隨著現(xiàn)代無(wú)線通信的迅猛發(fā)展,現(xiàn)有頻段無(wú)法滿足需求,而毫米波由于波長(zhǎng)短、頻帶寬等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受人關(guān)注。天線作為射頻前端電路的重要組成部分,在采用高介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗的低溫共燒陶瓷（LTCC）作為介質(zhì)基板后,能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、高性能設(shè)計(jì)。使用封裝天線技術(shù)（AiP）在天線下方設(shè)置封裝腔體,并且在封裝腔體內(nèi)采用3D-MCM集成射頻芯片,通過(guò)三維層間互連實(shí)現(xiàn)射頻系統(tǒng)的高集成度設(shè)計(jì)。本文進(jìn)行了基于LTCC的毫米波封裝陣列天線的設(shè)計(jì)與研究。首先,結(jié)合LTCC多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一款高輻射效率的圓形喇叭天線,并采用不同輻射縫隙對(duì)喇叭天線饋電,探究最佳輻射縫隙結(jié)構(gòu),并以此為天線單元通過(guò)等幅同相饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行陣列天線設(shè)計(jì)。其次,基于微帶天線理論,在主輻射貼片周?chē)O(shè)置寄生輻射貼片以提高天線增益,以此為天線單元進(jìn)行陣列天線設(shè)計(jì),并在天線單元間設(shè)置軟表面結(jié)構(gòu)以抑制表面波傳播、進(jìn)一步提高增益。最后,選取剖面高度更低的貼片陣列天線,在其下方設(shè)計(jì)封裝層,完成封裝陣列天線設(shè)計(jì)。使用三維電磁仿真軟件HFSS分析封裝天線各參數(shù)對(duì)輻射性能的影響,仿真結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的基于軟表面結(jié)構(gòu)的封裝陣列天線,其尺寸為32×29×2.268mm

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于層疊金屬壞的微帶陣列天線

該天線具有高增益、高隔離性和寬頻帶等特性，能夠工作在 Ka 頻段，且增益大于 19.8dBi。圖1.2 一種錐形喇叭天線2013 年，Takuro Tajima,HoJin Song 等人利用 LTCC 的多層工藝設(shè)計(jì)了一種豎直喇叭天線[7]如圖 1.3 所示。在介質(zhì)層中設(shè)置空氣腔體，并在腔體周?chē)O(shè)置環(huán)繞的通孔陣列形成喇叭結(jié)構(gòu)，由基片集成波導(dǎo)進(jìn)行饋電。其中空氣腔體的設(shè)置降低了整個(gè)介質(zhì)層的相對(duì)介電常數(shù)，減小了介質(zhì)損耗，提升了天線帶寬和增益。天線能夠工作在300GHz 頻段，峰值增益可達(dá) 16dBi，并且尺寸較小易于進(jìn)行封裝集成。

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3 一種豎直喇叭天線但是以上幾種天線的共同缺點(diǎn)是增益較低，且天線尺寸過(guò)大，難以滿足現(xiàn)代通信小型化、高輻射增益的需求，因此天線的陣列設(shè)計(jì)是一種有效的解決方法。2013 年，Changfu Sun,Baolin Cao 等人通過(guò)在螺旋天線的介質(zhì)層周?chē)O(shè)置環(huán)形喇叭結(jié)構(gòu)[8]，抑制圓錐輻射模式，實(shí)現(xiàn)寬頻帶和圓極化特性，天線單元的增益達(dá)到4.5dBi。作者在后續(xù)研究[9]中進(jìn)行了 2×2 陣列天線設(shè)計(jì)，陣列天線整體結(jié)構(gòu)圖如 1.4 所示，該天線陣列增益提升至 11.8dBi。圖1.4 2x2 螺旋陣列天線結(jié)構(gòu)圖2014 年，Baolin Cao,Hao Wang 等學(xué)者提出了一種工作于 W 波段的 L 型探針饋電陣列天線[10]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)新進(jìn)展[J]. 楊邦朝,付賢民,胡永達(dá).  電子元件與材料. 2008(06)
[2]陣列天線波束形狀轉(zhuǎn)換的方法[J]. 胡錦林,林世明.  電波科學(xué)學(xué)報(bào). 1994(04)



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