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基于LTCC技术集成曲折线天线的封装天线系统

Gang Dong, Wei Xiong, Zhao-yao Wu, Yin-tang Yang,gdong@mail.xidian.edu.cn

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第1期页码 67-73 doi: 10.1631/FITEE.1500167

摘要：目的：基于LTCC工艺，设计工作于2.4 GHz频段范围且满足性能指标要求的集成封装天线，同时设计封装腔体结构实现电路芯片的集成。创新点：设计了一种曲折线天线结构用以实现系统的小型化。在封装层腔体内引入一种叠层多芯片组件结构，提高了整体集成度。通过添加通孔及馈线结构减少天线与封装层内部芯片间的电磁耦合。方法：首先，基于LTCC的材料特性及设计的性能需要，设计一种曲折线形天线，并对其原理进行分析，对其回波损耗特性进行仿真（图3）。然后，针对封装天线集成电路芯片的需要，提出一种LTCC材料的多芯片组件结构（图8），同时在封装层内加入一定数量的金属通孔（图9），以减少天线与芯片间的电磁耦合。最后，将上述设计的天线与封装层结构整合在一起，并进行实际制作（图12），通过测试得到制作的封装天线系统的方向特性图（图13）和回波损耗特性曲线（图14）。

关键词：封装天线；曲折线天线；多芯片组件；低温共烧陶瓷

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基于LTCC技术与曲折线天线集成的封装天线系统

Gang DONG,Wei XIONG,Zhao-yao WU,Yin-tang YANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第1期页码 67-73

摘要：

我们提出了一种基于低温共烧陶瓷（LTCC）技术的与弯折线天线集成的封装天线系统。该系统采用曲折线贴片天线，封装层和层压多芯片模块（MCM）来集成集成电路（IC）裸芯片。微带馈线用于减少贴片和封装之间的相互作用。为了减少电磁耦合，设计并分析了通孔结构。弯曲线天线的带宽为220 MHz，中心频率为2.4 GHz，最大增益为2.2 dB，辐射效率超过其工作频率的90％。制作了集成了曲折线天线的封装天线系统，实验结果与仿真结果吻合良好。

关键词：封装天线（AiP），弯曲线天线，多芯片模块（MCM），低温共烧陶瓷（LTCC），

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封装天线技术

张跃平

《工程（英文）》 2022年第11卷第4期页码 18-20 doi: 10.1016/j.eng.2021.08.012

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具有高隔离度的毫米波平面双极化共口径阵列天线 Correspondence

曹羽艳1,郭子均1,郝张成1,2,3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1568-1578 doi: 10.1631/FITEE.2200122

摘要：

本文提出并设计了一种毫米波平面共口径阵列天线。通过集成基板集成波导（SIW）和带状线激励网络，将K波段天线嵌入至Ka波段天线内部。通过共享辐射口径减小天线尺寸，降低其剖面高度。所设计的Ka波段天线通过SIW腔体表面的一对平行缝隙辐射水平极化波，而K波段天线通过SIW腔体表面的蝴蝶结形缝隙辐射垂直极化波。两个波段的阵列天线可以共享物理口径进行辐射，且在两个频段都具有很好的隔离度。为了验证以上设计思想，我们设计了一款中心工作频率为19 GHz和30 GHz的8×8共口径阵列天线，并采用多层印刷电路板（PCB）技术进行加工制造。所提出的共口径天线具有小尺寸、低剖面和高隔离度的优点，可应用于小型化毫米波无线通信系统。

关键词：共口径；平面天线；高隔离度；基片集成波导

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基于玻璃集成无源器件工艺的60-GHz小型化宽带超表面天线 Research Articles

Hai-yang XIA, Jin-can HU, Tao ZHANG, Lian-ming LI, Fu-chun ZHENG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 174-181 doi: 10.1631/FITEE.1900453

