基于MEMS硅基底的L波段圆极化微带天线的研究与设计

对所设计的以硅为基底,中心频率在1.9GHz的圆极化微带天线进行了介绍.由于硅的介电常数较高,导致天线效率很低,在高频率段容易产生表面波,所以采用挖空气腔来降低相对介电常数.设计出的微带天线尺寸为55 mm×55 mm,尺寸较大,因而采用了加载和曲流技术来减小天线的尺寸.在此基础上设计出2×2天线阵列,并用HFSS进行仿真,方向图和增益均达到要求.     

硅基微带天线损耗机理分析

硅基微带天线存在损耗大、效率低、增益不足等问题。其成因在于以下五种损耗:1.金属贴片及匹配微带线的导体损耗。2.介质的介电损耗。3.表面波损耗。4.半导体基底的电阻性损耗。5.由基底与绝缘层交界面上的载流子运动导致的界面损耗。在深入分析各种损耗的形成机理的基础上,研究了相应损耗的计算模型及其在总损耗中所占的地位,并提出了降低损耗的有效途径。实验结果显示,采用微机械(MEMS)工艺,在高阻硅与低介电常数介质的混合衬底上,生长一层多晶硅薄膜的方法,可有效降低损耗,使硅基微带天线单元的效率达到87%,增益达到8dB。