【摘 要】
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无线通讯技术从5G无线传输技术的普遍覆盖到6G的指日可待,微波和毫米波频段凭借宽带、波长小的优点应用于无线通讯、雷达成像等系统中。相比较传统天线,微波极化天线具有全向的辐射性能和较少的电磁干预,除此之外其还具有高阻抗带宽、高增益、低交叉极化、高隔离度等良好性能,双极化天线通常用于MIMO无线接入点和CPE设备。在太赫兹探测研究逐渐深入的今天,太赫兹天线研究也逐渐成为重点,天线的尺寸和波长成一定的比
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无线通讯技术从5G无线传输技术的普遍覆盖到6G的指日可待,微波和毫米波频段凭借宽带、波长小的优点应用于无线通讯、雷达成像等系统中。相比较传统天线,微波极化天线具有全向的辐射性能和较少的电磁干预,除此之外其还具有高阻抗带宽、高增益、低交叉极化、高隔离度等良好性能,双极化天线通常用于MIMO无线接入点和CPE设备。在太赫兹探测研究逐渐深入的今天,太赫兹天线研究也逐渐成为重点,天线的尺寸和波长成一定的比例关系,相较于微波和毫米波,太赫兹频段所使用的天线更小,加工精度要求更高,电磁波穿透能力更强,因此太赫兹探测系统具有更高的灵敏度。太赫兹频段片上天线的结构尺寸在毫米以下,因此,发射和接收极化天线可以分别与芯片内部的振荡器和混频器电路集成在一起,从而使检测设备具有高度集成,小型化和便携性。本文具体研究工作如下:（1）概述了微带极化天线的理论,研究了微带极化天线小型化、宽频段的设计方法及应用。微波极化天线采用介电常数为4.4的FR4介质基板作为天线的介质材料,在圆形辐射贴片设计的基础上设计了线极化分形迭代天线和环形槽双极化天线,利用开环形槽增加了天线的工作频带,在扩大了天线的工作频带范围的同时也实现了天线的小型化,在环形槽天线的结构上采用分形迭代模型;基于环形辐射贴片又设计了环形双馈电双极化天线,形成双极化波并采用开槽以及增加空气层的方法对天线进行优化,增加天线的带宽和天线的隔离度,设计的环形槽双极化天线采用双层介质板提高双端口天线的隔离度。（2）太赫兹片上极化天线采用TSMC 40nm CMOS工艺基于矩形辐射贴片设计了矩形双馈电极化天线和矩形缝隙槽正交极化天线。通过HFSS仿真优化,片上双极化天线的谐振频率点在150GHz-160GHz范围内,微带贴片的相邻两边同时进行馈电以激励两个等幅值同相位,互相垂直的馈电基模——TM10和TM01,形成两个相互正交的线极化模。两个偶极子槽分别在垂直方向上和水平方向上相互正交的线极化波,形成一对圆极化。（3）基于上述设计的微波极化天线与太赫兹片上极化天线,对两种不同频段的极化天线设计进行分析对比,主要从天线的结构设计、性能之间的联系区别和两种极化天线的应用三个方面进行对比概述。
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