本文關(guān)鍵詞：基于硅技術(shù)的太赫茲片上天線與系統(tǒng)的研究　出處：《南京理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：硅技術(shù)以其低成本、高集成度等優(yōu)勢(shì),在太赫茲頻段得到了廣泛的應(yīng)用。太赫茲片上集成系統(tǒng)能夠避免封裝工藝帶來的損耗和不確定性,逐漸成為研究熱點(diǎn)。本論文以太赫茲高速無線通信為應(yīng)用背景,對(duì)基于硅技術(shù)的太赫茲片上天線及系統(tǒng)進(jìn)行研究,主要工作如下:1.提出了 340GHz基片集成波導(dǎo)(SIW)背腔式片上天線結(jié)構(gòu):采用CPW饋電形式,利用硅基工藝的最頂層和最低層金屬形成SIW背腔和矩形貼片。仿真和測(cè)試結(jié)果表明該天線單元增益和輻射效率分別達(dá)到3.7dBi和48%。該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒有任何后期處理,可用于小規(guī)模相控陣系統(tǒng)中。2.提出了 340GHz高增益高效率的太赫茲三維(3D)天線結(jié)構(gòu):該天線包含SIW背腔式片上天線、低介電常數(shù)介質(zhì)支撐層和高介電常數(shù)介質(zhì)諧振器。仿真和測(cè)試結(jié)果表明該天線增益和輻射效率分別達(dá)到10dBi和80%,可用于如單通道接收機(jī)等對(duì)天線增益要求較高的系統(tǒng)中。3.提出了 D波段介質(zhì)加載片上端射天線結(jié)構(gòu):利用片上天線及裝配結(jié)構(gòu)中金屬反射面和減薄襯底的辦法實(shí)現(xiàn)端射特性,并利用介質(zhì)加載的方法實(shí)現(xiàn)了高增益和輻射效率的D波段片上端射天線。仿真和測(cè)試結(jié)果表明該天線單元和1×2陣列的增益和輻射效率分別達(dá)到了 4.1/7dBi和83/72%,可用于D波段單通道或陣列通信系統(tǒng)。4提出了 320GHz反射器加載片上端射天線結(jié)構(gòu):在硅襯底不減薄的情況下,采用刻蝕和金屬濺射的方法在偶極子天線背面加載金屬反射器。仿真和測(cè)試結(jié)果表明該天線單元和1×2陣列的增益和效率分別達(dá)到了 5.5/7.7dBi和78/68%,可用于大規(guī)模太赫茲端射陣列系統(tǒng)。5.采用先移相再倍頻的方式設(shè)計(jì)并研制了 320GHz的1×4全集成相控陣發(fā)射機(jī)芯片:集成了鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器、四倍頻器、模擬衰減器、反射式移相器、功率放大器、調(diào)制/倍頻器以及片上天線。該發(fā)射機(jī)芯片在310～330GHz頻率范圍內(nèi)有效各向同性輻射功率(EIRP)為7.6～10.6dBm,并實(shí)現(xiàn)了 H面±12°的波束掃描范圍。6.采用介質(zhì)加載片上端射天線設(shè)計(jì)并研制了中心頻率為135GHz的可擴(kuò)展的端射片上收發(fā)系統(tǒng)(TRx)芯片:該芯片集成了接收機(jī)、發(fā)射機(jī)以及收、發(fā)片上端射天線。測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的EIRP達(dá)到9.2dBm,接收機(jī)增益達(dá)到21dB。通過采用16QAM調(diào)制方式,系統(tǒng)芯片之間無線通信速率達(dá)到4Gb/s。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN820

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1313260