摘要：提出一种面向封装天线应用的60-GHz小型化宽带超表面天线。基于玻璃集成无源器件制造技术，采用共面波导馈电环形谐振器表征玻璃基板的材料特性。该天线于高介电常数玻璃基板上设计以实现天线小型化。在TM10模式下，贴片单元之间的间隙使该天线贴片辐射孔径得以减小。该天线在结构上采用共面波导馈电，进而激励蝶形缝隙，最终耦合激励位于天线上表面的超表面贴片。该天线可同时支持TM10模和反相TM20模，从而提升带宽性能。经过设计、优化及加工，该天线的辐射贴片尺寸为0.31λ0×0.31λ0，厚度为0.06λ0。采用基于探针结构的天线测量装置完成该天线测试，测试结果显示天线带宽为53.3～67 GHz。在60 GHz频点处，该天线增益测量值约为5 dBi。

关键词： 60 GHz；封装天线；共面波导馈电环形谐振器；玻璃集成无源器件；超表面天线；小型化天线

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多天线非正交多址接入技术：综述 Regular Papers

Fei-yan TIAN, Xiao-ming CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第12期页码 1665-1697 doi: 10.1631/FITEE.1900405

摘要：作为一种前沿的物理层技术，非正交多址接入技术允许多用户共享同一时空资源，因此增加了可接入用户数量，从而改善频谱效率。在第5代及未来无线通信网络中，非正交多址接入技术为实现大规模万物互联提供了可行方案。然而，严重的共道干扰和较高的实施复杂度阻碍了其在实际系统中的应用。为解决这些问题，多天线技术凭借其在空间自由度上的优势，已被广泛应用于非正交多址接入系统。本文针对多天线技术在非正交多址接入系统中各种各样的应用提供了一个全面综述，主要强调其在消除空间干扰和降低实施复杂度上的优势。特别地，详细调查了多天线技术在两用户、多用户、大规模连接和异构非正交多址接入系统中的应用。最后，预测了未来相关研究方向与挑战。

关键词：非正交多址接入；多天线技术；B5G；物联网

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面向三频WiFi应用的分集玻璃天线 Article

胡鹏飞, 梁国华, 陆贵文, 潘咏梅, 郑少勇

《工程（英文）》 2023年第23卷第4期页码 157-169 doi: 10.1016/j.eng.2022.09.011

摘要：

本文研究了两种新型极化和方向图分集玻璃介质谐振器天线（DRA），均适用于三频段（2.4 GHz、5.2 GHz和5.8 GHz）无线保真（WiFi）应用。通过比较这两种分集DRA以及一种新的空间分集玻璃DRA，研究了哪种类型的分集天线最适合WiFi 路由器应用。本文在极化分集天线中，提出了双端口馈电方案来激发不同的DRA模式。DRA模式的频率通过使用阶梯形DRA进行调谐。在方向图分集设计中，引入了堆叠DRA来拓宽锥形和宽边辐射模式的带宽。实验制作了这三种新型分集天线，并测量了三种分集玻璃天线和参考空间分集单极天线的误码率（BER），并对结果进行了比较和讨论。结果表明，极化分集全向DRA的误码率最为稳定。

关键词： WiFi多频天线玻璃介质谐振器天线多输入多输出

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面向5G多波束MIMO系统应用的基于先进LTCC封装的39 GHz双信道收发机芯片组 Aticle

余益明, 陈志林, 赵晨曦, 刘辉华, 吴韵秋, 尹文言, 康凯

《工程（英文）》 2023年第22卷第3期页码 125-140 doi: 10.1016/j.eng.2022.04.023

摘要：

本文介绍了一种用于5G多输入多输出（MIMO）应用的39 GHz收发机前端芯片组。每个芯片包括两个可变增益变频信道，可以支持两个同时独立的波束。该芯片还集成了一个本地振荡器链和数字模块，用于多芯片的扩展和增益状态控制。此外，还开发了先进的低温共烧陶瓷工艺，用于封装39 GHz双信道收发机芯片组，实现了低封装损耗和两个发射（TX）/接收（RX）信道之间的高隔离。通过进行芯片级和系统封装（SIP）级的测量，展示了收发机芯片组的性能。在该芯片组的基础上，还开发了39 GHz的多波束原型，用于执行5G毫米波应用的MIMO操作。用于单流和双流传输的空中通信链路表明，多波束原型可以覆盖5~150 m的距离，具有相当的吞吐量。

