贾世旺

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北 石家庄050081)

Ka频段硅基阵列天线设计

贾世旺

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北 石家庄050081)

微带阵列天线是实现通信、测控等系统小型化的关键设备之一。为了进一步降低天线高度，对应用深腔刻蚀、硅通孔等微电子机械微纳加工技术，实现Ka频段硅基阵列天线的方案进行了分析研究。对常用的各种微波基板材料特性进行分析，结合3D封装集成需求，最终采用背面开腔的高阻硅材料，设计了同轴背馈硅基线极化4×4阵列天线。对天线阵元、馈线等结构进行了理论分析计算，并通过电磁场仿真软件进行优化验证，仿真结果表明指标满足系统要求。同时也对阵列天线在制造过程中的关键工艺问题进行了分析，研究了在硅基材料上实现微带阵列天线制造可行性，为今后相控阵中天线与微波有源电路3D系统级封装集成进行了有益探索。

Ka频段；高阻硅；阵列天线；硅通孔；系统级封装

0 引言

微带阵列天线与常见的抛物面天线相比具有低轮廓(平面结构)、体积小、重量轻、可共形、易与有源电路集成等优点[1-2]。特别是在毫米波频段，因频率波长较短，天线尺寸与收发微波有源电路尺寸相当，可利用3D封装技术将天线阵元与有源电路进行一体化系统级封装(System in Package，SIP)集成，因此微带阵列天线在毫米波频段卫星通信、航天测控等系统中得到广泛研究和应用[3]。卫星通信低轮廓天线通常采用一维有源体制砖块式结构方案[4]，天线一般采用传统PCB工艺制造，通过接插件与有源电路模块相连，阵列天线整体高度较高，往往成为机载、弹载等平台应用的瓶颈。……