【摘 要】
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30到300 GHz频率的毫米波已经逐渐成为一种用于高速及短程通信的常见波段.但是,考虑到已被提出的多种类型的天线过于微小的尺寸,加工这些天线往往需要昂贵且受限的制造工艺,比如LTCC.在此次演讲中,我们将讨论我们在国家重点实验室里对毫米波天线的研究工作,并重点讨论使用廉价的印刷电路板(PCB)和电镀通孔(PTH)技术. 基于互补源的概念,陆贵文教授和他的研究团队提出了一种磁电偶板子天线.这种天线
【机 构】
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毫米波国家重点实验室(香港) 香港城市大学
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30到300 GHz频率的毫米波已经逐渐成为一种用于高速及短程通信的常见波段.但是,考虑到已被提出的多种类型的天线过于微小的尺寸,加工这些天线往往需要昂贵且受限的制造工艺,比如LTCC.在此次演讲中,我们将讨论我们在国家重点实验室里对毫米波天线的研究工作,并重点讨论使用廉价的印刷电路板(PCB)和电镀通孔(PTH)技术. 基于互补源的概念,陆贵文教授和他的研究团队提出了一种磁电偶板子天线.这种天线具有较宽的带宽,低交叉极化,对称稳定的辐射方向图,以及低后向辐射的特性.我们已经把这种磁电偶极子天线用于60 GHz WiGig的应用.磁流源,最初在低频应用中借助于垂直放置的、四分之一波长短路贴片天线来实现；在这里,它将通过两组三通孔(采用电镀通孔技术)的方式实现.这种天线可以达到在50至70 GHz的工作频段内VSWR＜1.5,且平均增益为7.5 dBi.交叉极化水平在-15至-20 dB范围内变化.虽然这种探针馈电型天线单元可以提供很好的性能,但是这种单元不容易被做成天线阵列.为了解决这个难题,我们提出了一种新的互补型天线阵列.在这种天线阵列里,磁流源通过传统的金属平面缝隙来激励.为了用堆叠的方式实现这种互补源,两层微波基板被分别用来提供电偶极子和缝隙天线.在上层基板上的电偶极子由两个寄生金属通孔来实现馈电,它的能量来源于接近缝隙底端的能量耦合.为了便于集成在RFICs,这种由两个缝隙和四个偶极子天线组成的阵列采用差分对馈电.它可以达到在53至68 GHz的工作频段内VSWR＜2,且在56至67 GHz频段内平均增益为11.5 dBi.目前的交叉极化水平在-15至-25 dB范围内变化,但是如果工艺和测量容限以及波导与差分对馈电的转换得到改进,交叉极化水平可以被进一步降低.一个大型的阵列可以通过由缝隙耦合提供的能量分布网络来设计.基于这种互补源概念,我们已经设计出了工作于300 GHz且具有对称E面和H面方向图的天线.这种互补源可以采用廉价的PCB和PTH技术在Rogers基板RT5880上用0.1mm直径的通孔实现.
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