Gain-Enhanced 60-GHz LTCC Antenna Array With Open

### 60GHz LTCC天线阵列增益增强技术 #### 概述 本文讨论了一种通过在低温度共烧陶瓷（LTCC）贴片天线阵列周围引入开放式空气腔来提高60GHz频段工作时天线阵列增益的方法。此方法能够有效地减少毫米波（mmW）频段中的表面波损耗和介质基板损耗，从而实现更高的天线增益。 #### 开放式空气腔与表面波损耗抑制 在毫米波频段中，导体损耗、介质损耗以及表面波损耗对天线增益的影响显著增加。特别是在使用具有较大电厚度和较高介电常数的LTCC基板设计天线阵列时，这些损耗变得尤为关键。为了克服这一挑战，研究者们提出了一系列方法来抑制这些损耗，特别是由强烈表面波引起的损耗。 一种被广泛应用的技术是在贴片天线周围使用高阻抗表面（HIS），例如统一平面电磁带隙（UC-EBG）。虽然这种方法能够有效减少表面波损耗，但同时也会增加天线阵列的整体尺寸。另一种方案是通过嵌入式腔体降低有效介电常数，但这会增加额外的加工步骤，导致成本上升且可能引起变形风险。 本文介绍的技术则是通过部分去除辐射贴片周围的基板材料，形成开放式空气腔来实现增益的提升。这种方法可以有效地降低表面波损耗并提高天线效率，而且不会像其他方案那样增加额外的复杂性和成本。据实验结果显示，在大约7GHz的阻抗带宽内，这种结构的天线阵列相比于传统设计在60GHz频段下实现了1-2dB的增益提升。 #### 馈电网络设计与测量技术 天线阵列通过微带线或带状线馈电网络激励，并采用接地共面波导（GCPW）过渡进行连接。GCPW过渡的设计使得天线可以在面对自由空间的情况下进行测量，从而减少了测试站对测量结果的影响。这样的设计确保了测试环境尽可能接近实际应用场景，提高了测试数据的有效性。 #### 结论 通过对60GHz LTCC贴片天线阵列进行开放式空气腔的设计改进，不仅成功地降低了表面波损耗，而且还提高了整体天线阵列的增益性能。这种方法简单有效，能够在不显著增加制造复杂性和成本的前提下实现天线性能的提升。未来的研究还可以探索更先进的材料和技术，进一步优化天线结构和性能，为毫米波通信系统提供更加高效可靠的解决方案。