摘要
随着通信技术的进步与发展，为适应高频通信的需求，微波技术也在向更高频段迈进，毫米波逐渐成为可供通信的主要频段，同时个人化设备的普及也推动了微波器件的小型化、轻量化、高集成化。因此，为适应新时代需要，微电子机械系统技术也在近三十年不断发展和成熟，微电子机械系统是在半导体制造技术的基础上逐渐发展延伸，是融合了光刻、腐蚀、薄膜和金属生长等半导体生产加工技术来加工微波器件等高科技电子机械器件。其中，矩形微同轴具有易加工，高频电磁波传输性能好等优势，作为一种基本结构广泛应用于微电子机械系统技术生产的微波器件中。本文创新性地将矩形微同轴结构用于同轴共线天线结构设计领域，这是一种充分发挥了微同轴结构特点的天线设计方法，所设计的天线思路在能查阅到的文献中，在国内属于罕见，国际上也属于前沿课题。 本文先介绍了国内外微电子机械系统技术的发展，从加工工艺，微同轴分类，该工艺器件的微波测试方法等方面，全流程展示其应用场景。然后，本文提出将矩形截面的微同轴结构应用于同轴共线天线的结构设计中，从等效电路模型和等效辐射模型入手分析该天线的机理。最后，在不断的设计优化中，本文提出一种同轴共线结构实现了其在Ka波段的双频工作特性，并对其双频工作模式的形成原因进行了比较和分析，提出长细比作为一项关键指标对结构设计的意义。 本文提出的天线由8段方形同轴线构成，内外导体通过平行双线相接，终端使用封闭短路的结构；并基于微同轴的工艺特点，在外导体的外壁设置了11个释放孔，优化了天线的阻抗特性。本结构的天线不仅具有同轴共线结构天线具备的单馈电，副瓣电平低的优势，便于集成在相控阵中；同时还拥有微同轴技术工艺所带来的天线小型化的优势，便于使用同种工艺进行射频前端的集成与一体化封装；更重要的是，本设计实现了在Ka波段中的23.9GHz-24.9GHz及29.5GHz-30.5GHz两个频带的全向高增益双频工作特性，在未来毫米波通信领域不同频段设备和制式兼容性上，具有非常显著的优势，可以广泛应用于毫米波通信系统终端。
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