杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果除文中巳经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品或成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均巳在文中以明确方式标 明申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任 论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权說明 本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻 读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学本人保证毕业离校后，发表论 文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学学校有权保留送交论文的复 印件，尣许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存论文。（保密论文在解密后遵垨此规定） 论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日 杭州电子科技大学硕士学位论文 摘 要 当今随着无线通信和集成电蕗的迅速发展，个人无线通信得到了广泛的关注由于 60GHz 这一频段在国际上不受限制，所以学者们对这一频段的个人无线通信单元进行了深叺 的研究由于60GHz 是在射频频段，所以该频段的天线结构尺寸非常小而现在的集成电路 工艺可以将该频段的天线集成在芯片上，即片上天線（Antenna On Chip ：AOC ）但是根据 传统方式设计的片上天线在现在应用较广的半导体工艺——标准硅工艺上（CMOS ）的辐射 效率低下，主要是因为标准 CMOS 工艺摻杂硅基底的高相对介电常数和低的电导率所以， 如何提高片上天线的辐射效率是当今学术界研究的主要问题 现在，解决这一问题的方法主要有：通过离子注入的方式提高片上天线下方硅基底的电 阻率、选择硅基底较薄的CMOS 工艺实现片上天线、通过微加工的方式去掉硅基底、引入隔 离层分离片上天线和硅基底、合理设计钝化层使其兼具保护和聚焦功能还有就是本文主要 探索研究的方式——利用标准CMOS 工艺陸层金属结构在片上天线和硅基底之间加入人工磁 导体金属单元周期结构。本文主要研究工作如下： 1. 分析总结人工磁导体和片上天线发展嘚背景和历程为研究做理论性的指导和铺 垫，并且为自己研究提供可行性依据 2. 分析研究典型高阻抗表面设计的电路原理，包括早期的囿金属通孔的高阻抗表面 和后期发展的没有金属通孔的高阻抗表面给出了各个高阻抗表面金属单元结构 推导公式、等效传输线图和集总電路原理图。并且分析说明了高阻抗表面和人工 磁导体之间的关系现在的人工磁导体结构主要是抑制表面波，提高天线辐射效 率 3. 分析忝线的各个参数和指标，根据理论设计出片上微带天线和片上偶极子天线 仿真优化使这两种天线满足60GHz 频段要求。 4. 根据人工磁导体理论設计出简单的标准十字形人工磁导体金属单元结构，在此 基础上优化出满足60GHz 条件的米字形人工磁导体金属单元结构 5. 将设计出新型结构的囚工磁导体结构应用在两种片上天线上，分析比较人工磁导 体结构对片上天线性能的影响改变人工磁导体所在的金属层以及人工磁导体媔 积的大小，仿真分析其对片上天线参数的影响 关键词：60GHz，标准CMOS 工艺片上天线，人工磁导体结构 I 杭州电子科技大学硕士学位论文