二十世纪后期,随着新型材料技术的发展,高频率(如毫米波频段)有源微波电路的实现成为可能,它们也直接导致了混合微波集成电路(HMIC)和单片微波集成电路的产生[14]-[15]。特别是在上个世纪九十年代后期,随着可应用于190GHz的磷化铟高电子迁移率晶体管和95GHzlnPHEMT功率放大器的实现,标志着可应用于毫米波频段的毫米波单片集成电路的实现成为可能。同一时期出现的微电子机械系统技术将三维机械加工的精度提高到毫米甚至是微米级别,从而使得有源电路和无源电路可以紧密地集成在同一个系统之中,它导致了集成系统封装(SOP)和片上系统(SOC)的出现。目前SOP技术的一个突出的困难是微波系统中需要的高Q值的无源器件,如滤波器、谐振器和双工器等器件难以实现。因为集成电路所用的半导体衬底都具有较小的电阻率,并且温度对半导体的导电性能影响很大,当温度升高时,半导体的导电性将迅速提高,所以温度对半导体的导电性有很大的影响。用半导体制成的半导体器件在实际工作时,必须注意温度的影响,必须要限制半导体器件的温度不超过一定值。在微波毫米波频段上半导体衬底引起的涡流损耗很大,导致Q值下降的主要原因除了衬底的涡流损耗外,在硅衬底中产生的寄生电容也是一个不可忽视的因素,因此如何实现易于集成、体积小、重量轻、容易加工、造价低和高Q值的无源器件成为当前微波理论和技术领域的难点。61121

    随着现代微波毫米波电路系统的高速发展,其功能越来越复杂、电性能指标越来越高,同时其体积越来越小、重量越来越轻;整个系统迅速向小型化、轻量化、高可靠性、多功能性和低成本方向发展。低成本、高性能、高成品率的微波毫米波技术对于开发商业化的低成本微波毫米波宽带系统非常关键。因此,迫切需要发展新的微波毫米波集成技术。

基片集成波导技术是由加拿大蒙特利尔大学吴柯教授的课题组和东南大学毫米波国家重点实验室洪伟教授的课题组为主所倡导的一种新技术。它是一种新的微波传输线形式,其利用金属通孔在介质基片上实现波导的场传播模式。基片集成波导的上下底面为金属层论文网,中间是低损耗介质基片,介质两边是两排金属化通孔,这样可以在介质基片上实现传统的金属波导的功能。基片集成波导兼具了矩形波导和微带器件的优点,即具有低辐射、低损耗、高功率容量、品质因数高、小型化和易连接等优点。另外,基片集成波导的生产可以利用普通PCB工艺、LTCC工艺、甚至薄膜电路工艺精确实现,而且与传统工艺相比,其成本很低。

由于基片集成波导的众多优点,且生产方便,所以基片集成波导是研究热点之一。近几年,在对基片集成波导结构传输特性充分研究的基础上,实现了高性能的滤波器、双工器、定向耦合器、功率分配器、天线阵列等多种有源器件,极大的推进了基片集成波导技术的发展。随着现代加工工艺和材料技术的发展,基片集成波导技术的应用方面将更加广阔,因此,对基片集成波导技术的研究是十分有必要和有意义的。

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