本文關(guān)鍵詞：基于CMOS技術(shù)高增益高效率60 GHz微帶結(jié)構(gòu)片上天線研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)和CMOS工藝技術(shù)的飛速發(fā)展,無線射頻集成電路的發(fā)展不斷涌現(xiàn)新的熱點(diǎn)研究,天線作為無線通信系統(tǒng)重要模塊,因此基于CMOS技術(shù)高性能小型化的片上天線成為聚焦,尤其是具有顯著優(yōu)點(diǎn)的60 GHz頻段吸引了廣大學(xué)者的興趣。片上天線使電路與天線集成,減少了芯片匹配模塊,提高了片上系統(tǒng)集成度,降低了封裝和布線復(fù)雜度,進(jìn)一步推進(jìn)了集成電路小型化發(fā)展。然而,低電阻率和高介電常數(shù)的硅襯底損耗和束縛使得片上天線增益和輻射效率很低。通過文獻(xiàn)調(diào)研,借鑒傳統(tǒng)天線理論,本文整理并提出了一種基于微帶結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型解決方案,根據(jù)片上天線應(yīng)用場合,研究設(shè)計(jì)了應(yīng)用在水平空間通信和垂直空間通信的高性能60 GHz片上天線,主要研究內(nèi)容如下:首先本文調(diào)研片上天線的研究背景以及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,對已公開發(fā)表的片上天線進(jìn)行分類整理,研究能量損耗原因,探索屏蔽硅襯底損耗方法,探索加載介質(zhì)諧振器提高增益方法,為高增益高效率片上天線設(shè)計(jì)做鋪墊。通過借鑒傳統(tǒng)天線理論,提出了解決低電阻率高介電常數(shù)硅襯底損耗的新思路,在M1金屬層采用全地板結(jié)構(gòu)降低電磁波進(jìn)入硅襯底。通過分析貼片電流分布調(diào)整貼片大小和基片大小等相關(guān)參數(shù),借助ANSOFT公司電磁場仿真軟件HFSS優(yōu)化設(shè)計(jì)了一款微帶結(jié)構(gòu)的小型化高性能片上天線。天線成功流片后,采用安捷倫矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試天線回波損耗,通過構(gòu)建絕對增益測試網(wǎng)絡(luò)測試天線的增益,并對天線測試結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行了對比和分析。為了進(jìn)一步提高天線增益,提出了在貼片天線上方加載高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)諧振器,形成增強(qiáng)型耦合,這在已公開發(fā)表的片上天線成果中是首次在貼片天線上方加載介質(zhì)諧振器。通過研究片上天線環(huán)境介質(zhì)諧振器與貼片天線的電磁耦合規(guī)律,得到天線結(jié)構(gòu)原型。根據(jù)整理的加載介質(zhì)諧振器高性能側(cè)射片上天線設(shè)計(jì)步驟,設(shè)計(jì)了一款60 GHz高增益高輻射效率側(cè)射片上天線。天線成功流片后,同樣采用第三章測試方法進(jìn)行測試并對比仿真結(jié)果和測試結(jié)果。由于采用八木結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)端射型片上天線的端射方向增益和輻射效率都很低,第五章創(chuàng)新采用加載介質(zhì)諧振器的貼片天線結(jié)構(gòu),應(yīng)用介質(zhì)諧振器與貼片天線的耦合規(guī)律,設(shè)計(jì)加工測試了一款60 GHz高性能加載介質(zhì)諧振器端射片上天線。最后,概括本文的研究成果和實(shí)際意義,并指出未來的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：CMOS工藝技術(shù) 60 GHz 片上天線設(shè)計(jì) 貼片天線 介質(zhì)諧振器
【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】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 基于CMOS技術(shù)毫米波集成電路研究背景10-13
• 1.1.1 片上天線的研究背景及意義10-12
• 1.1.2 60 GHz毫米波天線的研究意義12-13
• 1.2 基于CMOS技術(shù)片上天線研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)13-21
• 1.2.1 硅襯底CMOS工藝的片上天線研究概述13-15
• 1.2.2 提高片上天線性能的解決方案15-18
• 1.2.3 片上天線的新挑戰(zhàn)18-21
• 1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新21-22
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排22-23
• 第二章 片上天線物理設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)理論23-35
• 2.1 片上天線物理設(shè)計(jì)23-26
• 2.1.1 CMOS工藝介紹23-24
• 2.1.2 片上天線版圖設(shè)計(jì)及驗(yàn)證24-26
• 2.2 天線性能設(shè)計(jì)理論26-34
• 2.2.1 介質(zhì)諧振天線設(shè)計(jì)理論26-32
• 2.2.2 微帶天線設(shè)計(jì)理論32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 微帶結(jié)構(gòu)小型化高性能片上天線設(shè)計(jì)35-46
• 3.1 60 GHz微帶結(jié)構(gòu)片上天線性能設(shè)計(jì)35-40
• 3.1.1 工作原理35-36
• 3.1.2 天線結(jié)構(gòu)36
• 3.1.3 參數(shù)優(yōu)化36-40
• 3.2 仿真結(jié)果分析40-42
• 3.3 天線加工和測試42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 加載介質(zhì)諧振器高性能側(cè)射片上天線設(shè)計(jì)46-58
• 4.1 天線結(jié)構(gòu)和工作原理46-47
• 4.2 天線設(shè)計(jì)步驟47-52
• 4.3 仿真結(jié)果分析52-55
• 4.4 天線加工和測試55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 加載介質(zhì)諧振器高性能端射片上天線設(shè)計(jì)58-70
• 5.1 天線結(jié)構(gòu)和工作原理58-60
• 5.2 天線參數(shù)分析與設(shè)計(jì)60-64
• 5.3 天線仿真和測試結(jié)果分析64-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果76-77

