段(75-110GHz)大氣窗口有寬達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光,毫米波在大氣中衰減小,穿透性好,大部分低能見度的天氣條件對它的影響不大。諸多的優(yōu)點使毫米波適合應(yīng)用在雷達與制導(dǎo)系統(tǒng),毫米波電子對抗,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,而作為當(dāng)前主流的集成電路制造工藝,CMOS技術(shù)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對毫米波集成電路系統(tǒng)單芯片(System-on-Chip)的實現(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內(nèi)外研究的熱點,本文對94GHz CMOS工藝片上天線做了研究與設(shè)計。首先,本文第一章介紹了國內(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,但是其運用的低阻抗硅基底給片上天線研究帶來很大的困難,因為它給片上天線的輻射造成了嚴重的損耗。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)計能夠使片上天線性能實現(xiàn)質(zhì)的飛躍,彌補低阻硅帶來的缺陷。本文第三章我們介紹了94GHz微帶片上天線設(shè)計的基本思路和片上天線測試方案,與現(xiàn)今主流的片上天線設(shè)計思路不同,微帶天線技術(shù)為本文片上天線的設(shè)計提供了思路,因為其金屬地的結(jié)構(gòu)可以對天線輻射方向有一定的限定作用,從而減少低阻硅帶來的損耗。并且運用微帶型式可以使設(shè)計成本大大降低,增加了集成的靈活度,并且同時片上天線獲得了良好的性能。我們驗證了二氧化硅(SiO2)層的厚度的增加會使微帶結(jié)構(gòu)片上天線的增益提高。第四章我們對相同結(jié)構(gòu)天線加載不同的矩形介質(zhì)塊,對不同天線結(jié)構(gòu)加載相同矩形介質(zhì)塊,得到了性能更好的片上天線,他們的尺寸非常小,并且擁有很寬的絕對帶寬和側(cè)射與端射的性能,并且在二氧化硅層非常薄的情況下達到了較高的效率與增益。
【關(guān)鍵詞】：毫米波 CMOS工藝 微帶天線 介質(zhì)諧振
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN822
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 片上天線的研究背景與意義10-11
• 1.2 片上天線國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢11-16
• 1.2.1 基于CMOS和鍺化硅工藝的片上天線12-15
• 1.2.2 基于砷化鎵工藝，，運用高阻基底和其他工藝的片上天線15-16
• 1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新16-17
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第二章 CMOS工藝以及介質(zhì)諧振理論19-27
• 2.1 一般 0.18微米CMOS工藝19-21
• 2.2 不利于片上天線的特性21
• 2.3 CMOS工藝片上天線的版圖設(shè)計21-22
• 2.4 矩形介質(zhì)諧振器22-23
• 2.5 介質(zhì)諧振天線23-25
• 2.5.1 矩形介質(zhì)諧振天線的微帶饋電25
• 2.6 本章小節(jié)25-27
• 第三章 94GHZ微帶結(jié)構(gòu)片上天線的設(shè)計27-36
• 3.1 CMOS片上天線關(guān)注的性能參數(shù)27-29
• 3.1.1 帶寬與片上天線帶寬設(shè)計的便利27-28
• 3.1.2 輻射效率以及CMOS工藝對其的影響28
• 3.1.3 增益：CMOS片上天線普遍較低的指標(biāo)28-29
• 3.2 微帶圓形貼片片上天線的設(shè)計29-32
• 3.3 二氧化硅層厚度的影響32-33
• 3.4 CMOS片上天線測試方案33-35
• 3.5 本章小節(jié)35-36
• 第四章 加載介質(zhì)塊的微帶結(jié)構(gòu)片上天線36-58
• 4.1 加載單個矩形介質(zhì)塊的片上天線36-44
• 4.1.1 鈍化層與膠的厚度與介電常數(shù)的影響38-40
• 4.1.2 加載不同矩形介質(zhì)塊實現(xiàn)端射效果40-44
• 4.2 加載雙矩形介質(zhì)塊的側(cè)射片上天線44-52
• 4.2.1 雙介質(zhì)諧振的W波段小面積化端射片上天線49-52
• 4.3 本章小節(jié)52-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果67-68

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