60GHz芯片与天线的封装研究

摘要

随着人们对无线通信速率与质量要求的不断提高，目前广泛使用的传统无线传输技术已无法满足Gbps通信速率的需求。为此，需要采用60GHz免许可频段的无线通信技术来扩展信号带宽，提升传输速率。60GHz射频系统的天线和封装是其商业化应用的重要步骤，有着极其重要的意义。因此，本课题主要针对射频收发机系统中的天线和封装展开研究和设计。
　　基于普通PCB工艺，本课题设计了应用在60GHz收发机系统中的高增益宽频天线和宽频低损耗封装互联。考虑到毫米波微带天线具有低剖面、高增益、高集成度和窄带宽等特点，该课题选用了层叠缝隙耦合微带天线结构，可有效地增大天线带宽，降低背部辐射。为提高天线增益，设计了2×2的天线阵列和馈线网络。最终完成60GHz微带天线阵列的加工和测试。测试结果显示，天线阵列带宽达到15GHz，增益达到12dBi。同时，本课题引入带地补偿的封装互联技术，提高了封装设计的时间效率和带宽，完成了60GHz的封装互联设计。仿真结果表明，带宽超过20GHz，损耗约为0.3dB。

目录

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摘要

图表目录

第1章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 60GHz通信特点及应用

1．2．1 60GHz短距无线通信的特点和优势

1．2．2 60GHz短距无线通信的发展现状

1．2．3 60GHz短距无线通信技术的应用

1．3 国内外60GHz天线和封装研究现状和发展动态

1．4 本课题60GHz天线和封装互联的结构及性能指标

1．5 本文的主要内容和章节安排

第2章 天线的基本原理

2．1 天线简介

2．2 天线的基本原理

2．2．1 天线辐射的原理

2．2．2 天线的分类

2．3 天线的主要性能参数

2．3．1 辐射方向图与方向图函数

2．3．2 主瓣宽度、副辩电平和前后比

2．3．3 天线的方向性系数、效率和增益

2．3．4 天线的极化

2．3．5 天线的输入阻抗

2．3．6 天线的频带宽度

2．4 微带天线的基本原理

2．4．1 微带天线辐射原理

2．4．2 微带天线的馈电方式

2．4．3 微带天线的分析方法

2．5 天线阵列的基本原理

2．5．1 两个各向同性的点源阵

2．5．2 N元各向同性点源直线阵

2．5．3 平面阵列天线

2．5．4 天线阵列的馈电方法

2．6 本章小结

第3章 天线单元与阵列天线的设计

3．1 天线单元的设计分析

3．1．1 带宽

3．1．2 效率

3．1．3 增益

3．1．4 工艺

3．2 天线单元的结构设计

3．2．1 介质材料和厚度的选择

3．2．2 馈电方式的选择

3．2．3 层叠贴片的设计

3．2．4 整体结构的设计

3．3 天线单元的仿真模型和结果分析

3．3．1 贴片参数的设计

3．3．2 缝隙参数的设计

3．3．3 馈线参数的设计

3．3．4 天线参数初始设计

3．3．5 天线参数仿真分析

3．3．6 天线最终仿真结果

3．4 阵列天线设计

3．4．1 天线阵列结构设计

3．4．2 天线阵列馈线网络设计

3．4．3 阵列天线仿真模型和结果分析

3．5 本章小结

第4章 高频封装互联的设计

4．1 高频封装互联的基本原理

4．1．1 高频封装互联的类型

4．1．2 高频封装互联的基本原理

4．1．3 高频封装互联的结构

4．2 高频封装互联的设计

4．2．1 高频封装互联的结构设计

4．2．2 高频封装的原理分析

4．3 高频封装互联的仿真分析

4．3．1 高频封装互联的模型

4．3．2 高频互联封装的仿真结果

4．4 本章小结

第5章 天线单元和阵列的测试

5．1 天线的版图和实物

5．2 天线的测量和分析

5．2．1 回波损耗的测量

5．2．2 天线增益的测量

5．2．3 天线辐射方向图的测量

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