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王邦寧;如何考慮3.5GHz、26GHz寬帶無線接入的經(jīng)濟(jì)效益[J];通信世界;2002年08期

2 ;安立推出涵蓋9kHz～20GHz的經(jīng)濟(jì)型微波頻譜分析儀[J];國外電子測量技術(shù);2007年04期

3 ;合力金橋中標(biāo)中華通信3.5 GHz無線接入網(wǎng)二期工程[J];電信技術(shù);2002年04期

4 張德偉,邢鋒,朱國良,牛忠霞;2GHz～25GHz圓錐對數(shù)螺旋天線的設(shè)計(jì)與性能仿真[J];信息工程大學(xué)學(xué)報;2002年02期

5 馬建軍;朱宏;王紅梅;;8GHz～12GHz推-推壓控振蕩器設(shè)計(jì)[J];電子與封裝;2007年06期

6 梁曉靖;;8GHz～18GHz波紋方波導(dǎo)移相器的研究[J];現(xiàn)代雷達(dá);2010年10期

7 R.布魯克納,P·克勞斯,孔昌生;頻率為140kHz～1.05GHz的最經(jīng)濟(jì),最通用的SMDU型信號發(fā)生器[J];計(jì)量與測試技術(shù);2005年08期

8 姚廷波;尹秋艷;呂文斌;張山丹;;0.03GHz～3GHz寬帶取樣混頻器的研制[J];信息技術(shù);2009年11期

9 覃潔瓊;朱良凡;丁玉寧;;一種7GHz～20GHz寬帶頻率綜合器的設(shè)計(jì)[J];電子與封裝;2011年06期

10 ;安捷倫高性能噪聲系數(shù)測量技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)展至50GHz[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2013年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁景中;蔣永紅;;18GHz介質(zhì)振蕩器[A];2003'全國微波毫米波會議論文集[C];2003年

2 曹頌華;李元;;超寬帶2-18GHz斜率校正器[A];1995年全國微波會議論文集（下冊）[C];1995年

3 錢健;傅曉明;;26.5GHz～50GHz頻譜分析儀校準(zhǔn)技術(shù)研究[A];2008年江蘇省計(jì)量測試學(xué)術(shù)論文集[C];2008年

4 何丹雄;鐘世忠;;24GHz雷達(dá)收發(fā)機(jī)在大型車輛側(cè)邊防撞上的應(yīng)用[A];2005年海峽兩岸三地?zé)o線科技學(xué)術(shù)會論文集[C];2005年

5 李劍;史保森;江云坤;范曉峰;郭光燦;;非破壞性的偶數(shù)粒子GHZ糾纏態(tài)識別方案[A];第九屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報告會摘要集（Ⅱ）[C];2000年

6 錢健;傅曉明;;26.5GHz～50GHz信號源校準(zhǔn)技術(shù)研究[A];2008年江蘇省計(jì)量測試學(xué)術(shù)論文集[C];2008年

7 郭鴻志;張曉龍;張剛;;GHZ預(yù)熱爐設(shè)計(jì)研究[A];2014年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會暨煉鐵學(xué)術(shù)年會文集(下)[C];2014年

8 胡昌洪;;0.8～18GHz系列幅相跟蹤中功率放大器的設(shè)計(jì)[A];2003'全國微波毫米波會議論文集[C];2003年

9 曹韜;何松柏;游飛;;2.14GHz微帶線E類功率放大器的設(shè)計(jì)[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

10 于洪喜;崔駿業(yè);;11GHz固態(tài)功率放大器[A];1997年全國微波會議論文集（上冊）[C];1997年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 特約作者 樹子;“GHz”智能手機(jī)大戰(zhàn)[N];電腦報;2010年

2 江西 劉學(xué)勇;擁有GHz電腦并不難[N];中國電腦教育報;2001年

3 慶輝;英特爾10GHz頻率處理器亮相[N];電子資訊時報;2002年

4 高辰;有源2.45GHz RFID技術(shù)推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展[N];人民郵電;2013年

5 米笑;安捷倫推出13GHz實(shí)時示波器[N];中國計(jì)算機(jī)報;2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 代明珍;26.5GHz～40GHz國家功率基準(zhǔn)測量技術(shù)研究[D];中國計(jì)量科學(xué)研究院;2011年

2 樸光春;概率遠(yuǎn)程制備多粒子GHZ糾纏態(tài)[D];延邊大學(xué);2007年

3 孫常磊;1MHz～18GHz超寬帶電場探頭分析[D];西安電子科技大學(xué);2008年

4 涂修麗;六比特最大糾纏態(tài)的量子隱形傳態(tài)方案研究以及GHZ態(tài)疊加的公共糾纏分析[D];新疆師范大學(xué);2013年

5 劉珈希;60GHz通信系統(tǒng)中單載波頻域均衡算法的研究[D];電子科技大學(xué);2013年

6 譚熾州;60GHz毫米波鎖相源[D];電子科技大學(xué);2005年

7 王超;60GHz系統(tǒng)信道均衡器VLSI設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年

8 劉昌榮;基于LTCC技術(shù)的60-GHz頻段圓極化天線研究[D];電子科技大學(xué);2011年

9 范小飛;64位1.47GHz高性能整數(shù)加法器的研究與設(shè)計(jì)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

10 吳陽春;60GHz波段直接變頻調(diào)制器的研制[D];東南大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：基于CMOS技術(shù)高增益高效率60 GHz微帶結(jié)構(gòu)片上天線研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：482172