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随着低成本硅技术的发展，利用硅技术实现太赫兹片上系统成为了国内外研究的热门课题。太赫兹片上天线可以避免封装过程产生的损耗和不确定性，并且可以提高系统的集成度，具有非常高的应用价值。然而，由于半导体工艺的制约，硅基太赫兹片上天线通常在辐射效率、增益和带宽方面受限制，而无法满足实际的工程需求。因此，设计高性能的太赫兹片上天线具有非常大的研究意义。本文针对硅技术的太赫兹片上天线进行了相关研究，主要工作包括以下两个内容：
1.120GHz宽带片上介质谐振天线(DRA)研究：针对片上DRA带宽受限的缺点，综合分析硅基片上DRA结构特点和宽带DRA实现方法，提出了平面缝隙激励的多模矩形DRA结构和120GHz片上多模DRA的设计方法。在以上研究基础上，基于180nmSiGeBiCMOS工艺，设计了120GHz片上双模和三模DRA。设计的片上双模和三模DRA分别可实现18.6%和20.3%的相对带宽，具有明显的带宽优势。最后基于设计的片上双模DRA，设计了片上1×2和2×2DRA阵列，阵列天线的增益分别可达7.2dBi和8.5dBi。
2.340GHz高效微带贴片天线研究：基于180nmSiGeBiCMOS工艺，在矩形微带贴片天线结构基础上，通过加载背腔和覆盖石英介质的方法，实现高辐射效率的太赫兹片上天线设计。石英覆盖的背腔微带贴片天线可实现5.3dBi的增益和73%的辐射效率，具有明显的性能优势。基于以上研究，本文又进一步将其扩展为1×2和2×2天线阵列。石英覆盖的1×2和2×2背腔微带贴片天线阵列的增益和辐射效率分别可达到7.3/8.8dBi和63/55%。
1.120GHz宽带片上介质谐振天线(DRA)研究：针对片上DRA带宽受限的缺点，综合分析硅基片上DRA结构特点和宽带DRA实现方法，提出了平面缝隙激励的多模矩形DRA结构和120GHz片上多模DRA的设计方法。在以上研究基础上，基于180nmSiGeBiCMOS工艺，设计了120GHz片上双模和三模DRA。设计的片上双模和三模DRA分别可实现18.6%和20.3%的相对带宽，具有明显的带宽优势。最后基于设计的片上双模DRA，设计了片上1×2和2×2DRA阵列，阵列天线的增益分别可达7.2dBi和8.5dBi。
2.340GHz高效微带贴片天线研究：基于180nmSiGeBiCMOS工艺，在矩形微带贴片天线结构基础上，通过加载背腔和覆盖石英介质的方法，实现高辐射效率的太赫兹片上天线设计。石英覆盖的背腔微带贴片天线可实现5.3dBi的增益和73%的辐射效率，具有明显的性能优势。基于以上研究，本文又进一步将其扩展为1×2和2×2天线阵列。石英覆盖的1×2和2×2背腔微带贴片天线阵列的增益和辐射效率分别可达到7.3/8.8dBi和63/55%。