关键词： 5G 多波束多输入多输出毫米波收发机无线通信

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基于玻璃通孔的Ka波段宽带滤波封装天线 Research Article

方针1,2,张继华1,2,3,高莉彬1,2,陈宏伟1,2,李文磊1,2,梁天鹏1,2,蔡旭东1,2,蔡星周3,贾惟聪3,郭欢3,李勇3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第6期页码 916-926 doi: 10.1631/FITEE.2200573

摘要：以玻璃封装材料和玻璃通孔技术为基础，提出一种新的Ka波段(33 GHz)滤波封装天线(FPA)，该天线具有宽频带和高滤波响应特点。与传统封装材料(印刷电路板、低温共烧陶瓷、硅等)相比，玻璃通孔更适合小型化技术(毫米波三维封装器件)，具有优越的微波性能。玻璃基板通过键合技术可实现三维高密度互联，其热膨胀系数与硅相当。该天线辐射贴片由贴片天线和反射系数几乎互补的带通滤波器(BPF)组成。BPF单元有3对λg/4槽(缺陷微带结构)和两对λg/2 U形缝隙(缺陷地结构)。该天线实现了大带宽和高辐射效率，这可能与玻璃基板的叠加和玻璃通孔馈电有关。此外，引入4个辐射零值可有效提高阻带内的抑制水平。为验证所提设计性能，对33 GHz宽带滤波天线进行优化、调试和测量。天线的工作带宽为29.4‒36.4 GHz (|S11|<−10 dB)，阻抗匹配带宽高达21.2%，阻带抑制水平大于16.5 dB。该天线实际增益为~6.5 dBi，辐射效率为~89%。

关键词：滤波封装天线；玻璃通孔；三维封装器件；激光键合

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极化可编程阵列天线 Article

陈定昭, 刘颜回, 李明, 郭攀, 曾卓, 胡俊, Y. Jay Guo

《工程（英文）》 2022年第16卷第9期页码 100-114 doi: 10.1016/j.eng.2022.03.015

摘要：

可重构天线技术是未来无线通信和传感系统中的一项重要的技术。众所周知，采用线极化（LP）可重构天线作为通信单元，可以从一组LP状态中选择更优的极化状态，从而提高通信链路的质量。本文提出了极化可编程的可重构天线阵列新概念，该阵列由多个具有有限极化数目的可重构天线单元组成。

关键词：阵列天线极化可编程天线可重构天线

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一种改进的用于加载微型航天器小型化超宽带多共振贴片天线的新型H形裂环谐振器超材料 Article

Parul DAWAR, N. S. RAGHAVA, Asok DE

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第11期页码 1883-1891 doi: 10.1631/FITEE.1601193

摘要：它具有负磁导率和负介电常数特性，且在X，Ku和Ka频带内具有多频共振特性。本文就超材料方向和位置的变化对不同配置下的贴片天线进行了分析。结果表明，新型超材料天线实现了性能优化，表现为9 dB的可观增益，77 GHz的带宽，100%的辐射效率，以及有源区65%的面积缩减。二阶分形超材料天线尺寸降至1/21，从而实现了高度小型化。

关键词：超宽带；天线；超材料

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滤波天线：从创新概念到工业应用 Review Articles

Yun-fei CAO, Yao ZHANG, Xiu-yin ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 116-127 doi: 10.1631/FITEE.1900474

