1。3 LTCC 技术简介 4

1。4 本文内容及章节安排 5

2 毫米波高增益 LTCC 天线设计 7

2。1 引言 7

2。2 基片集成腔原理与谐振频率分析 7

2。3 天线单元的设计与分析 9

2。4 小结 12

3 阵列馈电网络的设计 13

3。1 引言 13

3。2 基片集成波导简介 13

3。3 基于 SIW 的功分结构的研究 15

3。4 基于 SIW 的过渡结构的研究 18

3。5 馈电网络的设计 20

3。6 小结 21

4 毫米波 LTCC 高增益天线阵列的设计 22

5 总结与展望 24

5。1 总结 24

5。2 展望 24

致谢 25

参 考 文 献 26

1  绪论

1。1 研究背景

无线频谱资源不是取之不尽、用之不竭的，随着各种无线通信系统的大量建设，使无线 频谱资源的稀缺程度不断加大，特别是微波及以下的频谱资源。为缓解频谱资源紧张的状况， 开拓新的频段已成为人们关注的热点。近年来各种电子系统已逐渐从微波频段扩展到了毫米 波频段，尤其是近年来世界范围内兴起了亚毫米波和太赫兹技术的热潮[1]-[2]。 

波长为 1-10 毫米的电磁波称为毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而论文网

兼具两种波谱的特点。毫米波具有极宽的带宽，超过直流到微波全部带宽的 10 倍，这在频谱 资源紧张的今天极具吸引力；毫米波的传播受气候的影响小，具有全天候特性；和微波相比， 毫米波器件的尺寸更小、质量更轻、机动性更好[3]。 

目前，毫米波的研究工作主要围绕军用电子系统的研究和研制，已成为军事电子技术开 拓的主要频段。毫米波的波长短、频带宽、低大气吸收率及全天候工作等特点使其在远程高 分辨率雷达，精确制导及高分辨率雷达成像系统中有重要的应用；相比于微波系统，毫米波 雷达具有更高的精度，而且不易受有源电子器件的干扰，因而受到军方的重视。 

随着科学技术的不断发展和工艺水平的不断提高，电子信息系统正朝着高集成、高性能、 高可靠性等方向发展。低温共烧陶瓷（Low temperature co-fired ceramic，LTCC）作为一 种新型的电子元器件材料和工艺技术，因其优良的高频特性、电特性及多层结构等特点而在 毫米波设备的研制方面有得天独厚的优势。利用 LTCC 材料制备的无源器件和天线具有许多优 点。首先，陶瓷材料具有高热传导率、高耐温性、优良的高频高 Q 特性，其次，LTCC 工艺易 于实现多层布线，可以将无源组件埋入多层电路基板中，有利于提高电路的组装密度，为天 线及无源器件的的小型化提供了重要的工艺基础[4]。 

人们所熟知的微带贴片天线因其结构简单，质量轻，加工方便，剖面低等优点得到广泛 应用，然而，贴片天线由于在高频段易受表面波的影响而损耗高，效率低，功率容量小，在 一定程度上限制了其发展。1999 年日本学者提出的用于毫米波段的层压谐振腔天线（LRA） 或称为基片集成腔天线（SIC）具有宽的带宽，而且，由于相邻单元被金属墙隔开，其受表面 波的影响较小，相比与同频段的微带天线，其隔离度更高且对加工进度的要求更低。随后的 研究进一步提高 SIC 天线的带宽和增益，其常被应用在 60GHz 以上的天线设计。