摘要：滤波天线兼具滤波和辐射功能，可用于减少不同频带、距离较近的天线单元间的异频耦合。本文回顾论文作者提出的几款滤波天线和3个相关的双频基站天线阵列作为应用示例。滤波天线设计包括单极化和双极化滤波贴片天线、单极化全向滤波偶极子天线及用于基站的双极化滤波偶极子天线。不同于其他天线，本文中的滤波天线是具有消除多余滤波电路的创新概念。基于提出的滤波天线，已开发出单极化和双极化双频天线阵列。利用滤波天线自身的频率选择功能，可有效降低不同频段天线单元间的异频互耦。相比于典型工业产品，双频阵列性能更佳。一些提出的技术已实现产业化应用。

关键词：滤波天线；双频；天线阵列

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一种具有极化/方向图分集的新型宽带环形天线 Correspondence

孙莉1,周世钢1,张关喜2,孙保华3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第6期页码 975-983 doi: 10.1631/FITEE.2100421

摘要：

提出一种应用于极化/方向图分集的新型宽带环形天线。该天线由8个环形排列的印刷偶极子天线组成，相邻偶极子臂交叠排列以实现容性加载。与传统环形阵列天线不同，本文首次提出相邻两个单元抽取式激励的馈电方式，并证明此方法可保持天线的宽带特性。在该环形天线的口径下，具有4个独立馈电端口，因此可通过适当的馈电网络实现极化/方向图分集特性。以该环形天线为例，设计了一个宽带双极化环形天线。为在Z方向上实现两个具有最大辐射的正交线极化，周期性地提取两个相邻单元，并通过一个端口馈电。由于所提天线是空心的，它可以作为多频带共用孔径天线单元应用。仿真和测试结果表明该天线的两个正交极化同时具有电压驻波比小于2的50.5%（1.04–1.82 GHz）工作带宽，端口间隔离度小于23 dB。

关键词：环形天线；宽带天线；极化分集；方向图分集

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离聚物基封装胶膜的吸湿解吸——一种用于CIGS 薄膜光伏组件的自呼吸封装胶膜 Article

Miao Yang, Raymund Schäffler, Tobias Repmann, Kay Orgassa

《工程（英文）》 2020年第6卷第12期页码 1403-1407 doi: 10.1016/j.eng.2020.02.020

摘要：

本文引入了一种创新的基于离聚物的多层封装胶膜用以代替传统双层玻璃光伏组件的封装材料。利用该封装胶膜，在不需要额外的边缘密封的情况下就能防止水汽渗透。本文分析了这种封装胶膜及其原料——聚（乙烯-共丙烯酸）和离聚物——在不同气候条件下的自发吸湿和解吸。我们认为，当光伏组件在正常气候条件下使用时，基于离聚物的封装胶膜可“呼吸”水汽，即在白天相对湿度较高时，它会“吸入”（吸收）水分并将其限制在组件的外边缘内通过这种方式，封装胶膜可以保护电池免受水汽的侵入。

关键词：离聚物封装胶膜吸湿解吸 Cu(In Ga)Se₂光伏组件

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应用于5G/WLAN频段的MIMO手持天线 Correspondences

Yong CHENG, Jing LU, Bing-qing SHENG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 182-187 doi: 10.1631/FITEE.1900478

摘要：提出一种用于便携式终端的多输入多输出（MIMO）天线。手持终端天线的工作频带为5G（3.4–3.8 GHz）和WLAN（5.150–5.925 GHz）。5G和WLAN频段的天线单元交错放置，尽量保证同频单元间距离较远，以减少天线元件间的耦合。所有天线元件回波损耗均大于6 dB。所有元件间隔离度大于14 dB。高频天线辐射效率大于50%，低频天线辐射效率大于40%。所有元件远场增益大于2.2 dBi。

关键词：第五代通信系统（5G）；手持天线；MIMO天线；去耦技术